專利名稱：一種在粘土心墻內(nèi)埋設(shè)光纖傳感器的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在堤壩中埋設(shè)傳感器的方法，尤其涉及一種在粘土心墻內(nèi)埋設(shè)光纖傳感器的方法。
背景技術(shù)：
水庫(kù)大壩與河流堤岸較多采用粘土心墻土石壩，即用填筑于壩體中心的滲透系數(shù)較低的粘性土體作為防滲設(shè)備的土石壩。此類壩由心墻或斜心墻防滲，上下游壩殼支撐心墻保持現(xiàn)體穩(wěn)定。水庫(kù)大壩與河流堤岸工程具有投資大、工期長(zhǎng)、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)高、發(fā)生事故危害大的特點(diǎn)，因而在工程施工中對(duì)填土質(zhì)量和施工質(zhì)量要求很高。監(jiān)測(cè)儀器作為質(zhì)量指標(biāo)的獲取工具，其選擇和安置方法尤為重要。光纖傳感器是一種新興的高新技術(shù)儀器，具有適應(yīng)性強(qiáng)、耐久性好、精度高、測(cè)試穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，已在許多工程領(lǐng)域得到應(yīng)用。光纖傳感器不僅可以監(jiān)測(cè)工程建設(shè)過(guò)程中的各種數(shù)據(jù)，而且，通過(guò)傳輸線輸出信號(hào)，依靠光纖傳感器還可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、信息化施工及施工后長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)的功能?；诠饫w傳感器的上述優(yōu)點(diǎn)，光纖傳感器在水庫(kù)大壩與河流堤岸工程中，也逐漸得到了應(yīng)用。如利用不同的傳感器監(jiān)測(cè)應(yīng)力、應(yīng)變、溫度、位移、孔隙水壓力等?，F(xiàn)有技術(shù)中，任亮、張瑩等人在《FBG傳感器在粘土心墻壩模型試驗(yàn)中的應(yīng)用》(光電子 激光，2011年第22卷第8期)中提出了利用在大壩心墻內(nèi)部埋設(shè)光纖光柵(FBG)應(yīng)變傳感器的方式，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)大壩內(nèi)部在地震作用下 的拉應(yīng)力變化，實(shí)現(xiàn)提前監(jiān)測(cè)到大壩內(nèi)部的開(kāi)裂情況的方法。該方法中采用細(xì)徑管對(duì)光纖傳感器進(jìn)行封裝，然后將要布設(shè)傳感器的心墻表面開(kāi)槽，并將傳感器置入槽中，最后用粘土填滿壓實(shí)。現(xiàn)有技術(shù)中雖然公開(kāi)了可將光纖傳感器埋入粘土心墻中監(jiān)測(cè)大壩各項(xiàng)參數(shù)的方法，但對(duì)傳感器及其信號(hào)傳輸線的具體埋設(shè)工藝沒(méi)有跟進(jìn)研究，更沒(méi)有考慮到施工過(guò)程中滲漏對(duì)傳感器及其信號(hào)傳輸線的安置可能造成的影響，以及在后期維護(hù)中滲漏的防治，存在安全隱患。細(xì)徑管封裝光纖傳感器，置于心墻表面開(kāi)槽中，再用粘土填滿壓實(shí)，這一埋設(shè)光纖傳感器的方法存在以下缺點(diǎn):(1)細(xì)徑管與粘土柔韌性不同，在大壩施工和工后變形時(shí)兩者難以同步變形，其間易產(chǎn)生間隙導(dǎo)致滲漏；(2)粘土填滿壓實(shí)工藝因缺乏操作標(biāo)準(zhǔn)和控制指標(biāo)，在施工中難以合理控制，從而導(dǎo)致粘土局部壓不實(shí)而滲漏。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)問(wèn)題，提供一種在粘土心墻內(nèi)埋設(shè)光纖傳感器的方法，通過(guò)利用膨潤(rùn)土復(fù)合防水毯(GCL)具有的永久防水性能及其他突出優(yōu)點(diǎn)對(duì)光纖傳感器及傳輸線進(jìn)行合理埋設(shè)，以達(dá)到防止?jié)B漏、消除安全隱患的目的。具體地說(shuō)，本發(fā)明提供了一種在粘土心墻內(nèi)埋設(shè)光纖傳感器的方法，該方法包括以下步驟:
步驟1:根據(jù)待監(jiān)測(cè)物理量，選擇相應(yīng)的光纖傳感器，并確定粘土心墻內(nèi)測(cè)點(diǎn)位置和信號(hào)傳輸線鋪設(shè)路徑；步驟2:在確定的測(cè)點(diǎn)位置上布置光纖傳感器，并在信號(hào)傳輸線布設(shè)路徑上鋪設(shè)膨潤(rùn)土復(fù)合防水毯，將光纖傳感器的感應(yīng)端緊貼在膨潤(rùn)土復(fù)合防水毯外，將光纖傳感器的信號(hào)傳輸線置于膨潤(rùn)土復(fù)合防水毯的膨潤(rùn)土內(nèi)；步驟3:跟隨土石壩粘土心墻的施工，按照確定的測(cè)點(diǎn)位置，分層布置光纖傳感器，并將內(nèi)置信號(hào)傳輸線的膨潤(rùn)土復(fù)合防水毯，沿布設(shè)路徑直立鋪設(shè)在粘土心墻中部，直到粘土心墻施工到頂部，將信號(hào)傳輸線引出。進(jìn)一步，所述光纖傳感器為:孔隙水壓力光纖傳感器、土壓力光纖傳感器及位移光纖傳感器。進(jìn)一步，所述膨潤(rùn)土復(fù)合防水毯為針刺法鈉基膨潤(rùn)土防水毯。進(jìn)一步，所述膨潤(rùn)土復(fù)合防水毯采用“之”字形鋪設(shè)。進(jìn)一步，信號(hào)傳輸線引出后外接到信號(hào)接收器。本發(fā)明方法具有以下有益效果:(I)膨潤(rùn)土復(fù)合防水毯具有很好的防滲性能，垂直鋪設(shè)在粘土心墻中部，加強(qiáng)了粘土心墻的防滲能力；(2)光纖傳感器信號(hào)傳輸線置于膨潤(rùn)土內(nèi)，既不影響防滲效果，又滿足傳輸要求，還可以保護(hù)信號(hào)傳輸線；(3)應(yīng)用光纖傳感器的信號(hào)傳輸線外接遙測(cè)設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)信息化施工、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，以及工后長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)。


圖1為在粘土心墻內(nèi)埋設(shè)光纖傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明充分利用膨潤(rùn)土復(fù)合防水毯永久的防水性能，施工簡(jiǎn)便、不受氣溫影響，防水材料和對(duì)象一體化以及綠色環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)，將輕便、靈敏度高、可傳感多種物理量的光纖傳感器及其傳輸線埋設(shè)在粘土心墻內(nèi)，防止?jié)B漏、消除安全隱患，為控制和提高土石壩施工質(zhì)量服務(wù)。下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。參照?qǐng)D1，其中:1為土石壩；2為粘土心墻；3為膨潤(rùn)土復(fù)合防水毯；4為信號(hào)傳輸線；5為光纖傳感器。步驟1:根據(jù)待監(jiān)測(cè)物理量，選擇相應(yīng)的光纖傳感器5，并確定粘土心墻2內(nèi)測(cè)點(diǎn)位置和信號(hào)傳輸線4布設(shè)路徑。土石壩I施工中，需要監(jiān)測(cè)大壩內(nèi)孔隙水壓力、土壓力和位移，相應(yīng)選擇的光纖傳感器5具體為:孔隙水壓力光纖傳感器、土壓力光纖傳感器和位移光纖傳感器。步驟2:在確定的測(cè)點(diǎn)位置上布置光纖傳感器5，并在信號(hào)傳輸線4布設(shè)路徑上鋪設(shè)膨潤(rùn)土復(fù)合防水毯3，將光纖傳感器5的感應(yīng)端緊貼在膨潤(rùn)土復(fù)合防水毯3外；將光纖傳感器5的信號(hào)傳輸線4置于膨潤(rùn)土復(fù)合防水毯3的膨潤(rùn)土內(nèi)。
步驟3:跟隨土石壩I粘土心墻2的施工，按照確定的測(cè)點(diǎn)位置，分層布置光纖傳感器5，并將內(nèi)置信號(hào)傳輸線4的膨潤(rùn)土復(fù)合防水毯3，沿布設(shè)路徑直立鋪設(shè)在粘土心墻2中部，直到粘土心墻2施工到頂部，將信號(hào)傳輸線4引出。膨潤(rùn)土復(fù)合防水毯3采用針刺法鈉基膨潤(rùn)土防水毯，將光纖傳感器5的信號(hào)傳輸線4內(nèi)嵌在針刺法鈉基膨潤(rùn)土防水毯的膨潤(rùn)土內(nèi)，水平布置幾條防水毯，隨土石壩I粘土心墻2施工豎直向上鋪設(shè)，鋪設(shè)時(shí)為了適應(yīng)土石壩I沉降變形，將膨潤(rùn)土復(fù)合防水毯3采用“之”字形鋪設(shè)，兩端連接處設(shè)置0.5m搭接長(zhǎng)度。施工后將信號(hào)傳輸線4外接到信號(hào)接收器，經(jīng)校準(zhǔn)和檢驗(yàn)，就可開(kāi)始實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)大壩內(nèi)水土應(yīng)力應(yīng)變變化過(guò)程，為工程管理和控制提供詳實(shí)的監(jiān)測(cè)信息。本發(fā)明將膨潤(rùn)土復(fù)合防水毯和光纖傳感器綜合應(yīng)用于土石壩的粘土心墻，既發(fā)揮了膨潤(rùn)土復(fù)合防水毯的防滲作用，又發(fā)揮了光纖傳感器的遙測(cè)作用，將兩種技術(shù)科學(xué)合理的用于土石壩施工和后期監(jiān)測(cè)中，在保證光纖傳感器的安置不影響土石壩施工的同時(shí)消除了滲漏的安全隱患，具有如下的有益效果:(I)膨潤(rùn)土復(fù)合防水毯具有很好的防滲性能，垂直鋪設(shè)在粘土心墻中部，加強(qiáng)了粘土心墻的防滲能力；(2)光纖傳感器信號(hào)傳輸線安置于膨潤(rùn)土內(nèi)，既不影響防滲效果，又滿足傳輸要求，還可保護(hù)信號(hào)傳輸線；(3)應(yīng)用光纖傳感器的信號(hào)傳輸線外接遙測(cè)設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)信息化施工、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，以及工后長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)。
權(quán)利要求
1.一種在粘土心墻內(nèi)埋設(shè)光纖傳感器的方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1，根據(jù)待監(jiān)測(cè)物理量，選擇相應(yīng)的光纖傳感器，并確定粘土心墻內(nèi)測(cè)點(diǎn)位置和信號(hào)傳輸線布設(shè)路徑； 步驟2，在確定的測(cè)點(diǎn)位置上布置光纖傳感器，并在信號(hào)傳輸線布設(shè)路徑上鋪設(shè)膨潤(rùn)土復(fù)合防水毯，將光纖傳感器的感應(yīng)端緊貼在膨潤(rùn)土復(fù)合防水毯外，將光纖傳感器的信號(hào)傳輸線置于膨潤(rùn)土復(fù)合防水毯的膨潤(rùn)土內(nèi)； 步驟3，跟隨土石壩粘土心墻的施工，按照確定的測(cè)點(diǎn)位置，分層布置光纖傳感器，并將內(nèi)置信號(hào)傳輸線的膨潤(rùn)土復(fù)合防水毯，沿布設(shè)路徑直立鋪設(shè)在粘土心墻中部，直到粘土心墻施工到頂部，將信號(hào)傳輸線引出。
2.如權(quán)利要求1所述的一種在粘土心墻內(nèi)埋設(shè)光纖傳感器的方法，其特征在于，所述光纖傳感器為:孔隙水壓力光纖傳感器、土壓力光纖傳感器和位移光纖傳感器。
3.如權(quán)利要求1所述的一種在粘土心墻內(nèi)埋設(shè)光纖傳感器的方法，其特征在于，所述膨潤(rùn)土復(fù)合防水毯為針刺法鈉基膨潤(rùn)土防水毯。
4.如權(quán)利要求1或3所述的一種在粘土心墻內(nèi)埋設(shè)光纖傳感器的方法，其特征在于，所述膨潤(rùn)土復(fù)合防水毯采用“之”字形鋪設(shè)。
5.如權(quán)利要求1的所述的一種在粘土心墻內(nèi)埋設(shè)光纖傳感器的方法，其特征在于，信號(hào)傳輸線引出后外接到信號(hào)接收器。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種在粘土心墻內(nèi)埋設(shè)光纖傳感器的方法。首先根據(jù)待監(jiān)測(cè)物理量，選擇光纖傳感器，確定粘土心墻內(nèi)測(cè)點(diǎn)位置和傳輸線布設(shè)路徑；然后，布置光纖傳感器，鋪設(shè)膨潤(rùn)土復(fù)合防水毯，將光纖傳感器的感應(yīng)端緊貼在防水毯外，將傳輸線置于防水毯的膨潤(rùn)土內(nèi)；最后，隨著土石壩粘土心墻的施工，按測(cè)點(diǎn)位置，分層布置光纖傳感器，并將內(nèi)置傳輸線的防水毯沿布設(shè)路徑直立鋪設(shè)在粘土心墻中部，直到粘土心墻施工到頂部，將信號(hào)傳輸線引出。本發(fā)明將膨潤(rùn)土復(fù)合防水毯和光纖傳感器綜合應(yīng)用于土石壩的粘土心墻，既發(fā)揮了防水毯的防滲作用又發(fā)揮了光纖傳感器的遙測(cè)作用，通過(guò)傳輸線輸出信號(hào)，達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、信息化施工的功能和工后長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)的效果。
文檔編號(hào)E02B7/06GK103114561SQ201310017899
公開(kāi)日2013年5月22日 申請(qǐng)日期2013年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月17日
發(fā)明者嚴(yán)祖文, 鐘紅, 李紅軍, 張延億 申請(qǐng)人:中國(guó)水利水電科學(xué)研究院, 大連理工大學(xué)