CN116297007A - 大坝灌浆智能监测方法及装置 - Google Patents

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雒翔宇
张瑞雪
韩莎莎
王建
董武
张艳君
袁宁宁
罗安舒
薛圆月
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Abstract

本发明公开一种大坝灌浆智能监测方法，应用于灌浆设备，灌浆设备包括浆液罐和输浆管，浆液罐的出料口连接所述输浆管的进浆口，输浆管的出浆口通向被灌结构；该方法包括：获取浆液罐内的浆液密度ρ和浆液压力р1，以及出浆口对应的浆液压力p2和灌浆流量Q；利用第一验证式进行上述各项参数之间的准确性验证。如此，可以有效预测出灌浆过程中的不合理参数并进行预警，在发出预警时可以及时指导人员对进行施工工艺更正，避免灌浆作业中的作弊行为出现，提高施工质量。

Description

大坝灌浆智能监测方法及装置
技术领域
本发明涉及混凝土灌浆监测领域，具体涉及一种大坝灌浆智能监测方法及装置。
背景技术
水利工程中灌浆属于隐蔽工程，在每次灌浆施工过程中对每项相关参数均有准确的设计规范规定，即流量、密度、压力和抬动。灌浆完成后尽管每项参数均达到了规范要求，但是工程的取芯结果表明灌浆作用并未达到理想的效果，纠其原因是灌浆工程中没有准确根据物探资料进行灌浆，灌浆各项参数没有准确评估或者灌浆作业中存在作弊行为，导致灌浆结果不理想。
因此，本领域需要一种新的监测方法及装置来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种大坝灌浆智能监测方法及装置，通过对灌浆过程中各项参数的实时监测和实时评估，保证各项参数的准确性，避免灌浆作业中的作弊行为出现。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种大坝灌浆智能监测方法，应用于灌浆设备，所述灌浆设备包括浆液罐和输浆管，所述浆液罐的出料口连接所述输浆管的进浆口，所述输浆管的出浆口通向被灌结构；所述方法包括：
获取所述浆液罐内的浆液密度ρ和浆液压力р1，以及所述出浆口对应的浆液压力p2和灌浆流量Q；
基于所述浆液压力р1、浆液压力p2、灌浆流量Q并按预设第一验证式预测浆液密度，并验证所述预测的浆液密与所述度浆液密度ρ的一致性；
基于所述浆液密度ρ、灌浆流量Q并按所述第一验证式预测灌浆压力差，并验证所述预测的灌浆压力差，与所述浆液压力р1和浆液压力p2差的一致性；
基于所述浆液密度ρ、浆液压力р1、浆液压力p2并按所述第一验证式预测灌浆流量，并验真所述预测的灌浆流量与所述灌浆流量Q的一致性；
所述第一验证式如下式所示：
Figure BDA0003839856950000021
其中，l为输浆管的长度，λ为浆料输送过程的沿程阻力系数，d为输浆管的内径。
较佳地，所述方法还包括：
获取所述被灌结构对应的抬动值、灌浆压力p3和物探数据；
基于所述抬动值和物探数据按预设的第二验证式预测所述被灌结构对应的浆液压力；
验真所述预测的浆液压力与所述被灌结构对应的浆液压力p3的一致性；
基于所述物探数据和所述被灌结构对应的浆液压力p3按所述第二验证式预测抬动值
验证所述预测的抬动值与所述被灌结构对应的抬动值的一致性。
较佳地，所述方法还包括：
基于所述抬动值和浆液压力p3并按所述第二验证式确定灌浆参数是否满足设计要求。
较佳地，所述物探数据至少包括：所述被灌结构对应的孔隙率n0、所述被灌结构周边构造的体积模量Km、所述被灌结构所包含缺陷构造的体积模量K、灌浆深度h。
较佳地，所述第二验证式如下式所示：
Figure BDA0003839856950000031
其中，εk为被灌结构的体积变形，m表示抬动值。
较佳地，所述方法还包括：
基于所述灌浆流量Q确定灌浆总量，验证所述灌浆总量是否满足设计要求。
较佳地，在一致性验真结果为不一致时发出相应报警信息。
一种大坝灌浆智能监测装置，应用于灌浆设备，所述灌浆设备包括浆液罐和输浆管，所述浆液罐的出料口连接所述输浆管的进浆口，所述输浆管的出浆口通向被灌结构；
所述装置包括：数据采集模块、数据存储模块和预警模块；
所述数据采集模块包括密度计、第一压力计、第二压力计、流量计和抬动传感器；
所述密度计用于测量浆液罐内的浆液密度ρ，所述第一压力计用于测量所述液罐内的浆液压力р1，所述第二压力计用于测量所述出浆口对应的浆液压力p2，所述流量计用于测量灌浆流量Q，所述抬动传感器用于测量所述被灌结构对应的抬动值；
所述数据存储装置用于存储密度计、第一压力计、第二压力计、流量计和抬动传感器实时采集的数据，并传送至所述预警模块；
所述预警模块配置为执行如上述的大坝灌浆智能监测方法。
较佳地，所述数据存储模块与所述预警模块间采用无线数据传输。
本发明的优点在于：
本发明提供的大坝灌浆智能监测方法及装置，通过对灌浆过程中各项参数的实时监测和实时评估，保证各项参数的准确性，避免灌浆作业中的作弊行为出现。
附图说明
图1是本发明一种大坝灌浆智能监测方法的主要流程示意图；
图2是本发明一种物探资料与抬动值的互判流程示意图；
图3是本发明一种大坝灌浆智能监测装置的结构示图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步详细的描述。
参阅附图1，图1示例性示出了一种大坝灌浆智能监测方法的主要流程。如图1所示，本发明提供的大坝灌浆智能监测方法包括：
步骤S1：获取浆液罐内的浆液密度ρ和浆液压力р1，以及出浆口对应的浆液压力p2和灌浆流量Q。
具体地，本发明是应用于灌浆设备，该灌浆设备包括浆液罐和输浆管，浆液罐的出料口连接输浆管的进浆口，输浆管的出浆口通向被灌结构。可以在灌浆罐中安装密度计和压力计，以获得浆液罐内的浆液密度ρ和浆液压力р1。通过在输浆管的出浆口安装压力计和流量计，以测量出浆口对应的浆液压力p2和灌浆流量Q。
步骤S2：基于浆液压力р1、浆液压力p2、灌浆流量Q并按预设第一验证式预测浆液密度，并验证预测的浆液密与度浆液密度ρ的一致性。
具体地，将实际测量的浆液压力р1、浆液压力p2、灌浆流量Q代入第一验证式计算出预测的浆液密度。验证预测的浆液密与实际测量的度浆液密度ρ的一致性。
其中第一验证式如公式(1)所示：
Figure BDA0003839856950000041
其中，l为输浆管的长度，λ为浆料输送过程的沿程阻力系数，d为输浆管的内径。
浆料输送过程的沿程阻力系数如公式(2)所示：
Figure BDA0003839856950000042
式中，g为重力加速度，C为输浆管对应的谢才系数。
输浆管对应的谢才系数如公式(3)所示：
Figure BDA0003839856950000051
式中，n为输浆管的粗糙系数，Re为输浆管对应的雷诺数，R为输浆管对应的水力半径，q为输浆管内部的流量，v为输浆管内浆液的流速，y为预设的系数并且其表达式为
Figure BDA0003839856950000052
步骤S3：基于浆液密度ρ、灌浆流量Q并按第一验证式预测灌浆压力差，并验证预测的灌浆压力差，与浆液压力р1和浆液压力p2差的一致性。
具体地，将实际测量的浆液密度ρ、灌浆流量Q代入第一验证式即可计算出预测的浆液压力р1和浆液压力p2之间的压力差，验证预测结果与实际的浆液压力р1和浆液压力p2差的一致性。
步骤S4：基于浆液密度ρ、浆液压力р1、浆液压力p2并按第一验证式预测灌浆流量，并验真预测的灌浆流量与灌浆流量Q的一致性。
具体地，将实际测量的浆液密度ρ、浆液压力р1、浆液压力p2代入到第一验证式计算出预测的灌浆流量，验真预测的灌浆流量与实际测量的灌浆流量Q的一致性。
基于实际测量的各项参数，代入到第一验证式中即可实现参数间的互相判定，如果一致性验真结果为不一致时，说明相关数据存在问题，即可发出相应报警信息。例如，在预测的浆液密与实际测量的度浆液密度ρ的不一致时，说明浆液密度存在问题，发出浆液密度报警信息。
另外，本发明还可以实现物探资料验证和抬动值的互相判定。参阅附图2，图2为物探资料与抬动值的互判流程。其包含如下步骤：
步骤S21：获取被灌结构对应的抬动值、灌浆压力p3和物探数据。
具体地，可以利用抬动传感器测量被灌结构对应的抬动值，灌浆压力p3以及利用物探设备测量被灌结构的物探数据。该被灌结构设有物探监测口，利用压力计测量该物探监测口处对应的灌浆压力为p3，也可以利用物探设备通过物探监测口测量物探数据。
该物探数据至少包括：被灌结构对应的孔隙率n0、被灌结构周边构造的体积模量Km、被灌结构所包含缺陷构造的体积模量K、灌浆深度h。
步骤S22：基于抬动值和物探数据按预设的第二验证式预测被灌结构对应的浆液压力。
其中，第二验证式如公式(4)所示：
Figure BDA0003839856950000061
其中，εk为被灌结构的体积变形，m表示抬动值。将物探数据和实际测量的抬动值代入公式(4)即可计算预测的被灌结构对应的浆液压力。
步骤S23：验真预测的浆液压力与被灌结构对应的浆液压力p3的一致性。
具体地，将预测的浆液压力与实际测量的被灌结构对应的浆液压力p3进行对比，验证二者的一致性。
步骤S24：基于物探数据和被灌结构对应的浆液压力p3按第二验证式预测抬动值。
具体地，是将物探数据和实际测量的浆液压力p2代入公式(4)即可计算出预测的抬动值。
步骤S25：验证预测的抬动值与被灌结构对应的抬动值的一致性。
具体地，将预测出的抬动值与实际测量的抬动值进行对比，验证二者的一致性。
步骤S26：基于抬动值和浆液压力p3并按第二验证式确定物探数据是否满足设计要求。同理，根据公式(4)和实际测量的抬动值和浆液压力p3也可验证物探数据是否满足设计要求。
另外，在获取灌浆流量Q后，根据灌浆时间t即可得到灌浆总量M，M＝Q·t，也验证实际灌浆总量是否满足设计要求。需要说明的是，物探数据和灌浆总量都有相应规范要求，根据实际测量数据计算物探数据和灌浆总量，可以验证计算出的物探数据和灌浆总量的是否满足设计规范。同样的，在上述一致性验真结果为不一致时发出相应报警信息。
参阅附图3，图3示例性示出了一种大坝灌浆智能监测装置的结构示意图。如图3所示，本发明提供的大坝灌浆智能监测装置，应用于灌浆设备，灌浆设备包括浆液罐和输浆管，浆液罐的出料口连接输浆管的进浆口，输浆管的出浆口通向被灌结构。
该装置包括：数据采集模块、数据存储模块和预警模块。数据采集模块包括密度计、第一压力计、第二压力计、流量计和抬动传感器。密度计用于测量浆液罐内的浆液密度ρ，第一压力计用于测量液罐内的浆液压力р1，第二压力计用于测量所述出浆口对应的浆液压力p2，流量计用于测量灌浆流量Q，抬动传感器用于测量被灌结构对应的抬动值。
数据存储装置用于存储密度计、第一压力计、第二压力计、流量计和抬动传感器实时采集的数据，并传送至预警模块。预警模块配置为执行如上述的大坝灌浆智能监测方法。数据存储模块与预警模块间采用无线数据传输。
综上，本发明提供的大坝灌浆智能监测方法及装置，通过对各项参数进行的互相验证和评估，可以有效预测出灌浆过程中的不合理参数并进行预警，在发出预警时可以及时指导人员对进行施工工艺更正，避免灌浆作业中的作弊行为出现，提高施工质量。
以上所述是本发明的较佳实施例及其所运用的技术原理，对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的精神和范围的情况下，任何基于本发明技术方案基础上的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均属于本发明保护范围之内。

Claims (9)

1.一种大坝灌浆智能监测方法，应用于灌浆设备，所述灌浆设备包括浆液罐和输浆管，所述浆液罐的出料口连接所述输浆管的进浆口，所述输浆管的出浆口通向被灌结构；其特征在于，所述方法包括：
获取所述浆液罐内的浆液密度ρ和浆液压力р1，以及所述出浆口对应的浆液压力p2和灌浆流量Q；
基于所述浆液压力р1、浆液压力p2、灌浆流量Q并按预设第一验证式预测浆液密度，并验证所述预测的浆液密与所述度浆液密度ρ的一致性；
基于所述浆液密度ρ、灌浆流量Q并按所述第一验证式预测灌浆压力差，并验证所述预测的灌浆压力差，与所述浆液压力р1和浆液压力p2差的一致性；
基于所述浆液密度ρ、浆液压力р1、浆液压力p2并按所述第一验证式预测灌浆流量，并验真所述预测的灌浆流量与所述灌浆流量Q的一致性；
所述第一验证式如下式所示：
Figure FDA0003839856940000011
其中，l为输浆管的长度，λ为浆料输送过程的沿程阻力系数，d为输浆管的内径。
2.如权利要求1所述的大坝灌浆智能监测方法，其特征在于，所述方法还包括：
获取所述被灌结构对应的抬动值、灌浆压力p3和物探数据；
基于所述抬动值和物探数据按预设的第二验证式预测所述被灌结构对应的浆液压力；
验真所述预测的浆液压力与所述被灌结构对应的浆液压力p3的一致性；
基于所述物探数据和所述被灌结构对应的浆液压力p3按所述第二验证式预测抬动值
验证所述预测的抬动值与所述被灌结构对应的抬动值的一致性。
3.如权利要求2所述的大坝灌浆智能监测方法，其特征在于，所述方法还包括
基于所述抬动值和浆液压力p3并按所述第二验证式确定物探数据是否满足设计要求。
4.如权利要求3所述的大坝灌浆智能监测方法，其特征在于，所述物探数据至少包括：所述被灌结构对应的孔隙率n0、所述被灌结构周边构造的体积模量Km、所述被灌结构所包含缺陷构造的体积模量K、灌浆深度h。
5.如权利要求4所述的大坝灌浆智能监测方法，其特征在于，所述第二验证式如下式所示：
Figure FDA0003839856940000021
其中，εk为被灌浆结构的体积变形，m表示抬动值。
6.如权利要求1所述的大坝灌浆智能监测方法，其特征在于，所述方法还包括：
基于所述灌浆流量Q确定灌浆总量，验证所述灌浆总量是否满足设计要求。
7.如权利要求1至6其中任一项所述的大坝灌浆智能监测方法，其特征在于，在一致性验真结果为不一致时发出相应报警信息。
8.一种大坝灌浆智能监测装置，应用于灌浆设备，所述灌浆设备包括浆液罐和输浆管，所述浆液罐的出料口连接所述输浆管的进浆口，所述输浆管的出浆口通向被灌结构；其特征在于，
所述装置包括：数据采集模块、数据存储模块和预警模块；
所述数据采集模块包括密度计、第一压力计、第二压力计、流量计和抬动传感器；
所述密度计用于测量浆液罐内的浆液密度ρ，所述第一压力计用于测量所述液罐内的浆液压力р1，所述第二压力计用于测量所述出浆口对应的浆液压力p2，所述流量计用于测量灌浆流量Q，所述抬动传感器用于测量所述被灌结构对应的抬动值；
所述数据存储装置用于存储密度计、第一压力计、第二压力计、流量计和抬动传感器实时采集的数据，并传送至所述预警模块；
所述预警模块配置为执行如权利要求1至7中任一项所述的大坝灌浆智能监测方法。
9.如权利要求8所述的大坝灌浆智能监测装置，其特征在于，所述数据存储模块与所述预警模块间采用无线数据传输。
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