[发明专利]一种全断面网络化布设的土石坝位移监测系统及方法

权利要求书

1.一种全断面网络化布设的土石坝位移监测系统，其特征在于：包括电火花发射探头(1)、地震波接收探头(2)、多通道地震仪(3)、电火花震源发射控制箱(4)；所述多通道地震仪(3)具有触发信号输入端(31)和检波信号输入端(32)，所述电火花震源发射控制箱(4)具有触发信号输出端(41)和脉冲信号输出端(42)；所述电火花发射探头(1)和所述地震波接收探头(2)分层间隔埋设在土石坝坝体拟监测断面，且逐层间隔呈网络状分布，各个电火花发射探头(1)与所述电火花震源发射控制箱(4)的脉冲信号输出端(42)连接，所述电火花震源发射控制箱(4)的触发信号输出端(41)与多通道地震仪(3)的触发信号输入端(31)连接，多通道地震仪(3)的检波信号输入端(32)与各个地震波接收探头(2)连接。

2.如权利要求1所述的全断面网络化布设的土石坝位移监测系统，其特征在于：还包括与电火花震源发射控制箱(4)连接的第一电源(5)。

3.如权利要求1所述的全断面网络化布设的土石坝位移监测系统，其特征在于：还包括与多通道地震仪(3)连接的第二电源(6)。

4.如权利要求1所述的全断面网络化布设的土石坝位移监测系统，其特征在于：多通道地震仪(3)通过触发信号输入端(31)发出触发信号给触发信号输出端(41)，电火花震源发射控制箱(4)收到触发信号后即通过脉冲信号输出端(42)输出脉冲信号给电火花发射探头(1)，脉冲信号通过电火花发射探头(1)发出电火花，电火花爆破能量转化为地震波信号输出，电火花震源发射控制箱(4)记录脉冲信号输出时刻，亦即地震波信号的输出时刻，同时将记录的地震波信号的输出时刻反馈给多通道地震仪(3)，地震波接收探头(2)接收到地震波信号后，通过检波信号输入端(32)输入给多通道地震仪(3)，多通道地震仪(3)记录地震波信号的输入时刻。

5.一种全断面网络化布设的土石坝位移监测方法，采用权利要求1-3中任一项所述系统进行，其特征在于所述方法包括如下步骤：

步骤一、按照预设断面里程，将电火花发射探头(1)埋设到预设位置，回填并对覆盖填料进行预碾压；

步骤二、土石坝填筑至第一层指定标高后，在顶面处挖坑埋设地震波接收探头(2)，地震波接收探头(2)与周围填筑料用砂浆固定并填平；

步骤三、初始定位：依次触发电火花发射探头(1)，地震波接收探头(2)逐一进行检波，并将接收到的地震波数据及时间数据存储；

步骤四、土石坝填筑继续，至下一个指定高程后，坝体下部已经产生变形，逐一触发电火花发射探头(1)并记录地震波接收探头(2)接收到的地震波信号，利用增量法计算本阶段的沉降及水平位移；

步骤五、待坝体进行下一步填筑之前，按照步骤一进行电火花发射探头(1)布设，并按照步骤三进行初始定位；

步骤六、坝体继续发生变形，通过电火花发射探头(1)大功率电火花触发和地震波接收探头(2)测得地震波数据及时间数据记录坝体动态变形，并按照步骤二的方法布设地震波接收探头(2)；

步骤七、重复以上过程，直至坝体填筑完毕，基于网络中各探头的初始空间位置计算分离出水平位移和沉降，水平位移和沉降数据输入监测网中位移图中，实时生成坝体剖面上各分层的变形曲线和各监测点的变形时程曲线，以及沉降和水平变形等值线图。

6.如权利要求5所述的全断面网络化布设的土石坝位移监测方法，其特征在于：步骤四中利用增量法计算本阶段的沉降及水平位移具体为：参考埋设点的初始坐标，按监控数据解算时间差与传播速度，通过电火花发射探头(1)发出的地震波信号在土石坝填料中传导的时间差进行换算，得出大坝监测点的更新坐标，计算土石坝在不同填筑期及运行期的沉降和水平变形。

7.如权利要求5所述的全断面网络化布设的土石坝位移监测方法，其特征在于：同一层位的电火花发射探头(1)或地震波接收探头(2)统一布设线缆，并将各自独立的线头端口引至坝坡临空面。