[发明专利]一种土石坝防渗体变形监测系统和监测方法

说明书

本发明公开了一种土石坝防渗体变形监测系统和监测方法，包括监测基准、柔性位移计、护管、数据采集装置，监测基准设置在土石坝防渗体底端相对稳定的防渗体基座/基岩内，柔性位移计底部固定在监测基准上，监测基准以上的柔性位移计外侧套有护管，护管连续贴合或贴近安置在防渗体下游面，使柔性位移计与防渗体同步变形，柔性位移计顶端连接到设置在坝顶的数据采集装置上。本发明从根本上解决了土石坝防渗体变形常规监测方法的监测数据代表性差、精度低的问题，与常规监测方法比较，安装埋设质量可控、观测工作量小、自动化程度高，并实现了防渗体三维变形监测。

技术领域

本发明涉及水利水电工程监测领域，尤其涉及一种土石坝防渗体变形监测系统和监测方法。

背景技术

土石坝防渗体起挡水防渗漏作用，防渗体变形过大或变形不协调，会使防渗体产生危害性裂缝或导致防渗体系缺陷，从而产生渗流异常，严重时会造成渗流事故；水利部曾对全国多座大型水库事故整理，发现渗流事故占31.7％，因此防渗体变形是重要的监测项目。防渗体变形主要进行挠度变形监测，当防渗体为土质或沥青混凝土等柔性材料心墙时，还会进行压缩变形监测。

对于防渗体挠度变形监测，通常在防渗体附近埋设测斜管，采用活动式测斜仪人工观测或内置固定式测斜仪自动观测，这种监测方法有如下缺陷：①测线远离防渗体代表性差。由于防渗体表面一般并不是平面，且防渗体原则上不能被占用和穿透，而测斜管通常也不能被弯折，其测线近似为一条直线，因此测斜管难以贴合防渗体，测线代表性差。②测斜管导槽朝向要求严格，埋设质量难以保证。为获取面板挠度变形，需使测斜管导槽连线与挠度变形方向一致，否则会带来测量误差，这一点在土石坝碾压施工过程中不容易做到，且测斜管越长导槽扭转可能性越大，观测时受扭转的影响也越大，测量误差修正麻烦。③人工观测过程繁琐、工作量大。人工观测可以设置相对较多测点，使挠度曲线拟合误差减小，但测点数量与工作量成正比，常以小时计，且观测过程繁琐、效率不高。④管内固定测斜仪自动观测时，测点数量受限，观测成果误差较大，且安装过程繁琐、风险较大。管内每只固定测斜仪需要引出一根电缆，管内空间狭窄限制了测点数量，一般测点间距为5～10m，挠度曲线上数据不连续，测斜仪之间通过柔性杆件连接，两点之间的挠度曲线通过拟合生成，误差较大；测斜仪安装过程中需要组装的机械连接件数量较多，安装过程中一旦掉入孔中，则难以打捞而成为废孔。⑤不能实现三维自动监测。测斜管只能进行垂直其轴线方向的变形监测，若要监测轴向变形，则需要外套探测标点如沉降磁环，只能采用活动式测斜仪和活动式沉降仪分别人工量测，若测线与水平夹角较小，则人工测量方式也难以实施。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种土石坝防渗体变形监测系统和监测方法，整体简洁，不占用、不削弱防渗体主体，贴合或贴近防渗体安置，出线简单，测线上测点连续分布，能够代表防渗体变形；所述监测装置实施埋设时质量容易控制，监测方法的数据采集和处理过程无需人工干预、自动化程度高，能够获取代表防渗体变形的、高精度的连续变形曲线，实现防渗体三维变形监测。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种土石坝防渗体变形监测系统，包括监测基准、柔性位移计、护管、数据采集装置，监测基准设置在土石坝防渗体底端相对稳定的防渗体基座/基岩内，柔性位移计底部固定在监测基准上，监测基准以上的柔性位移计外侧套有护管，护管连续贴合或贴近安置在防渗体下游面，使柔性位移计与防渗体同步变形，柔性位移计顶端连接到设置在坝顶的数据采集装置上。

所述监测基准上钻孔或预留孔，钻孔或预留孔的有效孔径大于柔性位移计外径，孔径70～90mm，有效孔深为1～2m，钻孔或预留孔中注入水泥砂浆固定柔性位移计。

所述柔性位移计采用阵列式位移计或多维度变形测量传感器。

所述柔性位移计测量端自带一根电缆，电缆连接到数据采集装置上。

所述护管与柔性位移计配套，护管内径大于柔性位移计外径2～4mm，护管为具有柔性、内壁光滑的PE、PVC或PPR管。