專利名稱：垃圾填埋場(chǎng)電阻率不規(guī)則因子測(cè)試及工程安全預(yù)警方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于工程安全監(jiān)測(cè)及預(yù)警技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種測(cè)試?yán)盥駡?chǎng)電阻率不規(guī)則因子的方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
垃圾衛(wèi)生填埋作為垃圾的最終處置手段一直占有重要地位，目前仍然是包括中國(guó)在內(nèi)的絕大多數(shù)國(guó)家垃圾處理的主要方式。衛(wèi)生填埋雖然采取了防滲、壓實(shí)、覆蓋和收集等環(huán)境保護(hù)工程措施，但其填埋高差大、產(chǎn)氣量多等一些特性，還是對(duì)填埋場(chǎng)的安全運(yùn)行構(gòu)成潛在威脅。在國(guó)外，如土耳其、菲律賓等都出現(xiàn)過(guò)垃圾堆體大滑坡而引起沼氣大爆炸，掩埋掉整個(gè)村莊的慘劇。在國(guó)內(nèi)，2002年重慶涼風(fēng)埡垃圾填埋場(chǎng)發(fā)生了垃圾堆體滑坡，造成重大的人身傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。國(guó)內(nèi)目前還沒(méi)有成熟、可靠的垃圾填埋場(chǎng)的安全預(yù)警系統(tǒng)。因此，如何對(duì)垃圾填埋場(chǎng)進(jìn)行有效安全預(yù)警，是擺在我們面前的一個(gè)重要課題。 在垃圾填埋現(xiàn)場(chǎng)土工測(cè)試及安全監(jiān)測(cè)方面，目前常用現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試(鉆探及取樣、靜力觸探)、室內(nèi)試驗(yàn)(包括三軸和直剪試驗(yàn))、載荷試驗(yàn)及反分析法獲取得到試樣的抗剪強(qiáng)度；采用現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)邊坡表面位移、側(cè)向位移、滲濾液水位及變化情況來(lái)進(jìn)行填埋場(chǎng)的工程安全監(jiān)測(cè)。盡管這些傳統(tǒng)的土工測(cè)試及現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)結(jié)果能為垃圾填埋堆體失穩(wěn)模式的判別及應(yīng)急搶險(xiǎn)措施決策提供重要依據(jù)，能為垃圾填埋堆體穩(wěn)定評(píng)價(jià)方法的實(shí)踐檢驗(yàn)和安全監(jiān)測(cè)指標(biāo)的選取提供重要數(shù)據(jù)，但不可否認(rèn)這些傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)技術(shù)還存在以下幾點(diǎn)不足(I)方便快捷實(shí)時(shí)性不夠；監(jiān)測(cè)成果與地質(zhì)、環(huán)境、施工等資料結(jié)合不緊密，與垃圾堆體的變形微觀機(jī)理未能有機(jī)結(jié)合，從而使得監(jiān)測(cè)結(jié)果有時(shí)難以得到合理解釋，導(dǎo)致其監(jiān)測(cè)成果應(yīng)用水平低，工程風(fēng)險(xiǎn)安全評(píng)估預(yù)警能力低。(2)傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)離填埋工程安全預(yù)警系統(tǒng)還尚存不少差距，垃圾填埋工程風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與工程安全預(yù)警系統(tǒng)目前還是一片空白。而目前監(jiān)測(cè)安全預(yù)報(bào)系統(tǒng)軟件雖然開發(fā)較多，但尤以大壩為主，且一些預(yù)警系統(tǒng)的使用技術(shù)含量和技術(shù)要求高，使用和維護(hù)的成本較大，難以在垃圾填埋工程中推廣；一些系統(tǒng)的易用性、可靠性、可擴(kuò)充性還有待于進(jìn)一步提高。因此，在填埋工程安全隱患問(wèn)題日漸顯現(xiàn)的當(dāng)下，急需開發(fā)一種簡(jiǎn)便快捷、連續(xù)無(wú)損，經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性較好，成果解讀性、可靠性較強(qiáng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)新技術(shù)，隨時(shí)監(jiān)測(cè)填埋堆體的內(nèi)在結(jié)構(gòu)變化情況，從而增強(qiáng)垃圾填埋工程風(fēng)險(xiǎn)安全評(píng)估預(yù)警能力。同時(shí)，急需開展填埋堆體工程安全評(píng)估、預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)和預(yù)警系統(tǒng)的研究，實(shí)現(xiàn)對(duì)填埋場(chǎng)漸變性和突發(fā)性變形失穩(wěn)事故的及時(shí)、準(zhǔn)確預(yù)見，為填埋場(chǎng)工程事故隱患的消除以及對(duì)工程事故的安全處置提供理論與技術(shù)支撐。據(jù)文獻(xiàn)查新，目前，尚無(wú)垃圾填埋場(chǎng)工程風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與工程安全預(yù)警系統(tǒng)軟件的報(bào)導(dǎo)。本發(fā)明擬引入電阻率不規(guī)則因子概念，建立電阻率不規(guī)則因子測(cè)試系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)垃圾填埋場(chǎng)結(jié)構(gòu)異常情況，從而獲得填埋工程風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與工程安全預(yù)警功能。巖土電阻率是巖土固有特性參數(shù)之一。一些學(xué)者的研究成果表明，巖土電阻率可很好地反映巖土結(jié)構(gòu)性及其變化情況。近年來(lái)，國(guó)外有些專家學(xué)者開始探索應(yīng)用電阻率不規(guī)則因子技術(shù)，監(jiān)測(cè)巖土體的變形過(guò)程，揭示其變形過(guò)程中的內(nèi)在結(jié)構(gòu)變化機(jī)理。比如，Jackson等將電阻率不規(guī)則因子定義為Apt= ( P t_ P J / P d,其中Δ Pt為電阻率不規(guī)則因子，P 0> P t分別為初始電阻率和實(shí)時(shí)電阻率；通過(guò)歷時(shí)18個(gè)月電阻率不規(guī)則因子的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，監(jiān)測(cè)出路堤中的異常狀況。Samouelian等通過(guò)測(cè)試黃土塊在干濕循環(huán)產(chǎn)生裂隙過(guò)程中，不同方向和深度上的電阻率變化，得到了土塊的裂隙發(fā)展和發(fā)育規(guī)律。盡管目前國(guó)內(nèi)外尚未發(fā)現(xiàn)電阻率不規(guī)則因子應(yīng)用于垃圾填埋場(chǎng)變形與穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)的研究報(bào)道，但上述工作表明，電阻率不規(guī)則因子技術(shù)具備表征和測(cè)定垃圾填埋場(chǎng)變形和穩(wěn)定性參數(shù)的良好研究基礎(chǔ)，在垃圾填埋工程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)應(yīng)用中有著較大潛力，這是本發(fā)明進(jìn)行填埋工程風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與工程安全預(yù)警功能研究的基本出發(fā)點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種測(cè)試?yán)盥駡?chǎng)電阻率不規(guī)則因子的方法及進(jìn)行填埋場(chǎng)工程安全的預(yù)警系統(tǒng)，旨在克服當(dāng)下，垃圾填埋現(xiàn)場(chǎng)土工測(cè)試及工程安全監(jiān)測(cè)的傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)技術(shù) 的以下幾點(diǎn)不足1)方便快捷實(shí)時(shí)性不夠，監(jiān)測(cè)成果與地質(zhì)、環(huán)境、施工資料結(jié)合不緊密，與垃圾堆體的變形微觀機(jī)理未能有機(jī)結(jié)合，使得監(jiān)測(cè)結(jié)果有時(shí)難以得到合理解釋，導(dǎo)致監(jiān)測(cè)成果應(yīng)用水平低，工程風(fēng)險(xiǎn)安全評(píng)估預(yù)警能力低。2)目前，垃圾填埋工程風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與工程安全預(yù)警系統(tǒng)還是空白。而目前應(yīng)用于大壩等相關(guān)工程的安全預(yù)警系統(tǒng)的使用技術(shù)含量和技術(shù)要求高，使用和維護(hù)的成本較大，難以在垃圾填埋工程中推廣，其系統(tǒng)的易用性、可靠性及可擴(kuò)充性較差。本發(fā)明的目的在于提供一種測(cè)試?yán)盥駡?chǎng)電阻率不規(guī)則因子的方法，電阻率不規(guī)則因子定義Apt= (pt-P J/p ^，其中Λ ptS電阻率不規(guī)則因子，pt、P ^分別為實(shí)時(shí)球電阻率和初始球電阻率；首先得到水平電阻率P 7)W和垂直電阻率P ei，再將水平電阻率P水平及垂直電阻率P垂直轉(zhuǎn)換為球電阻率P球=(2X P 7ΚΨ +P垂直)/3 ;初始狀態(tài)下獲得的球電阻率為初始球電阻率，實(shí)時(shí)狀態(tài)下獲得的電阻率為實(shí)時(shí)球電阻率，將兩者代入電阻率不規(guī)則因子計(jì)算公式得到不規(guī)則因子△ Pt。進(jìn)一步，垃圾填埋場(chǎng)中填埋體的電阻率P可表示為P = (RS)/L= (AV · S)/(IL);式中S為電極面積，單位m2，L為電極間距，單位m，I為電流強(qiáng)度，單位A，R為垃圾填埋場(chǎng)中土體電阻；圾填埋場(chǎng)中土體電阻R采用非平衡電橋測(cè)量。進(jìn)一步，在揭示填埋堆體內(nèi)部變形、裂縫、滲透破壞、以及填埋堆體滑動(dòng)破壞所對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)異常情況與其電阻率不規(guī)則因子的內(nèi)在關(guān)聯(lián)的基礎(chǔ)上，構(gòu)建相應(yīng)的填埋堆體變形、裂縫、滲透、滑動(dòng)破壞與其結(jié)構(gòu)變化相耦合的結(jié)構(gòu)性應(yīng)力-應(yīng)變本構(gòu)模型；對(duì)扮於Consolidation Finite Element Method(BCFEM)有限兀程序進(jìn)行相應(yīng)部分的修改，將所構(gòu)建的結(jié)構(gòu)性本構(gòu)模型編成子程序，并對(duì)相應(yīng)的求解方法進(jìn)行修改，進(jìn)行模型的數(shù)值計(jì)算，進(jìn)而將模型應(yīng)用于實(shí)際的填埋工程，進(jìn)行填埋場(chǎng)是否會(huì)發(fā)生部變形、裂縫、滲透破壞、或滑動(dòng)破壞的填埋場(chǎng)工程安全預(yù)警。本發(fā)明的另一目的在于提供一種測(cè)試?yán)盥駡?chǎng)電阻率不規(guī)則因子及進(jìn)行填埋工程安全預(yù)警的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括用于采集垃圾填埋場(chǎng)所測(cè)試土體的水平電阻信號(hào)及垂直電阻信號(hào)，并對(duì)所采集的水平電阻信號(hào)及垂直電阻值信號(hào)進(jìn)行輸出的數(shù)據(jù)采集探測(cè)器；
與所述數(shù)據(jù)采集探測(cè)器相連接，用于接收所述數(shù)據(jù)采集探測(cè)器輸出的水平電阻值信號(hào)及垂直電阻值信號(hào)，根據(jù)非平衡電橋原理計(jì)算出垃圾填埋場(chǎng)所測(cè)試土體的水平電阻值及垂直電阻值，并對(duì)計(jì)算出的水平電阻值及垂直電阻值以電信號(hào)的形式進(jìn)行輸出的數(shù)據(jù)采集控制模塊；與所述數(shù)據(jù)采集控制模塊相連接，用于接收所述數(shù)據(jù)采集控制模塊輸出的水平電阻值及垂直電阻值，根據(jù)所測(cè)試土體的水平電阻值及垂直電阻值計(jì)算獲得電阻率不規(guī)則因子，并根據(jù)電阻率不規(guī)則因子反映填埋體的結(jié)構(gòu)性變化進(jìn)行安全預(yù)警的智能控制終端。進(jìn)一步，所述智能控制終端，是在揭示填埋堆體內(nèi)部變形、裂縫、滲透破壞、以及填埋堆體滑動(dòng)破壞所對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)異常情況與其電阻率不規(guī)則因子的內(nèi)在關(guān)聯(lián)的基礎(chǔ)上，構(gòu)建相應(yīng)的填埋堆體變形、裂縫、滲透、滑動(dòng)破壞與其結(jié)構(gòu)變化相耦合的結(jié)構(gòu)性應(yīng)力-應(yīng)變本構(gòu)模型。對(duì)Biot Consolidation Finite Element Method(BCFEM)有限兀程序進(jìn)行相應(yīng)部分的修改，將所構(gòu)建的結(jié)構(gòu)性本構(gòu)模型編成子程序，并對(duì)相應(yīng)的求解方法進(jìn)行修改，進(jìn)行模型的數(shù)值計(jì)算，進(jìn)而將模型應(yīng)用于實(shí)際的填埋工程，進(jìn)行填埋場(chǎng)是否會(huì)發(fā)生部變形、裂縫、滲透破壞、或滑動(dòng)破壞的填埋場(chǎng)工程安全預(yù)警。
進(jìn)一步，所述數(shù)據(jù)采集探測(cè)器通過(guò)屏蔽線與所述數(shù)據(jù)采集控制模塊相連接，所述數(shù)據(jù)采集控制模塊通過(guò)屏蔽線與所述智能控制終端相連接。進(jìn)一步，所述數(shù)據(jù)采集探測(cè)器包括水平圓環(huán)狀石墨電極、垂直圓環(huán)狀石墨電極、十字形測(cè)試儀器、溫度傳感器、貫入器；所述水平圓環(huán)狀石墨電極安裝在十字形測(cè)試儀的水平方向的兩端，垂直圓環(huán)狀石墨電極安裝在十字形測(cè)試儀垂直方向的上下兩端位置上，所述溫度傳感器設(shè)置在所述十字形測(cè)試儀器的根基處，所述水平圓環(huán)狀石墨電極、垂直圓環(huán)狀石墨電極及溫度傳感器通過(guò)屏蔽線與所述數(shù)據(jù)采集控制模塊相連接；所述水平圓環(huán)狀石墨電極、垂直圓環(huán)狀石墨電極不同時(shí)進(jìn)行電阻的測(cè)量，每10秒輪循一次；所述數(shù)據(jù)采集控制模塊進(jìn)一步包括交流電源發(fā)生器、交直流轉(zhuǎn)換電路、不平衡電橋、多檔切換開關(guān)、信號(hào)調(diào)理電路；所述交流電源發(fā)生器與所述交直流轉(zhuǎn)換電路相連接，所述交直流轉(zhuǎn)換電路與所述不平衡電橋相連接，所述不平衡電橋分別與所述多檔切換開關(guān)及信號(hào)調(diào)理電路相連接，所述不平衡電橋中的三個(gè)臂值相等，在所述多檔切換開關(guān)上設(shè)置有10Ω、100Ω、1000Ω、IM Ω的檔位，待測(cè)土體電阻在所述多檔切換開關(guān)上設(shè)置有1-10 Ω、10-100 Ω、100-1000 Ω、1000-1ΜΩ四個(gè)檔位。進(jìn)一步，所述十字形測(cè)試儀器采用有機(jī)玻璃管制造而成，所述十字形測(cè)試儀器接頭處的防水密封采用504膠和玻璃膠。進(jìn)一步，所述貫入器是對(duì)已建垃圾填埋場(chǎng)才啟用。其主要功能是對(duì)已建填埋場(chǎng)的填埋體進(jìn)行鉆孔(小孔)，鉆到所述十字形測(cè)試儀預(yù)埋深度處，后運(yùn)用貫入器配套的測(cè)點(diǎn)安裝筒，將所述十字形測(cè)試儀送入安裝到填埋體中指定位置處。所述貫入器由外筒和測(cè)點(diǎn)安裝筒、滑動(dòng)套筒、四開錐筒構(gòu)成，外筒和測(cè)點(diǎn)安裝筒均由10節(jié)組成，每節(jié)長(zhǎng)I米，相互間可通過(guò)螺紋固定連接，外表面標(biāo)有刻度，外筒上還設(shè)置有打擊帽，打擊帽外圍兩端焊接有兩個(gè)耳環(huán)，兩個(gè)耳環(huán)間設(shè)置有一不銹鋼鏈，外筒的下端設(shè)置有鋼材制成的活瓣式四開錐筒。
進(jìn)一步，所述智能控制終端進(jìn)一步用于在揭示填埋堆體內(nèi)部變形、裂縫、滲透破壞、以及填埋堆體滑動(dòng)破壞所對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)異常情況與其電阻率不規(guī)則因子的內(nèi)在關(guān)聯(lián)的基礎(chǔ)上，構(gòu)建相應(yīng)的填埋堆體變形、裂縫、滲透、滑動(dòng)破壞與其結(jié)構(gòu)變化相耦合的結(jié)構(gòu)性應(yīng)力-應(yīng)變本構(gòu)模型；對(duì) Biot Consolidation Finite Element Method(BCFEM)有限兀程序進(jìn)行相應(yīng)部分的修改，將所構(gòu)建的結(jié)構(gòu)性本構(gòu)模型編成子程序，并對(duì)相應(yīng)的求解方法進(jìn)行修改，進(jìn)行模型的數(shù)值計(jì)算，進(jìn)而將模型應(yīng)用于實(shí)際的填埋工程，進(jìn)行填埋場(chǎng)是否會(huì)發(fā)生部變形、裂縫、滲透破壞、或滑動(dòng)破壞的填埋場(chǎng)工程安全預(yù)警。進(jìn)一步，所述數(shù)據(jù)采集探測(cè)器上的溫度傳感器實(shí)現(xiàn)了智能控制終端對(duì)溫度進(jìn)行補(bǔ)償，18°C時(shí)土體的電阻率P18= PtX (1+α Χ(Τ-18))，其中P 18為18°C時(shí)土的電阻率；P τ為溫度電阻率；Τ為溫度；α為試驗(yàn)常數(shù)，采用O. 0250C '本發(fā)明提供的垃圾填埋場(chǎng)電阻率不規(guī)則因子測(cè)試及工程安全預(yù)警方法與系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集探測(cè)器采集垃圾填埋場(chǎng)所測(cè)試填埋體的水平電阻信號(hào)及垂直電阻信號(hào)，數(shù)據(jù)采集控制模塊根據(jù)非平衡電橋原理計(jì)算出垃圾填埋場(chǎng)所測(cè)試填埋體的水平電阻值及垂直電阻值， 智能控制終端根據(jù)所測(cè)試填埋體的水平電阻值及垂直電阻值計(jì)算獲得電阻率不規(guī)則因子，進(jìn)而實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)填埋堆體在施工、運(yùn)營(yíng)、維護(hù)期整個(gè)過(guò)程中的內(nèi)在結(jié)構(gòu)變化情況，從而為垃圾填埋場(chǎng)堆體的沉降、滲漏、滑坡等工程安全隱患提供可靠預(yù)警。該系統(tǒng)能貫穿于填埋工程建設(shè)運(yùn)行始終，具有操作簡(jiǎn)便快捷、連續(xù)無(wú)損、成果可靠、成本低廉、易于推廣等優(yōu)點(diǎn)，且填補(bǔ)了填埋工程風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與工程安全預(yù)警的空白，具有較強(qiáng)的推廣與應(yīng)用價(jià)值。


圖I是本發(fā)明提供的測(cè)試?yán)盥駡?chǎng)電阻率不規(guī)則因子的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的數(shù)據(jù)采集探測(cè)器的正視圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的數(shù)據(jù)采集探測(cè)器的俯視圖；圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的不平衡電橋的原理接線圖。圖中11、數(shù)據(jù)采集探測(cè)器；111、水平圓環(huán)狀石墨電極；112、垂直圓環(huán)狀石墨電極；113、十字形測(cè)試儀器；114、溫度傳感器；115、測(cè)點(diǎn)安裝筒；116外筒；117滑動(dòng)套筒；118四開錐筒；119鉸鏈；12、數(shù)據(jù)采集控制模塊；121、交流電源發(fā)生器；122、交直流轉(zhuǎn)換電路；123、不平衡電橋；124、多檔切換開關(guān)；125、信號(hào)調(diào)理電路；13、智能控制終端；14、屏蔽線。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定發(fā)明。本發(fā)明的目的在于提供一種測(cè)試?yán)盥駡?chǎng)電阻率不規(guī)則因子的方法，電阻率不規(guī)則因子定義Apt= (Pt-P JziPtl，其中Λ ptS電阻率不規(guī)則因子，pt、P ^分別為初始球電阻率和實(shí)時(shí)球電阻率。在本發(fā)明實(shí)施例中，首先得到水平電阻率P 和垂直電阻率P βΛ,再將水平電阻率P水平及垂直電阻率P垂直轉(zhuǎn)換為球電阻率P球=(2X P水平+ P垂直)/3，初始狀態(tài)下獲得的球電阻率為初始球電阻率，實(shí)時(shí)狀態(tài)下獲得的電阻率為實(shí)時(shí)球電阻率，將兩者代入電阻率不規(guī)則因子計(jì)算公式得到不規(guī)則因子△ Pt。在本發(fā)明實(shí)施例中，垃圾填埋場(chǎng)中試樣的電阻率P可表示為P = (RS)/L =(AV · S)/(IL)；式中S為電極面積，單位m2，L為電極間距，單位m，I為電流強(qiáng)度，單位A，R為垃圾填埋場(chǎng)中土體電阻。在本發(fā)明實(shí)施例中，垃圾填埋場(chǎng)中土體電阻R采用非平衡電橋測(cè)量。在揭示填埋堆體內(nèi)部變形、裂縫、滲透破壞、以及填埋堆體滑動(dòng)破壞所對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)異常情況與其電阻率不規(guī)則因子的內(nèi)在關(guān)聯(lián)的基礎(chǔ)上，構(gòu)建相應(yīng)的填埋堆體變形、裂縫、滲透、滑動(dòng)破壞與其結(jié)構(gòu)變化相稱合的結(jié)構(gòu)性應(yīng)力-應(yīng)變本構(gòu)模型；對(duì)Biot ConsolidationFinite Element Method(BCFEM)有限元程序進(jìn)行相應(yīng)部分的修改,將所構(gòu)建的結(jié)構(gòu)性本構(gòu)模型編成子程序，并對(duì)相應(yīng)的求解方法進(jìn)行修改，進(jìn)行模型的數(shù)值計(jì)算，進(jìn)而將模型應(yīng)用于實(shí)際的填埋工程，進(jìn)行填埋場(chǎng)是否會(huì)發(fā)生部變形、裂縫、滲透破壞、或滑動(dòng)破壞的填埋場(chǎng)工 程安全預(yù)警。圖I示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的測(cè)試?yán)盥駡?chǎng)電阻率不規(guī)則因子的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。為了便于說(shuō)明，僅示出了與本發(fā)明相關(guān)的部分。該系統(tǒng)包括用于采集垃圾填埋場(chǎng)所測(cè)試土體的水平電阻信號(hào)及垂直電阻信號(hào)，并對(duì)所采集的水平電阻信號(hào)及垂直電阻值信號(hào)進(jìn)行輸出的數(shù)據(jù)采集探測(cè)器11 ；與數(shù)據(jù)采集探測(cè)器11相連接，用于接收數(shù)據(jù)采集探測(cè)器11輸出的水平電阻值信號(hào)及垂直電阻值信號(hào)，根據(jù)非平衡電橋原理計(jì)算出垃圾填埋場(chǎng)所測(cè)試土體的水平電阻值及垂直電阻值，并對(duì)計(jì)算出的水平電阻值及垂直電阻值以電信號(hào)的形式進(jìn)行輸出的數(shù)據(jù)采集控制I吳塊12 ；與數(shù)據(jù)采集控制模塊12相連接，用于接收數(shù)據(jù)采集控制模塊12輸出的水平電阻值及垂直電阻值，根據(jù)所測(cè)試土體的水平電阻值及垂直電阻值計(jì)算獲得電阻率不規(guī)則因子，并根據(jù)電阻率不規(guī)則因子反映填埋堆體的結(jié)構(gòu)變化情況進(jìn)行安全預(yù)警的智能控制終端13。智能控制終端13進(jìn)一步用于在揭示填埋堆體內(nèi)部變形、裂縫、滲透破壞、以及填埋堆體滑動(dòng)破壞所對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)異常情況與其電阻率不規(guī)則因子的內(nèi)在關(guān)聯(lián)的基礎(chǔ)上，構(gòu)建相應(yīng)的填埋堆體變形、裂縫、滲透、滑動(dòng)破壞與其結(jié)構(gòu)變化相耦合的結(jié)構(gòu)性應(yīng)力-應(yīng)變本構(gòu)模型；對(duì) Biot Consolidation Finite Element Method(BCFEM)有限兀程序進(jìn)行相應(yīng)部分的修改，將所構(gòu)建的結(jié)構(gòu)性本構(gòu)模型編成子程序，并對(duì)相應(yīng)的求解方法進(jìn)行修改，進(jìn)行模型的數(shù)值計(jì)算，進(jìn)而將模型應(yīng)用于實(shí)際的填埋工程，進(jìn)行填埋場(chǎng)是否會(huì)發(fā)生部變形、裂縫、滲透破壞、或滑動(dòng)破壞的填埋場(chǎng)工程安全預(yù)警。在本發(fā)明實(shí)施例中，數(shù)據(jù)采集探測(cè)器11通過(guò)屏蔽線14與數(shù)據(jù)采集控制模塊12相連接，數(shù)據(jù)采集控制模塊12通過(guò)屏蔽線14與智能控制終端13相連接。如圖2及圖3所示，在本發(fā)明實(shí)施例中，數(shù)據(jù)采集探測(cè)器11包括水平圓環(huán)狀石墨電極111、垂直圓環(huán)狀石墨電極112、十字形測(cè)試儀器113、溫度傳感器114 ;貫入器(由測(cè)點(diǎn)安裝筒115、外筒116、滑動(dòng)套筒117、四開錐筒118、鉸鏈119所組成)；水平圓環(huán)狀石墨電極111及垂直圓環(huán)狀石墨電極112安裝在十字形測(cè)試儀器113的頂端位置上，溫度傳感器114設(shè)置在十字形測(cè)試儀器113的根基處，水平圓環(huán)狀石墨電極111、垂直圓環(huán)狀石墨電極112及溫度傳感器114通過(guò)屏蔽線14與數(shù)據(jù)采集控制模塊12相連接；水平圓環(huán)狀石墨電極111、垂直圓環(huán)狀石墨電極112不同時(shí)進(jìn)行電阻的測(cè)量，每10秒輪循一次；數(shù)據(jù)采集控制模塊12進(jìn)一步包括交流電源發(fā)生器121、交直流轉(zhuǎn)換電路122、不平衡電橋123、多檔切換開關(guān)124、信號(hào)調(diào)理電路125 ；交流電源發(fā)生器121與交直流轉(zhuǎn)換電路122相連接，交直流轉(zhuǎn)換電路122與不平衡電橋123相連接，不平衡電橋123分別與多檔切換開關(guān)124及信號(hào)調(diào)理電路125相連接，不平衡電橋123中的三個(gè)臂值相等，在多檔切換開關(guān)124上設(shè)置有10Ω、100Ω、1000Ω、IM Ω的檔位，待測(cè)土體電阻在多檔切換開關(guān)124上設(shè)置有1-10 Ω、10-100 Ω、100-1000 Ω、1000-1ΜΩ四個(gè)檔位。
在本發(fā)明實(shí)施例中，十字形測(cè)試儀器113采用有機(jī)玻璃管制造而成，十字形測(cè)試儀器113接頭處的防水密封采用504膠和玻璃膠。在本發(fā)明實(shí)施例中，數(shù)據(jù)采集探測(cè)器11上的溫度傳感器114實(shí)現(xiàn)了智能控制終端13對(duì)溫度進(jìn)行補(bǔ)償，18°C時(shí)土體的電阻率P18= PtX (1+α X (T-18))，其中P18為18°C時(shí)土的電阻率；P τ為溫度電阻率；T為溫度；α為試驗(yàn)常數(shù)，采用O. 0250C '在本發(fā)明實(shí)施例中，貫入器是對(duì)已建垃圾填埋場(chǎng)才啟用。其主要功能是對(duì)已建填埋場(chǎng)的填埋體進(jìn)行鉆孔(小孔)，鉆到所述十字形測(cè)試儀預(yù)埋深度處，后運(yùn)用貫入器配套的測(cè)點(diǎn)安裝筒，將所述十字形測(cè)試儀送入安裝到填埋場(chǎng)中指定位置處。貫入器由外筒116、測(cè)點(diǎn)安裝筒115、滑動(dòng)套筒117、四開錐筒118、鉸鏈119所組成，外筒116、測(cè)點(diǎn)安裝筒115均由10節(jié)組成，每節(jié)長(zhǎng)I米，相互間可通過(guò)螺紋固定連接，測(cè)點(diǎn)安裝筒外表面標(biāo)有刻度，外筒上還設(shè)置有打擊帽，打擊帽外圍兩端焊接有兩個(gè)耳環(huán)，兩個(gè)耳環(huán)間設(shè)置有一不銹鋼鏈，外筒的下端設(shè)置有鋼材制成的活瓣式錐筒尖。下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的應(yīng)用原理作進(jìn)一步描述。技術(shù)指標(biāo)電阻率測(cè)量精度O. 5% F. S ;測(cè)量垃圾填埋場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)不同斷面和多測(cè)點(diǎn)的電阻率不規(guī)則因子，并實(shí)時(shí)分析和保存數(shù)據(jù)；溫度傳感器114測(cè)量范圍為-20°C _50°C，精度誤差±0.5% F. S ;四檔橋路，每檔橋臂電阻10 Ω、100 Ω、1000 Ω、IM Ω，通過(guò)多層多檔旋轉(zhuǎn)開關(guān)手動(dòng)切換；水平圓環(huán)狀石墨電極111、垂直圓環(huán)狀石墨電極112不同時(shí)測(cè)量，每10秒輪循一次；不平衡電橋123的工作電壓交流6. 5V。測(cè)試原理電阻率不規(guī)則因子定義Λ Pt= (P t-p C1)/P C1，其中Λ Pt為電阻率不規(guī)則因子，Pt、P ^分別為實(shí)時(shí)球電阻率和初始球電阻率。測(cè)試后首先得到水平電阻率P水平和垂直電阻率P垂直，再將其轉(zhuǎn)換為球電阻率P ￥= (2X P *￥ + p ei)/3。將初始球電阻率和實(shí)時(shí)球電阻率代入不規(guī)則因子計(jì)算公式得到不規(guī)則因子。試樣的電阻率P可表示為P = (RS)/L= (AV· S)/(IL)，式中S為電極面積(m2)，L為電極間距(m)，I為電流強(qiáng)度(A)，電阻率P = (RS)/L，必需先求得電阻R。在現(xiàn)實(shí)中，欲求得微弱的電阻變化，一般通過(guò)電橋電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。東南大學(xué)研制的ESEU-I型土電阻率測(cè)定儀是通過(guò)調(diào)節(jié)電橋平衡后，利用電橋平衡公式來(lái)求得土體的電阻。但是調(diào)節(jié)電橋平衡需要手動(dòng)操作，不利于自動(dòng)采集，采用非平衡電橋來(lái)測(cè)量土體的電阻值，原理如圖4所示。其中Rx為被測(cè)土體或垃圾體的電阻，E為供橋電壓，可以是直流，也可以是交流，本發(fā)明實(shí)施例采用交流供橋，利用大功率交流電源發(fā)生器121，產(chǎn)生50HZ的工頻正弦波。若Uout古O時(shí)，電橋處于不平衡狀態(tài)，則由公式
R. R3 一 RfR(Rx R3) + R2)已知電阻R1、R2、R3，通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡測(cè)得E、U。ut，在智能控制終端13中即可實(shí)時(shí)計(jì)算出Rx的值。若測(cè)量出的E、Uwt值過(guò)小，為便于測(cè)量，可通過(guò)AD8221芯片搭建的放大電路放大固定倍數(shù)k后再測(cè)量。在智能控制終端13中計(jì)算時(shí)除以k值，便可得到原值，K值通過(guò)實(shí)·際測(cè)量后，得到電壓變化范圍后再?zèng)Q定。值得注意的是，若供橋電壓為交流，則公式中的電阻R需改成阻抗Z，所以為了精確測(cè)量，橋臂電阻&、1 2、1 3為高精度(千分之一或萬(wàn)分之一)、超低溫漂無(wú)感純電阻。經(jīng)過(guò)multisim仿真,若二電極間存在電容或電感,則對(duì)測(cè)量結(jié)果會(huì)有影響。電容越小，電感值越大，對(duì)結(jié)果影響越大?，F(xiàn)實(shí)測(cè)試時(shí)試樣的電感量可忽略，對(duì)電極間的電容量可進(jìn)行修正，或者選取更合適的測(cè)量方式。在實(shí)際橋路中，一般取R1' R2、R3為相同電阻值，可令R1 = R2 = R3 = R，則有=U =
O.5XEX ((R-Rx)/(R+Rx))。令E、R為常數(shù)，U、Rx為變量，則U與Rx為反比例函數(shù)關(guān)系。為更好地測(cè)量不同阻值的樣品，將Rx分為1-10 Ω、10-100 Ω、100-1000 Ω、1000-1ΜΩ四檔，臂值R分別為10 Ω、100 Ω、1000 Ω、IM Ω。通過(guò)多層多檔旋轉(zhuǎn)開關(guān)手動(dòng)切換。在該系統(tǒng)中，十字形測(cè)試儀器113為永久埋設(shè)型，垂直測(cè)試電極及水平測(cè)試電極為防腐蝕的圓環(huán)狀石墨材料，具有較好的耐腐蝕性，十字形測(cè)試儀器113采用有機(jī)玻璃管制作，可起到絕緣和防腐作用，由于溫度對(duì)土體的電阻率有很大影響，十字形測(cè)試儀器113裝有耐腐蝕的溫度傳感器114。并在智能控制終端13中對(duì)溫度進(jìn)行補(bǔ)償，18°C時(shí)土體的電阻率p18= PtX (1+α X(T_18))，其中P 18為18°C時(shí)土的電阻率；P τ為溫度電阻率；Τ為溫度；α為試驗(yàn)常數(shù)，約為O. 025°C -1，十字形測(cè)試儀器113的接頭處防水密封用504膠和玻璃膠，測(cè)得垃圾土的電阻后，由智能控制終端13計(jì)算出電阻率和電阻率不規(guī)則因子，做好接地和屏蔽，防止干擾信號(hào)對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生影響，水平圓環(huán)狀石墨電極111、垂直圓環(huán)狀石墨電極112不同時(shí)測(cè)量，每10秒輪循一次。為了方便將十字形測(cè)試儀埋入到已建垃圾場(chǎng)中指定位置，制作貫入器。I.貫入器由外筒116、測(cè)點(diǎn)安裝筒115、滑動(dòng)套筒117、四開錐筒118、鉸鏈119所構(gòu)成，外筒116和測(cè)點(diǎn)安裝筒115均由10節(jié)組成，每節(jié)長(zhǎng)I米，相互間可通過(guò)螺紋聯(lián)接，測(cè)點(diǎn)安裝筒115外表面標(biāo)有刻度。2.制作一打擊帽，方便挖掘機(jī)將貫入儀外筒116打入和拔出土中。打擊帽外圍兩端焊接2個(gè)耳環(huán)，耳環(huán)間套一不銹鋼鏈。挖掘機(jī)可通過(guò)不銹鋼鏈將外筒提起。3.貫入器下端活瓣式四開錐筒118用304不銹鋼材料制成，具有一定的強(qiáng)度，在外筒打入時(shí)不會(huì)損壞和變形。
將十字形測(cè)試儀埋入到已建垃圾場(chǎng)中指定位置的方式通過(guò)貫入器將十字形測(cè)試儀埋入到指定深度。I.先將貫入儀外筒由挖掘機(jī)打入到垃圾土下指定深度。貫入儀下端為活瓣式四開錐筒118，打入時(shí)活瓣式四開錐筒118在土體的壓力下閉合，形成錐尖狀，易于打入。2.外筒上方套一打擊帽。挖掘機(jī)作用在打擊帽上，在每打入一節(jié)外筒，將打擊帽卸下，套上另一節(jié)外筒，裝上打擊帽，直至外筒底部四開錐筒118筒尖到達(dá)指定深度為止。3.將外筒向上拔出一小段距離(O. 3-0. 5米左右)。打擊帽外圍兩端焊接2個(gè)耳環(huán)，耳環(huán)間套一不銹鋼鏈。挖掘機(jī)通過(guò)不銹鋼鏈將外筒提起一定的高度。4.取下打擊帽，將貫入器測(cè)點(diǎn)安裝筒115從外筒內(nèi)部伸下，將貫入儀下端活瓣式錐筒尖張開。
5.取出貫入器測(cè)點(diǎn)安裝筒115，下端插上十字形測(cè)試儀，將十字形測(cè)試儀通過(guò)測(cè)點(diǎn)安裝筒115放入到指定的深度(外表面的刻度讀出具體深度)。6.將電阻率測(cè)試儀的線纜端頭繞在貫入器測(cè)點(diǎn)安裝筒115上端，外筒上端套上打擊帽(測(cè)點(diǎn)安裝筒115要比外筒稍低些)，通過(guò)挖掘機(jī)將貫入器外筒拔出，再拔出貫入器測(cè)點(diǎn)安裝筒115。操作步驟I.將數(shù)據(jù)采集控制模塊12的電源插上，啟動(dòng)電源開關(guān)，橋臂電阻選擇開關(guān)置于10 Ω 檔，2.待溫度傳感器114所采集的溫度顯示穩(wěn)定后，觀察當(dāng)前“水平U”的值，若為負(fù)值，說(shuō)明土樣的電阻大于10 Ω，應(yīng)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)一檔，增加橋臂電阻；此時(shí)，若“水平U”為負(fù)值，繼續(xù)增檔；若為正值，則可切換到測(cè)試垂直檔；若“垂直U”為正值，則切換到水平檔可進(jìn)行下步試驗(yàn)；若“垂直U”為負(fù)值，應(yīng)再增檔，直至正值；調(diào)檔后，應(yīng)再次切換水平垂直檔，直至“水平U”和“垂直U”均為正值，并最后切換至水平檔開始下步試驗(yàn)。3.智能控制終端13上設(shè)置檔位至當(dāng)前檔位，修改文件保存名，點(diǎn)擊“開始測(cè)量”，則自動(dòng)測(cè)量當(dāng)前的電阻率值。4.試驗(yàn)過(guò)程中會(huì)有不規(guī)則時(shí)程圖、壓縮變形時(shí)程圖、報(bào)警信息等顯示，相關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)會(huì)自動(dòng)保存。該垃圾填埋場(chǎng)電阻率不規(guī)則因子測(cè)試及工程安全預(yù)警方法與系統(tǒng)可用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)垃圾填埋場(chǎng)施工、運(yùn)營(yíng)、維護(hù)期垃圾堆體的電阻率不規(guī)則因子變化，進(jìn)而探討填埋堆體在施工、運(yùn)營(yíng)、維護(hù)期整個(gè)過(guò)程中填埋體內(nèi)在結(jié)構(gòu)變化情況，從而為垃圾填埋場(chǎng)堆體的滑坡、沉降、滲漏等工程安全隱患提供可靠預(yù)警。該系統(tǒng)能貫穿于填埋工程建設(shè)運(yùn)行始終，具有操作簡(jiǎn)便快捷、連續(xù)無(wú)損、成果可靠、成本低廉、易于推廣等特點(diǎn)，具有以下優(yōu)勢(shì)在填埋堆體施工、運(yùn)營(yíng)、維護(hù)期整個(gè)過(guò)程中能方便快捷實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)巖土堆體電阻率不規(guī)則因子情況，且其監(jiān)測(cè)的電阻率不規(guī)則因子與填埋堆體滑坡、變形、滲透破壞等內(nèi)在結(jié)構(gòu)機(jī)理能有機(jī)結(jié)合。另外，在監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，建立了填埋堆體工程安全評(píng)估預(yù)警系統(tǒng)，從而填補(bǔ)了填埋工程風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與工程安全預(yù)警系統(tǒng)的空白。該系統(tǒng)既可用于新建垃圾填埋場(chǎng)，又可適用于已建的垃圾填埋場(chǎng)，并且可推廣應(yīng)用于其他巖土堆體工程安全監(jiān)測(cè)，是巖土堆體工程安全預(yù)警領(lǐng)域新的突破，電阻率不規(guī)則因子能夠有效反映巖土體的結(jié)構(gòu)性及其變化，具備表征和測(cè)定結(jié)構(gòu)性擾動(dòng)變量的良好研究基礎(chǔ)，通過(guò)測(cè)量垃圾填埋場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)填埋體的電阻率不規(guī)則因子，可建立填埋體滑坡、變形、滲透破壞等破壞模型，進(jìn)而為垃圾填埋場(chǎng)的工程安全提供可靠的預(yù)警系統(tǒng)。本發(fā)明實(shí)施例提供的垃圾填埋場(chǎng)電阻率不規(guī)則因子及工程安全預(yù)警測(cè)試系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集探測(cè)器11采集垃圾填埋場(chǎng)所測(cè)試填埋體的水平電阻信號(hào)及垂直電阻信號(hào)，數(shù)據(jù)采集控制模塊12根據(jù)非平衡電橋原理計(jì)算出垃圾填埋場(chǎng)所測(cè)試填埋體的水平電阻值及垂直電阻值，智能控制終端13根據(jù)所測(cè)試填埋體的水平電阻值及垂直電阻值計(jì)算獲得電阻率不規(guī)則因子，根據(jù)所獲得的電阻率不規(guī)則因子變化情況，進(jìn)而實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)填埋堆體在施工、運(yùn)營(yíng)、維護(hù)期整個(gè)過(guò)程中的內(nèi)在結(jié)構(gòu)變化情況，從而進(jìn)行垃圾填埋場(chǎng)工程安全預(yù)警。該系統(tǒng)能貫穿于填埋工程建設(shè)運(yùn)行始終，具有操作簡(jiǎn)便快捷、連續(xù)無(wú)損、成果可靠、成本低廉、易于推廣等優(yōu)點(diǎn)，且填補(bǔ)了填埋工程風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與工程安全預(yù)警的空白，具有較強(qiáng)的推廣與應(yīng)用價(jià)值。 以上僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種垃圾填埋場(chǎng)電阻率不規(guī)則因子測(cè)試及工程安全預(yù)警方法，其特征在于，電阻率不規(guī)則因子定義Apt= (P ^Pc1VPc1，其中Λ PtS電阻率不規(guī)則因子，pt、P ^分別為實(shí)時(shí)球電阻率和初始球電阻率；首先得到水平電阻率P 7)W和垂直電阻率P ei，再將水平電阻率P水平及垂直電阻率P垂直轉(zhuǎn)換為球電阻率P球=(2X P 7ΚΨ +P垂直)/3 ;初始狀態(tài)下獲得的球電阻率為初始球電阻率，實(shí)時(shí)狀態(tài)下獲得的電阻率為實(shí)時(shí)球電阻率，將兩者代入電阻率不規(guī)則因子計(jì)算公式得到不規(guī)則因子△ Pt。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，垃圾填埋場(chǎng)中填埋體的電阻率P可表示為P = (RS)/L= (Δν · S)/(IL);式中S為電極面積,單位m2, L為電極間距,單位m, I為電流強(qiáng)度，單位A，R為垃圾填埋場(chǎng)中土體電阻；垃圾填埋場(chǎng)中土體電阻R采用非平衡電橋測(cè)量。
3.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，在揭示填埋堆體內(nèi)部變形、裂縫、滲透破壞、以及填埋堆體滑動(dòng)破壞所對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)異常情況與其電阻率不規(guī)則因子的內(nèi)在關(guān)聯(lián)的基礎(chǔ)上，構(gòu)建相應(yīng)的填埋堆體變形、裂縫、滲透、滑動(dòng)破壞與其結(jié)構(gòu)變化相耦合的結(jié)構(gòu)性應(yīng)力-應(yīng)變本構(gòu)模型； 對(duì)Biot Consolidation Finite Element Method(BCFEM)有限兀程序進(jìn)行相應(yīng)部分的修改，將所構(gòu)建的結(jié)構(gòu)性本構(gòu)模型編成子程序，并對(duì)相應(yīng)的求解方法進(jìn)行修改，進(jìn)行模型的數(shù)值計(jì)算，進(jìn)而將模型應(yīng)用于實(shí)際的填埋工程，進(jìn)行填埋場(chǎng)是否會(huì)發(fā)生部變形、裂縫、滲透破壞、或滑動(dòng)破壞的填埋場(chǎng)工程安全預(yù)警。
4.一種垃圾填埋場(chǎng)電阻率不規(guī)則因子測(cè)試及工程安全預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括 用于采集垃圾填埋場(chǎng)所測(cè)試填埋體的水平電阻信號(hào)及垂直電阻信號(hào)，并對(duì)所采集的水平電阻信號(hào)及垂直電阻值信號(hào)進(jìn)行輸出的數(shù)據(jù)采集探測(cè)器； 與所述數(shù)據(jù)采集探測(cè)器相連接，用于接收所述數(shù)據(jù)采集探測(cè)器輸出的水平電阻值信號(hào)及垂直電阻值信號(hào)，根據(jù)非平衡電橋原理計(jì)算出垃圾填埋場(chǎng)所測(cè)試填埋體的水平電阻值及垂直電阻值，并對(duì)計(jì)算出的水平電阻值及垂直電阻值以電信號(hào)的形式進(jìn)行輸出的數(shù)據(jù)采集控制模塊； 與所述數(shù)據(jù)采集控制模塊相連接，用于接收所述數(shù)據(jù)采集控制模塊輸出的水平電阻值及垂直電阻值，根據(jù)所測(cè)試土體的水平電阻值及垂直電阻值計(jì)算獲得電阻率不規(guī)則因子，并根據(jù)電阻率不規(guī)則因子變化情況反映垃圾填埋體的結(jié)構(gòu)性變化情況，從而進(jìn)行填埋工程的安全預(yù)警的智能控制終端。
5.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集探測(cè)器通過(guò)屏蔽線與所述數(shù)據(jù)采集控制模塊相連接，所述數(shù)據(jù)采集控制模塊通過(guò)屏蔽線與所述智能控制終端相連接。
6.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集探測(cè)器進(jìn)一步包括水平圓環(huán)狀 石墨電極、垂直圓環(huán)狀石墨電極、十字形測(cè)試儀器、貫入器、溫度傳感器； 所述水平圓環(huán)狀石墨電極安裝在十字形測(cè)試儀的水平方向的兩端，垂直圓環(huán)狀石墨電極安裝在十字形測(cè)試儀垂直方向的上下兩端，所述溫度傳感器設(shè)置在所述十字形測(cè)試儀器的根基處，所述水平圓環(huán)狀石墨電極、垂直圓環(huán)狀石墨電極及溫度傳感器通過(guò)屏蔽線與所述數(shù)據(jù)采集控制模塊相連接； 所述貫入器是對(duì)已建垃圾填埋場(chǎng)才啟用。其主要功能是對(duì)已建填埋場(chǎng)的填埋體進(jìn)行鉆孔，鉆到所述十字形測(cè)試儀預(yù)埋深度處，后運(yùn)用貫入器配套的測(cè)點(diǎn)安裝筒，將所述十字形測(cè)試儀送入安裝到填埋體中指定位置處。
所述水平圓環(huán)狀石墨電極、垂直圓環(huán)狀石墨電極不同時(shí)進(jìn)行電阻的測(cè)量，每10秒輪循一次; 所述數(shù)據(jù)采集控制模塊進(jìn)一步包括交流電源發(fā)生器、交直流轉(zhuǎn)換電路、不平衡電橋、多檔切換開關(guān)、信號(hào)調(diào)理電路； 所述交流電源發(fā)生器與所述交直流轉(zhuǎn)換電路相連接，所述交直流轉(zhuǎn)換電路與所述不平衡電橋相連接，所述不平衡電橋分別與所述多檔切換開關(guān)及信號(hào)調(diào)理電路相連接，所述不平衡電橋中的三個(gè)臂值相等，在所述多檔切換開關(guān)上設(shè)置有10Ω、100Ω、1000Ω、IM Ω的檔位，待測(cè)土體電阻在所述多檔切換開關(guān)上設(shè)置有1-10 Ω、10-100 Ω、100-1000 Ω、1000-1ΜΩ四個(gè)檔位。
7.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述十字形測(cè)試儀器采用有機(jī)玻璃管制造而成，所述十字形測(cè)試儀接頭處的防水密封采用504膠和玻璃膠。
8.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集探測(cè)器上的溫度傳感器實(shí)現(xiàn)了智能控制終端對(duì)溫度進(jìn)行補(bǔ)償，18°C時(shí)土體的電阻率P18= PtX (l+α X(T-IS))，其中P 18為18°C時(shí)土的電阻率；P X為溫度電阻率；T為溫度；α為試驗(yàn)常數(shù),采用O. 0250C '
9.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述貫入器由外筒、測(cè)點(diǎn)安裝筒、滑動(dòng)套筒、四開錐筒構(gòu)成，外筒和測(cè)點(diǎn)安裝筒均由10節(jié)組成，每節(jié)長(zhǎng)I米，相互間通過(guò)螺紋固定連接，測(cè)點(diǎn)安裝筒外表面標(biāo)有刻度，外筒上還設(shè)置有打擊帽，打擊帽外圍兩端焊接有兩個(gè)耳環(huán)，兩個(gè)耳環(huán)間設(shè)置有一不銹鋼鏈，外筒的下端設(shè)置有鋼材制成的活瓣式錐筒尖。
10.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述智能控制終端進(jìn)一步用于在揭示填埋堆體內(nèi)部變形、裂縫、滲透破壞、以及填埋堆體滑動(dòng)破壞所對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)異常情況與其電阻率不規(guī)則因子的內(nèi)在關(guān)聯(lián)的基礎(chǔ)上，構(gòu)建相應(yīng)的填埋堆體變形、裂縫、滲透、滑動(dòng)破壞與其結(jié)構(gòu)變化相稱合的結(jié)構(gòu)性應(yīng)力-應(yīng)變本構(gòu)模型；對(duì)Biot Consolidation Finite ElementMethod(BCFEM)有限元程序進(jìn)行相應(yīng)部分的修改，將所構(gòu)建的結(jié)構(gòu)性本構(gòu)模型編成子程序，并對(duì)相應(yīng)的求解方法進(jìn)行修改，進(jìn)行模型的數(shù)值計(jì)算，進(jìn)而將模型應(yīng)用于實(shí)際的填埋工程，進(jìn)行填埋場(chǎng)是否會(huì)發(fā)生部變形、裂縫、滲透破壞、或滑動(dòng)破壞的填埋場(chǎng)工程安全預(yù)警。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種垃圾填埋場(chǎng)電阻率不規(guī)則因子測(cè)試及工程安全預(yù)警方法與系統(tǒng)，在垃圾填埋堆體施工、運(yùn)營(yíng)、維護(hù)期的整個(gè)過(guò)程中，數(shù)據(jù)采集探測(cè)器采集垃圾填埋場(chǎng)所測(cè)試填埋體的水平電阻信號(hào)及垂直電阻信號(hào)，數(shù)據(jù)采集控制模塊根據(jù)非平衡電橋原理計(jì)算出垃圾填埋場(chǎng)所測(cè)試填埋體的水平電阻值及垂直電阻值，智能控制終端根據(jù)所測(cè)試填埋體的水平電阻值及垂直電阻值計(jì)算獲得電阻率不規(guī)則因子，進(jìn)而實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)填埋堆體在施工、運(yùn)營(yíng)、維護(hù)期整個(gè)過(guò)程中的內(nèi)在結(jié)構(gòu)變化情況，從而進(jìn)行垃圾填埋場(chǎng)工程安全預(yù)警。該系統(tǒng)能貫穿于填埋工程建設(shè)運(yùn)行始終，具有操作簡(jiǎn)便快捷、連續(xù)無(wú)損、成果可靠、成本低廉、易于推廣等優(yōu)點(diǎn)，且填補(bǔ)了填埋工程風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與工程安全預(yù)警的空白，具有較強(qiáng)的推廣與應(yīng)用價(jià)值。
文檔編號(hào)G01R27/02GK102944748SQ20121045524
公開日2013年2月27日 申請(qǐng)日期2012年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月8日
發(fā)明者于小娟, 施建勇, 秦建香, 蘇瑛, 張榮蘭, 錢俊 申請(qǐng)人:鹽城工學(xué)院