CN220040336U - 一种混凝土坝裂缝演变监测装置 - Google Patents
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Abstract
一种混凝土坝裂缝演变监测装置，包括表面波信号发生系统和裂缝监测系统，所述表面波信号发生系统包括表面波激振器和表面波信号发生器，表面波激振器与表面波信号发生器电连接，表面波激振器用于安装到混凝土坝上对混凝土坝传递表面波，所述裂缝监测系统包括表面波接收器和数字示波器，表面波接收器设有至少两个，各所述表面波接收器与数字示波器电连接，表面波接收器用于安装到混凝土坝的裂缝两侧。通过表面波信号发生系统和裂缝监测系统相结合，计算混凝土裂缝的长度，能实时监测混凝土坝裂缝的演变过程，防止裂缝进一步发展，保证大坝安全运行。
Description
技术领域
本实用新型涉及混凝土坝技术领域，尤其涉及一种混凝土坝裂缝演变监测装置。
背景技术
混凝土裂缝性态及其对混凝土坝的危害性一直是坝工界共同关注的研究课题。随着坝龄的增长，裂缝可能会进一步扩展，最终引起严重的断裂事故，危及混凝土坝的安全状态。因此，采用科学的理方法实时监测混凝土坝裂缝的演变过程，定量分析裂缝的危害性，有利于监控混凝土坝的安全和服役状态，对于延长混凝土坝的使用寿命、提高混凝土坝在社会经济效益等方面发挥的作用具有重要意义。
混凝土坝裂缝检测的传统方法是通过人工钻孔取芯的方法直接测试，该技术存在以下不足：
(1)只能定点监测，灵活性差，不能实时监测混凝土坝裂缝的演变过程，无法为分析判断裂缝的成因和危害性提供有利建议；
(2)不仅费时费力，还容易受到人主观因素的影响，测量精度和效率较低，同时会使工作人员处于危险之中，安全性也较低；
(3)人工钻孔取芯会对坝体结构上由产生损害，操作不当会导致裂缝进一步扩张，影响坝体的安全运行。
因此，为了实时监测混凝土坝裂缝的演变过程，定量分析裂缝的危害性，有必要提供一种混凝土坝裂缝演变监测装置。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是：解决上述背景技术中存在的问题，提供一种混凝土坝裂缝演变监测装置，通过该装置能够在不对混凝土坝钻孔的情况下，对混凝土坝的裂缝进行监测。
为了实现上述的技术特征，本实用新型的目的是这样实现的：一种混凝土坝裂缝演变监测装置，包括表面波信号发生系统和裂缝监测系统，所述表面波信号发生系统包括表面波激振器和表面波信号发生器，表面波激振器与表面波信号发生器电连接，表面波激振器用于安装到混凝土坝上对混凝土坝传递表面波，所述裂缝监测系统包括表面波接收器和数字示波器，表面波接收器设有至少两个，各所述表面波接收器与数字示波器电连接，表面波接收器用于安装到混凝土坝的裂缝两侧。
所述表面波接收器包括两个第一接收器和两个第二接收器，两个第一接收器、两个第二接收器分别用于安装到混凝土坝的裂缝两侧，且两个第二接收器之间的间距L2大于两个所述第一接收器之间的间距L1。
两个所述第二接收器之间间距L2是两个所述第一接收器之间间距L1的2倍。
所述裂缝监测系统还包括计算机，计算机与数字示波器电连接或无线连接。
所述表面波信号发生系统还包括，电源与表面波激振器电连接。
本实用新型有如下有益效果：
1.本实用新型提供了一种混凝土坝裂缝演变监测装置，不对混凝土坝钻孔的情况下,通过表面波信号发生系统和裂缝监测系统相结合，计算混凝土裂缝的长度，能实时监测混凝土坝裂缝的演变过程，防止裂缝进一步发展，保证大坝安全运行。
2.本实用新型采用表面波进行混凝土坝裂缝深度监测，在监测过程中对坝体结构不产生伤害，不影响坝体的安全运行。
3.本实用新型自动化程度高，测量精度和效率较高，安全性也高。
附图说明
图1为本实用新型使用状态下的结构示意图。
图2为裂缝扩张趋势曲线图。
图3为裂缝平稳趋势曲线图。
图中：混凝土坝1，裂缝2，表面波激振器3，表面波信号发生器4，电源5，第二接收器6，第一接收器7，数字示波器8，计算机9。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的实施方式做进一步的说明。
参见图1，一种混凝土坝裂缝演变监测装置，包括表面波信号发生系统和裂缝监测系统，所述表面波信号发生系统包括表面波激振器3和表面波信号发生器4，表面波激振器3与表面波信号发生器4电连接，表面波激振器3用于安装到混凝土坝1上对混凝土坝1传递表面波，所述裂缝监测系统包括表面波接收器和数字示波器8，表面波接收器设有至少两个，各所述表面波接收器与数字示波器8电连接，表面波接收器用于安装到混凝土坝1的裂缝2两侧。通过表面波信号发生系统和裂缝监测系统相结合，计算混凝土裂缝的长度，能实时监测混凝土坝裂缝的演变过程，防止裂缝进一步发展，保证大坝安全运行。
优选的，表面波激振器3采用稳态表面波激振器；
优选的，表面波信号发生器4采用稳态表面波信号发生器。
优选的，表面波接收器采用稳态表面波信号接受器。
优选的，数字示波器8型号为GDS-3000A。
所述表面波接收器包括两个第一接收器7和两个第二接收器6，两个第一接收器7、两个第二接收器6分别用于安装到混凝土坝1的裂缝2两侧，且两个第二接收器6之间的间距L2大于两个所述第一接收器7之间的间距L1。
两个所述第二接收器6之间间距L2是两个所述第一接收器7之间间距L1的2倍。
所述裂缝监测系统还包括计算机9，计算机9与数字示波器8电连接或无线连接。
所述表面波信号发生系统还包括电源5与表面波激振器3电连接。
表面波信号发生系统包括电源5，表面波信号发生器4和表面波激振器3。表面波信号发生器与电源5相连，并将表面波信号传递给表面波激振器。表面波激振器固定于混凝土坝1面，并进一步将表面波传递给混凝土坝体。电源5采用直流电源，电压优选为12V。
裂缝监测系统包括第一接收器7，第二接收器6，数字示波器8和计算机9；第一接收器7和第二接收器6对称布置于混凝土坝1的裂缝2两侧，实时接收由表面波信号发生系统产生的表面波信号，并将信号进一步传递给数字示波器8和计算机9。其中，第二接收器之间的间距L2大于第一接收器之间间距L1，优选为L2＝2L1。接收器与混凝土接触面均匀涂上适耦合剂，保证信号传递不失真。
本实用新型的工作过程和原理：
步骤1，表面波信号发生系统的安装：将表面波激振器3固定于坝面，并依次与表面波信号发生器4以及电源5相连。
步骤2，裂缝监测系统的安装：根据实际工程的需求，选取需要监测的混凝土坝1的裂缝2，将第一接收器7和第二接收器6对称布置于混凝土裂缝两侧，并将第一接收器和第二接收器依次与数字示波器8和计算机9连接。
步骤3，混凝土坝裂缝的监测：开启电源，表面波信号发生系统通过表面波激振器3向混凝土坝体传递表面波，通过第一接收器7和第二类收器6实时采集表面波信号。在监测过程中，观察显示器上的波形，并利用计算机9分别获取第一接收器7和第二接收器6的数据，当波形趋于稳定时，停止采集并保存。以月为单位，重复步骤3。
步骤4，裂缝监测数据分析：以半年为单位分析混凝土坝裂缝的监测数据。计算裂缝深度，并绘制裂缝深度随时间的变化曲线。裂缝深度计算公式如下：
式中：h为裂缝深度，L1为第一接收器间距离，L2为第二接受器间距离，μ1为第一接收器的监测声时值，μ2为第二接收器的监测声时值。
步骤5，混凝土裂缝安全评价：绘制步骤4中获得的裂缝深度随时间变化曲线的趋势线，如图2所示。当趋势线逐渐增长，表明该裂缝在扩张，需进一步分析该裂缝的成因，并采取必要的措施进行灌浆加固，防止裂缝进一步发展，保证大坝安全运行，如图2所示；当趋势线基本保持平稳，表明该裂缝比较安全，如图3所示。
现场检测时，稳态表面波的发射频率从较高的频率开始，逐步降低发射频率。
Claims (5)
1.一种混凝土坝裂缝演变监测装置，其特征在于，包括表面波信号发生系统和裂缝监测系统，所述表面波信号发生系统包括表面波激振器（3）和表面波信号发生器（4），表面波激振器（3）与表面波信号发生器（4）电连接，表面波激振器（3）用于安装到混凝土坝（1）上对混凝土坝（1）传递表面波，所述裂缝监测系统包括表面波接收器和数字示波器（8），表面波接收器设有至少两个，各所述表面波接收器与数字示波器（8）电连接，表面波接收器用于安装到混凝土坝（1）的裂缝（2）两侧。
2.根据权利要求1所述的一种混凝土坝裂缝演变监测装置，其特征在于：所述表面波接收器包括两个第一接收器（7）和两个第二接收器（6），两个第一接收器（7）、两个第二接收器（6）分别用于安装到混凝土坝（1）的裂缝（2）两侧，且两个第二接收器（6）之间的间距L2大于两个所述第一接收器（7）之间的间距L1。
3.根据权利要求2所述的一种混凝土坝裂缝演变监测装置，其特征在于：两个所述第二接收器（6）之间间距L2是两个所述第一接收器（7）之间间距L1的2倍。
4.根据权利要求1所述的一种混凝土坝裂缝演变监测装置，其特征在于：所述裂缝监测系统还包括计算机（9），计算机（9）与数字示波器（8）电连接或无线连接。
5.根据权利要求1所述的一种混凝土坝裂缝演变监测装置，其特征在于：所述表面波信号发生系统还包括电源（5），电源（5）与表面波激振器（3）电连接。
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