[发明专利]边坡和大坝施工期、初次蓄水期全过程变形稳定监测系统

说明书

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系统，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系统，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系统，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；

数据采集及处理子系统，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系统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是本发明的监测系统的总体布置示意图。

图2是本发明的监测系统的网络拓扑示意图。

图3是本发明的微震监测子系统的布置示意图。

图4是本发明的微震监测子系统的网络拓扑示意图。