[实用新型]一种堆石坝面板挠度监测装置

说明书

本实用新型提供了一种堆石坝面板挠度监测装置，包括主电缆；所述主电缆埋线于堆石坝面板表面以下并串联有电平器，电平器固定于固定支架上，固定支架固定在由预制盒辅助浇筑而成的凹陷空间中。本实用新型采用暗埋方式，传感器位于面板混凝土内，自身不受填土铺盖、库水的直接作用，仪器完好率可大幅提高；仅需1～2根电缆就可将所有测点的电平器进行串联连接，然后集中牵引。不仅大大降低电缆牵引工作难度和工作量，而且在不影响混凝土保护层厚度前提下，电缆可以沿面板上层钢筋的下侧布置，有利于电缆的保护；现场施工便捷、安装简单，数据采集、计算分析等工作，一般技术人员均可快速掌握，经济适用性好，推广应用价值高。

技术领域

本实用新型涉及一种堆石坝面板挠度监测装置，属于水利水电工程领域。

背景技术

面板堆石坝具有良好的工程适应性和经济性，是一种被广泛采用的坝型。面板堆石坝主要由面板、趾板、垫层、过渡层、主堆石区、次堆石区组成，其中，面板为其重要的防渗结构之一。通常，面板与堆石体之间变形的不协调，会引起面板的开裂、脱空、挠度变形等问题，影响大坝整个防渗体系的正常工作，从而对大坝的长期稳定安全运行构成威胁。因此，为掌握面板的工作状态，对面板的挠度变形进行监测，是必要的工作。

面板挠度最初一般采用斜面测斜仪进行监测，但是当变形较大时，探头无法在测斜管内自由通过，观测即无法进行。而且，测斜管施工繁琐、安装质量不易保证、难以实现自动化，耗费人力和时间。另外，斜测斜仪为适应面板斜坡面的倾角，需将其内置的加速度计旋转一定角度，导致其在大角度测量时不能进行正反测自校，需要通过现场标定消除误差，工作效率低，成果精度也不理想。

国内在天生桥一级电站率先引进巴西的电平器对面板挠度进行观测，取得了一些有益的效果。之后，很多类似工程陆续采用在面板表面布置电平器的方法观测面板挠度，但是多年应用的效果不够理想，主要问题是：传统方式电平器安装在面板表面，传感器外套保护罩且采用混凝土封闭，但在铺盖回填及蓄水后，铺盖以下仪器仍然极易损坏失效，导致整条测线报废，无法计算面板挠度值；布置测点较多，而每支仪器均有一根电缆，集中后成束电缆直径大，沿面板表面或内部牵引均不易保护，且对面板有一定影响。

近年来，国内有些工程陆续采用固定式测斜仪监测面板挠度变形。与斜面测斜仪相比，其易于实现自动化，且可以根据结构计算成果，将传感器布置在预计变形位置，针对性较强。但是需要沿面板安装多个传感器才能够较为完整的反映面板变形，成本高，安装时对仪器与连接杆的连接方式、角度的控制等质量要求高。但与表面布置电平器相比，铺盖回填及蓄水对其影响较小，仪器存活率较高。

随着科学技术的发展，国内一些高校、科研院所及设计单位也在堆石体及面板变形监测方面做了大量的试验和探索。四川大学开发的《高土石坝变形监测的光纤传感技术与系统》(申请公布号CN105910545A)、深圳大学开发的《一种面板堆石坝内部形变监测方法及监测系统》(申请公布号CN109059845A)、中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司开发的《用于混凝土面板堆石坝的变形监测系统及方法》(申请公布号CN109764823A)均具有监测面板挠度的功能，但仍存在一些不足：

1)上述申请公布的专利技术在原理上可行，但实际应用效果未知。譬如光纤传感技术虽较先进，但是从水利水电工程安全监测行业多年应用效果来看，光纤在布设时易被破坏、测值易被干扰、长期使用后的光损耗不易控制，系统的实用性、耐久性、稳定性与现实需求存在差异；采用管道机器人或光纤陀螺均存在测量路线不唯一、管道尺寸大而占用空间、管道材料差异大而变形不协调等问题。

2)光纤、管道机器人、光纤陀螺的成本均很高，仅一套数据采集设备就需耗费数十万，甚至上百万。由于对管道的耐水压、耐磨损、耐腐蚀等均有特殊要求，管道需要定制，价格高。与埋设安装相关的土建工程量大，费用高。

3)数据解算复杂，后处理分析难度大，对人员的专业素质要求高。

实用新型内容