RU2814554C1 - Method for diagnosing technical condition of low-pressure earthen dams - Google Patents
Method for diagnosing technical condition of low-pressure earthen dams Download PDFInfo
- Publication number
- RU2814554C1 RU2814554C1 RU2023122602A RU2023122602A RU2814554C1 RU 2814554 C1 RU2814554 C1 RU 2814554C1 RU 2023122602 A RU2023122602 A RU 2023122602A RU 2023122602 A RU2023122602 A RU 2023122602A RU 2814554 C1 RU2814554 C1 RU 2814554C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- dam
- low
- technical condition
- pressure earthen
- pressure
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 239000002689 soil Substances 0.000 claims abstract description 19
- 230000007547 defect Effects 0.000 claims abstract description 15
- 230000006378 damage Effects 0.000 claims abstract description 12
- 238000009659 non-destructive testing Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000007689 inspection Methods 0.000 claims abstract description 4
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 claims abstract description 3
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000011150 reinforced concrete Substances 0.000 description 5
- 238000003973 irrigation Methods 0.000 description 4
- 230000002262 irrigation Effects 0.000 description 4
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 3
- 239000004567 concrete Substances 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000012876 topography Methods 0.000 description 1
- 238000011179 visual inspection Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано для проведения эксплуатационного мониторинга технического состояния защитного покрытия и грунтов низконапорных земляных плотин, выявлению опасных дефектов и повреждений, а также оценке и прогнозированию его технического состояния и дальнейшей пригодности к эксплуатации.The invention relates to hydraulic engineering construction and can be used for operational monitoring of the technical condition of the protective coating and soils of low-pressure earth dams, identifying dangerous defects and damage, as well as assessing and predicting its technical condition and further suitability for use.
Известно устройство для диагностики и прогнозирования технического состояния лотковых каналов оросительных систем (патент РФ №2364681), включающее раму, антенные блоки и датчик движения, кроме того, устройство оснащено обрабатывающим модулем, а рама копирует форму лоткового оросительного канала и снабжена опорными роликами, причем антенные блоки расположены по периметру рамы.A device is known for diagnosing and predicting the technical condition of tray channels of irrigation systems (RF patent No. 2364681), including a frame, antenna units and a motion sensor, in addition, the device is equipped with a processing module, and the frame copies the shape of the tray irrigation channel and is equipped with support rollers, with antenna the blocks are located around the perimeter of the frame.
Недостатком данного устройства является то, что рама копирует форму лоткового оросительного канала, представляющего из себя полукруг, и отсутствует движитель для свободного перемещения.The disadvantage of this device is that the frame copies the shape of a tray irrigation channel, which is a semicircle, and there is no mover for free movement.
Известен способ проведения эксплуатационного мониторинга технического состояния лотковых каналов оросительных систем (патент РФ №2368730), в котором осуществляют обследование железобетонных лотковых каналов приборами неразрушающего контроля на наличие дефектов и повреждений, с применением двух взаимно контролирующих методов: ультразвукового метода и метода ударного импульса и определяют глубину, ширину, длину (геометрические характеристики) и фактическую прочность бетона в местах нахождения дефектов и повреждений. В процессе выполнения устанавливают однородность и прочность железобетона каждого лотка, а также степень, вид и глубину коррозии бетона и арматуры, характер трещин и их ширину. При использовании данного способа появляется возможность обоснование параметров дефектов и повреждений, которые невозможно установить при визуальном осмотре.There is a known method for conducting operational monitoring of the technical condition of tray channels of irrigation systems (RF patent No. 2368730), in which reinforced concrete tray channels are examined with non-destructive testing devices for the presence of defects and damage, using two mutually monitoring methods: the ultrasonic method and the shock pulse method and determine the depth , width, length (geometric characteristics) and the actual strength of concrete at the locations of defects and damage. During the execution process, the homogeneity and strength of the reinforced concrete of each tray is established, as well as the degree, type and depth of corrosion of concrete and reinforcement, the nature of cracks and their width. When using this method, it becomes possible to substantiate the parameters of defects and damage that cannot be determined by visual inspection.
Однако, несмотря на достоинства, известного технического решения, оно не используется для диагностики технического состояния низконапорных земляных плотин.However, despite the advantages of the known technical solution, it is not used to diagnose the technical condition of low-pressure earthen dams.
Задача изобретения заключается в том, чтобы создать способ для диагностики технического состояния низконапорных земляных плотин, поскольку они широко используются как элемент инженерной защиты, так использование грунтового основания как основа при возведении сооружения в десятки раз дешевле, чем железобетон.The objective of the invention is to create a method for diagnosing the technical condition of low-pressure earthen dams, since they are widely used as an element of engineering protection, since the use of a soil foundation as a basis for the construction of a structure is tens of times cheaper than reinforced concrete.
Техническим результатом является обеспечение возможности достоверной диагностики технического состояния низконапорных земляных плотин.The technical result is to provide the ability to reliably diagnose the technical condition of low-pressure earthen dams.
Технический результат достигается тем, что в способе проведения диагностики технического состояния низконапорных земляных плотин с помощью приборов неразрушающего контроля для обследования по обнаружению характерных дефектов и повреждений гидротехнического сооружения и на основе полученных данных прогнозирование технического состояния гидротехнического сооружения, согласно изобретению в качестве гидротехнического сооружения исследуют низконапорную земляную плотину, а в качестве приборов неразрушающего контроля для формирования трехмерной модели плотины с прилегающим объемом грунтового основания, получения изображений плотины и регистрации дефектов используют соответственно: сканер в виде георадарной антенны, дополнительное оборудование, включающее цифровой фотоаппарат и видеокамеру, которые располагают на подвижной платформе в виде секций в количестве не менее трех, шарнирное соединение которых обеспечивает повторение геометрии поверхности плотины для поступательного сканирования низконапорной земляной плотины совместно с объемом грунтового основания, причем расстояние георадарной антенны от сканируемой поверхности плотины устанавливают постоянным.The technical result is achieved by the fact that in the method of diagnosing the technical condition of low-pressure earthen dams using non-destructive testing devices for inspection to detect characteristic defects and damage to a hydraulic structure and, based on the data obtained, predicting the technical condition of a hydraulic structure, according to the invention, a low-pressure earthen structure is examined as a hydraulic structure dam, and as non-destructive testing devices for forming a three-dimensional model of the dam with the adjacent volume of the soil foundation, obtaining images of the dam and recording defects, the following are used, respectively: a scanner in the form of a georadar antenna, additional equipment, including a digital camera and a video camera, which are placed on a moving platform in the form sections in an amount of at least three, the hinged connection of which ensures repetition of the geometry of the dam surface for progressive scanning of a low-pressure earthen dam together with the volume of the soil foundation, and the distance of the GPR antenna from the scanned surface of the dam is set constant.
Новизна заявляемого предложения обусловлена тем, что по сравнению с известными техническими решениями обеспечивается возможность технической оценки сразу всей низконапорной земляной плотины, по разрезу и прогнозирование оставшегося срока ее эксплуатации, а именно состояние грунтового основания местонахождение и геометрические размеры просадок, пустот, разуплотнения грунтового основания и раковин, по которым можно определить однородность и надежность, степень, вид и глубину, характер трещин и их ширину.The novelty of the proposed proposal is due to the fact that, in comparison with known technical solutions, it is possible to technically evaluate the entire low-pressure earthen dam at once, cross-sectionally, and predict the remaining life of its operation, namely the condition of the soil foundation, the location and geometric dimensions of subsidence, voids, decompaction of the soil foundation and cavities , by which it is possible to determine the uniformity and reliability, degree, type and depth, nature of cracks and their width.
По данным научно-технической и патентной литературы не обнаружена аналогичная заявляемой совокупность признаков, позволяющая получить технический результат, который ранее не достигался известными средствами, что позволяет судить об изобретательском уровне заявляемого предложения.According to the scientific, technical and patent literature, no set of features similar to the claimed one has been found that allows one to obtain a technical result that has not previously been achieved by known means, which makes it possible to judge the inventive level of the proposed proposal.
Предлагаемый способ работоспособен и может быть использован для технологических процессов с целью диагностики технического состояния низконапорных земляных плотин, что соответствует критерию «промышленная применимость».The proposed method is efficient and can be used for technological processes to diagnose the technical condition of low-pressure earthen dams, which meets the criterion of “industrial applicability”.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображена секция подвижной платформы, с помощью которой реализуется способ для проведения диагностики технического состояния низконапорных земляных плотин в аксонометрической проекции; на фиг. 2 - показаны три секции подвижной платформы, вид сверху; на фиг. 3 представлен фрагмент скриншота радарограммы георадарного сканирования антенных блоков прилегающего к нему объемом грунта; на фиг. 4 - фото с изображением трехмерной модели низконапорной земляной плотины.The essence of the invention is illustrated by the drawing, where in FIG. 1 shows a section of a movable platform, with the help of which a method is implemented for diagnosing the technical condition of low-pressure earthen dams in an axonometric projection; in fig. 2 - three sections of the moving platform are shown, top view; in fig. Figure 3 shows a fragment of a screenshot of a radargram of georadar scanning of antenna blocks of an adjacent volume of soil; in fig. 4 - photo showing a three-dimensional model of a low-pressure earthen dam.
На графических материалах для большей ясности представлены только те элементы, которые необходимы для понимания сущности изобретения, а сопутствующие элементы, хорошо известные специалистам в данной области, не представлены.For the sake of clarity, the drawings present only those elements that are necessary to understand the invention, and related elements well known to those skilled in the art are not presented.
Способ проведения диагностики технического состояния низконапорных земляных плотин реализуется с помощью подвижной платформы, содержащей секции, соединенные шарнирно и на которых по периметру расположены антенные блоки 1, средства перемещения по гребню плотины в виде колес 2 с возможностью кругового вращения с приводом, батарею 3, блок управления 4, датчик движения 5, дополнительное оборудование 6 включающее цифровой камеру и видеокамеру (на рисунке не указаны) для формирования трехмерной модели низконапорной земляной плотины 7 с прилегающим к ней объемом грунтового основания, получения изображений поверхности низконапорной земляной плотины и регистрации. Подвижная платформа имеет не менее трех шарнирно-соединенных секций посредством сервопривода, обеспечивающего геометрическую изменяемость всей конструкции согласно рельефу земляной плотины. В качестве антенных блоков 1 использованы георадарные системы, причем каждая секция имеет 3 колеса с приводом, соединенных с блоком управления 4 связанного с оператором, обслуживающего компьютер.A method for diagnosing the technical condition of low-pressure earthen dams is implemented using a movable platform containing sections hingedly connected and on which antenna units 1 are located along the perimeter, means of moving along the dam crest in the form of wheels 2 with the possibility of circular rotation with a drive, a battery 3, a control unit 4, motion sensor 5, additional equipment 6 including a digital camera and a video camera (not shown in the figure) for forming a three-dimensional model of a low-pressure earth dam 7 with an adjacent volume of soil foundation, obtaining images of the surface of a low-pressure earth dam and recording. The movable platform has at least three articulated sections via a servo drive, which ensures geometric variability of the entire structure according to the topography of the earthen dam. GPR systems are used as antenna units 1, each section having 3 driven wheels connected to a control unit 4 connected to an operator serving a computer.
Способ диагностики технического состояния низконапорных земляных плотин осуществляют следующим образом.A method for diagnosing the technical condition of low-pressure earthen dams is carried out as follows.
На откос низконапорной земляной плотины, помещается подвижная платформа для проведения диагностики технического состояния низконапорных земляных плотин. На блок управления 4 подается питание, подтверждается готовность всех блоков на секциях к работе. При помощи колес 2 подвижная платформа перемещается по плотине в режиме поступательного движения вдоль низконапорной земляной плотины 7, повторяя всю ее геометрию. Данные с датчика движения 5, антенных блоков 1 и дополнительного оборудования 6 поступают в блок управления 4. Подвижная платформа состоит из не менее трех блоков-секций, включающих унифицированные блоки (антенна, датчики движения, средство перемещения по гребню плотины, батарея, обрабатывающий модуль, дополнительное оборудование), которые можно заменять в процессе технической эксплуатации, а также дополнять как другими отдельными элементами, так целыми секциями этих элементов в зависимости от поставленной задачи обследования.A movable platform is placed on the slope of a low-pressure earthen dam to diagnose the technical condition of low-pressure earthen dams. Control unit 4 is supplied with power and the readiness of all units in the sections for operation is confirmed. With the help of wheels 2, the movable platform moves along the dam in translational motion along the low-pressure earthen dam 7, repeating its entire geometry. Data from the motion sensor 5, antenna units 1 and additional equipment 6 enter the control unit 4. The moving platform consists of at least three block sections, including unified units (antenna, motion sensors, a means of moving along the dam crest, a battery, a processing module, additional equipment), which can be replaced during technical operation, and also supplemented with either other individual elements or entire sections of these elements, depending on the task of the survey.
На фиг. 2 изображена подвижная платформа для проведения диагностики технического состояния низконапорной земляной плотины дополненное тремя секциями. Все данные с антенных блоков 1 обрабатываются, и выполняется обнаружение дефектов и повреждений, как железобетонной облицовки, так и грунтового основания, определение месторасположения с помощью ГЛОНАСС и геометрических параметров неисправностей каждого конструктивного элемента сооружения георадиолокационным способами неразрушающего приборного контроля (фиг. 3).In fig. Figure 2 shows a movable platform for diagnosing the technical condition of a low-pressure earthen dam, supplemented with three sections. All data from antenna units 1 is processed, and defects and damage are detected, both in reinforced concrete cladding and the soil foundation, and the location is determined using GLONASS and the geometric parameters of faults of each structural element of the structure using georadar methods of non-destructive instrument testing (Fig. 3).
С помощью блока управления 4 формируется трехмерная модель низконапорной земляной плотины (фиг. 4). Всем процессом осуществления сканирования и фотографированием управляет блок управления, которые поступают на блок сбора и хранения информации в компьютере и с помощью соответствующей программы обрабатываются с целью получения информации о состоянии плотины и классификации дефектов и повреждений.Using the control unit 4, a three-dimensional model of a low-pressure earthen dam is formed (Fig. 4). The entire process of scanning and photographing is controlled by a control unit, which is sent to the information collection and storage unit in the computer and, using the appropriate program, is processed to obtain information about the condition of the dam and the classification of defects and damage.
По трехмерной модели низконапорной земляной плотины 7 с прилегающей к ней грунтовым основанием классифицируют наличие просадок, пустот, дефектов, оползней, разуплотнения и посторонних включений, а именно их геометрические размеры и положение. Например, образование оползней, может привести к разрушению плотины и последующему ее прорыву. По полученным изображениям видеосъемок или фото можно определить состояние железобетонной облицовки плотины на наличие продольных и поперечных трещин. В результате сканирования полученные данные отраженных сигналов от неоднородностей и объектов в толще грунтового основания низконапорной земляной плотины поступают в блок памяти компьютера (на рисунке не указано) для формирования трехмерной модели низконапорной земляной плотины с помощью блока управления 4.Based on the three-dimensional model of a low-pressure earthen dam 7 with its adjacent soil foundation, the presence of subsidence, voids, defects, landslides, decompaction and foreign inclusions is classified, namely their geometric dimensions and position. For example, the formation of landslides can lead to the destruction of a dam and its subsequent breakthrough. From the resulting video or photo images, you can determine the condition of the reinforced concrete lining of the dam for the presence of longitudinal and transverse cracks. As a result of scanning, the received data of reflected signals from inhomogeneities and objects in the thickness of the soil foundation of a low-pressure earthen dam enters a computer memory unit (not indicated in the figure) to form a three-dimensional model of a low-pressure earthen dam using control unit 4.
По трехмерной модели низконапорной земляной плотины визуально определяют состояние грунтового основания местонахождение и геометрические размеры просадок, пустот, разуплотнения грунтового основания.Using a three-dimensional model of a low-pressure earthen dam, the condition of the soil foundation is visually determined, the location and geometric dimensions of subsidence, voids, and decompaction of the soil foundation.
Георадарная антенна может быть выполнена в виде антенны по патенту на полезную модель №97217, 2010 г., поскольку она разборная и может сканировать различные поверхности: плоские, угловые, выпуклые и вогнутые. Она позволяет получать непрерывный разрез исследуемой среды и записывать его в файл для дальнейшей обработки, анализа и документирования.The georadar antenna can be made in the form of an antenna according to utility model patent No. 97217, 2010, since it is collapsible and can scan various surfaces: flat, angular, convex and concave. It allows you to obtain a continuous section of the environment under study and record it in a file for further processing, analysis and documentation.
Пример конкретного осуществления заявляемого способа.An example of a specific implementation of the proposed method.
Для подтверждения эффективности заявляемого способа проводились производственные исследования на инженерной защите учхоза «Кубань» Кубанского аграрного университета. Срок эксплуатации данного сооружения более 30 лет. В качестве экспериментального участка был выбран фрагмент низконапорной земляной плотины составляющей инженерную защиту Нижней Кубани. Для упрощения управления, сначала подвижную платформу поместили на плотину и произвели исследование 2,5 км по длине сооружения Полученные данные в результате сканирования поступали на блок обработки компьютера, обрабатывались и визуализировались на экране монитора.To confirm the effectiveness of the proposed method, production studies were carried out on the engineering protection of the Kuban educational farm of the Kuban Agrarian University. The service life of this structure is more than 30 years. A fragment of a low-pressure earthen dam that forms the engineering protection of the Lower Kuban was chosen as an experimental site. To simplify control, the mobile platform was first placed on the dam and a study was carried out 2.5 km along the length of the structure. The data obtained as a result of scanning was sent to a computer processing unit, processed and visualized on the monitor screen.
Анализ трехмерной модели низконапорной земляной плотины показал, наличие разуплотнения грунтового основания, что указывает на просачивание воды через тело плотины, которые визуально не просматривались. Применение изобретения позволяет повысить качество проведения диагностики технического состояния низконапорных земляных плотин, благодаря тому, что подвижная платформа сразу проводит обследование по всему поперечному профилю земляной плотины на наличие дефектов, повреждений, разуплотнений и просадку грунта под сооружением неразрушающими методами контроля. В совокупности все это позволяет достоверно, быстро и качественно произвести оценку технического состояния низконапорных земляных плотин.Analysis of a three-dimensional model of a low-pressure earthen dam showed the presence of decompaction of the soil base, which indicates water seepage through the body of the dam, which was not visually visible. The use of the invention makes it possible to improve the quality of diagnostics of the technical condition of low-pressure earth dams, due to the fact that the mobile platform immediately conducts an inspection along the entire transverse profile of the earth dam for the presence of defects, damage, decompaction and subsidence of soil under the structure using non-destructive testing methods. Taken together, all this makes it possible to reliably, quickly and efficiently assess the technical condition of low-pressure earthen dams.
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2814554C1 true RU2814554C1 (en) | 2024-03-01 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU57297U1 (en) * | 2005-09-28 | 2006-10-10 | Александр Дмитриевич Елисеев | MONITORING DEVICE FOR HEAD DAM OR DAM |
| JP2011209094A (en) * | 2010-03-30 | 2011-10-20 | Fujita Corp | Measuring system |
| RU2468960C1 (en) * | 2011-05-25 | 2012-12-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Океан-Инвест СПб" | All-purpose self-propelled submersible system for inspection and repair of waterworks |
| 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 |
| CN116223572A (en) * | 2023-03-17 | 2023-06-06 | 水利部河湖保护中心 | Energy spectrum estimation method for defect position of reservoir dam |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU57297U1 (en) * | 2005-09-28 | 2006-10-10 | Александр Дмитриевич Елисеев | MONITORING DEVICE FOR HEAD DAM OR DAM |
| JP2011209094A (en) * | 2010-03-30 | 2011-10-20 | Fujita Corp | Measuring system |
| 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 |
| RU2468960C1 (en) * | 2011-05-25 | 2012-12-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Океан-Инвест СПб" | All-purpose self-propelled submersible system for inspection and repair of waterworks |
| CN116223572A (en) * | 2023-03-17 | 2023-06-06 | 水利部河湖保护中心 | Energy spectrum estimation method for defect position of reservoir dam |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Rehman et al. | Nondestructive test methods for concrete bridges: A review | |
| Dabous et al. | Condition monitoring of bridges with non-contact testing technologies | |
| Alani et al. | An integrated investigative approach in health monitoring of masonry arch bridges using GPR and InSAR technologies | |
| Khedmatgozar Dolati et al. | Non-destructive testing applications for steel bridges | |
| Hoegh et al. | Ultrasonic tomography for evaluation of concrete pavements | |
| Iyer et al. | Evaluation of ultrasonic inspection and imaging systems for concrete pipes | |
| JP6454793B2 (en) | Soundness determination device, soundness determination method, and soundness determination program | |
| Dawood et al. | Deterioration mapping in subway infrastructure using sensory data of GPR | |
| CN111895911B (en) | Method for monitoring hidden danger of ground collapse of shallow sand layer | |
| Alexakis et al. | Damage identification of brick masonry under cyclic loading based on acoustic emissions | |
| Topczewski et al. | Monitoring of scour around bridge piers and abutments | |
| Noshahri et al. | Linking sewer condition assessment methods to asset managers’ data-needs | |
| RU2814554C1 (en) | Method for diagnosing technical condition of low-pressure earthen dams | |
| Alsharqawi et al. | Condition assessment of concrete-made structures using ground penetrating radar | |
| RU2817307C1 (en) | Device for diagnostics of technical condition of low-pressure earth dams | |
| RU2818132C1 (en) | Method for performance monitoring of low-pressure earth dams | |
| Park et al. | Productivity analysis for the 3D digitization of earthwork sites based on scanning conditions | |
| White et al. | Noncontact techniques for monitoring of tunnel linings | |
| Yang et al. | Ultrasonic array tomography-oriented subsurface crack recognition and cross-section image reconstruction of reinforced concrete structure using deep neural networks | |
| Utepov et al. | A multi-criteria analysis of sewer monitoring methods for locating pipe blockages and manhole overflows | |
| RU2762362C1 (en) | Device for automatic monitoring of the condition of asbestos-cement discharge pipelines in a closed irrigation system | |
| Arsénio | Lifetime prediction of PVC push-fit joints | |
| Tinkey et al. | Impact-echo scanning for grout void detection in post-tensioned bridge ducts—Findings from a research project and a case history | |
| Sinha | A multi-sensory approach to structural health monitoring of buried sewer pipelines infrastructure system | |
| Orcesi et al. | Technological developments as an answer to bridge management challenges |