CN105442520A - 边坡和大坝施工期、初次蓄水期全过程变形稳定监测*** - Google Patents

边坡和大坝施工期、初次蓄水期全过程变形稳定监测*** Download PDF

Info

Publication number
CN105442520A
CN105442520A CN201510769683.1A CN201510769683A CN105442520A CN 105442520 A CN105442520 A CN 105442520A CN 201510769683 A CN201510769683 A CN 201510769683A CN 105442520 A CN105442520 A CN 105442520A
Authority
CN
China
Prior art keywords
side slope
deformation
dam
mems
data
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201510769683.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105442520B (zh
Inventor
张国新
程恒
商峰
刘毅
卢正超
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Institute of Water Resources and Hydropower Research
Original Assignee
China Institute of Water Resources and Hydropower Research
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Institute of Water Resources and Hydropower Research filed Critical China Institute of Water Resources and Hydropower Research
Priority to CN201510769683.1A priority Critical patent/CN105442520B/zh
Publication of CN105442520A publication Critical patent/CN105442520A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105442520B publication Critical patent/CN105442520B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D1/00—Investigation of foundation soil in situ

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Soil Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Paleontology (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Testing Or Calibration Of Command Recording Devices (AREA)
  • Pit Excavations, Shoring, Fill Or Stabilisation Of Slopes (AREA)

Abstract

本发明提供一种边坡和大坝施工期、初次蓄水期全过程变形稳定监测***，包括：布设于边坡上用于感测边坡岩体的微破裂信号的若干微震传感器，布设于边坡上用于感测边坡不同深度变形的分布式MEMS变形观测仪，布设于大坝上用于感测坝体施工期、初次蓄水期全过程变形的分布式MEMS变形观测仪，MEMS变形观测仪由无线传输模块及若干MEMS加速度传感器串联而成；数据采集及处理子***，用于采集微震传感器感测的边坡岩体的微破裂信号，及MEMS加速度传感器感测的边坡、坝体的变形数据，根据采集的数据分析、监测边坡与坝体的变形稳定情况。本发明能够连续监测整个施工过程以及初次蓄水全过程中，高混凝土坝近坝区的整体变形稳定情况。

Description

边坡和大坝施工期、初次蓄水期全过程变形稳定监测***
技术领域
本发明涉及一种高混凝土坝近坝区边坡和大坝施工期、初次蓄水期全过程变形稳定监测***，属于水利水电施工技术领域。
背景技术
目前的高坝多建设在高山峡谷，施工过程主要包括边坡开挖、基础开挖、基础处理、坝体浇筑(填筑)等，每个施工环节都会对山体产生扰动，随着施工工序的进展引起边坡变形，不利条件下会引起局部的垮塌，甚至导致边坡失稳。当坝体开始浇筑后，山体的变形会对大坝产生挤压作用给大坝带来初始应力，施工期触发的时效变形有时会在大坝竣工后很长时间难以收敛。高混凝土一般是以分缝分块的方式浇筑，当坝块浇筑到一定高度时采用接缝灌浆的方式将坝块连成整体，从第一仓混凝土浇筑起坝体就在自重、温度及基础变形的作用下发生变形，导致应力的不断变化，这些变形和应力会一直影响着坝体后期的工作形态。因此，对自边坡及基础开挖起到第一仓混凝土浇筑直至水库蓄水全过程的边坡和坝体进行连续的变形监测，监测边坡的稳定与安全性，具有重要意义。
现有监测边坡变形的常规方法包括：布设外观测点监测表面变形、布设固定或滑动式测斜仪、多点位移计、水平位移计等监测深部变形；上述监测过程在施工期均难以实现自动化，难以实时连续监控施工期边坡的稳定性。
现有监测高坝坝体变形的方法主要依赖于垂线及其他外部变形监测方法，这些技术手段在施工后期临近蓄水过程才具备实施条件，难以捕捉拱坝施工早期的变形过程。事实上，目前拱坝建设中，对垂线安装前拱坝所产生的变形的大小，及其对拱坝初次蓄水期工作性态的影响是坝工界争论的焦点。因此，有必要开展拱坝施工期全过程的变形监测。
综上所述，目前的高坝近坝区边坡及大坝变形稳定的监测方法存在空间上离散、时间上断续的缺点，无法对近坝区边坡和高坝坝体自施工开始到运行期进行空间上的全过程监控。
发明内容
有鉴于上述原因，本发明的目的在于提供一种边坡和大坝施工期、初次蓄水期全过程变形稳定监测***，能够实时、连续的监测近坝区边坡和高坝坝体整个施工过程及初次蓄水期全过程中的变形稳定情况。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种边坡和大坝施工期、初次蓄水期全过程变形稳定监测***，包括：
布设于边坡上用于感测边坡岩体的微破裂信号的若干微震传感器，
布设于边坡上用于感测边坡不同深度变形数据的分布式MEMS变形观测仪，
布设与拱坝上用于感测坝体施工期、初次蓄水期全过程变形数据的分布式MEMS变形观测仪，
该MEMS变形观测仪由无线传输模块及若干MEMS加速度传感器串联而成；
数据采集及处理子***，用于采集微震传感器感测的边坡岩体的微破裂信号，及MEMS加速度传感器感测的边坡、岩体的变形数据，根据采集的数据分析、监测边坡与坝体的变形稳定情况。
进一步的，
所述数据采集及处理子***包括数据采集分站和数据处理中心，所述微震传感器经电缆与该数据采集分站的主处理器建立数据连接，所述MEMS变形观测仪的无线传输模块与该数据采集分站的无线传输模块建立无线数据连接，该数据采集分站与数据处理中心通过有线、无线或网络连接方式建立数据连接。
所述数据采集分站部署于边坡上相对稳定的区域以及坝体廊道内。
所述MEMS变形观测仪由串联于电缆上的MEMS加速度传感器及无线传输模块构成，该电缆上每间隔30cm～100cm设置一个MEMS加速度传感器，该电缆的上端部电性连接无线传输模块。
所述MEMS变形观测仪通过钻孔安装于所述边坡上，所述MEMS变形观测仪通过埋孔安装与所述拱坝上。
将多个所述MEMS变形观测仪呈竖直束状通过埋孔方式安装于所述拱坝上。
本发明的优点是：
1、本发明能够实时、连续的监测从边坡开挖、基础开挖、直至大坝浇筑整个施工过程以及初次蓄水的全过程中，高混凝土坝近坝区边坡变形、边坡稳定、大坝坝块及整体变形稳定情况；
2、本发明能够覆盖较大的监测范围，能够对近坝区边坡和高坝坝体自施工开始到运行期的变形稳定进行空间上全过程的实时监测；
3、本发明能够获取边坡与大坝施工早期的变形过程数据，为高混凝土坝全生命周期安全稳定评价提供有力的数据支撑。
附图说明
图1是本发明的监测***的总体布置示意图。
图2是本发明的监测***的网络拓扑示意图。
图3是本发明的微震监测子***的布置示意图。
图4是本发明的微震监测子***的网络拓扑示意图。
图5是本发明的MEMS变形观测仪的布置示意图。
图6A是本发明的MEMS变形观测仪的使用状态示意图之一。
图6B是本发明的MEMS变形观测仪的使用状态示意图之二。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。
如图1、2所示，本发明公开的边坡和大坝施工期、初次蓄水期全过程变形稳定监测***，包括微震监测子***、分布式MEMS变形观测仪、数据采集及处理子***；
微震监测子***包括布设于边坡上的若干微震传感器，用于感测边坡岩体***开挖、混凝土浇筑及蓄水过程中产生的各种触发岩石微破裂的信号。其中，微震传感器的布设位置根据前期的地质调查确定，一般布置于边坡断层、节理裂隙较为发育处，可圈定和识别近坝区岩体的潜在危险区域。
MEMS变形观测仪由若干MEMS加速度传感器及一个无线传输模块串联而成，于一具体实施例中，电缆上每间隔30cm～100cm设置一个MEMS加速度传感器(外套壳体)，电缆上端部电性连接无线传输模块，用于将各个MEMS加速度传感器感测的数据传输至对应的数据采集分站；在实际施工过程中，MEMS变形观测仪可根据需要通过串联不同个数的MEMS加速度传感器灵活改变仪器长度，可观测仪器轴线沿程的变形情况。
分布式MEMS变形观测仪布设于边坡上可能存在滑动变形风险的位置，用于感测边坡上不同深度的变形，观测坝区边坡在施工和蓄水干扰影响下的变形情况，实现对边坡稳定性的监测；在安装位置通过钻孔安装仪器。
分布式MEMS变形观测仪布设于拱坝上的典型坝段位置，用于实时连续感测拱坝于施工期及初次蓄水期的变形，观测坝段随浇筑、蓄水、水位变化引起的变形情况。安装方法是：在坝段内部合适的位置通过埋孔的方式安装仪器，将仪器的一端固定于基础内钻孔的底部(多个MEMS变形观测仪呈竖直束状安装于孔底)，也可以固定于坝基础部位，仪器另一端卷成捆状放置于坝段混凝土浇筑的顶面，随着混凝土浇筑坝体不断升高，捆状仪器不断展开埋设于坝体内部。
数据采集及处理子***包括数据采集分站和数据处理中心两部分。数据采集分站部署于边坡上相对稳定的区域以及坝体廊道内，各个微震传感器经电缆与数据采集分站的主处理器建立数据连接，各个微震传感器采集的边坡岩体的微破裂信号经电缆传输至数据采集分站，各个MEMS变形观测仪上的无线传输模块与数据采集分站的无线传输模块实现无线数据连接，各个MEMS加速度传感器采集的边坡、拱坝的变形数据经无线传输模块传输至数据采集分站；
数据处理中心部署于施工现场指挥中心，根据施工现场的实际情况，数据采集分站与数据处理中心可通过有线(电缆、光缆)、无线(无线传输模块)或是网络连接方式建立数据连接，数据采集分站将接收的边坡岩体的微破裂信号及边坡、拱坝的变形数据传输至数据处理中心，数据处理中心可根据微震传感器感测的边坡岩体的微破裂信号，分析微破裂的大小、集中程度、破裂密度，分析岩体微破裂时空分布规律及稳定性演化进程，圈定和识别近坝区岩体潜在危险区域，进而判断边坡局部和整体的可能失稳情况，数据处理中心还根据MEMS加速度传感器采集的边坡、拱坝的变形数据，监测边坡在施工和蓄水干扰影响下的变形情况，监控边坡的稳定性，并监测坝段随浇筑、蓄水、水位变化引起的变形情况。
数据处理中心进一步可将采集的数据上传至远端的控制中心。
本发明的边坡和大坝施工期、初次蓄水期全过程变形稳定监测***，通过布设于边坡上的微震监测子***、布设于边坡上的分布式MEMS变形观测仪、布设于拱坝上的分布式MEMS变形观测仪所构成的全监测网，可实现从边坡开挖、基础开挖、直至大坝浇筑整个施工过程以及初次蓄水过程中，实时、连续地监测高混凝土坝近坝区的边坡变形、边坡稳定、大坝坝块及整体变形的总体情况；本发明的***能够覆盖较大范围的区域，能够对近坝区边坡和高坝坝体自施工开始到运行期的变形稳定进行空间上的全过程实时监测，获取边坡与大坝施工早期的变形过程数据，从而为高混凝土坝全生命周期安全稳定评价提供有力的数据支撑。
以上所述是本发明的较佳实施例及其所运用的技术原理，对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的精神和范围的情况下，任何基于本发明技术方案基础上的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均属于本发明保护范围之内。

Claims (6)

1.边坡和大坝施工期、初次蓄水期全过程变形稳定监测***，其特征在于，包括：
布设于边坡上用于感测边坡岩体的微破裂信号的若干微震传感器，
布设于边坡上用于感测边坡不同深度变形数据的分布式MEMS变形观测仪，
布设与拱坝上用于感测坝体施工期、初次蓄水期全过程变形数据的分布式MEMS变形观测仪，
该MEMS变形观测仪由无线传输模块及若干MEMS加速度传感器串联而成；
数据采集及处理子***，用于采集微震传感器感测的边坡岩体的微破裂信号，及MEMS加速度传感器感测的边坡、岩体的变形数据，根据采集的数据分析、监测边坡与坝体的变形稳定情况。
2.根据权利要求1所述的边坡和大坝施工期、初次蓄水期全过程变形稳定监测***，其特征在于，所述数据采集及处理子***包括数据采集分站和数据处理中心，所述微震传感器经电缆与该数据采集分站的主处理器建立数据连接，所述MEMS变形观测仪的无线传输模块与该数据采集分站的无线传输模块建立无线数据连接，该数据采集分站与数据处理中心通过有线、无线或网络连接方式建立数据连接。
3.根据权利要求2所述的边坡和大坝施工期、初次蓄水期全过程变形稳定监测***，其特征在于，所述数据采集分站部署于边坡上相对稳定的区域以及坝体廊道内。
4.根据权利要求3所述的边坡和大坝施工期、初次蓄水期全过程变形稳定监测***，其特征在于，所述MEMS变形观测仪由串联于电缆上的MEMS加速度传感器及无线传输模块构成，该电缆上每间隔30cm～100cm设置一个MEMS加速度传感器，该电缆的上端部电性连接无线传输模块。
5.根据权利要求1所述的边坡和大坝施工期、初次蓄水期全过程变形稳定监测***，其特征在于，所述MEMS变形观测仪通过钻孔安装于所述边坡上，所述MEMS变形观测仪通过埋孔安装与所述拱坝上。
6.根据权利要求5所述的边坡和大坝施工期、初次蓄水期全过程变形稳定监测***，其特征在于，将多个所述MEMS变形观测仪呈竖直束状通过埋孔方式安装于所述拱坝上。
CN201510769683.1A 2015-11-11 2015-11-11 边坡和大坝施工期、初次蓄水期全过程变形稳定监测*** Active CN105442520B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510769683.1A CN105442520B (zh) 2015-11-11 2015-11-11 边坡和大坝施工期、初次蓄水期全过程变形稳定监测***

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510769683.1A CN105442520B (zh) 2015-11-11 2015-11-11 边坡和大坝施工期、初次蓄水期全过程变形稳定监测***

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105442520A true CN105442520A (zh) 2016-03-30
CN105442520B CN105442520B (zh) 2017-10-31

Family

ID=55553116

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510769683.1A Active CN105442520B (zh) 2015-11-11 2015-11-11 边坡和大坝施工期、初次蓄水期全过程变形稳定监测***

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105442520B (zh)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105828040A (zh) * 2016-04-06 2016-08-03 苏州玄禾物联网科技有限公司 一种基于物联网的拱坝监控***
CN105974469A (zh) * 2016-06-30 2016-09-28 马克 岩质边坡开挖扰动作用下的微震监测预警分析***及方法
CN106094011A (zh) * 2016-06-30 2016-11-09 马克 双曲拱坝微震监测***及方法
CN106245651A (zh) * 2016-07-26 2016-12-21 中铁建大桥工程局集团第五工程有限公司 山区国道垂直高边坡***切方施工工法
CN108824409A (zh) * 2018-07-28 2018-11-16 中铁二院工程集团有限责任公司 铁路高陡岩质边坡微震监测方法和***
CN110794169A (zh) * 2019-10-10 2020-02-14 沈阳化工大学 一种仿海底洋流实验中水流动状况智能监控***
CN111221287A (zh) * 2020-01-20 2020-06-02 基康仪器股份有限公司 一种基于物联网的大坝安全监测***及方法
CN111413732A (zh) * 2020-03-09 2020-07-14 长安大学 开挖过程中层状岩体地下工程高边墙倾倒失稳预测方法
CN111814374A (zh) * 2020-07-07 2020-10-23 中国水利水电科学研究院 拱坝施工期地震反应分析及安全评估方法
CN114279422A (zh) * 2021-12-28 2022-04-05 中国水利水电科学研究院 高拱坝施工期变形监控方法及***
CN114754666A (zh) * 2022-03-29 2022-07-15 清华大学 混凝土坝碱骨料反应变形监测设备和方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1515754A (zh) * 2002-12-31 2004-07-28 中国水利水电科学研究院结构材料研究 面板堆石坝的面板防裂设计方法
US20090125196A1 (en) * 2007-11-14 2009-05-14 Honeywell International, Inc. Apparatus and method for monitoring the stability of a construction machine
CN101551246A (zh) * 2009-05-06 2009-10-07 中山大学 一种基于无线自动双轴测斜仪的岩土工程监测***
CN203393695U (zh) * 2013-06-17 2014-01-15 中国水利水电第十四工程局有限公司 一种岩土工程安全监测水平多点位移计装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1515754A (zh) * 2002-12-31 2004-07-28 中国水利水电科学研究院结构材料研究 面板堆石坝的面板防裂设计方法
US20090125196A1 (en) * 2007-11-14 2009-05-14 Honeywell International, Inc. Apparatus and method for monitoring the stability of a construction machine
CN101551246A (zh) * 2009-05-06 2009-10-07 中山大学 一种基于无线自动双轴测斜仪的岩土工程监测***
CN203393695U (zh) * 2013-06-17 2014-01-15 中国水利水电第十四工程局有限公司 一种岩土工程安全监测水平多点位移计装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
周训兵等: ""岩体失稳的监测、预警预报信息化技术研究"", 《煤炭技术》 *

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105828040A (zh) * 2016-04-06 2016-08-03 苏州玄禾物联网科技有限公司 一种基于物联网的拱坝监控***
CN105974469A (zh) * 2016-06-30 2016-09-28 马克 岩质边坡开挖扰动作用下的微震监测预警分析***及方法
CN106094011A (zh) * 2016-06-30 2016-11-09 马克 双曲拱坝微震监测***及方法
CN106094011B (zh) * 2016-06-30 2018-06-12 大连理工大学 双曲拱坝微震监测***及方法
CN106245651A (zh) * 2016-07-26 2016-12-21 中铁建大桥工程局集团第五工程有限公司 山区国道垂直高边坡***切方施工工法
CN108824409A (zh) * 2018-07-28 2018-11-16 中铁二院工程集团有限责任公司 铁路高陡岩质边坡微震监测方法和***
CN110794169A (zh) * 2019-10-10 2020-02-14 沈阳化工大学 一种仿海底洋流实验中水流动状况智能监控***
CN111221287A (zh) * 2020-01-20 2020-06-02 基康仪器股份有限公司 一种基于物联网的大坝安全监测***及方法
CN111413732A (zh) * 2020-03-09 2020-07-14 长安大学 开挖过程中层状岩体地下工程高边墙倾倒失稳预测方法
CN111413732B (zh) * 2020-03-09 2021-09-24 长安大学 开挖过程中层状岩体地下工程高边墙倾倒失稳预测方法
CN111814374A (zh) * 2020-07-07 2020-10-23 中国水利水电科学研究院 拱坝施工期地震反应分析及安全评估方法
CN114279422A (zh) * 2021-12-28 2022-04-05 中国水利水电科学研究院 高拱坝施工期变形监控方法及***
CN114279422B (zh) * 2021-12-28 2022-11-04 中国水利水电科学研究院 高拱坝施工期变形监控方法及***
CN114754666A (zh) * 2022-03-29 2022-07-15 清华大学 混凝土坝碱骨料反应变形监测设备和方法
CN114754666B (zh) * 2022-03-29 2022-12-02 清华大学 混凝土坝碱骨料反应变形监测设备和方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN105442520B (zh) 2017-10-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105442520A (zh) 边坡和大坝施工期、初次蓄水期全过程变形稳定监测***
CN206037986U (zh) 隧道围岩变形监测预警***
CN103940394B (zh) 隧道管棚施工法模拟开挖装置的监测***及方法
CN107861157B (zh) 一种地下水封洞库运营期微震监测方法
CN103727911B (zh) 基于mems阵列的组装式深部位移监测设备及***
CN102829728A (zh) 边坡、滑坡综合监测***
CN103017822B (zh) 高地应力区地下厂房围岩变形破裂演化测试方法及结构
CN102221332A (zh) 松散地层的光纤光栅多点传感装置及监测***与监测方法
CN109374049A (zh) 一种隧道围岩变形监测报警装置
CN105626150B (zh) 一种基于微震监测的沿空掘进巷道动态监测与稳定评价方法
CN106094011B (zh) 双曲拱坝微震监测***及方法
CN109183861A (zh) 一种基于mems传感器的基坑智能监测方法及监测***
CN109917450B (zh) 一种全断面网络化布设的土石坝位移监测***及方法
CN102788569A (zh) 一种地质变形及滑塌预警***
CN112832866A (zh) 一种隧道全寿命周期的监测及预警***及组建方法
CN102997886A (zh) 远程测控底板岩层破坏深度监测方法
RU2649195C1 (ru) Способ определения параметров трещины гидроразрыва пласта
CN106033637A (zh) 无线缆、可长期独立工作的滑坡灾害监测预警方法及***
CN202869442U (zh) 边坡、滑坡综合监测***
CN104655191B (zh) 一种消落带库岸多参数立体化监测方法及监测探头
CN113591347A (zh) 一种高边坡施工过程中动态监测方法及预警***
CN206529812U (zh) 一种直埋式测试***
CN112900504A (zh) 一种基坑止水帷幕渗漏水识别方法和***
CN107907166A (zh) 一种地下管廊安全监控***
CN201857953U (zh) 采煤工作面超前支承压力监测装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant