RU2817307C1 - Device for diagnostics of technical condition of low-pressure earth dams - Google Patents
Device for diagnostics of technical condition of low-pressure earth dams Download PDFInfo
- Publication number
- RU2817307C1 RU2817307C1 RU2023121206A RU2023121206A RU2817307C1 RU 2817307 C1 RU2817307 C1 RU 2817307C1 RU 2023121206 A RU2023121206 A RU 2023121206A RU 2023121206 A RU2023121206 A RU 2023121206A RU 2817307 C1 RU2817307 C1 RU 2817307C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- low
- dam
- pressure
- section
- diagnostics
- Prior art date
Links
- 239000002689 soil Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000012876 topography Methods 0.000 claims description 3
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims 1
- 239000011150 reinforced concrete Substances 0.000 abstract description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 7
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 230000002262 irrigation Effects 0.000 description 4
- 238000003973 irrigation Methods 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 238000009659 non-destructive testing Methods 0.000 description 2
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано для проведения диагностики технического состояния железобетонной облицовки и грунтового основания низконапорной земляной плотины, выявлению опасных дефектов и повреждений, а также оценке и прогнозированию ее технического состояния и дальнейшей пригодности к эксплуатации.The invention relates to hydraulic engineering and can be used to diagnose the technical condition of reinforced concrete lining and the soil foundation of a low-pressure earthen dam, identify dangerous defects and damage, as well as assess and predict 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 for diagnosing and predicting the technical condition of tray channels of irrigation systems is known (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.
Известно устройство для проведения эксплуатационного мониторинга низконапорных земляных плотин (патент РФ № 2531209) включает в себя раму образованную и состоящую из двух частей соединенных с помощью шарниров, колесо, обрабатывающий модуль, датчик движения, антенные блоки расположенные по периметру рамы, движитель с гидроприводом.A known device for carrying out operational monitoring of low-pressure earthen dams (RF patent No. 2531209) includes a frame formed and consisting of two parts connected by hinges, a wheel, a processing module, a motion sensor, antenna units located along the perimeter of the frame, and a hydraulically driven propulsion unit.
Однако, не смотря на достоинства, известного технического решения, оно не используется для диагностики технического состояния низконапорных земляных плотин подверженных оползневым процессам и первичному разрушению геометрии плотины.However, despite the advantages of the known technical solution, it is not used to diagnose the technical condition of low-pressure earthen dams subject to landslide processes and primary destruction of the dam geometry.
Недостатком данного устройства является то, что рама состоит только из двух частей, что не позволяет точно копировать форму низконапорной земляной плотины, движитель только один, а применение гидропривода не позволяет достаточно точно расположить раму с антенными блоками для перемещения по гребню низконапорной земляной плотины для проведения обследования по всему поперечному профилю низконапорной земляной плотины на наличие дефектов, повреждений, разуплотнений и просадку грунта под сооружением неразрушающими методами контроля.The disadvantage of this device is that the frame consists of only two parts, which does not allow accurately copying the shape of a low-pressure earthen dam, there is only one mover, and the use of a hydraulic drive does not allow the frame with antenna units to be positioned accurately enough to move along the crest of a low-pressure earthen dam for inspection along the entire cross-section of a low-pressure earthen dam for the presence of defects, damage, loss of compaction and subsidence of soil under the structure using non-destructive testing methods.
Техническим результатом, достигаемым настоящим изобретением является, выявления дефектов и повреждений, как железобетонной облицовки, так и состояние грунтового основания, составляющего тело низконапорной земляной плотины расположенного под ним, на образование разуплотнении и просадки на ранней стадии их образования.The technical result achieved by the present invention is to identify defects and damage to both the reinforced concrete lining and the condition of the soil foundation that makes up the body of the low-pressure earth dam located underneath it, for the formation of decompaction and subsidence at an early stage of their formation.
Технический результат достигается тем, что устройство для проведения диагностики технического состояния низконапорных земляных плотин, включающее секции, соединенные шарнирно и содержащие антенные блоки, расположенные по периметру секции, средства перемещения по гребню плотины, батарею, обрабатывающий модуль, дополнительное оборудование, датчик движения, согласно изобретению имеет не менее трех шарнирно-соединенных дополнительных секций посредством сервопривода, обеспечивающего геометрическую изменяемость всей конструкции согласно рельефу земляной плотины, в качестве антенных блоков использованы георадарные системы, дополнительное оборудование, предназначенное для формирования трехмерной модели низконапорной земляной плотины с прилегающим к ней объемом грунтового основания, получения изображений поверхности низконапорной земляной плотины и регистрации содержит: цифровой фотоаппарат и видеокамеру, расположенные на каждой секции, причем в каждой секции средства перемещения по гребню плотины выполнены в виде 3-х колес с возможностью кругового вращения с приводом сообщенных с блоком управления, обрабатывающий модуль связан с оператором.The technical result is achieved in that a device for diagnosing the technical condition of low-pressure earthen dams, including sections connected by hinges and containing antenna units located along the perimeter of the section, means of movement along the dam crest, a battery, a processing module, additional equipment, a motion sensor, according to the invention has at least three hinged additional sections by means of a servo drive, ensuring geometric variability of the entire structure according to the topography of the earthen dam, georadar systems are used as antenna blocks, additional equipment designed to form a three-dimensional model of a low-pressure earthen dam with the adjacent volume of the soil foundation, obtaining images of the surface of a low-pressure earthen dam and registration contains: a digital camera and a video camera located on each section, and in each section the means of movement along the dam crest are made in the form of 3 wheels with the possibility of circular rotation with a drive communicated with the control unit, the processing module is connected to operator
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.
Предлагаемое устройство работоспособно и может быть использовано для автоматического мониторинга состояния низконапорных земляных плотин, что соответствует критерию «промышленная применимость».The proposed device is operational and can be used for automatic monitoring of the condition of low-pressure earthen dams, which meets the “industrial applicability” criterion.
Устройство для проведения диагностики технического состояния низконапорных земляных плотин содержит секции, соединенные шарнирно и содержащие антенные блоки 1, расположенные по периметру секции, средства перемещения по гребню плотины в виде колес 2 с возможностью кругового вращения с приводом, батарею 3, блок управления 4, дополнительное оборудование 5, датчик движения 6. Устройство имеет не менее трех шарнирно соединенных дополнительных секций посредством сервопривода, обеспечивающего геометрическую изменяемость всей конструкции согласно рельефу земляной плотины. В качестве антенных блоков 1 использованы георадарные системы, а дополнительное оборудование, предназначенное для формирования трехмерной модели низконапорной земляной плотины с прилегающим к ней объемом грунтового основания, получения изображений поверхности низконапорной земляной плотины и регистрации дополнительного оборудования, содержит: дополнительное оборудование 5 (цифровой фотоаппарат и видеокамеру), причем каждая секция имеет 3 колеса с приводом, соединенных с блоком управления 4 связанного с оператором, обслуживающего компьютеры.A device for diagnosing the technical condition of low-pressure earthen dams contains sections hingedly connected and containing antenna units 1 located along the perimeter of the section, 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, additional equipment 5, motion sensor 6. The device has at least three additional sections hingedly connected by means of a servo drive, ensuring geometric variability of the entire structure according to the topography of the earthen dam. GPR systems are used as antenna blocks 1, and additional equipment intended for forming a three-dimensional model of a low-pressure earthen dam with an adjacent volume of soil foundation, obtaining images of the surface of a low-pressure earthen dam and recording additional equipment contains: additional equipment 5 (digital camera and video camera ), and each section has 3 driven wheels connected to a control unit 4 associated with the operator, servicing the computers.
Сущность изобретения поясняется чертежами, на фиг. 1 изображена секция устройства для проведения диагностики технического состояния низконапорных земляных плотин в аксонометрической проекции; на фиг. 2 -показаны три секции устройства вид с верху; 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 drawings, in Fig. Figure 1 shows a section of a device for diagnosing the technical condition of low-pressure earthen dams in an axonometric projection; in fig. 2 - three sections of the device are shown, viewed from the top; 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.
Устройство для проведения диагностики технического состояния низконапорных земляных плотин работает следующим образом.A device for diagnosing the technical condition of low-pressure earthen dams operates as follows.
На откос низконапорной земляной плотины, помещается устройство 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 устройство перемещается по сооружению в режиме поступательного движения вдоль низконапорной земляной плотины, повторяя всю ее геометрию. Данные с датчика движения 6, антенных блоков 1 и дополнительного оборудования 5 поступают в блок управления 4. Устройство 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 device 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. Using wheels 2, the device moves around the structure in translational motion along a low-pressure earthen dam, repeating its entire geometry. Data from the motion sensor 6, antenna units 1 and additional equipment 5 enter the control unit 4. The device consists of at least three block sections, including standardized units (antenna, motion sensors, means of moving along the dam crest, battery, processing module, additional equipment), which can be replaced during technical operation, as well as supplemented with both other individual elements and entire sections of these elements, depending on the task of the survey.
На фиг. 2 изображено устройство для проведения диагностики технического состояния низконапорной земляной плотины дополненное тремя секциями. Все данные с антенных блоков обрабатываются, и выполняется обнаружение дефектов и повреждений, как железобетонной облицовки, так и грунтового основания, определение месторасположения с помощью ГЛО-НАСС и геометрических параметров неисправностей каждого конструктивного элемента сооружения георадиолокационным способами неразрушающего приборного контроля (фиг. 3).In fig. Figure 2 shows a device for diagnosing the technical condition of a low-pressure earthen dam, supplemented with three sections. All data from the antenna units is processed, and defects and damage are detected, both in reinforced concrete cladding and the soil foundation, and the location is determined using GLO-NASS and the geometric parameters of faults in each structural element of the structure using georadar methods of non-destructive instrument testing (Fig. 3).
С помощью блока программного обеспечения формируется трехмерная модель низконапорной земляной плотины (фиг. 4). Всем процессом осуществления сканирования и фотографированием управляет компьютер с помощью соответствующей программы сбора и хранения информации.Using a software block, 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 computer using an appropriate program for collecting and storing information.
По трехмерной модели низконапорной земляной плотины 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.Based on a three-dimensional model of a low-pressure earthen dam with an 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.
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.
Поскольку низконапорные земляные плотины имеют напор до 10 метров, для измерения необходимо использовать высокочастотные антенные блоки АБ-150 с частотой 150 МГц, имеющие максимальную глубину зондирования, до 12 метров.Since low-pressure earthen dams have a head of up to 10 meters, for measurements it is necessary to use high-frequency antenna units AB-150 with a frequency of 150 MHz, which have a maximum sounding depth of up to 12 meters.
Для подтверждения эффективности заявляемого устройства проводились производственные исследования на Афипской оросительной системе Управления "Кубаньмелиоводхоз".To confirm the effectiveness of the proposed device, production studies were carried out at the Afipskaya irrigation system of the Kubanmeliovodkhoz Management.
Применение изобретения позволяет повысить качество проведения диагностики технического состояния низконапорных земляных плотин, благодаря тому, что устройство сразу проводит обследование по всему поперечному профилю низконапорной земляной плотины на наличие дефектов, повреждений, разуплотнений и просадку грунта под сооружением неразрушающими методами контроля, а наличие унифицированных, взаимозаменяемых блоков позволяет значительно увеличить точность проводимых измерений при проведении обследования низконапорных земляных плотин. Ведь теперь можно для каждой низконапорной земляной плотины индивидуально подбирать требуемое количество блоков для проведения обследования.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 device immediately conducts an inspection along the entire transverse profile of a low-pressure earth dam for the presence of defects, damage, decompaction and subsidence of soil under the structure using non-destructive testing methods, and the presence of standardized, interchangeable blocks allows you to significantly increase the accuracy of measurements when conducting surveys of low-pressure earthen dams. After all, it is now possible for each low-pressure earthen dam to individually select the required number of blocks for conducting a survey.
В совокупности все это позволяет достоверно, быстро и качественно произвести оценку технического состояния низконапорных земляных плотин.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 |
|---|---|
| RU2817307C1 true RU2817307C1 (en) | 2024-04-15 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2419110C1 (en) * | 2010-03-09 | 2011-05-20 | Владимир Александрович Захаров | Device for georadar estimation of soil bearing capacity |
| 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 |
| CN114814956A (en) * | 2022-04-24 | 2022-07-29 | 水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院 | Earth-rock dam deep-buried disease positioning method and device based on seepage and infiltration area characteristics |
| CN115508907A (en) * | 2022-09-03 | 2022-12-23 | 中国安能集团第三工程局有限公司 | Vehicle-mounted embankment dangerous case hidden danger detection system and early warning method |
| 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 |
|---|---|---|---|---|
| RU2419110C1 (en) * | 2010-03-09 | 2011-05-20 | Владимир Александрович Захаров | Device for georadar estimation of soil bearing capacity |
| 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 |
| CN114814956A (en) * | 2022-04-24 | 2022-07-29 | 水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院 | Earth-rock dam deep-buried disease positioning method and device based on seepage and infiltration area characteristics |
| CN115508907A (en) * | 2022-09-03 | 2022-12-23 | 中国安能集团第三工程局有限公司 | Vehicle-mounted embankment dangerous case hidden danger detection system and early warning method |
| 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 |
|---|---|---|
| Alani et al. | An integrated investigative approach in health monitoring of masonry arch bridges using GPR and InSAR technologies | |
| Dabous et al. | Condition monitoring of bridges with non-contact testing technologies | |
| Rehman et al. | Nondestructive test methods for concrete bridges: A review | |
| Alani et al. | Applications of ground penetrating radar (GPR) in bridge deck monitoring and assessment | |
| Khedmatgozar Dolati et al. | Non-destructive testing applications for steel bridges | |
| CA2991928C (en) | Optical method and apparatus for determining a characteristic such as volume and density of an excavated void in a construction material | |
| Hoegh et al. | Ultrasonic tomography for evaluation of concrete pavements | |
| US10739133B1 (en) | Method for determining a surface characteristic of a roadway using infrared radiation and an imaging device | |
| Gucunski et al. | Delamination and concrete quality assessment of concrete bridge decks using a fully autonomous RABIT platform | |
| CN111895911B (en) | Method for monitoring hidden danger of ground collapse of shallow sand layer | |
| US11460385B2 (en) | Compaction control system for and methods of accurately determining properties of compacted and/or existing ground materials | |
| Ghosh et al. | Real-time structural health monitoring for concrete beams: A cost-effective ‘Industry 4.0’solution using piezo sensors | |
| Alexakis et al. | Damage identification of brick masonry under cyclic loading based on acoustic emissions | |
| Popovics et al. | Ultrasonic imaging for concrete infrastructure condition assessment and quality assurance | |
| Cruz et al. | Application of radar techniques to the verification of design plans and the detection of defects in concrete bridges | |
| Joshaghani et al. | Ground penetrating radar (GPR) applications in concrete pavements | |
| Noshahri et al. | Linking sewer condition assessment methods to asset managers’ data-needs | |
| RU2817307C1 (en) | Device for diagnostics of technical condition of low-pressure earth dams | |
| Alsharqawi et al. | Condition assessment of concrete-made structures using ground penetrating radar | |
| Omar et al. | Rational condition assessment of RC bridge decks subjected to corrosion-induced delamination | |
| RU2814554C1 (en) | Method for diagnosing technical condition of low-pressure earthen dams | |
| CN116519477A (en) | Rock instability judging method, device and storage medium | |
| Park et al. | Productivity analysis for the 3D digitization of earthwork sites based on scanning conditions | |
| RU2818132C1 (en) | Method for performance monitoring of low-pressure earth dams | |
| FR2645270A1 (en) | DEVICE FOR ESTABLISHING A DRIVING CONDITION DIAGNOSIS OR GALLERY AND APPARATUS FOR ITS IMPLEMENTATION |