[發(fā)明專利]記錄災(zāi)害發(fā)生時(shí)孔隙水壓力突變過(guò)程的方法及其監(jiān)測(cè)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210193529.0
• 申請(qǐng)日: 2012-06-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102680168A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-09-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫汝建;何寧;王國(guó)利;汪璋淳;錢(qián)亞俊;李登華;何斌;周榮官
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 水利部交通運(yùn)輸部國(guó)家能源局南京水利科學(xué)研究院
• 主分類號(hào): G01L19/08
• 分類號(hào): G01L19/08
• 代理公司: 江蘇致邦律師事務(wù)所 32230
• 代理人: 栗仲平

技術(shù)領(lǐng)域

????本發(fā)明屬于巖土工程安全監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域；具體涉及一種記錄災(zāi)害發(fā)生時(shí)孔隙水壓力突變的方法以及基于這種方法的監(jiān)測(cè)裝置：孔隙水壓力突變監(jiān)測(cè)記錄儀。

背景技術(shù)

孔隙水壓力是指地下巖土層內(nèi)微粒或孔隙之間水的壓力，這種壓力變化超過(guò)正常范圍時(shí)，直接影響地下巖土層穩(wěn)定，造成地質(zhì)災(zāi)害。一般孔隙水壓力的測(cè)量方法是將“孔隙水壓力計(jì)”（傳感器）埋在地下被測(cè)點(diǎn)位置，通過(guò)長(zhǎng)距離電纜線將傳感器信號(hào)傳送到地面上的“讀數(shù)儀”或“數(shù)據(jù)采集儀”進(jìn)行人工測(cè)量或自動(dòng)化測(cè)量，采集的數(shù)據(jù)最終傳輸?shù)街行目刂剖疑衔粰C(jī)（計(jì)算機(jī)）進(jìn)行分析處理。

工程安全監(jiān)測(cè)規(guī)范要求在施工期或運(yùn)行期，對(duì)孔隙水壓力進(jìn)行定期監(jiān)測(cè)、分析判斷，并采取應(yīng)對(duì)措施。通常孔隙水壓力變化很緩慢，人工測(cè)量時(shí)，每周測(cè)量1~2次，若自動(dòng)化測(cè)量，可以設(shè)置“數(shù)據(jù)采集儀”每天自動(dòng)測(cè)量1次，或根據(jù)需要進(jìn)行隨機(jī)測(cè)量。有時(shí)一天之內(nèi)孔隙水壓力幾乎都沒(méi)有變化，若測(cè)量過(guò)于頻繁，測(cè)值相同，又需要占用大量存儲(chǔ)空間，是沒(méi)有必要的。國(guó)內(nèi)外最常用的振弦式或差動(dòng)電阻式“孔隙水壓力計(jì)”（傳感器），采樣一次的時(shí)間是3~5秒，屬于靜態(tài)特性傳感器，可以滿足這種監(jiān)測(cè)要求。

近年來(lái)全球各種地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，需要對(duì)于災(zāi)害引起的孔隙水壓力“突變”機(jī)理進(jìn)行研究，這要求在災(zāi)害發(fā)生的短短幾分鐘到幾小時(shí)時(shí)間內(nèi)，監(jiān)測(cè)和記錄孔隙水壓力變化的全過(guò)程，按照上述常規(guī)監(jiān)測(cè)方法，采用靜態(tài)特性孔隙水壓力傳感器無(wú)法記錄這種隨機(jī)發(fā)生的孔隙水壓力突變過(guò)程。同時(shí)，災(zāi)害發(fā)生時(shí)往往供電、通信系統(tǒng)都會(huì)遭到破壞，孔隙水壓力傳感器使用的長(zhǎng)距離電纜更容易遭到雷擊引起監(jiān)測(cè)設(shè)備損壞。

隨著現(xiàn)代傳感器技術(shù)、電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展，出現(xiàn)多種良好動(dòng)態(tài)特性的孔隙水壓力傳感器、高性能數(shù)據(jù)采集和單片微型計(jì)算機(jī)集成電路。基于這種成熟的硬件條件，本發(fā)明提出一種捕捉災(zāi)害發(fā)生時(shí)孔隙水壓力突變過(guò)程的方法及基于這種方法的監(jiān)測(cè)裝置。

本技術(shù)主要用于：當(dāng)山體滑坡、水庫(kù)潰壩、江河堤岸崩潰、建筑物基礎(chǔ)垮塌、地震、海嘯等災(zāi)害發(fā)生時(shí)，對(duì)突然變化的孔隙水壓力自動(dòng)進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè)和記錄，以及水利工程、巖土工程模型試驗(yàn)，為研究災(zāi)害發(fā)生的機(jī)理提供了一種有效的手段。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提出一種記錄災(zāi)害發(fā)生時(shí)孔隙水壓力突變過(guò)程的方法以及基于這種方法的監(jiān)測(cè)裝置：孔隙水壓力突變監(jiān)測(cè)記錄儀。

這種方法的主要思路是：儀器只在短暫的孔隙水壓力發(fā)生突變時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，而在漫長(zhǎng)的等待時(shí)間里只對(duì)孔隙水壓力進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè)，判斷是否發(fā)生突變。因此設(shè)置“監(jiān)測(cè)模式”和“數(shù)據(jù)采集模式”兩種工作模式，孔隙水壓力突變是“觸發(fā)”進(jìn)入“數(shù)據(jù)采集模式”的條件。

完成上述發(fā)明任務(wù)的方案是，一種記錄突發(fā)災(zāi)害孔隙水壓力的方法，其特征在于，步驟如下，

????⑴.?預(yù)先設(shè)置孔隙水壓力“突變閾值”參數(shù)，即單位時(shí)間內(nèi)孔隙水壓力變化值，以此判斷是否發(fā)生“突變”（?災(zāi)害發(fā)生）；

⑵.?沒(méi)有“突變”（?災(zāi)害發(fā)生）時(shí)儀器工作在“監(jiān)測(cè)模式”：僅對(duì)孔隙水壓力進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè)，并不采集和保存數(shù)據(jù)；

????⑶.?在“監(jiān)測(cè)模式”一旦檢測(cè)到孔隙水壓力變化超過(guò)“突變閾值”（發(fā)生突變），“觸發(fā)”儀器由“監(jiān)測(cè)模式”轉(zhuǎn)換到“數(shù)據(jù)采集模式”；

⑷.?進(jìn)入“數(shù)據(jù)采集模式”：對(duì)突然變化的孔隙水壓力進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，采集的大量數(shù)據(jù)保存在儀器內(nèi)部存儲(chǔ)單元；

⑸.?直至孔隙水壓力平穩(wěn)時(shí)停止數(shù)據(jù)采集，并轉(zhuǎn)換到“監(jiān)測(cè)模式”；

⑹.?重復(fù)以上步驟⑴-⑸，如此循環(huán)。

以上方法有進(jìn)一步優(yōu)化的方案：

該優(yōu)化方案中，增加有以下步驟中的一個(gè)或多個(gè)：

⑺.?當(dāng)整個(gè)系統(tǒng)轉(zhuǎn)入“數(shù)據(jù)采集模式”時(shí)，單片微型計(jì)算機(jī)模塊通過(guò)控制電路，啟動(dòng)備用電源；

⑻.?整個(gè)系統(tǒng)轉(zhuǎn)入“數(shù)據(jù)采集模式”時(shí)，單片微型計(jì)算機(jī)模塊通過(guò)控制電路，調(diào)整孔隙水壓力傳感器采集數(shù)據(jù)的時(shí)間間隔，提高孔隙水壓力的采樣頻率；

⑼.?保存測(cè)量數(shù)據(jù)并發(fā)送給上位機(jī)，向上位機(jī)發(fā)送孔隙水壓力“突變”報(bào)警信息；

⑽.?單片微型計(jì)算機(jī)模塊根據(jù)不斷收到的數(shù)據(jù)以及步驟⑴所確定的數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)，判斷孔隙水壓力的突變現(xiàn)象是否已經(jīng)結(jié)束，如果為“是”，則整個(gè)系統(tǒng)轉(zhuǎn)回“監(jiān)測(cè)模式”；如果是“否”，則繼續(xù)工作在“數(shù)據(jù)采集模式”。

完成本申請(qǐng)第2個(gè)發(fā)明任務(wù)的技術(shù)方案是，上述記錄突發(fā)災(zāi)害孔隙水壓力的方法所使用的監(jiān)測(cè)裝置：孔隙水壓力突變監(jiān)測(cè)記錄儀，其特征在于，

該孔隙水壓力突變監(jiān)測(cè)記錄儀將孔隙水壓力傳感器與數(shù)據(jù)采集儀合為一體，組成一體化的監(jiān)測(cè)記錄儀；