一種巖土工程內(nèi)部水平位移監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種巖土工程內(nèi)部水平位移監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，特別是一種服務(wù)于土石壩和面板堆石壩的水平位移測(cè)量系統(tǒng)，也可用于巖土工程中的深層地基、邊坡等位移監(jiān)測(cè)。
【背景技術(shù)】
[0002]在巖土工程中，內(nèi)部水平位移的監(jiān)測(cè)是一個(gè)難題，特別在深厚覆蓋層、高陡邊坡及200米級(jí)以上土石壩中。引張線水平位移計(jì)是內(nèi)部水平位移土工觀測(cè)中的主要設(shè)備，由美國(guó)墾務(wù)局推薦和推廣應(yīng)用。它是通過(guò)由重力錘拉緊的銦鋼絲繩將巖土內(nèi)部水平位移傳遞到觀測(cè)站內(nèi)，經(jīng)測(cè)量重力錘的垂直位移間接實(shí)現(xiàn)水平位移的監(jiān)測(cè)，在大壩工程中一般設(shè)觀測(cè)房。在借鑒國(guó)外經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，國(guó)內(nèi)一些單位開(kāi)展了內(nèi)部水平位移觀測(cè)設(shè)備的研發(fā)改進(jìn)，如“一種桿式水平位移計(jì)”(專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?03259623.5)利用滑動(dòng)電阻器作為水平位移傳感器，位移傳遞桿代替了銦鋼絲，可以不用加張力的情況下進(jìn)行觀測(cè)。
[0003]這類(lèi)依靠線式或桿式傳感觀測(cè)內(nèi)部水平位移的裝置，需要從監(jiān)測(cè)點(diǎn)拉一條桿或線連接到觀測(cè)房固定，因此對(duì)傳遞的載體要求很高，且要對(duì)它進(jìn)行嚴(yán)格保護(hù)，造價(jià)高；但即便如此，巖土或堆石沉降是無(wú)法避免的，沉降的發(fā)生必將嚴(yán)重影響此類(lèi)線式或桿式傳感器的測(cè)量和精度。
[0004]針對(duì)上述方法中的許多不足，隨著新技術(shù)的不斷發(fā)展，光纖傳感技術(shù)也應(yīng)用在大壩水平位移的監(jiān)測(cè)中，如“壩體面板撓度或壩體內(nèi)部水平及垂直變形的測(cè)量系統(tǒng)”(專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?200410012677.3)公開(kāi)了一種光纖陀螺技術(shù)測(cè)量壩體內(nèi)部水平及垂直變形裝置，但光纖傳感技術(shù)的應(yīng)用中假定儀器是在管道中勻速運(yùn)動(dòng)，且管道過(guò)于剛性，牽引設(shè)備置使用一臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)存在不妥，光纖陀螺造價(jià)太高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種新的觀測(cè)方法及完整成套技術(shù)觀測(cè)巖土工程的水平位移，特別測(cè)量是土石壩和面板堆石壩內(nèi)部水平位移。該系統(tǒng)的技術(shù)方案是基于高斯定律監(jiān)測(cè)巖土內(nèi)部水平位移一一種大壩內(nèi)部水平位移測(cè)量系統(tǒng)，由測(cè)量小車(chē)、小車(chē)運(yùn)行通道、動(dòng)力控制設(shè)備、測(cè)量信號(hào)源、信號(hào)處理器及配套軟件組成。測(cè)量小車(chē)由信號(hào)源感應(yīng)器和位移傳感器耦合組成；測(cè)量信號(hào)源為永磁鐵，由模具內(nèi)置化學(xué)材料填充與外界隔絕；小車(chē)運(yùn)行通道由高分子塑料管和相同直徑的圓形鋼管法蘭止水密封連接，可隨大壩協(xié)同變形；動(dòng)力控制設(shè)備為雙動(dòng)力聯(lián)動(dòng)裝置，雙動(dòng)力各設(shè)牽引線一條，上部動(dòng)力的牽引線總長(zhǎng)度大約是下部動(dòng)力的兩倍；系統(tǒng)信號(hào)處理器可實(shí)時(shí)確定水平位移和實(shí)現(xiàn)圖形繪制，配套軟件子系統(tǒng)收集了同類(lèi)型大壩測(cè)量資料，結(jié)合其它觀測(cè)項(xiàng)目資料，利用經(jīng)驗(yàn)判別法、速率比較法和權(quán)重法自動(dòng)對(duì)大壩安全進(jìn)行評(píng)價(jià)與預(yù)警。系統(tǒng)成套的完整設(shè)備可實(shí)現(xiàn)大壩內(nèi)部水平位移的監(jiān)測(cè)，信號(hào)耦合能保證測(cè)量精度，施工方便，成套系統(tǒng)成本低。
[0006]所述的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其信號(hào)采集為存儲(chǔ)方式或在線顯示方式；當(dāng)采取存儲(chǔ)方式時(shí)，每次測(cè)量數(shù)據(jù)保存在自動(dòng)創(chuàng)建的文檔里，測(cè)量完后可以直接拷貝查看；當(dāng)采取在線顯示方式時(shí)，牽引線采用聚氨脂材料電纜作為牽引線，牽引線聯(lián)接小車(chē)與上位機(jī)實(shí)現(xiàn)在線顯示。
[0007]所述的測(cè)量小車(chē)，其特征在于重心在截面底部，為高度的1/4~1/3，設(shè)計(jì)考慮防水要求，具有故障報(bào)警提示功能；小車(chē)裝備有磁感應(yīng)器、里程計(jì)、電源、電源轉(zhuǎn)換模塊、信號(hào)采集器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、電源開(kāi)關(guān)等，根據(jù)需要可以添加攝像系統(tǒng)檢查運(yùn)行通道和大壩內(nèi)部情況。
[0008]所述的測(cè)量信號(hào)源，采用灌裝環(huán)氧樹(shù)脂填充，使永磁鐵密封，灌裝信號(hào)源可布置在高分子塑料管底部或管道四周，可每根塑料管布置一個(gè)，測(cè)量間距為1~10米，通道半徑20-40厘米周?chē)眉?xì)沙料填充覆蓋。
[0009]所述的信號(hào)處理器及配套軟件分別是下位機(jī)和上位機(jī)，下位機(jī)采集和處理測(cè)量信號(hào)并計(jì)算測(cè)量結(jié)果，傳輸給存儲(chǔ)器或上位機(jī)；上位機(jī)擁有大壩變形測(cè)量數(shù)據(jù)庫(kù)資料，根據(jù)測(cè)量結(jié)果，結(jié)合其它觀測(cè)項(xiàng)目，對(duì)大壩安全進(jìn)行評(píng)價(jià)與預(yù)警。
[0010]信號(hào)感應(yīng)器由高斯計(jì)或霍爾傳感器或磁傳感器與里程計(jì)的耦合器，高斯計(jì)用于感應(yīng)信號(hào)源強(qiáng)弱大小，里程計(jì)用于記錄小車(chē)運(yùn)行所在的位置，保證水平位移的測(cè)量精度；當(dāng)里程計(jì)集成于動(dòng)力牽引設(shè)備上時(shí)，不進(jìn)行耦合，即兩個(gè)器件同步不同機(jī)。
[0011]本實(shí)用新型系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0012]1、信號(hào)傳感器與里程計(jì)耦合系統(tǒng)對(duì)水平位移測(cè)量精度準(zhǔn)確，巖土沉降對(duì)系統(tǒng)的測(cè)量幾乎沒(méi)有影響，儀器使用簡(jiǎn)單；
[0013]2、動(dòng)力控制系統(tǒng)采用雙動(dòng)力源，每個(gè)動(dòng)力源有三個(gè)檔位，使得小車(chē)動(dòng)態(tài)測(cè)量平穩(wěn)，牽引線收縮自如；
[0014]3、監(jiān)測(cè)通道可以多種用途，通道剛度小，通道周?chē)匆蠡靥罴?xì)砂料可以改善通道受力條件，起保護(hù)通道的作用；通道所以管道有專(zhuān)門(mén)的工業(yè)成品，不需另外設(shè)計(jì)加工，經(jīng)濟(jì)，安裝簡(jiǎn)便。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為系統(tǒng)在大壩中的布置圖。
[0016]圖2為測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖(存儲(chǔ)式)。
[0017]圖3為測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖(在線式)。
[0018]圖4為測(cè)量小車(chē)結(jié)構(gòu)圖。
[0019]圖5為在線測(cè)量系統(tǒng)牽引線剖面圖。
[0020]圖6為通道底部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖7為存儲(chǔ)式系統(tǒng)工作流程圖。
[0022]圖8為在線式系統(tǒng)工作流程圖。
[0023]圖9為信號(hào)處理器工作流程圖，圖10為信號(hào)源灌裝結(jié)構(gòu)圖。
[0024]圖11為灌裝信號(hào)源在通道中的布置方式圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]實(shí)施例1
[0026]下面結(jié)合附圖1、圖2、圖4、圖6、圖7、圖9、圖10、圖11和實(shí)施例1對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0027]本實(shí)用新型基于電磁感應(yīng)原理測(cè)量巖土工程特別是大壩工程的內(nèi)部水平位移，采用存儲(chǔ)式觀測(cè)時(shí)，流程如圖7所示，具體包括如下步驟:
[0028]1:將監(jiān)測(cè)儀器19連接鋼絲繩11，外端用牽引線11連接動(dòng)力12，頂部鋼絲繩11連接動(dòng)力13，檢查設(shè)備連接的可靠性。
[0029]2:打開(kāi)儀器19的電源開(kāi)關(guān)，此儀器19已通電，啟動(dòng)動(dòng)力控制開(kāi)關(guān)，使卷?yè)P(yáng)機(jī)12逆時(shí)旋轉(zhuǎn)，此時(shí)小車(chē)在通道2內(nèi)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)預(yù)埋灌裝信號(hào)源3的位置，高斯計(jì)20可測(cè)量到一個(gè)電勢(shì)，同時(shí)儀器19中的里程計(jì)21記錄了相應(yīng)的位置信號(hào)。
[0030]3:當(dāng)小車(chē)運(yùn)行到標(biāo)定位置時(shí)，此時(shí)已到達(dá)通道最里面，如圖6位置，斷開(kāi)動(dòng)力控制開(kāi)關(guān)，檢查設(shè)備的運(yùn)行狀況。
[0031]4:打開(kāi)控制開(kāi)關(guān)，使卷?yè)P(yáng)機(jī)12順時(shí)旋轉(zhuǎn)，此時(shí)小車(chē)從里往外運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)預(yù)埋灌裝磁鐵3的位置，高斯計(jì)20可測(cè)量到一個(gè)電勢(shì)，同時(shí)儀器19中的里程計(jì)21記錄了相應(yīng)的位置信號(hào)，到出口處斷開(kāi)控制開(kāi)關(guān)，隨后斷開(kāi)儀器19的電源。
[0032]5:每次重復(fù)測(cè)量三次，將儀器19自動(dòng)生成的數(shù)據(jù)文件導(dǎo)入配套軟件中，可以計(jì)算出監(jiān)測(cè)點(diǎn)的位置，并繪制圖像和保存結(jié)果文檔。
[0033]所述的通道2包含了 4~6米長(zhǎng)的以防腐耐壓高分子塑料為材質(zhì)的管6和4~6米長(zhǎng)的鋼管5，鋼管5和管6中間設(shè)帶止水措施的法蘭7，由高強(qiáng)螺栓將法蘭7連接密封。每根鋼管兩端頂部位置焊接導(dǎo)線環(huán)8，從尾部到頭部依次串上鋼絲繩11，塑料管不焊接導(dǎo)線環(huán)。
[0034]所述的通道底部為鋼管5，用圓形密封般29焊接，焊接前安裝定滑輪18引導(dǎo)牽引線11在此處轉(zhuǎn)彎，在定滑輪18前部焊接有彈性欄桿18，防止小車(chē)定位不準(zhǔn)確撞到底部。
[0035]所述的動(dòng)力控制設(shè)備由2個(gè)卷?yè)P(yáng)機(jī)組成，分別為12和13，12在低位，13在高位，待通道2埋設(shè)完成后，固定安裝在觀測(cè)房4中，卷