CN210135907U - 用于堆石坝防渗体心墙水平位移变形的监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及安全监测领域，尤其是一种用于堆石坝防渗体心墙水平位移变形的监测系统，其包括第一行走导管、轨迹检测装置，第一行走导管贴靠设置在防渗体心墙的下游侧外表面上，且轨迹检测装置能够在第一行走导管中移动；变形检测时，只需先将第一行走导管设置在防渗体心墙的下游侧外表面上，后期监测时再将轨迹检测装置放置第一行走导管中，并沿其移动，就能准确获得防渗体心墙水平位移变形的情况，成功解决了堆石坝防渗体心墙水平位移监测问题，这是一种机械式的监测方法，不需复杂设备和技术人员，简单易行、方便监测，监测的可靠性和准确性高，提高堆石坝运行时的安全性，具有重要的工程意义。

Description

用于堆石坝防渗体心墙水平位移变形的监测系统

技术领域

本实用新型涉及安全监测领域，尤其是一种用于堆石坝防渗体心墙水平位移变形的监测系统。

背景技术

随着我国水电事业的迅速发展，各种堆石坝的规模及其运行条件愈来愈复杂，高坝大库建筑物安全运行提出了更高的挑战，对堆石坝安全性和稳定性的要求越来越高，要确保其安全稳定运行，因此，工程安全监测对堆石坝的重要性不言而喻，以便在运行时能够及时、准确、方便的测读监测数据，确保堆石坝的运行安全。

堆石坝包括防渗体心墙，防渗体心墙的两侧分别依次设置有垫料层、过渡料层、堆石体层，有的还设置防渗层，防渗层位于防渗体心墙与垫料层之间，在挡水运行过程中希望它们各层之间的变形协调。但在堆石坝实际运行时，由于坝中的蓄水对防渗体心墙有巨大的冲力作用，可能引起防渗体心墙向下游侧水平移动，也即是防渗体心墙的水平位移变形(挠度)。目前，还没有对防渗体心墙水平位移变形的监测装置和方法，使得无法获得防渗体心墙的水平位移变形情况及其运行工况，存在较大的安全隐患。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种方便监测、准确率高的堆石坝防渗体心墙水平位移变形的监测系统。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：用于堆石坝防渗体心墙水平位移变形的监测系统，包括第一行走导管、轨迹检测装置，第一行走导管贴靠设置在防渗体心墙的下游侧外表面上，且轨迹检测装置能够在第一行走导管中移动。

进一步的是，第一行走导管的截面形状为圆形。

进一步的是，第一行走导管的上端部位于防渗体心墙的顶部，第一行走导管的下端部位于防渗体心墙的底部。

进一步的是，轨迹检测装置包括检测小车、轨迹检测仪，轨迹检测仪设置在检测小车上。

进一步的是，轨迹检测仪包括光纤陀螺仪和加速度计。

进一步的是，轨迹检测装置还包括处理器、第一动力装置、第二动力装置、第一牵引绳、第二牵引绳、转向滑轮，第一动力装置、第二动力装置设置在防渗体心墙的顶部，第一牵引绳一端与第一动力装置相连接，另一端与检测小车的上端部相连接，第二牵引绳一端与检测小车的下端部相连接，另一端穿过转向滑轮与第二动力装置相连接，转向滑轮设置在第一行走导管的底部，轨迹检测仪与处理器相连接。

进一步的是，还包括第二行走导管，第二行走导管依次穿过堆石坝的垫料层、过渡料层、堆石体层水平设置，且第二行走导管的一端部位于堆石坝的防渗体心墙中，另一端部位于在堆石体层的外部，轨迹检测装置能够在第二行走导管中移动。

本实用新型的有益效果是：本实用新型检测系统包括第一行走导管、轨迹检测装置，第一行走导管可通过预埋的方式贴靠设置在防渗体心墙的下游侧外表面上，防渗体心墙向下游侧发生水平位移变形时，会使第一行走导管产生同样的变形；变形检测时，只需使轨迹检测装置在第一行走导管并从上至下沿其移动，轨迹检测装置对其的移动轨迹进行检测，通过分析、计算，得出轨迹检测装置的移动轨迹曲线，该移动轨迹曲线也即是所检测时防渗体心墙下游侧的外表面所处位置形成的曲线；可见，本实用新型检测系统只需先将第一行走导管设置在防渗体心墙的下游侧外表面上，后期监测时再将轨迹检测装置放置第一行走导管中，并沿其移动，就能准确获得防渗体心墙水平位移变形的情况，成功解决了堆石坝防渗体心墙水平位移监测问题，这是一种机械式的监测方法，不需复杂设备和技术人员，简单易行、方便监测，监测的可靠性和准确性高，提高堆石坝运行时的安全性，具有重要的工程意义，为堆石坝防渗体心墙水平位移监测提供了非常好的应用实例，可以在类似工程全面推广。

附图说明

图1是本实用新型实施时的结构示意图；

图2是图1中A处放大图；

图3是图1中B处放大图；

图4是某堆石坝防渗体心墙水平位移监测时检测小车的移动轨迹曲线示意图；

图5是某堆石坝层间错动变形监测时检测小车的移动轨迹曲线示意图；

图中标记：第一行走导管1、垫料层2、过渡料层3、堆石体层4、检测小车5、光纤陀螺仪6、加速度计7、防渗体心墙8、反滤层9、第二行走导管10、第一牵引绳11、第二牵引绳12、转向滑轮13。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

如图1、图2所示，本实用新型用于堆石坝防渗体心墙水平位移变形的监测系统，包括第一行走导管1、轨迹检测装置，第一行走导管1通过预埋的方式贴靠设置在防渗体心墙8的下游侧外表面上，且轨迹检测装置能够在第一行走导管1中移动。

具体的，第一行走导管1的优选为不锈钢钢管，为了便于轨迹检测装置在第一行走导管1中移动，第一行走导管1的截面形状为圆形，也即是行走导管1为圆柱形形状。为了保证防渗体心墙水平位移变形的监测完全性，使防渗体心墙8全部都在监测中，第一行走导管1的上端部位于防渗体心墙8的顶部，第一行走导管1的下端部位于防渗体心墙8的底部，这样设置也方便轨迹检测装置放置在第一行走导管1中进出检测。

轨迹检测装置的作用是对其的移动轨迹进行检测，为了便于轨迹检测装置在第一行走导管1中移动，再如图2所示，轨迹检测装置包括检测小车5、轨迹检测仪，轨迹检测仪设置在检测小车5上。通过大量实践和试验中得出，轨迹检测仪优选包括光纤陀螺仪6和加速度计7，光纤陀螺仪6可以检测出监测小车5的移动时的运动角速度，加速度计7可以检测出监测小车5的移动时的加速度，进而推算出监测小车5的移动时的倾角值，当得到监测小车5的移动时的运动角速度和倾角值，通过捷联解算出最优倾角值，进行积分运算，经计算后得出监测小车5的移动轨迹线，该移动轨迹曲线也即是所检测时防渗体心墙8下游侧的外表面所处位置形成的曲线，再经过对曲线分析，就能得到准确获得堆石坝防渗体心墙水平位移变形的情况。为了便于检测小车5的移动，本实用新型轨迹检测装置还包括第一动力装置、第二动力装置、第一牵引绳11、第二牵引绳12、转向滑轮13，第一动力装置、第二动力装置设置在防渗体心墙8的顶部，第一牵引绳11一端与第一动力装置相连接，另一端与检测小车5的上端部相连接，第二牵引绳12一端与检测小车5的下端部相连接，另一端穿过转向滑轮13与第二动力装置相连接，转向滑轮13设置在第一行走导管1的底部，第一动力装置、第二动力装置可以为电机，第一动力装置、第一牵引绳11使检测小车5能够至上而下沿第一行走导管1移动，第二动力装置、第一牵引绳12使检测小车5能够至下而上沿第一行走导管1移动。为了提高计算、分析数据的效率，提高自动化水平，轨迹检测装置还包括处理器，轨迹检测仪与处理器相连接，轨迹检测仪对检测小车的移动轨迹进行检测，并将检测得到的数据发送给处理器，处理器对得到的数据进行分析、计算，得出检测小车5的移动轨迹曲线。

采用上述监测系统的监测方法，包括如下步骤：

a、在堆石坝的防渗体心墙8的下游侧外表面上设置第一行走导管1，第一行走导管1的上端部位于防渗体心墙8的顶部，第一行走导管1的下端部位于防渗体心墙8的底部；

b、通过第一动力装置、第一牵引绳11的作用，使检测小车5在第一行走导管1中并从上至下沿其移动，检测小车5上设置有轨迹检测仪，轨迹检测仪对检测小车5的移动轨迹进行检测，并将检测得到的数据发送给处理器；

c、处理器对在步骤b中得到的数据进行分析、计算，得出检测小车5的移动轨迹曲线；

d、根据检测小车5的移动轨迹曲线，得出堆石坝防渗体心墙水平位移变形情况。

在步骤b中，轨迹检测仪包括光纤陀螺仪6和加速度计7。通过大量实践和试验中得出，轨迹检测仪优选包括光纤陀螺仪6和加速度计7，光纤陀螺仪6可以检测出监测小车5的移动时的运动角速度，加速度计7可以检测出监测小车5的移动时的加速度，进而推算出监测小车5的移动时的倾角值。

当未发生变形所得的轨迹线时，检测小车5的移动轨迹曲线为一直线，如图4所示，防渗体心墙8水平位移变形后，检测小车5的移动轨迹曲线为一曲线，图中直线为某堆石坝未发生变形所得的轨迹线，曲线为发生变形所得的轨迹线，两条移动轨迹线在水平方向之间的差值即为该防渗体心墙8水平位移变形值。

除了防渗体心墙8水平位移变形影响堆石坝的运行安全，堆石坝层间错动变形也显著影响堆石坝的运行安全，如图1、图3所示，本实用新型还设置有第二行走导管10，第二行走导管10依次穿过堆石坝的垫料层2、过渡料层3、堆石体层4水平设置，且第二行走导管10的一端部位于堆石坝的防渗体心墙8中，另一端部位于在堆石体层4的外部，轨迹检测装置能够在第二行走导管10中移动。以堆石坝的防渗体心墙8坝轴线为界限，堆石坝分为坝体上游部和坝体下游部，为了便于第二行走导管10的安装和后期的检测实施，第二行走导管10通过预埋的方式水平设置在坝体下游部中。进行堆石坝层间错动变形检测时，通过动力装置、传动装置的作用，使检测小车5在行走导管1中并沿其移动，检测小车5上设置有轨迹检测仪，轨迹检测仪对检测小车5的移动轨迹进行检测，并将检测得到的数据发送给处理器；处理器对得到的数据进行分析、计算，得出检测小车5的移动轨迹曲线；根据检测小车5的移动轨迹曲线，得出堆石坝的垫料层2、过渡料层3、堆石体层4之间的错动变形情况。当未发生层间错动变形所得的轨迹线时，检测小车5的移动轨迹曲线为一直线，如图5所示，堆石坝层间发生错动变形后，检测小车5的移动轨迹曲线为一曲线，图中直线为某堆石坝未发生变形所得的轨迹线，曲线为发生变形所得的轨迹线，两条移动轨迹线在竖直方向之间的差值即为该堆石坝层间错动变形值。

有些堆石坝的防渗体心墙8的表面还设置有反滤层9，行走导管1也穿过反滤层9设置，从而实现对反滤层9与防渗体心墙8、垫料层2的层间错动变形的监测。

综上所述，本实用新型检测系统包括第一行走导管1、轨迹检测装置，第一行走导管1可通过预埋的方式贴靠设置在防渗体心墙8的下游侧外表面上，防渗体心墙8向下游侧发生水平位移变形时，会使第一行走导管1产生同样的变形；变形检测时，只需使轨迹检测装置在第一行走导管1并从上至下沿其移动，轨迹检测装置对其的移动轨迹进行检测，通过分析、计算，得出轨迹检测装置的移动轨迹曲线，该移动轨迹曲线也即是所检测时防渗体心墙下游侧的外表面所处位置形成的曲线；可见，本实用新型检测系统只需先将第一行走导管1设置在防渗体心墙8的下游侧外表面上，后期监测时再将轨迹检测装置放置第一行走导管1中，并沿其移动，就能准确获得防渗体心墙水平位移变形的情况，成功解决了堆石坝防渗体心墙水平位移监测问题，这是一种机械式的监测方法，不需复杂设备和技术人员，简单易行、方便监测，监测的可靠性和准确性高，提高堆石坝运行时的安全性，具有重要的工程意义，为堆石坝防渗体心墙水平位移监测提供了非常好的应用实例，可以在类似工程全面推广。

Claims (7)

1.用于堆石坝防渗体心墙水平位移变形的监测系统，其特征在于：包括第一行走导管(1)、轨迹检测装置，第一行走导管(1)贴靠设置在防渗体心墙(8)的下游侧外表面上，且轨迹检测装置能够在第一行走导管(1)中移动。

2.如权利要求1所述的用于堆石坝防渗体心墙水平位移变形的监测系统，其特征在于：第一行走导管(1)的截面形状为圆形。

3.如权利要求1所述的用于堆石坝防渗体心墙水平位移变形的监测系统，其特征在于：第一行走导管(1)的上端部位于防渗体心墙(8)的顶部，第一行走导管(1)的下端部位于防渗体心墙(8)的底部。

4.如权利要求1所述的用于堆石坝防渗体心墙水平位移变形的监测系统，其特征在于：轨迹检测装置包括检测小车(5)、轨迹检测仪，轨迹检测仪设置在检测小车(5)上。

5.如权利要求4所述的用于堆石坝防渗体心墙水平位移变形的监测系统，其特征在于：轨迹检测仪包括光纤陀螺仪(6)和加速度计(7)。

6.如权利要求5所述的用于堆石坝防渗体心墙水平位移变形的监测系统，其特征在于：轨迹检测装置还包括处理器、第一动力装置、第二动力装置、第一牵引绳(11)、第二牵引绳(12)、转向滑轮(13)，第一动力装置、第二动力装置设置在防渗体心墙(8)的顶部，第一牵引绳(11)一端与第一动力装置相连接，另一端与检测小车(5)的上端部相连接，第二牵引绳(12)一端与检测小车(5)的下端部相连接，另一端穿过转向滑轮(13)与第二动力装置相连接，转向滑轮(13)设置在第一行走导管(1)的底部，轨迹检测仪与处理器相连接。

7.如权利要求1所述的用于堆石坝防渗体心墙水平位移变形的监测系统，其特征在于：还包括第二行走导管(10)，第二行走导管(10)依次穿过堆石坝的垫料层(2)、过渡料层(3)、堆石体层(4)水平设置，且第二行走导管(10)的一端部位于堆石坝的防渗体心墙(8)中，另一端部位于在堆石体层(4)的外部，轨迹检测装置能够在第二行走导管(10)中移动。

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