[發明專利]水工結構體滲流流速分布式光纖監測系統及監測方法

有效

• 申請號: 201610299172.2
• 申請日: 2016-05-06
• 公開（公告）號: CN105785068B
• 公開（公告）日: 2017-08-15
• 發明（設計）人: 蘇懷智;楊孟;駱鴻;楊勇
• 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

本發明涉及水工結構體滲流流速分布式光纖監測系統及監測方法，屬于水工結構體安全隱患的監測技術。

背景技術

水工結構體滲流是影響工程安全的重要因素，借鑒可靠的監測技術及時發現和獲知其滲流部位和狀況，越來越引起工程領域的關注和重視，隨著分布式光纖傳感理論的日臻完善、各類傳感器的不斷研制，在小型工程上的應用，再到如今水利土木工程中的應用，分布式光纖傳感技術的優越性越來越得到體現，工程應用前景越來越廣泛，但對于水工結構體滲流監測探索研究階段，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，急切地需要研發一種水工結構體滲流流速分布式光纖監測系統及其配套的測試方法。

隨著大型水利工程的建設和水利現代化的要求，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，從傳統的電容、電位、電磁等探測到地質雷達探測、GPS紅外線成像技術探測，以及光纖光柵監測技術、分布式光纖實時監測技術；滲流監測技術從粗略走向精確，從點式監測走向線性與立體監測，新方法和新技術的應用使滲流監測更趨科學化、標準化和智能化。

電法探測、電容式傳感器和光纖光柵溫度傳感技術屬于點式檢測，但是點式檢測方法對滲漏信息反映不全面，經常發生漏檢；電磁法探測和彈性波檢測技術屬于整體式檢測，一旦整體式檢測面臨地質條件、環境條件、堤身堤基條件稍微復雜，該類方法將有可能失效，難以發揮作用；分布式光纖溫度傳感技術則屬于分布式檢測，分布式檢測具有分布式測量、抗電磁和高壓、長距離、實時監測等諸多優點，但是由于其布設及保護困難，實際工程的應用性不高。

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結構體滲流流速分布式光纖監測系統及監測方法，具有快速、簡單、高效、精確等特點，有力提高了監測水工結構體滲流流速的效果。

技術方案：為解決上述技術問題，本發明的一種水工結構體滲流流速分布式光纖監測系統，包括傳感光纜、主構架和位于主構架兩側的第一構架和第二構架，第一構架與主構架之間和第二構架與主構架之間分別交替填充有混凝土和第一介質，在混凝土和第一介質的下方設有流速信號前置放大器，流速信號前置放大器下方依次設有光纖載臺網和流速感應桿，流速感應桿通過導流細管與滲水暫容池連接，滲水暫容池通過溢水通管與外界連通，傳感光纜沿著第一構架內壁進入到光纖載臺網繞過主構架再一次進入到光纖載臺網中，從第二構架的內壁穿出。

作為優選，所述主構架、第一構架和第二構架下方均設有水工結構體滲流構架模塊，水工結構體滲流構架模塊包含上椎體和內尖錐鋼體，所述上椎體上設有底緣螺桿，底緣螺桿通過螺紋與主構架、第一構架和第二構架上的框柱底緣連接。

作為優選，所述上椎體內安裝有電機，電機與電轉桿連接，電轉桿與轉軸圓餅連接，轉軸圓餅帶動旋轉連軸轉動，旋轉連軸與內尖錐鋼體固定連接，轉軸圓餅與錐臺狀的外削切護體連接，外削切護體位于內尖錐鋼體外。

作為優選，第一構架和第二構架的頂端均設有軸接，軸接通過連桿軸安裝在第一構架和第二構架上，軸接上安裝有傳感光纜通過的圓形接端，主構架的頂端為弧形接端。

一種上述的水工結構體滲流流速分布式光纖監測系統的監測方法，包括以下步驟：

第一步，控制上椎體的方向，打開電機，帶動電轉桿的高速轉動，進而旋轉連軸帶動了內尖錐鋼體的高速轉動，與此同時，處于內尖錐鋼體周向的外削切護體利用其較高剛度的外緣將內尖錐鋼體周向上的土體剝離，內尖錐鋼體沿著豎直走向上不斷的向下運動；

第二步，依據規定的距離，按照第一步的方法，將水工結構體滲流構架模塊安置于第一構架、主構架和第二構架所對應處的地下部分，通過第一構架、主構架和第二構架各自下端面的框柱底緣，將第一構架、主構架和第二構架固定于對應的底緣螺桿上；

第三步，按照從低到高依次順序配備溢水通管、滲水暫容池、導流細管、流速感應桿、光纖載臺網、流速信號前置放大器，將傳感光纜沿著光纖載臺網進行布置，在軸接上焊接圓形接端，將引出的傳感光纜通過圓形接端上的軸接引至外側，在流速信號前置放大器上端面，且在第一構架與主構架之間交替循環備制混凝土介質與第一介質；

第四步，將傳感光纜通過弧形接端引至到光纖載臺網中，按照與前一步驟同樣的方法，將另一側的溢水通管、滲水暫容池、導流細管、流速感應桿、光纖載臺網、流速信號前置放大器進行布置；