[發明專利]一種基于Si-DTS的砂性土滲流量監測方法

在審

• 申請號: 201811535472.1
• 申請日: 2018-12-14
• 公開（公告）號: CN109612905A
• 公開（公告）日: 2019-04-12
• 發明（設計）人: 程琳;王趙漢;楊杰;張凱;宋福彬
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08;G01K11/32
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 常娥

本發明公開了一種基于Si?DTS的砂性土滲流量監測方法，包括將具有加熱測溫功能的測管豎直埋設于砂性土中，以一定水流速率給砂性土供水，測量出該水流速率下砂性土的滲流量，對測管進行通電測量出測管的初始溫度值，對測管進行通電加熱，利用DTS解調設備解調、記錄測管通電加熱過程中的溫度值，用記錄的測管溫度場穩定時的溫度值與測管初始溫度值作差，得到溫度介值，調節為砂性土供水的水流速率，記錄砂性土的滲流量與測管的相應溫度介值，分析砂性土的滲流量及測管溫度介值，擬合砂性土滲流量與測管溫度介值的線性關系，運用此線性關系，通過測定測管的溫度介值，可獲得所測砂性土內部滲流場的滲流量。

技術領域

本發明屬于砂性土滲流災害防治領域，具體涉及一種基于Si-DTS的砂性土滲流量監測方法。

背景技術

對于土石壩、土石堤防等土石結構的安全監測，滲流是最重要的監測內容之一。防滲體是土石壩防滲的核心部分，它主要是利用低透水性的材料將滲流控制在允許范圍內。防滲體按結構形式分為心墻、斜墻兩類，其填筑材料包括粘性土、礫質土、風化料及摻和料。防滲體壩面填筑分為鋪料、壓實、取樣檢查三到主要工序，還有灑水、刨毛、清理壩面、接縫處理等項工作。防滲體應具有足夠的防滲性和一定的抗剪強度，高心墻還應具有低壓縮性。因此，對防滲體土料的要求是滲透性低；較高的抗剪強度；良好的壓實性能，壓縮性小，且要有一定的塑性，以能適應壩殼和壩基的變形而不至產生裂縫；有良好的抗沖蝕能力，以免發生滲透破壞等一般采用塑性心墻和斜墻，常由滲透系數較小的粘性土料構成，其尺寸和結構需滿足減小滲透量，降低浸潤線和控制滲透坡降防止滲透變形的要求。

土石結構的滲流監測主要包括滲透壓力、滲流量等項目。傳統的土石結構滲流監測系統主要由測量滲透壓力的滲壓計(或測壓管)與測量滲流量的量水堰組成。

近年來的研究發現，溫度可以持續通過介質進行傳遞，這就從而為結構滲流量的監測提供了一個新的溫度量。在各種滲流監測的溫度示蹤方法中，分布式光纖溫度傳感系統(Distributed Fiber Optic Temperature Sensor System,簡稱DTS)比較引人關注，并且在國內外取得了一定的研究進展。

目前，DTS已被嘗試應用于貴州三板溪水電站面板壩、浙江桐柏水電站面板壩、廣東長調水電站水電站面板壩、桂林思安江混凝土面板壩等多個面板壩工程的滲流監測中。雖然分布式光纖溫度傳感技術在土石堤防監測取得了一定的成果，但也存在了不少問題，例如，針對滲流量較小因與周圍巖土體溫差較小而無法監測到，測量精度易受環境溫差的影響等。因而，目前分布式光纖溫度傳感技術只能適用于溫差較大、流速較大的滲流場監測，還不能滿足所有滲流場的監測。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于Si-DTS的砂性土滲流量監測方法，解決現有砂性土滲流量監測方法不適用于流速較小的滲流場監測的問題。

本發明采用的技術方案是，一種基于Si-DTS的砂性土滲流量監測方法，具體包括以下步驟：

步驟1，將具有加熱測溫功能的測管豎直埋設于砂性土中；

步驟2，以不同水流速率V_j給步驟1的砂性土供水，測量出砂性土的相應滲流量q_j，其中j＝1,2,……,N；

步驟3，對步驟1中測管進行通電，測量出測管在滲流量q_j時的初始溫度值其中j＝1,2,……,N；

步驟4，對測管進行通電加熱，利用與測管光纜連接的DTS解調儀分別解調、記錄測管在通電加熱過程中的溫度值及溫度增量，其中x＝1,2，……,m，x＝m時，測管的溫度場達到穩定，表示測管在溫度場穩定時的溫度值；

步驟5，用步驟4記錄的測管溫度場穩定時的溫度值與步驟3中的測管初始溫度值作差，得到溫度介值Δt^j；