[發明專利]一種堆石壩面板變形監測裝置及施工方法

有效

• 申請號: 201710485382.5
• 申請日: 2017-06-23
• 公開（公告）號: CN107131862B
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發明（設計）人: 彭浩;周以林;江志紅;易偉
• 申請（專利權）人: 中國電建集團貴陽勘測設計研究院有限公司
• 主分類號: G01B21/32
• 分類號: G01B21/32
• 代理公司: 貴州派騰知識產權代理有限公司 52114
• 代理人: 谷慶紅

本發明公開了一種堆石壩面板變形監測裝置及方法，包括位于堆石壩(1)上游側的混凝土面板(2)，所述混凝土面板(2)內設置有管道(3)；所述管道(3)內安裝有陣列式三維測量系統(6)；所述陣列式三維測量系統(6)與數據采集模塊(7)連接，數據采集模塊(7)置于保護墩(8)內；所述保護墩(8)同部位處設置有表面變形觀測墩(9)。本發明在面板內布置陣列式三維測量系統對面板的變形進行監測，達到對面板的變形連續、全過程自動化監測的目的。

技術領域

本發明屬于水利水電工程安全監測領域，特別涉及到一種對混凝土面板堆石壩的面板變形進行監測的裝置及其施工方法。

背景技術

隨著我國水利水電資源開發的蓬勃發展，面板堆石壩因其良好的工程適應性和經濟性而被廣泛采用。面板堆石壩主要由堆石體和防滲系統組成，包括:面板、趾板、墊層、過渡層、主堆石區、次堆石區。其中，面板為堆石壩重要的防滲結構之一，其與堆石體之間變形的不協調，往往會引起面板開裂、脫空、撓度過大而斷裂等不利情況發生，從而導致大壩的防滲體系出現問題，對大壩的安全構成威脅。因此，在大壩的整個生命周期內對面板的變形進行監測，掌握面板的工作狀態，是一項必不可少的工作。

目前，堆石壩面板變形監測手段包括以下幾種：

(1)活動式測斜儀：沿測斜管牽引探頭即可進行觀測，能夠直接測到面板連續的撓度曲線。但是當變形較大時，測斜管彎曲較大，導致探頭無法在管內自由通過，觀測即無法進行。而且，測斜管需要一段一段接長，過程中必須保證導向槽對正，導向槽的最終安裝方向要確保與所測方向平行或垂直。因此，施工繁瑣、安裝質量不易保證，且難以實現自動化觀測，需要花費大量的人力物力。另外，用于面板監測的活動式測斜儀通常是經過改造的斜測斜儀，以適應斜坡面的傾角(即將其內置的加速度計旋轉了一定角度)，這樣就導致其在大角度測量時不能進行正反測自校，需要進一步通過現場標定消除誤差，增加工作任務。采用高精度測斜儀低精度使用來代替斜測斜儀雖然可行，但在大角度工作時，受探頭精度限制，亦存在上述同樣問題。

(2)固定式測斜儀：較活動式測斜儀而言，易于實現自動化觀測，而且可以根據計算成果，將傳感器布置在預計變形位置，即能夠用于活動式測斜儀難以觀測的測點。但是由于測點固定，一套測斜管需要安裝多個傳感器才能夠較為完整的反映被測結構的變形，造價高，而且無法實現撓度線的連續性監測，傳感器損壞后難以維修。

(3)電平器：靈敏度高，儀器體積小，可通過支架直接固定在被測結構內部或表面，施工簡單快捷，儀器不受角度限制，運行期易于實現全自動化監測，目前應用最為廣泛，但是實際使用效果不佳。主要原因為電平器是反映角度點位移，是一種間接觀測，通過對不連續的測點測值經過擬合曲線的積分值，測點間距過大，擬合效果就會很差。即整體精度很大程度上取決于儀器布置的疏密，成本高。而且蓄水后，鋪蓋以下測點極易損壞，損壞后相應的計算無法進行且測點儀器無法修復，導致整套系統作廢。

(4)光纖陀螺儀：靈敏度高，受干擾小，可實現撓度線的連續性監測。但是該儀器可動部件多，每次測量時陀螺儀小車在圓形鋼管通道中上下拖動距離長(水布埡拖動800余米，且小車軌道缺乏唯一性)，對測量精度的重復性-穩定性的不利影響因素較多，而且整套系統的成本較高，使用率低。另外，施工過程中需要在壩坡面上吊裝鋼管，存在一定安全隱患。

(5)其他：由四川大學開發的高土石壩變形監測的光纖傳感技術與系統(公告號:CN105910545A,公告日:2016.08.31)，主要利用光纖傳感技術，通過布設與面板正交的板形梁，并以兩岸巖基為固端，沿程用鋼構件夾牢板頂部，鋼構件埋入面板砼中，使其頂面與面板砼連結一體，形成砼面板撓度-應變-接縫一體化監測。該系統可兼具面板撓度監測的作用。但是該系統構建復雜，且光纖技術應用于大壩監測雖說已經較為常見，但根據實際情況來看，光纖本身的穩定性不易保證，同時在土石壩施工過程中，對光纜的保護較為困難，易被破壞。

發明內容