[發(fā)明專利]涉水結(jié)構(gòu)物及其基礎(chǔ)滲流性態(tài)光纖自適應(yīng)辨識系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610088196.3
• 申請日: 2016-02-17
• 公開（公告）號: CN105738140B
• 公開（公告）日: 2018-01-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蘇懷智;楊孟
• 申請（專利權(quán)）人: 河海大學(xué)
• 主分類號: G01M99/00
• 分類號: G01M99/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙)32204
• 代理人: 李曉靜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及涉水結(jié)構(gòu)物及其基礎(chǔ)滲流性態(tài)光纖自適應(yīng)辨識系統(tǒng)及方法，屬于水工、海工等涉水工程安全隱患監(jiān)測與健康診斷領(lǐng)域。

背景技術(shù)

大壩、堤防、水閘等涉水結(jié)構(gòu)物及其基礎(chǔ)，受填筑質(zhì)量、地質(zhì)狀況等多因素影響，在長期的水荷載作用下，危及結(jié)構(gòu)物及其基礎(chǔ)安全的滲流隱患時(shí)有發(fā)生，若發(fā)現(xiàn)不及時(shí)、處理不得當(dāng)，可能引發(fā)滲透破壞甚至造成潰決的極端情況，此類現(xiàn)象對于土石堤壩尤為突出。因此，開展涉水結(jié)構(gòu)物及其基礎(chǔ)滲流性態(tài)的監(jiān)測與辨識理論研究，探研先進(jìn)、實(shí)用、可靠的滲流性態(tài)辨識裝置、方法等，一直是工程界和學(xué)術(shù)界高度關(guān)注的重要課題。

隨著光纖傳感技術(shù)的迅速發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，在借助其獲取涉水結(jié)構(gòu)物及其基礎(chǔ)溫度變化信息的基礎(chǔ)上，依據(jù)溫度與滲流的關(guān)聯(lián)機(jī)制，以實(shí)現(xiàn)滲流狀況的監(jiān)測和辨識，已成為光纖傳感技術(shù)的一個(gè)重要研究和應(yīng)用方向。但由于滲流隱患具有極強(qiáng)的隨機(jī)性，影響因素多且機(jī)制復(fù)雜，監(jiān)測環(huán)境又極其惡劣，致使該項(xiàng)技術(shù)的工程實(shí)際推廣嚴(yán)重滯后于相關(guān)理論的研究，尤其對于土石類涉水建筑物及其基礎(chǔ)滲流問題，土石散粒體結(jié)構(gòu)形式多種多樣，材料組成配比復(fù)雜多變，迫切需要研發(fā)一種可面向任意土石散粒體配比組成、可適應(yīng)惡劣工作環(huán)境的滲流性態(tài)監(jiān)測和辨識技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種涉水結(jié)構(gòu)物及其基礎(chǔ)滲流性態(tài)光纖自適應(yīng)辨識系統(tǒng)及方法，其無需專用光纖、布設(shè)簡單、施工方便，并具有分布式、實(shí)時(shí)性、靈變性等特點(diǎn)，在節(jié)省監(jiān)測成本、提高監(jiān)測效率和提升工程適應(yīng)性等方面具有顯著優(yōu)勢。

技術(shù)方案：為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的一種涉水結(jié)構(gòu)物及其基礎(chǔ)滲流性態(tài)光纖自適應(yīng)辨識系統(tǒng)，包括對稱分布的主折板和框狀的對稱分布的承壓豎梁，兩個(gè)主折板一端分別與儲電池鉸接，兩個(gè)主折板的另一端分別與連接桿鉸接，在主折板兩側(cè)安裝有橫折板，在主折板的上方安裝有與主折板連接的豎折板，儲電池通過導(dǎo)線與壓力進(jìn)水槽連接；所述承壓豎梁由頂部向底部依次設(shè)有第一介質(zhì)承壓梁、第二介質(zhì)承壓梁和第三介質(zhì)承壓梁，在第一介質(zhì)承壓梁、第二介質(zhì)承壓梁和第三介質(zhì)承壓梁中均設(shè)有至少兩個(gè)變道孔，在承壓豎梁與第一介質(zhì)承壓梁、第二介質(zhì)承壓梁和第三介質(zhì)承壓梁組成的空間中填充有土石散粒，在承壓豎梁的頂部安裝有上承孔橫梁，上承孔橫梁的兩端設(shè)有光纖穿引頂孔，上承孔橫梁上設(shè)有分流槽，分流槽內(nèi)設(shè)有穿過上承孔橫梁的分流單孔，分流槽與壓力進(jìn)水槽連通。

作為優(yōu)選，所述主折板為可伸縮結(jié)構(gòu)。

作為優(yōu)選，所述承壓豎梁上設(shè)有若干個(gè)引通管，引通管與位于承壓豎梁內(nèi)的電阻溫度計(jì)連接。

作為優(yōu)選，所述豎折板垂直于主折板布設(shè)，豎折板與橫折板相互垂直布設(shè)，橫折板通過橫折板連軸平行固定于主折板上。

作為優(yōu)選，所述分流單孔沿主折板的對稱中心對稱分布，一側(cè)的分流單孔孔數(shù)為奇數(shù)。

一種上述的涉水結(jié)構(gòu)物及其基礎(chǔ)滲流性態(tài)光纖自適應(yīng)辨識系統(tǒng)的辨識方法，包括以下步驟：

第一步，將普通傳感光纜穿過一側(cè)的光纖穿引頂孔，后依次穿過同側(cè)的第一介質(zhì)承壓梁上、第二介質(zhì)承壓梁和第三介質(zhì)承壓梁任一處的變道孔，后依次穿過第三介質(zhì)承壓梁上、第二介質(zhì)承壓梁和第一介質(zhì)承壓梁上的變道孔，最后通過另一側(cè)的光纖穿引頂孔引出承壓豎梁外；

第二步，將第三介質(zhì)承壓梁、第二介質(zhì)承壓梁和第一介質(zhì)承壓梁上普通傳感光纜未穿過的變道孔進(jìn)行封堵，后依據(jù)需要，分層埋設(shè)若干套電阻溫度計(jì)與引通管；

第三步，將左右對稱分布的承壓豎梁穿過第三介質(zhì)承壓梁、第二介質(zhì)承壓梁和第一介質(zhì)承壓梁進(jìn)行固定；

第四步，在上承孔橫梁配置分流單孔孔數(shù)為奇數(shù)的分流槽，并將分流槽與壓力進(jìn)水槽進(jìn)行連接，通過輸電管線與儲電池連接；

第五步，將主折板與儲電池連接，后將主折板通過連接桿與另一側(cè)的主折板進(jìn)行連接，將豎折板安裝于主折板內(nèi)，將與豎折板垂直的橫折板與主折板連接，最后將豎折板及橫折板打開，為壓力進(jìn)水槽提供動力；

第六步，采集分流槽滲流水作用下的普通傳感光纜信息，將其與電阻溫度計(jì)獲取的各層溫度變化信息進(jìn)行比對分析，實(shí)現(xiàn)滲流性態(tài)的辨識。