[发明专利]堰塞坝内部沉降及其基础变形的自动化监测装置及方法

说明书

本发明涉及堰塞坝内部沉降及其基础变形的自动化监测装置及方法，所述自动化监测装置埋设于堰塞坝内部，包括若干位移监测单元、连接位移监测单元的套管和终端，每个位移监测单元的组成包括位移传感器、刚性基准杆、第一限位固定夹、第二限位固定夹、位移块和连接件；各位移监测单元的位移传感器以并联方式连接，并通过线缆输出信号，各位移块通过弹性爪嵌入堰塞坝内部土层。在堰塞坝内部不同深度土层发生沉降时，将带动通过弹性爪联接在该土层中的位移块移动，并拉动位移传感器的位移杆，从而导致位移传感器产生读数，以获取不同深度的分层沉降值。本发明所提出的测量堰塞坝内部沉降及其基础变形的自动化监测装置及方法方便安装、测量简单。

技术领域

本发明属于岩土工程和水利工程监测等领域，具体涉及一种测量堰塞坝内部沉降及其基础变形的自动化装置及方法。本专利得到国家重点研究计划项目课题“堰塞坝开发利用理论与安全评价体系（2018YFC1508505）”资助。

背景技术

地震、强降雨、山体滑坡、崩塌及泥石流等地质灾害产生的堆积体在山谷会导致上游段壅水而形成堰塞坝。近年来，全球范围内受地形地貌、地震活动及极端气候等因素影响，因山体滑坡而形成的堰塞坝呈现多发、频发态势，尤其在我国长江上游及西南地区。堰塞坝堵塞河道形成的堰塞湖具有集雨面积大、蓄水量大等特点，形成重大自然灾害，给下游人民生命财产造成巨大威胁。堰塞坝作为天然形成的堆石坝体，堰塞体堆积料具有超宽级配、大粒径、局部松散、均匀性差等特点，其堰塞体在水流、坝体自重及余震等因素影响下将产生较大的内部密实沉降及基础变形，及时准确地采集堰塞坝的内部沉降及其基础变形进行和分析处理能够为堰塞坝的安全稳定监测及应急抢险提供科学依据。

传统的地质体或地基密实沉降测量装置是通过埋设沉降管，并在沉降管所在测量位置对应深度外套磁性沉降环，利用电磁式沉降仪对磁环位置进行读数从而确定测量位置的分层沉降。传统分层沉降的测量过程通常需要测量人员将沉降仪探头放入沉降管内，当沉降仪探头接触到管外磁环磁场范围时，探头通过电缆将信号传递到沉降仪而发出声音或光信号，通过电缆上的尺子刻度记录探头距管口的深度，从而确定沉降环所处位置高程；根据该环的初始高程得到该位置土层的相对位移即沉降变形量值。通常一个沉降管装有多个沉降环，这种分层沉降测量方法费时费力，而且会造成较大的人工测量误差，且不能实现自动化测量。

对于堰塞坝这一类尚未变形稳定的天然堆积地质体，受其粒径较大、局部松散和空洞等因素影响，其坝体内部变形过大很容易导致沉降管破坏，使得传统的分层沉降测量方法无法准确测量堰塞坝内部沉降及其基础变形过程。另外，堰塞坝的内部沉降变形较大，一般需要尽可能高频率地实时监测，出于安全考虑尽量需避免工作人员长时间在现场开展测量工作。常规的分层沉降测量方法一般需要工作人员在沉降管埋设处进行实地测量，且无法进行实时自动化监测。由于目前的分层沉降监测装置无法准确实现对堰塞坝内部沉降及其基础变形进行实时测量、分析以评估堰塞体的稳定及安全，迫切需要开发可以用于堰塞坝内部沉降及其基础变形的自动化监测装置及方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种堰塞坝内部沉降及其基础变形的自动化监测装置及方法。

为实现上述技术目的，本发明的技术方案是：测量堰塞坝内部沉降及其基础变形的装置主体为埋设于堰塞坝内部测孔中不同深度位置的大量程位移传感器和位移块，位移块通过嵌入堰塞坝内部的弹性爪与土体紧密结合，当堰塞坝内部发生沉降时带动位移块发生移动，位移块移动时带动位移传感器位移杆移动将使位移传感器电感发生变化，通过测量位移传感器的电感保护即可测得被测土层的位移变化。本发明的新型测量技术通过将装置安装埋设到堰塞坝内部，所有位移传感器信号电缆引至堰塞坝顶部汇集成一根数据电缆通过出线器并采用保护管保护引至坝体现场以外安全区域（或监测房）与外部电信号接收读数仪连接进行实时测量，并结合自动化系统可实现堰塞坝内部沉降和基础变形预警预报的目的。

所述技术方案具体如下：

一种堰塞坝内部沉降及其基础变形的自动化监测装置，所述自动化监测装置埋设于堰塞坝内部，包括若干位移监测单元、连接位移监测单元的套管和终端；