[發明專利]一種水工程滲流流速分布式光纖即時追蹤系統及方法

有效

• 申請號: 201610294376.7
• 申請日: 2016-05-05
• 公開（公告）號: CN105738652B
• 公開（公告）日: 2017-11-03
• 發明（設計）人: 蘇懷智;楊孟
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G01P5/26
• 分類號: G01P5/26
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙)32204
• 代理人: 李曉靜

技術領域

本發明涉及一種水工程滲流流速分布式光纖即時追蹤系統及方法，屬于監測水工程滲流流速領域。

背景技術

在長期的水荷載作用下，對于河堤、海堤、大壩、水閘等水工程而言，其滲流隱患時有發生，尤其在伴隨有滲流流速較大的惡劣情況，若發現不及時、處理不得當，較短的時間內就可能引發滲透破壞甚至造成潰決的極端情況，此類現象對于土石堤壩尤為突出。但是，滲流破壞致因復雜、隨機性強、監測難度大，致使該項技術的工程實際推廣嚴重滯后于相關理論的研究。

常規及直接監測手段不能非?？煽康亍⒕_地辨識出滲流水體的總量及滲流流速的性態，探究先進、實用、可靠的滲流流速性態辨識裝置與方法一直是工程界和學術界高度關注的重要課題。隨著水工程建設的不斷增加和水利現代化要求的不斷提高，分布式光纖傳感技術已成功應用于大體積混凝土溫度和裂縫監測、邊坡監測、面板堆石壩面板裂縫監測等，與此同時，滲流流速監測、檢測的方法和手段也取得了長足發展，但是水工結構體滲流流速監測探索仍處于研究階段，在定量監測的理論和實際工程布設應用上還存在許多問題亟待研究和解決，急切需要從水工程滲流監測特點和特殊工作環境出發，研制一種理論簡單、實用化強、便于長久使用的滲流流速光纖感知系統及方法。

發明內容

發明目的：為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種水工程滲流流速分布式光纖即時追蹤系統及方法，采用可直接探測且可定量化的光纖光信息的變化來間接完成水工程中滲流流速的監測，在提高水工結構體滲流流速的監測效果及降低實際工程監測成本方面具有突出優勢。

技術方案：為實現上述目的，本發明的一種水工程滲流流速分布式光纖即時追蹤系統，包括抗力邊柱和邊柱體，所述抗力邊柱和邊柱體之間連接有位于上端的接漏卡槽和位于下端的外通道框體，所述接漏卡槽上依次設有若干個漏斗狀的接漏導槽，接漏導槽的下端連接有傳力測桶，傳力測桶內設有助流傳力體，助流傳力體的下端連接有彈性容納囊，在助流傳力體上設有一圈雙側彈力體，雙側彈力體是一種內有彈簧結構的一種可伸縮的結構體；所述外通道框體一端設有初始鎖纖端，初始鎖纖端上設有過渡轉輪，抗力邊柱上設有激光激發源，激光激發源與傳感光纜連接，外通道框體上設有光纖通道，傳感光纜依次穿過過渡轉輪、光纖通道、末端鎖纖端與位于邊柱體上的光源探測器連接，所述末端鎖纖端位于邊柱體上；所述彈性容納囊通過雙側彈力體上下移動，彈性容納囊下移過程中觸壓在傳感光纜上。

作為優選，所述接漏導槽中設有聚水蜂孔。

作為優選，所述初始鎖纖端上設有鎖緊傳感光纜的鎖緊裝置。

作為優選，所述鎖緊裝置包含水平橫板和沿水平橫板對稱分布的一對夾具體，所述水平橫板位于左擋板和右擋板之間，左擋板和右擋板位于支撐臺上，所述夾具體通過引導豎桿與移動板連接，水平橫板上設有水平槽，引導豎桿沿水平槽移動，移動板上連接有穿過水平槽的豎鉚桿，豎鉚桿的兩端均設有螺帽，通過移動移動板帶動夾具體移動，夾具體從而夾緊傳感光纜。

作為優選，所述夾具體包含引導橫桿、軸向拉壓柱和手握式阻力體，所述引導橫桿的一端與引導豎桿連接，引導橫桿的另一端與軸向拉壓柱連接，軸向拉壓柱套在橫向主軸上，橫向主軸固定在左擋板或右擋板上，橫向拉壓柱與弧形狀的手握式阻力體連接。

作為優選，所述抗力邊柱的頂端為三角尖坡。

作為優選，所述接漏導槽的側面設有若干個引水倒斜孔和導水底排孔。

一種上述的水工程滲流流速分布式光纖即時追蹤系統的方法，包括以下步驟：

第一步，通過接漏卡槽將一系列的傳力測桶安裝于三角尖坡中，且在傳力測桶底端安裝上標示，通過外通道框體將傳力測桶的底端固定于抗力邊柱中；

第二步，打開豎鉚桿上的螺槽，旋動移動板，帶動軸向拉壓柱，將卡在傳感通道上的手握式阻力體移開，將傳感光纜穿過傳感通道，后轉動雙側的移動板同步對傳感通道施加環向約束，轉動移動板使得橫向主軸上的軸向拉壓柱產生對傳感通道的周向約束，此時，通過豎鉚桿，利用螺槽將移動板固定；

第三步，牽引傳感光纜通過過渡轉輪將其初始端引至激光激發源處，后將傳感光纜通過外通道框體引至末端鎖纖端上將其末端固定，最后將傳感光纜的末端引至光源探測器中，打開激光激發源，傳感光纜將傳輸光源信息，在光源探測器處會收集到激光激發源發出的、經過傳感光纜后的光信息變化；