一种大坝深水区大变形沉降观测装置

技术领域

本发明涉及沉降监测技术领域，具体涉及一种大坝深水区大变形沉降观测装置。

背景技术

20世纪以来，多个国家相继发生了水库的跨坝事件，给相关国家带来了惨重的灾害和巨大的经济损失，引起人们对大坝安全监测的高度重视，而随着水利工程标准化管理的进一步推进，水库大坝安全监测工作的重要性也日显突出。大坝安全监测的主要项目有变形监测、渗流监测、应力应变监测、温度监测和大坝周围环境监测等，由于变形监测能直观地反映大坝的运行性态，许多大坝性态出现异常，最初都是通过变形监测值出现异常得到反映的，加之受地质和大坝建设历史条件影响，很多大坝坝基直接建于软土和岩基覆盖层上，导致大坝蓄水运行后出现沉降变形的不均匀性和大变形病患突出的问题，因此变形监测项目被列为大坝安全监测的首选监测项目，尤其是大坝深水区大变形沉降监测成为了大坝重要安全监测和评价指标之一。目前，大坝沉降监测通常采用沉降杆、水管式沉降仪、液压式沉降仪或电磁式沉降仪等几种方式，但往往都还存在着操作不便，测量精度不能达到要求，或是不能实现自动化测量等问题，导致测量效率不高，不能广泛应用于大坝的沉降安全监测。因此，研制开发一种操作方便，测量精度高，能够实现自动化测量的大坝深水区大变形沉降观测装置是客观需要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种操作方便，测量精度高，能够实现自动化测量的大坝深水区大变形沉降观测装置。

本发明的目的是这样实现的，包括基准点平台和多个混凝土测墩，基准点平台设置在大坝坝基一侧的岸坡上，多个混凝土测墩浇注在大坝坝基上，基准点平台上安装有储液箱，储液箱的顶部设置有进液管，储液箱的下部设置有第一渗压计，第一渗压计的电缆与大坝的测量平台连通。

每个混凝土测墩的边缘上均布有多根螺杆，螺杆的下端设置有预埋板，预埋板浇筑在混凝土测墩的内部，混凝土测墩的上方设置有安装板，安装板穿装在螺杆上后通过螺母紧固连接，安装板上设置有密封箱，密封箱内的中部竖直设置有隔板，隔板将密封箱的内部空间分割成安装室和储液室，安装室内设置有第二渗压计，第二渗压计的电缆穿过安装室的顶部后与大坝的测量平台连接，电缆与安装室的顶部密封固定连接，第二渗压计的进压端穿过隔板后与储液室连通，第二渗压计与隔板之间密封固定连接，储液室的顶部设置有排空支管，排空支管上设置有排空阀，储液室的下部设置有输液支管，密封箱的上方设置有输液总管，每根输液支管的端部均与输液总管连通，输液总管的一端封堵，另一端与储液箱的下部连通，输液支管和输液总管均为柔性管。

进一步的，密封箱的材质为不锈钢。

进一步的，安装室外部的电缆上套装有第一柔性保护管，且第一柔性保护管的下端与安装室的顶部密封固定连接。

进一步的，输液总管上套装有第二柔性保护管，输液支管上套装有第三柔性保护管，第三柔性保护管的一端与储液室的外壁密封固定连接，另一端与第二柔性保护管连通。

进一步的，输液总管和第二柔性保护管之间的环形空间内设置有螺旋板，螺旋板的内侧与输液总管的外壁固定连接，螺旋板的外侧与第二柔性保护管的内壁之间留有间隙。

进一步的，每个密封箱上方的第二柔性保护管上均设置有卡箍，卡箍的底部通过伸缩杆与密封箱的顶部连接。

进一步的，输液总管的上方设置有排空总管，每根排空支管的上端均与排空总管连通，排空总管的一端封堵，另一端与设置在储液箱一侧的集液箱连接，集液箱与储液箱之间通过回流管连通，回流管上设置有回流阀。

进一步的，第一渗压计的外部设置有保护罩，保护罩固定在储液箱的外壁上，安装室的内部、保护罩的内部均填装有保温绝热材料。

本发明在大坝坝基的指定位置设置混凝土测墩，通过螺杆和螺母固定有安装板，并在安装板上安装密封箱，再将第二渗压计密封设置在密封箱内，使得第二渗压计不受水下填筑和水上填筑的影响，避免受到施工的干扰和破坏，其次，通过隔板将第二渗压计的出线端和进压端隔开，避免进压端的液体与出线端的电缆接触，提高第二渗压计的使用安全性能。本发明在使用过程中，通过进液管向储液箱中注入测压液，测压液经输液总管分别输送到各根输液支管中，再经输液支管进入各个储液室内，在上述过程中，可将各根管线中的空气汇集到储液室，最后打开排空阀，空气从储液室顶部的排空支管排出，空气排空后关闭排空阀即可，当测量点发生沉降时，密封箱内的第二渗压计随之下降，引起第二渗压计和储液箱之间高程的变化，这时，通过第二渗压计将测量到的液压变化值传递给大坝的测量平台，再通过第一渗压计将测得的压强传递给大坝的测量平台，最终通过换算计算出高差值，与上次测量的结果进行对比，即可计算出测量点的沉降值。本发明操作方便，测量精度高，能够实现自动化测量，具有显著的经济价值和社会价值。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为图1中节点A的放大结构示意图；

图中：1-基准点平台，2-混凝土测墩，3-岸坡，4-储液箱，5-进液管，6-第一渗压计，7-螺杆，8-预埋板，9-安装板，10-密封箱，11-隔板，12-安装室，13-储液室，14-第二渗压计，15-电缆，16-输液支管，17-输液总管，18-第一柔性保护管，19-第二柔性保护管，20-第三柔性保护管，21-螺旋板，22-卡箍，23-伸缩杆，24-排空总管，25-集液箱，26-回流管，27-回流阀，28-保护罩，29-保温绝热材料，30-排空支管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明所作的任何变更或改进，均属于本发明的保护范围。

如图1～2所示，本发明包括基准点平台1和多个混凝土测墩2，基准点平台1设置在大坝坝基一侧的岸坡3上，多个混凝土测墩2浇注在大坝坝基上，基准点平台1上安装有储液箱4，储液箱4的顶部设置有进液管5，储液箱4的下部设置有第一渗压计6，第一渗压计6为现有仪器，可直接在市场上选购使用，第一渗压计6的一端接有电缆15，另一端为进压端，进压端与测压液接触，对测压液的压力进行测量，第一渗压计6的电缆15与大坝的测量平台连通。

每个混凝土测墩2的边缘上均布有多根螺杆7，螺杆7的下端设置有预埋板8，预埋板8浇筑在混凝土测墩2的内部，混凝土测墩2的上方设置有安装板9，安装板9穿装在螺杆7上后通过螺母紧固连接，安装板9上设置有密封箱10，密封箱10内的中部竖直设置有隔板11，隔板11将密封箱10的内部空间分割成安装室12和储液室13，安装室12内设置有第二渗压计14，第二渗压计14与第一渗压计6应选用同规格的型号，第二渗压计14的电缆15穿过安装室12的顶部后与大坝的测量平台连接，电缆15与安装室12的顶部密封固定连接，第二渗压计14的进压端穿过隔板11后与储液室13连通，第二渗压计14与隔板11之间密封固定连接，储液室13的顶部设置有排空支管30，排空支管30上设置有排空阀，储液室13的下部设置有输液支管16，密封箱10的上方设置有输液总管17，每根输液支管16的端部均与输液总管17连通，输液总管17的一端封堵，另一端与储液箱4的下部连通，输液支管16和输液总管17均为柔性管。

本发明在大坝坝基的指定位置设置混凝土测墩2，通过螺杆7和螺母固定有安装板9，并在安装板9上安装密封箱10，再将第二渗压计14密封设置在密封箱10内，使得第二渗压计14不受水下填筑和水上填筑的影响，避免受到施工的干扰和破坏，其次，通过隔板11将第二渗压计14的出线端和进压端隔开，避免进压端的液体与出线端的电缆15接触，提高第二渗压计14的使用安全性能。本发明在使用过程中，通过进液管5向储液箱4中注入测压液，测压液经输液总管17分别输送到各根输液支管16中，再经输液支管16进入各个储液室13内，在上述过程中，可将各根管线中的空气汇集到储液室13，最后打开排空阀，空气从储液室13顶部的排空支管30排出，空气排空后关闭排空阀即可，当测量点发生沉降时，密封箱10内的第二渗压计14随之下降，引起第二渗压计14和储液箱4之间高程的变化，这时，通过第二渗压计14将测量到的液压变化值传递给大坝的测量平台，再通过第一渗压计6将测得的压强传递给大坝的测量平台，最终通过换算计算出高差值，与上次测量的结果进行对比，即可计算出测量点的沉降值。

密封箱10的材质为不锈钢，密封箱10长期位于水中，使用不锈钢材料可防止生锈和腐蚀，提高使用寿命。

安装室12外部的电缆15上套装有第一柔性保护管18，且第一柔性保护管18的下端与安装室12的顶部密封固定连接，第一柔性保护管18对电缆15具有保护作用，将电缆15和水隔开，提高安全性能。

输液总管17上套装有第二柔性保护管19，输液支管16上套装有第三柔性保护管20，第三柔性保护管20的一端与储液室13的外壁密封固定连接，另一端与第二柔性保护管19连通，第二柔性保护管19和第三柔性保护管20可分别对输液总管17和输液支管16起到保护作用，将输液总管17和输液支管16与水隔开，避免了水对输液总管17和输液支管16的腐蚀，提高其使用寿命，也可使其不受水下填筑和水上填筑的影响，避免受到施工的干扰和破坏，

输液总管17和第二柔性保护管19之间的环形空间内设置有螺旋板21，螺旋板21的内侧与输液总管17的外壁固定连接，螺旋板21的外侧与第二柔性保护管19的内壁之间留有间隙，通过螺旋板21的设置可避免输液总管17和第二柔性保护管19之间产生摩擦，防止输液总管17因摩擦而破裂。

每个密封箱10上方的第二柔性保护管19上均设置有卡箍22，卡箍22的底部通过伸缩杆23与密封箱10的顶部连接，通过伸缩杆23和卡箍22将第二柔性保护管19固定在密封箱10的上方，使得第二柔性保护管19只能上下移动，而不会随水流随意摆动。

输液总管17的上方设置有排空总管24，每根排空支管30的上端均与排空总管24连通，排空总管24的一端封堵，另一端与设置在储液箱4一侧的集液箱25连接，集液箱25与储液箱4之间通过回流管26连通，回流管26上设置有回流阀27，在实际观测过程中，测压液可选用纯净水或其它可用的液体，在正式投入使用前，须通过储液箱4向输液总管17、输液支管16和储液室13中通入测压液，从而将其中的空气或气泡排空，具体体现在当排出的测压液中不再含有气泡为止，在这个过程中，会排出许多测压液，为了避免测压液的浪费，将含有气泡的测压液通过排空总管24排入集液箱25，经气液分离后，将测压液返回到储液箱4中继续使用。

第一渗压计6的外部设置有保护罩28，保护罩28固定在储液箱4的外壁上，安装室12的内部、保护罩28的内部均填装有保温绝热材料29，由于渗压计本身会随周围温度变化而热胀冷缩，使得仪器随温度变化产生应变，其观测值也随温度变化而变化，为了减小周围环境温度对仪器的影响，使用石棉等不易腐蚀的保温绝热材料29密实填充在安装室12和保护罩28的内部，使得仪器的温度相对恒定或降低仪器的温度变化速率，从而降低渗压计的测量误差。