RU2393290C2 - Method for monitoring safety of earth dam and device for its implementation - Google Patents
Method for monitoring safety of earth dam and device for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2393290C2 RU2393290C2 RU2007133861/03A RU2007133861A RU2393290C2 RU 2393290 C2 RU2393290 C2 RU 2393290C2 RU 2007133861/03 A RU2007133861/03 A RU 2007133861/03A RU 2007133861 A RU2007133861 A RU 2007133861A RU 2393290 C2 RU2393290 C2 RU 2393290C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- soil
- cable
- piles
- dam
- displacements
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к плотиностроению и может быть использовано для контроля возникновения и распространения деформаций в теле грунтовой плотины, начальных сдвигов и перемещений, обусловленных потерей устойчивости откосов плотины. Оно может быть также использовано для контроля состояния откосов дорожных насыпей и бортов карьеров, котлованов и различных насыпных сооружений, применяемых в гидротехнике.The invention relates to dam engineering and can be used to control the occurrence and propagation of deformations in the body of a soil dam, the initial shifts and movements caused by the loss of stability of the slopes of the dam. It can also be used to monitor the status of slopes of road embankments and sides of quarries, pits and various bulk structures used in hydraulic engineering.
В способе на поверхности контролируемого откоса устраивается канавка в грунте на протяжении всего участка, требующего непрерывного наблюдения.In the method, a groove in the soil is arranged on the surface of the controlled slope throughout the entire area that requires continuous monitoring.
В начале и конце канавки забиваются сваи с погружением ниже отметки промерзания грунта. Между сваями натягивается стержень из проволоки, стального прута или стекловолокна. Один конец стержня закрепляется неподвижно в свае, а другой - через пружинный натяжитель, обеспечивающий его перемещение при различных воздействиях по изменению его длины.At the beginning and end of the groove, piles are driven into the pile with a dip below the freezing mark. A rod of wire, steel rod or fiberglass is pulled between the piles. One end of the rod is fixed motionless in the pile, and the other through the spring tensioner, which ensures its movement under various influences by changing its length.
После этого канавка с расположенным в нем стержнем заполняется известково-цементным раствором до полного контакта с грунтом откоса. При этом стержень предварительно покрывается битумом, чтобы обеспечивалась возможность - его независимого перемещения внутри известково-цементного наполнения. Система подвижного стержня и хрупкого материала заполнения канавки образует шлейф, который размещается строго прямолинейно в любой плоскости откоса грунтовой плотины, в зоне, охватывающей район возникновения деформаций при потере устойчивости. В зависимости от конструкции откоса грунтовой плотины, планового расположения, высоты и материала длина шлейфа может составлять сотни метров, то есть имеется возможность контролировать откос на большом протяжении и располагаться в любом направлении.After this, the groove with the rod located in it is filled with lime-cement mortar until it is completely in contact with the slope soil. In this case, the core is preliminarily coated with bitumen, so as to provide the possibility of its independent movement inside the lime-cement filling. The system of a movable rod and brittle material filling the grooves forms a loop, which is placed strictly rectilinearly in any plane of the slope of the soil dam, in the zone covering the area of the occurrence of deformations in case of buckling. Depending on the design of the slope of the soil dam, the planned location, height and material, the length of the loop can be hundreds of meters, that is, it is possible to control the slope over a long distance and be located in any direction.
Мониторинг состояния откоса грунтовой плотины осуществляется следующим образом: при возникновении начальных деформаций в грунте откоса давление от него передается на стержень и изменяет его длину, что регистрируется специальным устройством, расположенным в трубчатой свае, в том числе замыканием контактов светового или звукового сигнализатора. Само место возникновения предельных деформаций в грунте откоса определяется по трещинам хрупкого заполнителя канавки шлейфа при осмотре на месте.Monitoring the state of the slope of the soil dam is carried out as follows: when initial deformations occur in the soil of the slope, the pressure from it is transmitted to the rod and changes its length, which is recorded by a special device located in the tubular pile, including closing the contacts of the light or sound signaling device. The very place of occurrence of ultimate strains in the slope soil is determined by the cracks of the brittle filler of the loop groove when viewed on site.
Таким образом, изобретение имеет признаки способа и устройства. Способ характеризуется тем, что предлагаемое изобретение позволяет вести непрерывный контроль откоса по любым видам его деформации: разуплотнения, пучения, оползания, трещинообразования и другим проявлениям.Thus, the invention has the features of a method and device. The method is characterized in that the present invention allows continuous monitoring of the slope for any type of deformation thereof: decompression, heaving, creeping, cracking and other manifestations.
Устройство позволяет определить сам участок возникновения деформаций, его границы и характер изменения во времени (нарастание, затухание деформаций или стабилизация).The device allows you to determine the site of the occurrence of deformations, its boundaries and the nature of the change over time (increase, decay of deformations or stabilization).
Техническое решение относится к плотиностроению, предназначено для контроля возникновения и распространения расслоения, сдвига грунта в теле плотины, развития трещин и оползаний, пучения и просадок.The technical solution relates to dam engineering, is intended to control the occurrence and propagation of delamination, soil shear in the dam body, the development of cracks and creep, heaving and subsidence.
Известен способ контроля устойчивости откосов по авт. свид. СССР №1788239 А1, кл. Е21С 39/00, опубл. в БИ №2, 1993 г. В этом способе изучается структура массива откосов и намечаются блоки, разделенные потенциально опасными поверхностями ослабления массива. В границах каждого блока устанавливаются репера, монолитно связанные с блоками. Между соседними реперами помещают индуктивно-частотные датчики, ориентированные в направлении ожидаемого сдвига. Удлинение штока индуктивно-частотного датчика вызывает адекватное изменение частоты электрического тока, регистрируемое частотомером и специальным устройством. Подача частоты проводится посредством кабеля на диспетчерский пункт, система требует предварительной тарировки.A known method of controlling the stability of slopes by ed. testimonial. USSR No. 1788239 A1, class E21C 39/00, publ. in BI No. 2, 1993. In this method, the structure of the slope array is studied and blocks separated by potentially dangerous weakening surfaces of the array are outlined. Within the boundaries of each block, reference points are established, which are seamlessly connected with the blocks. Inductive-frequency sensors oriented in the direction of the expected shift are placed between adjacent reference points. The lengthening of the rod of the inductive-frequency sensor causes an adequate change in the frequency of the electric current recorded by the frequency meter and a special device. Frequency is supplied via cable to the control room; the system requires preliminary calibration.
Этот способ требует предварительного выбора потенциально опасных поверхностей ослабления, которые могут не совпадать с фактическими, что приводит к недостоверным результатам. Кроме того, требуется тарировка нескольких датчиков, прокладка от них кабельных линий, что значительно удорожает систему контроля.This method requires the preliminary selection of potentially dangerous weakening surfaces, which may not coincide with the actual ones, which leads to unreliable results. In addition, calibration of several sensors is required, laying of cable lines from them, which significantly increases the cost of the control system.
Наиболее близким по технологической сущности и совокупности существенных признаков является устройство, описанное в авт. свид. СССР №168891 А С, кл. Е21С 39/00, 1999 г. В этом устройстве для измерения деформаций массива горных пород устанавливаются два репера, соединенных измерительной тягой в направлении ожидаемого смещения пород. Измерительная тяга соединена с датчиком-преобразователем угловых поворотов в линейные перемещения реперов относительно друг друга. Считывающее устройство содержит сложную систему регистрации импульсов для передачи информации по проводной линии или через радиопередающее устройство на диспетчерский пункт, где осуществляется обработка данных о смещении горных пород.The closest in technological essence and the totality of essential features is the device described in ed. testimonial. USSR No. 168891 AS, cl. Е21С 39/00, 1999. In this device for measuring deformations of a rock mass, two reference points are installed, connected by a measuring rod in the direction of the expected displacement of the rocks. The measuring rod is connected to a transducer of angular rotations into linear movements of the frames relative to each other. The reading device contains a complex system for recording pulses for transmitting information over a wired line or through a radio transmitting device to a control center, where data on the movement of rocks is processed.
Как и в предыдущем случае, размещение реперов проводится по очевидному направлению смещения горных пород. Для обеспечения работы устройства необходима сложная аппаратура и кабельные линии связи с диспетчерским пунктом.As in the previous case, the placement of benchmarks is carried out in the obvious direction of rock displacement. To ensure the operation of the device requires sophisticated equipment and cable lines with a control room.
Устройство не позволяет следить за образованием деформаций, возникающих в разных плоскостях, в том числе пучения и разуплотнения.The device does not allow to monitor the formation of deformations arising in different planes, including heaving and softening.
Известен способ определения параметров расслоения горных пород в массиве и устройство для его осуществления по авт. свид. РФ RU №2248446 С1, кл. Е21С 39/00 2004 г., опубл. в БИ №8, 2005 г. Способ включает бурение скважин и установку в них сигнальных линий в виде, заполняемых твердеющей массой, которая после твердения образует хрупкие электропроводящие стержни, жестко сцепленные со стенками скважин. При расслоении массива горных пород стержни разрушаются или испытывают деформации, которые регистрируются по изменению электрического сопротивления установленного электрода от каждого уровня контроля деформации в скважине и выводятся проводником на поверхность с подключением к регистрирующей аппаратуре. Стенка скважины по всей длине и до основания покрывается диэлектриком для изоляции электропроводящего стержня от грунта. Этот способ имеет несколько недостатков, основные из которых следующие:A known method for determining the parameters of the stratification of rocks in the array and a device for its implementation by ed. testimonial. RF RU No. 2248446 C1, cl. E21C 39/00 2004, publ. in BI No. 8, 2005. The method includes drilling wells and installing signal lines in them in the form filled with a hardening mass, which, after hardening, forms brittle electrically conductive rods rigidly adhered to the walls of the wells. When the rock mass is stratified, the rods are destroyed or experience deformations, which are recorded by a change in the electrical resistance of the installed electrode from each level of deformation control in the well and displayed by the conductor to the surface with connection to the recording equipment. The wall of the well along the entire length and to the base is covered with a dielectric to isolate the conductive rod from the ground. This method has several disadvantages, the main of which are as follows:
- он применяется для контроля состояния массива горных пород и возникновения горизонтальных трещин, точность расположения которых зависит от количества размещаемых по вертикали электродов;- it is used to monitor the condition of the rock mass and the occurrence of horizontal cracks, the accuracy of which depends on the number of electrodes placed vertically;
- при сдвиге пород по плоскости, перпендикулярной направлению скважин, происходит срез диэлектрика и проникновение в полость оболочки грунтовых вод, полностью нарушающих электрическое сопротивление всей системы, в результате чего установить место горизонта сдвига достоверно невозможно;- when the rocks are shifted along a plane perpendicular to the direction of the wells, the dielectric is cut off and the groundwater penetrates into the cavity of the shell completely violating the electrical resistance of the entire system, as a result of which it is not possible to establish the location of the shear horizon;
- способ требует устройства большого числа скважин на контролируемом массиве, так как расслоение массива в плане заранее неизвестно, что удорожает его применение, в том числе за счет большого объема кабельных прокладок;- the method requires the installation of a large number of wells in a controlled array, since the layering of the array in plan is not known in advance, which increases the cost of its application, including due to the large volume of cable laying;
- связные (глины, суглинки) и несвязные (пески, супеси) грунты, из которых выполняются откосы грунтовых плотин, испытывают деформации в результате промерзания и размораживания, которые способны разрушить хрупкую диэлектрическую оболочку стержней и нарушить работу устройства, что в то же время не приводит к нарушению устойчивости откоса. Поэтому рекомендуемое применение этого способа для контроля состояния ГЭС нельзя признать допустимым, тем более что скважины могут находиться в зоне фильтрации, то есть подвергаться коррозионному воздействию воды.- cohesive (clay, loam) and incoherent (sand, sandy loam) soils from which the slopes of soil dams are made, undergo deformation as a result of freezing and thawing, which can destroy the brittle dielectric shell of the rods and disrupt the operation of the device, which at the same time does not to violation of the stability of the slope. Therefore, the recommended application of this method for monitoring the state of a hydroelectric power station cannot be recognized as permissible, especially since wells can be in the filtration zone, that is, subjected to corrosive effects of water.
В целом описанное устройство трудоемко в изготовлении, возникают трудности в определении достоверности информации. Кроме того, изменение электрического сопротивления стержней должно быть тарировано на испытательном стенде для получения достоверной связи с возникающими напряжениями в массиве.In general, the described device is laborious to manufacture, difficulties arise in determining the reliability of the information. In addition, the change in the electrical resistance of the rods should be calibrated at the test bench to obtain reliable communication with the arising voltages in the array.
Разработанный и предлагаемый в заявке способ реализуется с помощью устройства следующим образом.The method developed and proposed in the application is implemented using the device as follows.
По низовому откосу 1 (фиг.1) грунтовой плотины прокладывается прямолинейная канавка 2, глубиной, превышающей толщину растительного грунта на 10-20 см. Длина канавки соответствует протяженности контролируемого участка плотины. В начале и конце канавки забиваются трубчатые сваи 3 и 4 до отметки, превышающей глубину промерзания на 0,5…1,0 м. Между сваями по дну канавки протягивается стальная проволока 5 (предварительно стабилизированный по длине трос, стекловолоконный жгут и т.д.).On the lower slope 1 (Fig. 1) of the soil dam, a
Один конец троса закрепляется неподвижно в правой свае 4, а другой - через пружинный натяжитель в левой свае 3. Трос покрывается битумной или синтетической изоляцией, предотвращающей коррозию по всей его длине.One end of the cable is fixed motionless in the
После этого канавка вместе с находящимся в ней тросом заполняется цементно-известковым раствором 6 (фиг.2) в распор со стенками канавки в грунте. Заполнение канавки раствором должно быть спланировано по поверхности откоса для предупреждения размыва дождевыми осадками. Для увеличения связи с грунтом откоса по дну канавки перед укладкой раствора забиваются стальные штыри 7 длиной 1,0…1,5 м.After that, the groove, together with the cable located in it, is filled with cement-lime mortar 6 (Fig.2) in a spacer with the walls of the groove in the ground. Filling the groove with the solution should be planned along the surface of the slope to prevent erosion by rainfall. To increase the connection with the slope soil along the bottom of the groove before laying the mortar,
Образованию подвижек грунта на низовом откосе грунтовой плотины предшествует возникновение плоскостей скольжения и потеря устойчивости массива грунта 8, ограниченного этими поверхностями. Давление грунта на участок канавки, заполненный затвердевшим раствором, может рассматриваться как неравномерно распределенная нагрузка 9 (фиг.3) на балку с защемленными концами. Под влиянием этой нагрузки в балке возникают изгибающие моменты с максимальным значением в ее середине 10 и в местах условного защемления 11, 12. В результате действия изгибающих моментов и при недостаточной прочности материала заполнения в нем возникают трещины 13, которые и ограничивают место возникшего оползания грунта или других его деформаций.The formation of soil motions on the lower slope of the soil dam is preceded by the emergence of slip planes and the loss of stability of the soil mass 8, limited by these surfaces. The soil pressure on the groove portion filled with the hardened solution can be considered as an unevenly distributed load 9 (Fig. 3) on the beam with pinched ends. Under the influence of this load, bending moments arise in the beam with a maximum value in its
В левой свае располагается устройство, регистрирующее изменение длины троса, представленное на разрезах фиг.4, 5. Перед заполнением канавки раствором определяется минимальное изменение 14 длины троса, вызываемое перемещением его на предельно допустимую величину подвижки грунта в направлении, перпендикулярном оси троса.In the left pile is a device that records the change in the length of the cable, shown in
Устройство, регистрирующее изменение длины троса, включает измерительную шайбу 15, закрепляемую на стержне 16 и образующую вместе с неподвижной гранью 17 измерительный зазор 14 и контакты включателя 18 светозвуковой сигнализации. При большом натяжении троса вследствие подвижки грунта 8 (фиг.2) на низовом откосе контакты включателя смыкаются и замыкают электрическую цепь на светозвуковой сигнал. Битумная изоляция троса 19 должна быть достаточной для того, чтобы не возникло его сцепление с материалом заполнения канавки.The device that records the change in the length of the cable includes a
Получив сигнал об изменении длины троса, обходчик плотины устанавливает место возникновение оползня и принимает меры по предупреждению аварийного прорыва сооружения.Having received a signal about a change in the length of the cable, the dam surveyor establishes the place of occurrence of the landslide and takes measures to prevent an emergency breakthrough of the structure.
При повседневном обходе сооружения по измерительному зазору могут проводиться наблюдения за перемещением троса, характеризующим накопление деформаций в откосе плотины. При большой высоте или протяженности плотины устанавливается несколько линий мониторинга.With daily walk around the structure along the measuring gap, observations can be made of the movement of the cable, which characterizes the accumulation of deformations in the slope of the dam. At high altitude or length of the dam, several monitoring lines are installed.
Предлагаемый способ и устройство ведения мониторинга безопасности грунтовых плотин удовлетворяет следующим условиям:The proposed method and device for monitoring the safety of soil dams satisfies the following conditions:
- может регистрировать место возникновения предельных деформаций в грунтовой плотине как на всей протяженности, так и по высоте от подошвы до гребня;- can record the place of occurrence of ultimate deformations in the soil dam both over the entire length and in height from the sole to the crest;
- контроль за состоянием откоса должен проводиться непрерывно и в любое время года с мгновенной сигнализацией о возникновении каких-либо самых незначительных деформаций;- monitoring the state of the slope should be carried out continuously and at any time of the year with instant signaling about the occurrence of any very slight deformations;
- место возникновения деформаций определяется с достаточной точностью для проведения ремонтных работ;- the place of occurrence of deformations is determined with sufficient accuracy for repair work;
- устройство для мониторинга не является трудоемким в изготовлении, не содержать цветных металлов и дорогих изделий типа электрических кабелей, электронные элементы и др.;- the monitoring device is not laborious to manufacture, does not contain non-ferrous metals and expensive products such as electric cables, electronic elements, etc .;
- устройство может функционировать независимо от электроснабжения объекта и допускать передачу информации на большие расстояния;- the device can function independently of the power supply of the facility and allow the transmission of information over long distances;
- устройство доступно для эксплуатации лицам, не имеющим специального образования;- the device is available for use by persons who do not have a special education;
- устройство восстанавливается с минимальными затратами после очередного срабатывания.- the device is restored with minimal cost after the next operation.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007133861/03A RU2393290C2 (en) | 2007-09-10 | 2007-09-10 | Method for monitoring safety of earth dam and device for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007133861/03A RU2393290C2 (en) | 2007-09-10 | 2007-09-10 | Method for monitoring safety of earth dam and device for its implementation |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2007133861A RU2007133861A (en) | 2009-03-20 |
RU2393290C2 true RU2393290C2 (en) | 2010-06-27 |
Family
ID=40544818
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007133861/03A RU2393290C2 (en) | 2007-09-10 | 2007-09-10 | Method for monitoring safety of earth dam and device for its implementation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2393290C2 (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2484200C1 (en) * | 2012-06-08 | 2013-06-10 | Владимир Андреевич Вайкум | Device for detection of deformations of soil massif and method of its operation |
RU2531209C2 (en) * | 2010-07-19 | 2014-10-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Институт безопасности гидротехнических сооружений" | Device for performance of operational monitoring of low-pressure earth dams |
CN104678954A (en) * | 2015-01-23 | 2015-06-03 | 中国长江三峡集团公司 | Dam safety intelligent monitoring and pre-warning system based on full life circle and method thereof |
RU2553395C2 (en) * | 2013-07-09 | 2015-06-10 | Виктор Анатольевич Явна | Method of controlling speed of vehicles on areas in severe natural environment |
RU2657688C1 (en) * | 2017-06-21 | 2018-06-14 | Федеральное государственное казенное учреждение "12 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации | Device for experimental study of the erosion of earth dam models |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102758622B (en) * | 2012-04-28 | 2015-06-24 | 中国神华能源股份有限公司 | Monitoring method for earth surface environment damage in underground mining area |
-
2007
- 2007-09-10 RU RU2007133861/03A patent/RU2393290C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
РОЗАНОВ Н.Н. Плотины из грунтовых материалов. - М.: Стройиздат, 1983, с.262-264. * |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2531209C2 (en) * | 2010-07-19 | 2014-10-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Институт безопасности гидротехнических сооружений" | Device for performance of operational monitoring of low-pressure earth dams |
RU2484200C1 (en) * | 2012-06-08 | 2013-06-10 | Владимир Андреевич Вайкум | Device for detection of deformations of soil massif and method of its operation |
RU2553395C2 (en) * | 2013-07-09 | 2015-06-10 | Виктор Анатольевич Явна | Method of controlling speed of vehicles on areas in severe natural environment |
CN104678954A (en) * | 2015-01-23 | 2015-06-03 | 中国长江三峡集团公司 | Dam safety intelligent monitoring and pre-warning system based on full life circle and method thereof |
RU2657688C1 (en) * | 2017-06-21 | 2018-06-14 | Федеральное государственное казенное учреждение "12 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации | Device for experimental study of the erosion of earth dam models |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2007133861A (en) | 2009-03-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2393290C2 (en) | Method for monitoring safety of earth dam and device for its implementation | |
TW201139788A (en) | Slope stabilization system | |
EP2947456B1 (en) | Method for positioning a sensor for concrete monitoring | |
KR20100114738A (en) | Model of measuring underground displacement using inclinometer | |
KR100812389B1 (en) | Measurement method for observation of landslide | |
JP4388242B2 (en) | Ground collapse / destruction prediction method | |
CN111335904A (en) | Shield downward-penetrating building construction monitoring method | |
Kane et al. | Applications of time domain reflectometry to landslide and slope monitoring | |
Kane | Monitoring slope movement with time domain reflectometry | |
Drusa et al. | Rock slide monitoring by using TDR inclinometers | |
RU2739288C1 (en) | Device for monitoring soil deformations in cryolite zone | |
US9638593B2 (en) | Sinkhole detection systems and methods | |
CN210604213U (en) | Railway rockfill embankment shear test device | |
KR19990030353A (en) | Buried ground subsidence measuring device | |
Drusa et al. | Functionality of TDR piezometers and inclinometers for monitoring of slope deformations | |
JP3803470B2 (en) | Ground fracture prediction method | |
Tan et al. | Underground stations excavation of up to 45m deep for mass rapid transit in limestone formation, Malaysia | |
Soukatchoff et al. | Observation and auscultation of the geotechnical behaviour of a slope in an open cast mine influenced by old underground mining (South-western part of France) | |
Dennis Jr et al. | Evaluation of Monitoring and Remediation Measures for Slope Failures | |
Wilson et al. | Instrumentation for Movements Within Rockfill Dams | |
Dowding et al. | Real Time Monitoring of Infrastructure using TDR Technology | |
Bartlett et al. | Instrumentation and construction performance monitoring for I-15 reconstruction project in Salt Lake City, Utah | |
O’Connor et al. | Tailings management using TDR technology | |
Kane | Embankment monitoring with time domain reflectometry | |
DOWDING¹ et al. | Real time monitoring of transportation infrastructure with TDR technology |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100108 |