面板堆石坝内部变形监测系统的制作方法

本申请属于水利水电工程安全监测，涉及一种面板堆石坝内部变形监测系统。

背景技术：

1、面板堆石坝主要采用当地材料填筑，地形适应性强，施工速度快，具有造价省、工期短等优点，是水利水电工程中经常采用的坝型。但因石料开采随机性大，堆石体成份复杂，施工中不确定因素较多。为及时掌握面板堆石坝的健康状态，确保面板堆石坝安全稳定运行，需要对面板堆石坝进行安全监测。

2、变形监测是面板堆石坝最主要的监测项目之一，面板堆石坝变形可分为表面变形和内部变形，常见的表面变形监测方法有水准法、边角网法、gnss法等。面板堆石坝内部变形监测方式有竖向布置方式和水平向布置方式。竖向布置方式常用分层沉降管监测堆石体沉降、用测斜管监测堆石体水平位移，水平向布置方式常用水管式液压式沉降仪监测堆石体沉降、用引张线式水平位移计监测堆石体水平位移。

3、采用竖向布置方式，用分层沉降管和测斜管监测堆石体内部变形，需要随堆石体填筑过程逐节接长观测管，观测管上部一直位于填筑施工面上，对施工干扰较大，观测管也容易被施工机械碰撞而损坏，具有难以克服的局限性。

4、采用多测点并联的水平向布置方式，用水管式液压式沉降仪和引张线式水平位移计，位移量测设施中管路及构件较多，且主要布置于测线末端，需要在坝后修建观测房加以保护，因而造价也较高。并且水管式液压式沉降仪每次测量都需要向管路内注水，引张线式水平位移计需要在测线末端挂重并保持恒力，系统运行维护不便。

技术实现思路

1、本申请的目的在于提供一种面板堆石坝内部变形监测系统，用于对面板堆石坝的内部变形进行远程在线自动监测。

2、第一方面，本申请提供一种面板堆石坝内部变形监测系统，所述面板堆石坝内部变形监测系统包括：内部变形监测基点，包括变形观测墩及gnss定位设备；内部沉降监测模块，包括多个液压式沉降仪、连通水管及储液罐；内部水平位移监测模块，包括多个位移传感器、连接杆及定位锚片；数据采集模块，包括数据采集单元、电源、通讯及防雷接地设施。

3、本申请通过内部变形监测基点、内部沉降监测模块和内部水平位移监测模块采集监测数据，计算面板堆石坝内部水平位移和沉降量，以实现对堆石坝内部变形的监测。

4、在第一方面的一种实现方式中，所述面板堆石坝内部变形监测系统呈水平向串联布置，其中所述内部变形监测基点、所述储液罐和所述数据采集模块安装在坝后平台上，所述多个液压式沉降仪、所述连通水管、所述多个位移传感器、所述连接杆和所述定位锚片埋设于堆石体内部。

5、在第一方面的一种实现方式中，所述变形观测墩为钢筋混凝土观测墩，所述变形观测墩的基础埋置于坝后平台，所述储液罐安装在所述变形观测墩的基础上，与所述变形观测墩的相对位置保持不变。

6、在第一方面的一种实现方式中，所述变形观测墩的顶部安装有所述gnss定位设备，所述内部变形监测基点的绝对位移通过所述gnss定位设备测量得到，内部变形测点的绝对位移根据所述内部变形测点与所述内部变形监测基点间的相对位移推算得到。

7、在第一方面的一种实现方式中，所述多个液压式沉降仪埋设于堆石体的同一高程面，并沿所述堆石体上下游方向按序串联布置，所述多个液压式沉降仪之间用所述连通水管连接，位于坝后平台的储液罐通过所述连通水管与所述液压式沉降仪相连。

8、在第一方面的一种实现方式中，所述多个液压式沉降仪、所述连通水管、所述储液罐内充满水，且所述储液罐内的水面高于所述多个液压式沉降仪的安装高程，所述多个液压式沉降仪通过监测水压力的变化推算所在位置的沉降量。

9、在第一方面的一种实现方式中，所述液压式沉降仪包括第一液压式沉降仪，所述第一液压式沉降仪埋设于所述储液罐处，相对于所述储液罐保持位置不变，其监测的压力变化即为所述储液罐内水位及大气压力的变化，所述内部沉降监测模块以所述第一液压式沉降仪为参考点，计算其余液压式沉降仪相对于所述第一液压式沉降仪的沉降量。

10、在第一方面的一种实现方式中，所述多个位移传感器与所述多个液压式沉降仪的埋设位置相同，所述多个位移传感器之间用所述连接杆连接，所述内部水平位移监测模块以所述内部变形监测基点为起算点，通过逐级累加得到堆石体内部各测点的水平位移。

11、在第一方面的一种实现方式中，所述多个液压式沉降仪、所述多个位移传感器、所述gnss定位设备分别用电缆与所述数据采集模块连接，所述数据采集模块通过通信设备将监测数据发送到远程计算机，以实现远程在线自动监测。

12、在第一方面的一种实现方式中，所述面板堆石坝内部变形监测系统在面板堆石坝的不同断面、不同高程布置多组，形成三维立体监测格网；当在同一断面的不同高程布置多组所述面板堆石坝内部变形监测系统时，各组的液压式沉降仪、位移传感器在竖直方向上对齐布置，构成竖向测线。

13、如上所述，本申请所述的面板堆石坝内部变形监测系统，具有以下有益效果：

14、所述面板堆石坝内部变形监测系统通过内部变形监测基点、内部沉降监测模块和内部水平位移监测模块采集监测数据，计算面板堆石坝内部水平位移和沉降量，以实现对堆石坝内部变形的监测，及时掌握面板堆石坝的情况，确保了面板堆石坝的安全稳定运行。

技术特征：

1.一种面板堆石坝内部变形监测系统，其特征在于，所述面板堆石坝内部变形监测系统包括：

2.根据权利要求1所述的面板堆石坝内部变形监测系统，其特征在于，所述面板堆石坝内部变形监测系统呈水平向串联布置，其中所述内部变形监测基点、所述储液罐和所述数据采集模块安装在坝后平台上，所述多个液压式沉降仪、所述连通水管、所述多个位移传感器、所述连接杆和所述定位锚片埋设于堆石体内部。

3.根据权利要求1所述的面板堆石坝内部变形监测系统，其特征在于，所述变形观测墩为钢筋混凝土观测墩，所述变形观测墩的基础埋置于坝后平台，所述储液罐安装在所述变形观测墩的基础上，与所述变形观测墩的相对位置保持不变。

4.根据权利要求1所述的面板堆石坝内部变形监测系统，其特征在于，所述变形观测墩的顶部安装有所述gnss定位设备，所述内部变形监测基点的绝对位移通过所述gnss定位设备测量得到，内部变形测点的绝对位移根据所述内部变形测点与所述内部变形监测基点间的相对位移推算得到。

5.根据权利要求1所述的面板堆石坝内部变形监测系统，其特征在于，所述多个液压式沉降仪埋设于堆石体的同一高程面，并沿所述堆石体上下游方向按序串联布置，所述多个液压式沉降仪之间用所述连通水管连接，位于坝后平台的储液罐通过所述连通水管与所述液压式沉降仪相连。

6.根据权利要求1所述的面板堆石坝内部变形监测系统，其特征在于，所述多个液压式沉降仪、所述连通水管、所述储液罐内充满水，且所述储液罐内的水面高于所述多个液压式沉降仪的安装高程，所述多个液压式沉降仪通过监测水压力的变化推算所在位置的沉降量。

7.根据权利要求1所述的面板堆石坝内部变形监测系统，其特征在于，所述液压式沉降仪包括第一液压式沉降仪，所述第一液压式沉降仪埋设于所述储液罐处，相对于所述储液罐保持位置不变，其监测的压力变化即为所述储液罐内水位及大气压力的变化，所述内部沉降监测模块以所述第一液压式沉降仪为参考点，计算其余液压式沉降仪相对于所述第一液压式沉降仪的沉降量。

8.根据权利要求1所述的面板堆石坝内部变形监测系统，其特征在于，所述多个位移传感器与所述多个液压式沉降仪的埋设位置相同，所述多个位移传感器之间用所述连接杆连接，所述内部水平位移监测模块以所述内部变形监测基点为起算点，通过逐级累加得到堆石体内部各测点的水平位移。

9.根据权利要求1所述的面板堆石坝内部变形监测系统，其特征在于，所述多个液压式沉降仪、所述多个位移传感器、所述gnss定位设备分别用电缆与所述数据采集模块连接，所述数据采集模块通过通信设备将监测数据发送到远程计算机，以实现远程在线自动监测。

10.根据权利要求1所述的面板堆石坝内部变形监测系统，其特征在于，所述面板堆石坝内部变形监测系统在面板堆石坝的不同断面、不同高程布置多组，形成三维立体监测格网；当在同一断面的不同高程布置多组所述面板堆石坝内部变形监测系统时，各组的液压式沉降仪、位移传感器在竖直方向上对齐布置，构成竖向测线。

技术总结
本申请提供一种面板堆石坝内部变形监测系统，所述面板堆石坝内部变形监测系统包括：内部变形监测基点，包括变形观测墩及GNSS定位设备；内部沉降监测模块，包括多个液压式沉降仪、连通水管及储液罐；内部水平位移监测模块，包括多个位移传感器、连接杆、定位锚片；数据采集模块，包括数据采集单元、电源、通讯及防雷接地设施。根据本申请提供的面板堆石坝内部变形监测系统可避免在后续施工过程中被施工机械损坏，同时减少了对施工的干扰。并且本系统的位移感知部件皆为电子设备，可以实现远程在线自动监测。

技术研发人员：陶明星,黄远远,阮昱皓,李艺彤,徐兵,姚顺雨
受保护的技术使用者：上海勘测设计研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/31