[发明专利]堆石坝沉降监测点装置、监测系统及监测方法

说明书

本发明公开了一种堆石坝沉降监测点装置、监测系统及监测方法，所述监测点装置包括监测点设备，所述监测点设备用于为堆石坝沉降监测提供监测点或为监测设备本身，还包括用于支撑监测点设备的支撑装置和用于对支撑装置进行保护的外套管；所述支撑装置包括第一基座及第一顶杆，所述第一顶杆下端与第一基座固定连接，所述监测点设备设置在第一顶杆的上端，且第一顶杆由多根杆段串联而成；所述外套筒套设在第一顶杆的外侧，且外套管的内径大于第一顶杆的外径，监测点设备位于外套筒的外侧。所述系统和方法基于所述监测点装置，采用本方案提供的方案，不仅可避免监测系统在运行期间失效，同时可有效实现对堆石坝沉降进行实时监测。

技术领域

本发明涉及堆石坝沉降监测技术领域，特别是涉及一种堆石坝沉降监测点装置、监测系统及监测方法。

背景技术

随着我国水利水电建设事业的迅速发展，堆石坝的规模不断增大，目前最大坝高达到了300m级，高坝大库给堆石坝的施工和安全运行带来了更高的挑战，沉降变形是监控堆石坝施工质量和运行状态的关键指标。因此，沉降变形监测对堆石坝的安全运行十分重要。

目前堆石坝沉降变形常用监测仪器有水管式沉降仪、电磁式沉降环、大量程电位器式位移计等。

水管式沉降仪采用的是连通管原理(仪器结构简图见图1)，即在坝内沉降变形监测点位置安装水管式沉降仪，并和大坝下游观测房之间通过“U型”连通水管连接，通过测读装置读取管内液面的变化来获取沉降变形监测值。但是，在堆石坝填筑施工期，下游观测房修建需要时间，导致无法及时获取沉降变形监测值，在测读装置安装完成前的沉降变形监测值无法及时获取，即无法获得堆石坝填筑全过程的沉降量。同时，在堆石坝填筑施工期，该监测仪器只能人工观测读数，无法实现自动化实时监测。在电站运行期，还存在连通水管容易滋生微生物、发生堵塞、漏水等问题，导致测值不准。

电磁式沉降环，采用的是电磁感应原理(仪器结构简图见图2)，一般在坝内沿高程每间隔5m布置一个沉降变形监测点，在监测点位置将电磁式沉降环安装在沉降管外。管口高程通过大地测量手段获取，然后通过从管口放入的电磁式沉降仪测量管口与沉降环之间的距离来获取每个监测点处的沉降变形监测值。但是，电磁式沉降环能正常工作的前提是其依附的沉降管在坝内要完好存活，而从国内诸多大型堆石坝工程实例来看，在堆石坝填筑施工期，沉降管保护困难，且埋入坝内后受围压影响极易发生变形或断裂，导致电磁式沉降仪无法从管口放入，整个监测系统失效。同时，在堆石坝填筑施工期和电站运行期，该监测仪器只能人工观测读数，无法实现自动化实时监测。

大量程电位器式位移计，采用电位器式传感器(仪器结构简图见图3)，将电信号转化为位移量进行沉降监测。一般在坝内沿高程分层埋设，每间隔30m布置一个沉降变形监测点，在每层的底部埋设锚固钢板，中部采用传递杆连接，外套钢管保护，然后在每层的顶部再安装沉降钢板和大量程电位器式传感器来获取沉降变形监测值。但是，由于采用分层埋设，传感器需要在堆石坝填筑达到每层顶部高程时才能安装，沉降变形从那时才能开始监测，之前填筑过程中的沉降变形没有捕捉到，测得的沉降变形偏小，即无法获得堆石坝填筑全过程的沉降量。同时，在堆石坝填筑施工期，该监测仪器只能人工观测读数，无法实现自动化实时监测。在电站运行期，还存在仪器电缆保护不便、超量程(目前电位器式传感器最大量程1200mm)等问题，导致整个监测系统失效。

通过以上分析，目前堆石坝沉降变形常用监测仪器在实际应用过程中均存在着一些缺陷和不足，如无法获得堆石坝填筑全过程的沉降量、施工期保护困难和无法实现自动化实时监测、运行期由于各种问题导致监测系统失效等。

发明内容

针对上述提出的目前堆石坝沉降变形常用监测仪器在实际应用过程中均存在着一些缺陷和不足，如无法获得堆石坝填筑全过程的沉降量、施工期保护困难和无法实现自动化实时监测、运行期由于各种问题导致监测系统失效等技术问题，本发明提供了一种堆石坝沉降监测点装置、监测系统及监测方法。采用本方案提供的装置、系统和方法，不仅可避免监测系统在运行期间失效，同时可有效实现对堆石坝沉降进行实时监测。