一種混凝土壩與土石壩的連接結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及監(jiān)測(cè)方法技術(shù)方案

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種混凝土壩與土石壩的連接結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及監(jiān)測(cè)方法，屬于水電工程技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明專利技術(shù)根據(jù)混凝土壩與土石壩的連接結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一套動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，系統(tǒng)采用先進(jìn)的光纖光柵儀器和光纖光柵解調(diào)儀對(duì)連接結(jié)構(gòu)重點(diǎn)部位進(jìn)行監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)項(xiàng)目包括連接結(jié)構(gòu)的變形、滲壓及應(yīng)力；本發(fā)明專利技術(shù)從監(jiān)測(cè)項(xiàng)目、監(jiān)測(cè)點(diǎn)及網(wǎng)絡(luò)的布局、監(jiān)測(cè)儀器選型以及監(jiān)測(cè)手段到監(jiān)測(cè)成果的分析進(jìn)行全方位、全過程設(shè)計(jì)，解決水電站混凝土壩與土石壩的連接結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)的難題，為類似工程提供經(jīng)驗(yàn)。本發(fā)明專利技術(shù)適用于土石建筑物與混凝土等剛性建筑物之間的連接結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，運(yùn)用范圍較廣，已在大型水電工程中運(yùn)用，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬于水電工程
，具體涉及一種水電工程混凝土壩與土石壩的連接結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)和方法，適用于土石建筑物與混凝土等剛性建筑物之間的連接結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。
技術(shù)介紹
土石壩與混凝土壩等剛性建筑物之間的連接是當(dāng)前水電工程
的關(guān)鍵技術(shù)問題之一。國(guó)外對(duì)土石壩與混凝土壩連接結(jié)構(gòu)技術(shù)研宄較早，最早運(yùn)用于工程在上世紀(jì)30年代，國(guó)外如日本、澳大利亞已有連接結(jié)構(gòu)工程運(yùn)用案例，日本絕大多數(shù)的連接結(jié)構(gòu)大多在40m以下，澳大利亞已建工程中高度基本不超過50m。土石壩與混凝土壩連接結(jié)構(gòu)在中國(guó)的起步相比國(guó)外較晚，但是國(guó)內(nèi)的應(yīng)用比較多，觀音巖、丹江口、劉家峽、飛來(lái)峽、大廣壩、河南板橋水庫(kù)復(fù)建工程、碧口、魯布革、碧流河等水電工程是其中的典型代表。上述工程中觀音巖水電站連接結(jié)構(gòu)高度達(dá)到75m，為國(guó)內(nèi)最高的連接結(jié)構(gòu)，躋身世界大型接頭工程前列。雖然土石壩與混凝土壩連接結(jié)構(gòu)建設(shè)水平已趨于成熟，但土石壩與混凝土壩連接結(jié)構(gòu)系統(tǒng)性的監(jiān)測(cè)方法和技術(shù)研宄甚少，目前還未完整監(jiān)測(cè)到連接結(jié)構(gòu)受力變形等性狀，因此現(xiàn)有的監(jiān)測(cè)技術(shù)已不能滿足連接結(jié)構(gòu)技術(shù)發(fā)展的需求，需要研宄一種適用于混凝土壩與土石壩的連接結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和方法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是提供一種混凝土壩與土石壩的連接結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和檢測(cè)方法，以解決水電站混凝土壩與土石壩的連接結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)的難題，為類似工程提供經(jīng)驗(yàn)。本專利技術(shù)采用的技術(shù)方案如下: 一種混凝土壩與土石壩的連接結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括監(jiān)測(cè)單元、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、控制器和終端顯示電腦；所述的控制器分別與監(jiān)測(cè)單元、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊和終端顯示電腦相連，用于控制監(jiān)測(cè)單元、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊和終端顯示電腦的工作；所述的監(jiān)測(cè)單元、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊和終端顯示電腦依次相連；所述的監(jiān)測(cè)單元包括相連接的光纖光柵解調(diào)儀和傳感單元；所述的傳感單元包括多個(gè)并聯(lián)的通道；每個(gè)通道設(shè)有多個(gè)通過光纖串聯(lián)的光纖光柵傳感器；所述的光纖光柵傳感器包括光纖光柵滲壓計(jì)、光纖光柵界面變位計(jì)、光纖光柵土壓力計(jì)和光纖光柵位移計(jì)； 所述的光纖光柵滲壓計(jì)布置在連接結(jié)構(gòu)的側(cè)坡，用于監(jiān)測(cè)混凝土壩與土石壩的連接結(jié)構(gòu)的滲透壓力； 所述的光纖光柵界面變位計(jì)布置在連接結(jié)構(gòu)的側(cè)坡、上游坡和下游坡，用于監(jiān)測(cè)混凝土壩與土石壩的連接結(jié)構(gòu)接觸面脫空、順坡向和水平向的剪切變形； 所述的光纖光柵土壓力計(jì)布置在連接結(jié)構(gòu)的側(cè)坡、上游坡和下游坡，用于監(jiān)測(cè)混凝土壩與土石壩的連接結(jié)構(gòu)坡面上的正向土壓力分布； 所述的光纖光柵位移計(jì)布置在連接結(jié)構(gòu)的側(cè)坡、上游坡和下游坡，用于監(jiān)測(cè)混凝土壩與土石壩的連接結(jié)構(gòu)的水平位移。上述技術(shù)方案中，所述的傳感單元依次通過終端分線盒及尾纖與光纖光柵解調(diào)儀相連接。進(jìn)一步，優(yōu)選的是每個(gè)通道設(shè)有多個(gè)通過單模單芯光纖串聯(lián)的光纖光柵傳感器。進(jìn)一步，優(yōu)選的是每個(gè)通道設(shè)有6-8個(gè)通過單模單芯光纖串聯(lián)的光纖光柵傳感器。進(jìn)一步，優(yōu)選的是每個(gè)通道可通過耦合器按比例將該通道的帶寬進(jìn)行分配，分配成若干個(gè)并聯(lián)的支路。進(jìn)一步，優(yōu)選的是所述的耦合器為一分二耦合器。本專利技術(shù)還提供一種混凝土壩與土石壩的連接結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)方法，使用上述的混凝土壩與土石壩的連接結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括如下步驟: 步驟(1)，根據(jù)工程特點(diǎn)及地質(zhì)條件確定混凝土壩與土石壩的連接結(jié)構(gòu)重點(diǎn)監(jiān)測(cè)部位和監(jiān)測(cè)項(xiàng)目； 步驟(2)，按照步驟(I)確定的重點(diǎn)監(jiān)測(cè)部位和監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，布設(shè)混凝土壩與土石壩的連接結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，主要是布設(shè)好光纖光柵傳感器，并連接好光纖； 步驟(3)，數(shù)據(jù)采集、傳輸及分析:通過監(jiān)測(cè)單元采集到的數(shù)據(jù)，經(jīng)數(shù)據(jù)處理模塊處理后，存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊中，并將混凝土壩與土石壩的連接結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)信息顯示在終端顯示電腦上； 步驟(4)，根據(jù)步驟(3)監(jiān)測(cè)得到的信息，對(duì)混凝土壩與土石壩的連接結(jié)構(gòu)的工作性狀進(jìn)行評(píng)價(jià)。本專利技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果為: 本專利技術(shù)根據(jù)混凝土壩與土石壩的連接結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一套動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，系統(tǒng)采用先進(jìn)的光纖光柵儀器和光纖光柵解調(diào)儀對(duì)連接結(jié)構(gòu)重點(diǎn)部位進(jìn)行監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)項(xiàng)目包括連接結(jié)構(gòu)的變形、滲壓及應(yīng)力；本專利技術(shù)從監(jiān)測(cè)項(xiàng)目、監(jiān)測(cè)點(diǎn)及網(wǎng)絡(luò)的布局、監(jiān)測(cè)儀器選型以及監(jiān)測(cè)手段到監(jiān)測(cè)成果的分析進(jìn)行全方位、全過程設(shè)計(jì)，解決水電站混凝土壩與土石壩的連接結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)的難題，為類似工程提供經(jīng)驗(yàn)。本專利技術(shù)適用于土石建筑物與混凝土等剛性建筑物之間的連接結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，運(yùn)用范圍較廣。本專利技術(shù)已在大型水電工程中運(yùn)用，經(jīng)濟(jì)效益顯著。【附圖說(shuō)明】圖1為本專利技術(shù)混凝土壩與土石壩的連接結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本專利技術(shù)監(jiān)測(cè)單元的網(wǎng)絡(luò)示意圖； 圖3為本專利技術(shù)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)及數(shù)據(jù)傳輸控制的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為光纖光柵土壓力計(jì)應(yīng)力時(shí)間曲線圖； 圖5為光纖光柵界面變位計(jì)位移變化曲線圖； 圖6為光纖光柵滲壓計(jì)水頭時(shí)間過程曲線圖； 其中，1、光纖光柵滲壓計(jì)；2、光纖光柵界面變位計(jì)；3、光纖光柵土壓力計(jì)；4、光纖光柵位移計(jì)，5、側(cè)坡；6、上游坡；7、連接結(jié)構(gòu)；8、混凝土壩；9、土石壩；10、一分二耦合器；11、終端分線盒；12、單芯光纖；13、監(jiān)測(cè)單元；14、數(shù)據(jù)處理模塊；15、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊；16、控制器；17、終端顯示電腦；18、尾纖；19、光纖光柵解調(diào)儀。【具體實(shí)施方式】下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本專利技術(shù)作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)理解，下列實(shí)施例僅用于說(shuō)明本專利技術(shù)，而不應(yīng)視為限定本專利技術(shù)的范圍。實(shí)施例中未注明具體技術(shù)或條件者，按照本領(lǐng)域內(nèi)的文獻(xiàn)所描述的技術(shù)或條件或者按照產(chǎn)品說(shuō)明書進(jìn)行。所用儀器、軟件及模塊未注明生產(chǎn)廠商者，均為可以通過購(gòu)買獲得的常規(guī)產(chǎn)品。本專利技術(shù)根據(jù)混凝土壩與土石壩的連接結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一套動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，系統(tǒng)從監(jiān)測(cè)項(xiàng)目、監(jiān)測(cè)點(diǎn)及網(wǎng)絡(luò)的布局、監(jiān)測(cè)儀器選型以及監(jiān)測(cè)手段到監(jiān)測(cè)成果的分析進(jìn)行全方位、全過程設(shè)計(jì)。【具體實(shí)施方式】為: 如圖1~圖3所示，一種混凝土壩與土石壩的連接結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括監(jiān)測(cè)單元13、數(shù)據(jù)處理模塊14、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊15、控制器16和終端顯示電腦17 ;所述的控制器16分別與監(jiān)測(cè)單元13、數(shù)據(jù)處理模塊14、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊15和終端顯示電腦16相連，用于控制監(jiān)測(cè)單元13、數(shù)據(jù)處理模塊14、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊15和終端顯示電腦16的工作；所述的監(jiān)測(cè)單元13、數(shù)據(jù)處理模塊14、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊15和終端顯示電腦16依次相連； 所述的監(jiān)測(cè)單元13包括相連接的光纖光柵解調(diào)儀19和傳感單元；所述的傳感單元包括多個(gè)并聯(lián)的通道；每個(gè)通道設(shè)有多個(gè)通過單芯光纖12串聯(lián)的光纖光柵傳感器；所述的光纖光柵傳感器包括光纖光柵滲壓計(jì)1、光纖光柵界面變位計(jì)2、光纖光柵土壓力計(jì)3和光纖光柵位移計(jì)4 ； 所述的傳感單元依次通過終端分線盒11及尾纖18與光纖光柵解調(diào)儀19相連接。所述的光纖光柵滲壓計(jì)I布置在連接結(jié)構(gòu)7的側(cè)坡5、上游坡6和下游坡，用于監(jiān)測(cè)混凝土壩8與土石壩9的連接結(jié)構(gòu)7的滲透壓力； 所述的光纖光柵界面變位計(jì)2布置在連接結(jié)構(gòu)7的側(cè)坡5、上游坡6和下游坡，用于監(jiān)測(cè)混凝土壩8與土石壩9的連接結(jié)構(gòu)7接觸面脫空、順坡向和水平向的剪切變形； 所述的光纖光柵土壓力計(jì)3布置在連接結(jié)構(gòu)7的側(cè)坡5、上游坡6和下游坡，用于監(jiān)測(cè)混凝土壩8與土石壩9的連接結(jié)構(gòu)7接觸面的正向土壓力分布； 所述的光纖光柵位移計(jì)4布置在連接結(jié)構(gòu)7的側(cè)坡本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種混凝土壩與土石壩的連接結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括監(jiān)測(cè)單元、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、控制器和終端顯示電腦；所述的控制器分別與監(jiān)測(cè)單元、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊和終端顯示電腦相連，用于控制監(jiān)測(cè)單元、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊和終端顯示電腦的工作；所述的監(jiān)測(cè)單元、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊和終端顯示電腦依次相連；所述的監(jiān)測(cè)單元包括相連接的光纖光柵解調(diào)儀和傳感單元；所述的傳感單元包括多個(gè)并聯(lián)的通道；每個(gè)通道設(shè)有多個(gè)通過光纖串聯(lián)的光纖光柵傳感器；所述的光纖光柵傳感器包括光纖光柵滲壓計(jì)、光纖光柵界面變位計(jì)、光纖光柵土壓力計(jì)和光纖光柵位移計(jì)；所述的光纖光柵滲壓計(jì)布置在連接結(jié)構(gòu)的側(cè)坡，用于監(jiān)測(cè)混凝土壩與土石壩的連接結(jié)構(gòu)的滲透壓力；所述的光纖光柵界面變位計(jì)布置在連接結(jié)構(gòu)的側(cè)坡、上游坡和下游坡，用于監(jiān)測(cè)混凝土壩與土石壩的連接結(jié)構(gòu)接觸面脫空、順坡向和水平向的剪切變形；所述的光纖光柵土壓力計(jì)布置在連接結(jié)構(gòu)的側(cè)坡、上游坡和下游坡，用于監(jiān)測(cè)混凝土壩與土石壩的連接結(jié)構(gòu)坡面上的正向土壓力分布；所述的光纖光柵位移計(jì)布置在連接結(jié)構(gòu)的側(cè)坡、上游坡和下游坡，用于監(jiān)測(cè)混凝土壩與土石壩的連接結(jié)構(gòu)的水平位移。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張宗亮，高才坤，趙志勇，張禮兵，馮燕明，陳榮高，丁學(xué)智，張帥，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中國(guó)電建集團(tuán)昆明勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：云南;53