CN201660871U - 具有破损位置定位功能的土工膜 - Google Patents
具有破损位置定位功能的土工膜 Download PDFInfo
- Publication number
- CN201660871U CN201660871U CN201020113850XU CN201020113850U CN201660871U CN 201660871 U CN201660871 U CN 201660871U CN 201020113850X U CN201020113850X U CN 201020113850XU CN 201020113850 U CN201020113850 U CN 201020113850U CN 201660871 U CN201660871 U CN 201660871U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- geomembrane
- optical fiber
- seepage
- damage
- optical fibers
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims abstract description 55
- 230000006378 damage Effects 0.000 claims abstract description 16
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000004744 fabric Substances 0.000 claims description 6
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 claims description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 2
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 abstract description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 11
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 238000011160 research Methods 0.000 description 4
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 description 2
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 description 2
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 2
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 2
- 241000227180 Lyonia ferruginea Species 0.000 description 1
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 230000003712 anti-aging effect Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- VMQPMGHYRISRHO-UHFFFAOYSA-N benzvalene Chemical group C1=CC2C3C1C32 VMQPMGHYRISRHO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 1
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000003621 irrigation water Substances 0.000 description 1
- 230000004807 localization Effects 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000035800 maturation Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 description 1
- 238000004445 quantitative analysis Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 230000008685 targeting Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Revetment (AREA)
Abstract
本实用新型涉及一种防渗工程内部土工膜的破损迅速定位方案，属于水利工程(土木工程)——防渗技术领域。本土工膜上固定有光纤，光纤在土工膜内呈蛇形状均匀排列，光纤之间的间距小于或等于二倍光纤的敏感距离。本实用新型所述的土工膜中的光纤端点连接至光纤应变或温度检测装置，经过光纤长度与铺设距离的换算，可快速准确地确定土工膜的破损位置，解决了防渗工程内置土工膜的破损定位的难题，并可提高土工膜的安全性能，节约堤坝造价和除险加固费用。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种防渗工程内部土工膜的破损迅速定位方案，属于水利工程(土木工程)——防渗技术领域。
背景技术
渗透破坏是导致堤坝溃塌灾难的最主要原因。在防渗体的构成材料中，土工膜的价格低廉、防渗效果好，并具有适应坝体、地基变形的明显优势，在多地震地区、尤其在喀斯特地貌区域几乎是首选材料。相关技术自二十世纪七十年代引入我国后，已经形成了一套完整的土工膜生产、检验、防渗体设计、施工质量控制、验收等标准和规程，整体寿命也有明显提高——期望寿命已经接近一百年。世界各国都在在各种设计规范和施工规范中大力推荐土工膜作为防渗材料，我国前经贸委、水利部还先后组织了五十多个示范工程，以求尽快推广其应用范围。但是，土工膜的抗拉、抗剪强度较低，堤坝内的土工膜一旦在环境、水土生物、衬垫外力等作用下受损，其“开裂部位难以确定”这一重大缺陷立即显现出来。由于渗水穿越土工膜后迅速在土体内扩散，即使堤坝内预埋监测仪器也无法确定损伤部位。这一弊端使得开裂初期短暂的抢修时机丧失，导致撕裂和渗透破坏急剧扩展，严重威胁到堤坝的安全。因此土工膜在堤坝、尤其是中高型土石坝中的应用一直受到极大的制约。
有关部门的统计表明：由于堤坝内的土工膜遭受损伤后难以及时察觉、难以定位修复，大多数工程(甚至是小型工程)都不愿使用土工膜，宁愿以成倍的代价、进行大范围的灌浆防渗。我国有许多地区属于地震多发区，虽然其震级或破坏烈度通常不大，但由于灌浆形成的防渗体薄而脆、与坝体材料的亲和力较差，必然在大坝受震变形时发生断裂或接触带离析。于是在许多地方就出现了灌浆-渗漏-再灌浆-再渗漏的怪圈循环，每次花费数百万～数千万元的资金灌浆，只能使大坝在2～5年内的渗透指标达到相应的标准。以申请者承担鉴定的云南大姚县龙林水库为例：2001年5月大坝灌浆完毕、当年汛期渗流指标检验合格；2003年7月地震后随即发现比灌浆前更大的渗漏，并出现流土险情，经安全鉴定为三类险坝。二百余万元的国债资金只“加固”了这个小(一)型水库大坝两年，使灌溉用水的成本剧增到无法接受的3000～5000元/m3。
相比之下，土工膜属于柔性材料，对坝体坝基变形的适应能力很强，在未遭受外力刺穿、撕裂的情况下，其老化速度能够满足多数水利工程的经济寿命需求，特别适用于多地震地区和岩溶地区作为价廉物美的防渗铺盖。例如，昆明金殿水库库区和翠湖等地曾经长期大量漏水，多次采用混凝土塞、回填混凝土、充填灌浆等均未能解决问题，最后使用土工膜作盆式铺盖，才达到了止漏防渗的目标。1998年全国大洪水汛期，土工膜也是各地防渗抢险最普遍采用的措施。因此，一旦土工膜“损伤定位”的问题得到解决，必然提高土工膜的安全性能、改善防渗体的性价比、明显降低堤坝的造价；并且能为土工膜破坏后的堤坝争取到宝贵的抢修时间，有效地防止堤坝溃塌引发灾难。
资料检索表明，国内外在土工膜相关领域的研究主要集中在两个方面：①铺设工艺的研究，如垫层的筛分、层次、厚度，以及水压的关系，边角截水措施等；②材料改性的研究，如设法增加土工膜的韧性、塑性，改变厚度，延寿抗老化等。但在“内置土工膜受损部位的确定”方面，尚未检索到任何研究或成果信息。
“光纤应变监测技术”以及“分布式光纤测温技术”业已成熟，特别适合于需要大范围密集监测的工程，已经成功应用于通讯光缆应力监测、光纤断路监测、输油管道应力监测、以及高压电缆温度监测、大体积混凝土水化热监测等领域。土工膜上各点的应变或温度是相互关联而连续的，土工膜的破裂部位必然发生应变和温度突变。如果将“光纤应变监测技术”或“分布式光纤测温技术”与土工膜防渗技术相结合，依据相邻各点的同步应变或温度对比即能找出可疑点，再对可疑点进行应变或温度的时域对比即能发现“应变突变”或“温度突变”，从而确定土工膜的破损位置。此外，柔韧光纤的“加筋”作用，还能明显提高土工膜的各项性能，改善坝坡的稳定性。
发明内容
本实用新型所解决的技术问题是：提供了一种具有破损位置定位功能的土工膜，可用于防渗及渗流监测、并快速确定土工膜的破损位置，其原理成熟可靠、操作简便、定量分析和计算快捷。
解决本实用新型的技术问题所采用的方案是：在土工膜上固定光纤，光纤在土工膜内呈蛇形状均匀排列，光纤之间的间距小于或等于二倍光纤的敏感距离。
本实用新型所述的光纤直径为4μm～50μm，在各幅土工膜的边缘应留出0.2m～0.5m的无光纤交叠区域，并且采用膜外连接光纤来焊接各幅土工膜的光纤 头尾接头，形成一条全面导通的光路。
对于用采用应变定位的土工膜，光纤应制备在土工膜中，且光纤之间的间距≤0.8m(即光纤的应变敏感距离为0.4m)；对于采用温度定位的土工膜，光纤制备在土工膜中或粘贴在土工膜上，且光纤之间的间距≤1m(即光纤的温度敏感距离为0.5m)。
本实用新型的有益效果是：
(1)提供了内置土工膜破损位置的定位方法
堤坝内的土工膜遭受损伤后难以察觉和定位修复，这一弊端将丧失抢修时间、导致渗透破坏的急剧扩展甚至溃坝，因此在全世界范围内土工膜的应用一直都受到很大的制约。本实用新型将成熟的“光纤断路和应变检测”和“分布式光纤测温”原理引入土工膜防渗技术，结合细径光纤土工膜创新和防渗铺设实践，从根本上解决了防渗工程内置土工膜破损后无法定位的难题。
(2)推广土工膜的使用、节省工程造价、减灾防灾。
渗透破坏是堤坝的险况和导致溃塌的最主要原因，土工膜是各国规范推荐的柔性廉价防渗材料，其预期寿命已经能够满足工程经济寿命的要求，在多地震地区、尤其在喀斯特地貌区域几乎是首选材料，水利部也曾组织了多个示范工程予以推广。我国是世界上堤坝数量最多、病险工程最多的国家，政府每年都拿出数百亿资金用于水利工程的除险加固。由于本实用新型解决了“内置土工膜破损定位”这一关键问题，土工膜作为价廉物美的防渗体，其应用范畴必将获得迅速拓展，逐渐取代充填灌浆、帷幕灌浆、乃至高压旋喷灌浆、防渗墙等高价结构，从而在保证安全的前提下产生显著的经济效益。该技术对于提高土工膜的安全性能、改善防渗体的性价比、增加坝坡的稳定性、明显节约堤坝的除险加固费用等均有重大意义，并且为土工膜遭受破坏的堤坝争取到了宝贵的抢修时间，能够有效地减少堤坝溃塌灾难的发生。
(3)提出了“细径光纤土工膜”的创新。
得益于通讯领域的迅猛发展，光纤的直径已经达到4μm，透明度足够，已有长期监测光纤连续应变达165km的成功范例，并有使用G652型光纤成功测温30km长度、周边涵盖0.5m的范例，细径光纤的柔韧性也已完全符合“纤维”属性。将细径光纤蛇形植入各种土工膜，不仅密切粘结了密集的分布式应变传感器，还能起到“加筋”的效果，有效改善传统土工膜和坝坡的相关力学性能。
附图说明
图1为本发明的细径光纤土工膜结构示意图；
图2为本发明的土工膜铺设状态示意图。
图中：土工膜1、光纤2、防渗边界3、交叠焊膜区4、膜外连接光纤5、坝顶6。
具体实施方式
参见图1、2，每幅土工膜1上都固定有光纤2，光纤2在土工膜1上呈往复蛇形状均匀排列，平行的光纤2之间的间距小于或等于二倍光纤的敏感距离。光纤2的直径采用4μm～50μm，在各片土工膜1的边缘应留出δ＝0.2m～0.5m的无光纤交叠区域，用来将单幅的土工膜1结合成整个防渗面。为减少光纤接头，土工膜建议沿坝轴线方向铺设，多余宽度的土工膜不宜在侧面剪断光纤，而是将多余宽度的土工膜向防渗边界(坝顶、坝基等)嵌入铺设。土工膜1采用膜外连接光纤5来焊接，使各幅土工膜的光纤2头尾相接，形成一条全面导通的光路，对顶部多余的土工膜1则向坝顶6折叠铺设(详见图2)。对于采用应变定位的土工膜，光纤应制备在土工膜中，因光纤的应变敏感距离为0.4m，所以光纤之间的间距选择≤0.8m；对于采用温度测定位的土工膜，光纤既可制备在土工膜中、也可粘贴在土工膜上，因光纤的温度敏感距离为0.5m，所以光纤之间的间距选择≤1m。
Claims (3)
1.一种具有破损位置定位功能的土工膜，其特征是：在土工膜上固定光纤，光纤在土工膜内呈蛇形状均匀排列，光纤之间的间距小于或等于二倍光纤的敏感距离。
2.按权利要求1所述的具有破损位置定位功能的土工膜，其特征是：所述的光纤直径为4μm～50μm，在各幅土工膜的边缘应留出0.2m～0.5m的无光纤交叠区域，并且采用膜外连接光纤来焊接各幅土工膜的光纤头尾接头。
3.按权利要求2所述的具有破损位置定位功能的土工膜，其特征是：对于采用应变定位的土工膜，光纤应制备在土工膜中，且光纤之间的间距≤0.8m；对采用温度定位的土工膜，光纤制备在土工膜中或粘贴在土工膜上，且光纤之间的间距≤1m。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201020113850XU CN201660871U (zh) | 2010-02-20 | 2010-02-20 | 具有破损位置定位功能的土工膜 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201020113850XU CN201660871U (zh) | 2010-02-20 | 2010-02-20 | 具有破损位置定位功能的土工膜 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN201660871U true CN201660871U (zh) | 2010-12-01 |
Family
ID=43231288
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201020113850XU Expired - Fee Related CN201660871U (zh) | 2010-02-20 | 2010-02-20 | 具有破损位置定位功能的土工膜 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN201660871U (zh) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102359125A (zh) * | 2011-07-01 | 2012-02-22 | 安徽中南环保科技研究所 | 一种防渗层及其开裂的检测方法 |
| CN103114561A (zh) * | 2013-01-17 | 2013-05-22 | 中国水利水电科学研究院 | 一种在粘土心墙内埋设光纤传感器的方法 |
| CN105002937A (zh) * | 2015-06-30 | 2015-10-28 | 中国二十冶集团有限公司 | 真空堆载预压密封膜破损的查找装置 |
| CN105297783A (zh) * | 2015-10-22 | 2016-02-03 | 昆明理工大学 | 一种可监测多材料联合防渗体系 |
| CN110243691A (zh) * | 2019-06-25 | 2019-09-17 | 山东省水利科学研究院 | 一种防渗复合土工膜的测试系统与方法 |
| US10969283B2 (en) | 2017-06-16 | 2021-04-06 | Saint-Gobain Adfors Canada, Ltd. | Sensing textile |
| EP3990907A4 (en) * | 2019-06-28 | 2023-01-18 | Solmax International Inc. | MEMBRANE TESTING METHODS BASED ON MAGNETIC FIELD SENSORS |
-
2010
- 2010-02-20 CN CN201020113850XU patent/CN201660871U/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102359125A (zh) * | 2011-07-01 | 2012-02-22 | 安徽中南环保科技研究所 | 一种防渗层及其开裂的检测方法 |
| CN103114561A (zh) * | 2013-01-17 | 2013-05-22 | 中国水利水电科学研究院 | 一种在粘土心墙内埋设光纤传感器的方法 |
| CN103114561B (zh) * | 2013-01-17 | 2015-09-16 | 中国水利水电科学研究院 | 一种在粘土心墙内埋设光纤传感器的方法 |
| CN105002937A (zh) * | 2015-06-30 | 2015-10-28 | 中国二十冶集团有限公司 | 真空堆载预压密封膜破损的查找装置 |
| CN105297783A (zh) * | 2015-10-22 | 2016-02-03 | 昆明理工大学 | 一种可监测多材料联合防渗体系 |
| CN105297783B (zh) * | 2015-10-22 | 2017-03-08 | 昆明理工大学 | 一种可监测多材料联合防渗体系 |
| US10969283B2 (en) | 2017-06-16 | 2021-04-06 | Saint-Gobain Adfors Canada, Ltd. | Sensing textile |
| US11422046B2 (en) | 2017-06-16 | 2022-08-23 | Saint-Gobain Adfors Canada, Ltd. | Sensing textile |
| CN110243691A (zh) * | 2019-06-25 | 2019-09-17 | 山东省水利科学研究院 | 一种防渗复合土工膜的测试系统与方法 |
| CN110243691B (zh) * | 2019-06-25 | 2024-04-19 | 山东省水利科学研究院 | 一种防渗复合土工膜的测试系统与方法 |
| EP3990907A4 (en) * | 2019-06-28 | 2023-01-18 | Solmax International Inc. | MEMBRANE TESTING METHODS BASED ON MAGNETIC FIELD SENSORS |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN201660871U (zh) | 具有破损位置定位功能的土工膜 | |
| CN101793502B (zh) | 借助于光纤应变测定内置土工膜破损位置的方法 | |
| CN101799430B (zh) | 基于光纤测温原理的内置防渗土工膜破损监测方法 | |
| Gong et al. | Sealant behavior of gasketed segmental joints in shield tunnels: An experimental and numerical study | |
| CN108169427B (zh) | 一种平面应力模型的隧道突水物理模拟试验系统及试验方法 | |
| CN208266894U (zh) | 一种用于土质边坡的智能土工格栅 | |
| CN111811856B (zh) | 一种煤柱坝体累积损伤演化综合实验装置及其实验方法 | |
| Zou et al. | Experimental studies on the behaviour of single pile under combined vertical-torsional loads in layered soil | |
| Qian et al. | Zonal disintegration of surrounding rock mass around the diversion tunnels in Jinping II Hydropower Station, Southwestern China | |
| Chen et al. | An analysis of consolidation grouting effect of bedrock based on its acoustic velocity increase | |
| CN103046537A (zh) | 可溶岩溶洞上方勘探孔封堵方法 | |
| Fang et al. | Deformation and load-bearing characteristics of step-tapered piles in clay under lateral load | |
| CN102662044A (zh) | 一种沥青混凝土水力劈裂试验装置及试验方法 | |
| CN207882085U (zh) | 深埋隧洞模型试验装置系统 | |
| Han et al. | Bearing failure mechanism of rock-socketed monopile foundation for offshore wind turbine in weathered-granite seabed | |
| Zhang et al. | Development and application of a three-dimensional geo-mechanical model test system under hydro-mechanical coupling | |
| CN105257318A (zh) | 一种衬砌局部渗漏引起隧道结构变形的安全保护方法 | |
| Shi et al. | Experimental study on the acoustic emission response and permeability evolution of tunnel lining concrete during deformation and failure | |
| CN204882545U (zh) | 顺层岩质边坡滑移试验系统 | |
| Yang et al. | Sensor monitoring of a newly designed foundation pit supporting structure | |
| Yang et al. | Test on consolidation of dredger fill by cube grid of plastic drain board preinstalled | |
| CN108895975A (zh) | 基于fbg传感器的水泥土搅拌桩桩身应变监测方法 | |
| Hongtao et al. | Study on failure characteristics of surrounding rock of benching excavation in loess overburden soil-rock contact zone | |
| CN207689340U (zh) | 一种基坑开挖引起的桩基类帕斯卡效应室内试验系统 | |
| Wang et al. | A simple prediction procedure of strain-softening surrounding rock for a circular opening |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20101201 Termination date: 20130220 |