[发明专利]一种土石坝内部变形非接触式监测方法

说明书

 

技术领域

    本发明涉及水电工程技术领域，具体说是一种用于土石坝内部变形监测的非接触式监测方法。

背景技术

近年来国内水电技术发展迅速，以天生桥一级（坝高178m）、洪家渡（坝高179.5m）、三板溪（坝高185.5m）和水布垭（坝高233m）水电站等为代表的一批典型工程，将面板堆石坝高度逐步由100m级提升至200m级，使我国土石坝设计理论及施工技术达到国际先进水平。但是，面板堆石坝安全监测技术发展明显滞后于筑坝技术的发展，不少监测仪器适应性、耐久性、抗冲击等性能仍停留在100m级坝高的水平，对于300m级的高坝传统监测仪器已难以适应。

同时传统土石坝内部变形监测技术存在诸多缺陷，如水管式沉降仪管路易堵塞、引张线式水平位移计管线易锈蚀断裂、仪器管路易在土石坝碾压过程中损坏等问题，因此需寻找一种能更适应土石坝内部变形监测的技术。

发明内容

本发明是一种用于土石坝内部变形监测的非接触式监测方法，以解决土石坝目前内部变形监测技术存在诸多问题。 

本发明的技术方案为：在土石坝坝体内部埋设与堆石体材料差异性较大的目标测点，在堆石体外部（如下游坝坡）或坝内廊道安装探测仪器，从不同位置、不同角度探测目标测点与探测仪器之间的距离，根据探测仪器已知位置、探测仪器与目标测点之间的探测距离和该探测距离与水平线的夹角确定目标测点的初始位置，在规定的时间间隔内实测得目标测点的位置，每次实测位置与初始位置之差为即为坝体内部该部位变形的变化值。

    本发明只需要在土石坝填筑过程中埋设与堆石体材料差异性较大的目标测点，不需要像现有监测仪器那样引出仪器电缆和管线，具有抗碾压能力强、不易被损坏、后期无维护、对土石坝施工干扰小等优点。

本发明解决土石坝目前内部变形监测技术存在诸多的问题，从根本上改变我国土石坝的安全监测设计和监测方法，在水电行业具有及其深远的影响。

附图说明

图1 本发明的土石坝内部变形非接触式监测方法示意图。

图中：1―上游坝面，2―坝顶，3―下游坝面，4―擦测仪器-1，5―擦测仪器-2，6―坝基，7―目标测点，α－探测仪器-1与目标测点的距离和水平线的夹角，β－探测仪器-2与目标测点的距离和水平线的夹角。

具体实施方式

本发明的土石坝内部变形监测的非接触式监测方法是在土石坝坝体内部埋设与堆石体材料差异性较大的目标测点7，在堆石体外部（如下游坝面）或坝内廊道安装探测仪器，从不同位置、不同角度探测目标测点与探测仪器之间的距离，根据探测仪器已知位置、探测仪器与目标测点之间的探测距离和该探测距离与水平线的夹角确定目标测点的初始位置，在规定的时间间隔内实测得目标测点的位置，每次实测位置与初始位置之差为即为坝体内部该部位变形的变化值。

如图1所示为探测仪器安装在下游坝面进行坝体内部变形监测的布置示意。

在土石坝下游坝面3安装2个探测仪器4、5，对同一目标测点的探测距离分别为L₁、L₂，则目标测点的沉降（垂直位移）为ΔH=[(L₁i-L₁0)sinα+(L₂i-L₂0)sinβ]/2，断面水平位移为ΔL=[(L₁i-L₁0)COSα+(L₂i-L₂0)COSβ]/2，L₁i、L₁0分别为探测仪器-1第i次探测的目标测点与探测仪器之间的距离和目标测点与探测仪器之间的距离初始值。同理，L₂i、L₂0分别为探测仪器-2第i次探测的目标测点与探测仪器之间的距离和目标测点与探测仪器之间的距离初始值。