一種巖土工程內(nèi)部水平位移監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種巖土工程內(nèi)部水平位移監(jiān)測系統(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。
【背景技術(shù)】
[0002]在巖土工程中，內(nèi)部水平位移的監(jiān)測是一個難題，特別在深厚覆蓋層、高陡邊坡及200米級以上土石壩中。引張線水平位移計是內(nèi)部水平位移土工觀測中的主要設(shè)備，由美國墾務(wù)局推薦和推廣應(yīng)用。它是通過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站內(nèi)，經(jīng)測量重力錘的垂直位移間接實現(xiàn)水平位移的監(jiān)測，在大壩工程中一般設(shè)觀測房。在借鑒國外經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，國內(nèi)一些單位開展了內(nèi)部水平位移觀測設(shè)備的研發(fā)改進，如“一種桿式水平位移計”(專利申請?zhí)?03259623.5)利用滑動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行觀測。
[0003]這類依靠線式或桿式傳感觀測內(nèi)部水平位移的裝置，需要從監(jiān)測點拉一條桿或線連接到觀測房固定，因此對傳遞的載體要求很高，且要對它進行嚴格保護，造價高；但即便如此，巖土或堆石沉降是無法避免的，沉降的發(fā)生必將嚴重影響此類線式或桿式傳感器的測量和精度。
[0004]針對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)測中，如“壩體面板撓度或壩體內(nèi)部水平及垂直變形的測量系統(tǒng)”(專利申請?zhí)?200410012677.3)公開了一種光纖陀螺技術(shù)測量壩體內(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動，且管道過于剛性，牽引設(shè)備置使用一臺卷揚機存在不妥，光纖陀螺造價太高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種新的觀測方法及完整成套技術(shù)觀測巖土工程的水平位移，特別測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)測巖土內(nèi)部水平位移一一種大壩內(nèi)部水平位移測量系統(tǒng)，由測量小車、小車運行通道、動力控制設(shè)備、測量信號源、信號處理器及配套軟件組成。測量小車由信號源感應(yīng)器和位移傳感器耦合組成；測量信號源為永磁鐵，由模具內(nèi)置化學(xué)材料填充與外界隔絕；小車運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；動力控制設(shè)備為雙動力聯(lián)動裝置，雙動力各設(shè)牽引線一條，上部動力的牽引線總長度大約是下部動力的兩倍；系統(tǒng)信號處理器可實時確定水平位移和實現(xiàn)圖形繪制，配套軟件子系統(tǒng)收集了同類型大壩測量資料，結(jié)合其它觀測項目資料，利用經(jīng)驗判別法、速率比較法和權(quán)重法自動對大壩安全進行評價與預(yù)警。系統(tǒng)成套的完整設(shè)備可實現(xiàn)大壩內(nèi)部水平位移的監(jiān)測，信號耦合能保證測量精度，施工方便，成套系統(tǒng)成本低。
[0006]所述的監(jiān)測系統(tǒng)，其信號采集為存儲方式或在線顯示方式；當采取存儲方式時，每次測量數(shù)據(jù)保存在自動創(chuàng)建的文檔里，測量完后可以直接拷貝查看；當采取在線顯示方式時，牽引線采用聚氨脂材料電纜作為牽引線，牽引線聯(lián)接小車與上位機實現(xiàn)在線顯示。
[0007]所述的測量小車，其特征在于重心在截面底部，為高度的1/4~1/3，設(shè)計考慮防水要求，具有故障報警提示功能；小車裝備有磁感應(yīng)器、里程計、電源、電源轉(zhuǎn)換模塊、信號采集器、數(shù)據(jù)存儲器、電源開關(guān)等，根據(jù)需要可以添加攝像系統(tǒng)檢查運行通道和大壩內(nèi)部情況。
[0008]所述的測量信號源，采用灌裝環(huán)氧樹脂填充，使永磁鐵密封，灌裝信號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，測量間距為1~10米，通道半徑20-40厘米周圍用細沙料填充覆蓋。
[0009]所述的信號處理器及配套軟件分別是下位機和上位機，下位機采集和處理測量信號并計算測量結(jié)果，傳輸給存儲器或上位機；上位機擁有大壩變形測量數(shù)據(jù)庫資料，根據(jù)測量結(jié)果，結(jié)合其它觀測項目，對大壩安全進行評價與預(yù)警。
[0010]信號感應(yīng)器由高斯計或霍爾傳感器或磁傳感器與里程計的耦合器，高斯計用于感應(yīng)信號源強弱大小，里程計用于記錄小車運行所在的位置，保證水平位移的測量精度；當里程計集成于動力牽引設(shè)備上時，不進行耦合，即兩個器件同步不同機。
[0011]本發(fā)明系統(tǒng)具有以下優(yōu)點:
1、信號傳感器與里程計耦合系統(tǒng)對水平位移測量精度準確，巖土沉降對系統(tǒng)的測量幾乎沒有影響，儀器使用簡單；
2、動力控制系統(tǒng)采用雙動力源，每個動力源有三個檔位，使得小車動態(tài)測量平穩(wěn)，牽引線收縮自如；
3、監(jiān)測通道可以多種用途，通道剛度小，通道周圍按要求回填細砂料可以改善通道受力條件，起保護通道的作用；通道所以管道有專門的工業(yè)成品，不需另外設(shè)計加工，經(jīng)濟，安裝簡便。
【附圖說明】
[0012]圖1為系統(tǒng)在大壩中的布置圖。
[0013]圖2為測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖(存儲式)。
[0014]圖3為測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖(在線式)。
[0015]圖4為測量小車結(jié)構(gòu)圖。
[0016]圖5為在線測量系統(tǒng)牽引線剖面圖。
[0017]圖6為通道底部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖7為存儲式系統(tǒng)工作流程圖。
[0019]圖8為在線式系統(tǒng)工作流程圖。
[0020]圖9為軟件系統(tǒng)評價預(yù)警方式圖。
[0021]圖10為信號源灌裝結(jié)構(gòu)圖。
圖11為灌裝信號源正截面示意圖。
【具體實施方式】
[0022]實施例1
下面結(jié)合附圖1、圖2、圖4、圖6、圖7、圖9、圖10和實施例1對本發(fā)明進行詳細說明。
[0023]本發(fā)明基于電磁感應(yīng)原理測量巖土工程特別是大壩工程的內(nèi)部水平位移，采用存儲式觀測時，流程如圖7所示，具體包括如下步驟:
1:將監(jiān)測儀器19連接鋼絲繩11，外端用牽引線11連接動力12，頂部鋼絲繩11連接動力13，檢查設(shè)備連接的可靠性。
[0024]2:打開儀器19的電源開關(guān)，此儀器19已通電，啟動動力控制開關(guān)，使卷揚機12逆時旋轉(zhuǎn)，此時小車在通道2內(nèi)開始運動，經(jīng)過預(yù)埋灌裝信號源3的位置，高斯計20可測量到一個電勢，同時儀器19中的里程計21記錄了相應(yīng)的位置信號。
[0025]3:當小車運行到標定位置時，此時已到達通道最里面，如圖6位置，斷開動力控制開關(guān)，檢查設(shè)備的運行狀況。
[0026]4:打開控制開關(guān)，使卷揚機12順時旋轉(zhuǎn)，此時小車從里往外運動，經(jīng)過預(yù)埋灌裝磁鐵3的位置，高斯計20可測量到一個電勢，同時儀器19中的里程計21記錄了相應(yīng)的位置信號，到出口處斷開控制開關(guān)，隨后斷開儀器19的電源。
[0027]5:每次重復(fù)測量三次，將儀器19自動生成的數(shù)據(jù)文件導(dǎo)入配套軟件中，可以計算出監(jiān)測點的位置，并繪制圖像和保存結(jié)果文檔。
[0028]所述的通道2包含了 4~6米防腐耐壓高分子塑料圓管6和4~6米鋼管5，統(tǒng)稱為管4和管6自帶連接法蘭7中間設(shè)止水，用高強螺栓連接密封。每根鋼管兩端焊接導(dǎo)線環(huán)8，從尾部到頭部依次串上鋼絲繩11，最后鋼絲繩頭尾都迀到外端，塑料管不焊接導(dǎo)線環(huán)。
[0029]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