[發(fā)明專利]一種堤壩滲漏破壞發(fā)生發(fā)展和定位的監(jiān)測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010210968.2
• 申請日: 2020-03-24
• 公開（公告）號: CN111381276B
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄔愛清;肖國強(qiáng);周華敏;胡悅;歐陽濤;張敏;夏波
• 申請（專利權(quán)）人: 長江水利委員會長江科學(xué)院
• 主分類號: G01V1/28
• 分類號: G01V1/28;G01V1/20;G01V1/30
• 代理公司: 武漢楚天專利事務(wù)所 42113
• 代理人: 孔敏

本發(fā)明提出了一種堤壩滲漏破壞發(fā)生發(fā)展和定位的監(jiān)測方法，包括信號接收傳感器的布置和安裝、數(shù)據(jù)采集、堤壩結(jié)構(gòu)體波速反演計(jì)算、滲透破壞發(fā)生的時間、滲透破壞發(fā)生后所產(chǎn)生的微震信號的識別和提取以及滲透破壞位置的確定等過程。本發(fā)明不僅可以使用一套監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行信號采集，節(jié)約設(shè)備資源，而且可提供準(zhǔn)確的滲透破壞發(fā)生的時間和滲透破壞的位置，評價(jià)滲透破壞程度，可為隱患處治贏得時間，也極大地提高了隱患處治的工作效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及堤壩工程安全領(lǐng)域，主要涉及堤壩滲透破壞診斷和地球物理探測信息技術(shù)，具體是一種堤壩滲漏破壞發(fā)生發(fā)展和定位的監(jiān)測方法。

背景技術(shù)

堤壩工程是我國防洪減災(zāi)體系重要組成部分，堤壩及其附屬的混凝土結(jié)構(gòu)穿堤建筑物大多存在老化病害現(xiàn)象，容易發(fā)生接觸滲流險(xiǎn)情，甚至潰壩。堤壩決堤一般會經(jīng)歷浸潤發(fā)展階段、滲漏發(fā)展階段、塌陷發(fā)生階段、崩塌發(fā)展階段等先緩后急的發(fā)展過程。要達(dá)到盡早盡小搶險(xiǎn)，做好堤壩工程運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時監(jiān)測和監(jiān)控，超前預(yù)報(bào)險(xiǎn)情發(fā)生發(fā)展趨勢，把險(xiǎn)情消滅在萌芽階段，是目前堤壩安全監(jiān)測的重中之重。受堤壩水位變化影響，穿通堤壩的裂縫、含水隱患體、滲漏通道等因過水壓力不同，滲流速率發(fā)生變化，隱患發(fā)展速度加快，因此堤壩滲漏、貫通裂縫的探測一直是堤壩隱患安全監(jiān)測的重點(diǎn)和難點(diǎn)。目前滲透破壞探測方法主要分為一次性探測方法，比如：瞬變電磁法、電法、地質(zhì)雷達(dá)、面波法、高密度電阻率法和流場法等，和監(jiān)測類方法，比如：時移高密度電法、溫度監(jiān)測法等。第一類方法主要是針對已存在滲漏隱患的探查，但實(shí)際上，堤壩滲漏破壞發(fā)生發(fā)展是一個動態(tài)過程，如果能準(zhǔn)確監(jiān)測滲漏、貫通裂縫在堤壩內(nèi)的發(fā)展?fàn)顟B(tài)與趨勢，將為正確組織搶救措施，防止決堤的發(fā)生提供決策依據(jù)。因此，近年來，堤壩長期安全監(jiān)測方法和技術(shù)在堤壩滲漏破壞中得到了快速發(fā)展。

堤壩結(jié)構(gòu)體在滲漏、裂隙發(fā)生發(fā)展等內(nèi)部穩(wěn)定性被破壞時，會因?yàn)榫植繎?yīng)力集中產(chǎn)生彈性波，即微地震波。通過分析微震波形識別、震級和頻度等特征參數(shù)，推斷堤壩結(jié)構(gòu)體發(fā)生破裂時間、微震源分布位置、堤壩結(jié)構(gòu)體穩(wěn)定狀態(tài)和力學(xué)行為，預(yù)測堤壩潛在破壞風(fēng)險(xiǎn)，不失為一種很好的監(jiān)測方法。現(xiàn)有的微震監(jiān)測方法需要假設(shè)微震信號在均勻介質(zhì)中傳播速度不變，然后根據(jù)微震的初至?xí)r間差利用速度-距離模型建立方程組求解微震震源位置。但實(shí)際堤壩結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，滲漏、微裂縫等產(chǎn)生的微震波在堤壩內(nèi)各個方向的傳播速度不同，并且能量波在堤壩內(nèi)傳播會發(fā)生反射與衰減現(xiàn)象，均勻速度模型的假設(shè)嚴(yán)重影響微震震源的定位精度，從而影響微震監(jiān)測方法的定位效果。

微動探測是一種被動源勘探法，通過觀測地球表面日常微小的顫動，并從中獲取面波頻散特性來推斷地下速度結(jié)構(gòu)，具有野外觀測設(shè)備簡單、施工方便快捷、對環(huán)境無影響、不受地形和場地條件限制及探測無盲區(qū)等優(yōu)點(diǎn)。微動獲取的面波頻散特性對剪切波速變化比較敏感，能直接反映介質(zhì)巖土體力學(xué)性能的變化，得到精度較高的堤壩速度模型。通過綜合多期次的微動探測，可為微震監(jiān)測提供相對準(zhǔn)確的堤壩體速度分布信息和滲漏滲流、貫穿裂縫的發(fā)生發(fā)展時間信息，提高堤壩滲漏微震監(jiān)測的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確度。

本發(fā)明人在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過程中經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)：微動是無時無刻均在地球表面存在的，微震只有在堤壩發(fā)生滲漏破壞或水體擾動時才會發(fā)生。因此，堤壩上不同部位安裝高靈敏度傳感器，連續(xù)監(jiān)測堤壩表面的微小振動。利用監(jiān)測到的振動信息先按照微動監(jiān)測技術(shù)處理流程進(jìn)行處理和分析，獲得地下土體的波速分布，并分析不同時間段的波速變化情況。當(dāng)?shù)叵虏ㄋ侔l(fā)生變化時，啟動微震監(jiān)測技術(shù)處理流程，并利用微動監(jiān)測技術(shù)獲得的土體的真實(shí)波速，對滲漏破壞或流水?dāng)_動位置進(jìn)行空間定位，其定位精度更高。綜合利用兩種技術(shù)，不僅可以使用同一套監(jiān)測系統(tǒng)采集信息，節(jié)約設(shè)備資源，而且可提供準(zhǔn)確的滲漏破壞發(fā)生的時間和滲漏破壞的位置，可為隱患處理贏得時間，也極大地提高了隱患處理的工作效果。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種堤壩滲漏破壞發(fā)生發(fā)展和定位的監(jiān)測方法。

本發(fā)明提出一種堤壩滲漏破壞發(fā)生發(fā)展和定位的監(jiān)測方法，包括信號接收傳感器的布置和安裝、數(shù)據(jù)采集、地下土體波速反演計(jì)算、滲透破壞發(fā)生的時間判定、滲透破壞發(fā)生后所產(chǎn)生的微震信號的識別和提取以及滲透破壞位置的確定等過程；