一种水下土工膜的监测系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种水下土工膜的监测系统，包括在库底或渠底内的水域中设置至少三行监测节点，构成奇数行或偶数行的监测节点阵列，各个所述监测节点中包括设有的应力应变监测装置，在各个行内的监测节点的应力应变监测装置之间连接有绳索，相邻行的相邻监测节点中的应力应变监测装置之间通过绳索连接构成三角形网孔，各个行中的监测节点的应力应变监测装置均与本行的控制总线连接，各个行的所述控制总线均与设置在堤岸上的控制箱电连接；所述控制箱与云端服务器通讯。本实用新型专利技术的技术方案，在对库底或渠底的渗漏防治中，大大减少人力物力的投入，具有较大的经济效益和应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种水下土工膜的监测系统
本技术涉及土石坝、河渠等防渗工程
，特别是一种水下土工膜的监测系统。
技术介绍
目前，土工膜已大量用于土石坝防渗工程中，包括水库大坝、平原水库库底及围坝或者是渠底的防渗工程等。与其它防渗形式相比，土工膜用于土石坝防渗工程，具有防渗效果好、施工简单、造价低的优点。土工膜作为一种以高分子聚合物为基本原料的防水阻隔型材料，其主要成分为:低密度聚乙烯(LDPE)土工膜、高密度聚乙烯(HDPE)土工膜和EVA土工膜。土工膜的防渗原理是以塑料薄膜的不透水性隔断土坝漏水通道，以其较大的抗拉强度和延伸率承受水压和适应坝体变形。土工膜用于土石坝防渗工程，由于缺乏有效的监测技术，特别是由于土工膜下地基变形引起膜体损坏无法快速定位、修复，导致土工膜的应用受到了很大的限制。此外，在城市建设及城市配套水利工程中，对于地质条件较差、缺乏连续不透水层的地区采用土工膜进行防渗也成为首选。主要原因在于土工膜属于柔性材料，对水下地基变形的适应能力很强，在未遭受外力刺穿、撕裂的情况下，其老化速度能够满足多数水利工程的经济寿命需求，特别适用于多地震地区和岩溶地区的防渗铺盖。土工膜用于土石坝防渗工程，土工膜的完整性是保证防渗工程质量的关键因素。土工膜的完整性主要受水下地基变形的影响，水下地基变形一般有两类情况：一类是膜下地基塌陷，造成土工膜部分悬空；另一类是膜下地基隆起以及气体膨胀。上述两种情况均会导致土工膜局部受力过大从而损坏。土工膜局部受损后，由于缺乏有效的监测技术，目前存在“开裂部位难以确定”这一重大技术缺陷，使得土工膜修复难以进行。由于渗水穿越土工膜后迅速在土体内扩散，即使预埋监测仪器也无法在小范围内确定损伤部位。这一弊端将使得膜体开裂初期短暂抢修时机的丧失，使土工膜撕裂和渗透破坏急剧扩展，不仅造成库水大量渗漏，而且会严重威胁到土石坝的安全运行。因此，对水下土工膜进行有效监测是急需解决的问题。
技术实现思路
本技术所解决的技术问题是：针对水下起防渗作用的土工膜意外破损后，如何能做到迅速发现并精确定位的技术问题。为实现上述目的，本技术提出一种水下土工膜的监测方法的系统，包括在库底或渠底内的水域中设置至少三行监测节点，构成奇数行或偶数行的监测节点阵列，其中，所述偶数行的各个监测节点分别设置在所述奇数行的各个相邻的两个监测节点间距区域之间，各个所述监测节点中包括设有的应力应变监测装置，在各个行内的监测节点的应力应变监测装置之间连接有绳索，相邻行的相邻监测节点中的应力应变监测装置之间通过绳索连接构成三角形网孔，其中，相邻奇数行中的首个监测节点的应力应变监测装置之间也连接绳索，相邻奇数行中的末端监测节点的应力应变监测装置之间也通过绳索进行连接；所述应力应变监测装置中包括应力应变传感器；监测节点阵列中的各个绳索之间保持张紧并将监测节点固定安装在土工膜朝下的一面上，土工膜连同朝下一面上的监测节点一起敷设在水下的库底或渠底表面上，各个行中的监测节点的应力应变监测装置均与本行的控制总线连接，各个行的所述控制总线均与设置在岸上的控制箱电连接；所述控制箱与云端服务器通讯，所述云端服务器通过网关与控制中心的中心服务器通信，所述云端服务器还与移动终端通信。根据本技术的一个实施例，所述控制箱中包括设有的控制器，还包括与控制器连接的无线发射模块，无线发射模块通过无线路由器与云端服务器通讯。所述控制器为PLC控制器，所述绳索为不锈钢丝绳。本技术还提出一种水下土工膜的监测方法，包括的步骤如下：步骤一，在库底或渠底水域内设置至少三行监测节点，构成奇数行或偶数行的监测节点阵列，其中，所述偶数行的各个监测节点分别设置在所述奇数行的各个相邻的两个监测节点间距区域之间，各个所述监测节点中包括设有的应力应变监测装置，在各个行内的监测节点中的应力应变监测装置之间连接有绳索，相邻行的相邻监测节点中的应力应变监测装置之间通过绳索连接构成三角形网孔，其中，相邻奇数行中的首个监测节点中的应力应变监测装置之间也连接绳索，相邻奇数行中的末端监测节点中的应力应变监测装置之间也通过绳索进行连接；步骤二，监测节点阵列中的各个绳索之间保持张紧并将监测节点固定安装在土工膜朝下的一面上，将土工膜连同朝下一面上的监测节点一起敷设在水下的库底或渠底表面上，各个行中的监测节点中的应力应变监测装置均与本行的控制总线连接，各个行的所述控制总线均与设置在岸上的控制箱电连接；步骤三，当任意一处土工膜发生形变，位于土工膜背面的相应位置的监测节点中的应力应变监测装置首先感受到应力作用而发出信号，同时，与该应力应变监测装置相连接的绳索受到牵扯，使周边监测节点中的应力应变监测装置也感受到土工膜的形变而发出信号，各个所述信号都会通过各自所在行的控制总线传输至控制箱中，控制箱中的控制器将各个信号上传至云端服务器，控制中心的中心服务器的内部程序对发出信号进行时间排序以及将信号与土工膜所受应力峰值的阈值下限比较，舍弃小于阈值下限的应力峰值信号，记录大于阈值下限的应力峰值信号，阈值下限可设为80～140N/125px，其中N单位为牛顿，PX为像素；将信号峰值最大或最先发出信号的应力应变监测装置所在监测节点的坐标作为土工膜形变或破损位置的坐标位置；获悉该坐标信号的技术人员对相应的监测节点及其周围区域进行排查，即可获得相对精准的土工膜形变或破损位置，为进一步应急处理提供技术支持。位于奇数行中的首个所述监测节点的应力应变监测装置包括盘体，所述盘体包括扇形盘和与所述扇形盘配套的扇形盖，在所述扇形盖的两条直边的外侧设置有翻沿，所述翻沿上设有安装孔，在所述扇形盘内与弧线边正对一侧的位置设有集线台，所述集线台上设有接线塞，在集线台靠近扇形盘的弧线边的一侧的台面边缘上设有三个螺栓孔，三个连接片的一端分别通过螺栓与三个螺栓孔配合而紧固在集线台上，三个连接片的另一端分别各自连接有应力应变传感器，在每个应力应变传感器的远离所述连接片的另一端也设有螺栓孔，压板通过螺栓与螺栓孔的配合将绳索的一端压接在各自所述应力应变传感器远离所述连接片的另一端上，所述扇形盘的侧壁上设有防水塞，所述绳索通过防水塞穿出扇形盘与相邻的其他监测节点的应力应变监测装置连接，所述应力应变传感器的信号线分别通过所述接线塞与本行内的控制总线电连接。本技术方案的工作原理是，在采用敷设土工膜对水下工程进行防渗处理的具体应用中，针对土工膜的膜体在地基变化以及外力等作用下容易受损，严重时将导致库底或渠底渗漏等事故发生的实际情况，采取在土工膜朝下的一面上安装多个监测节点，并将相邻监测节点之间通过绳索连接起来构成网孔网络结构，当水下的土工膜受力发生形变乃至破损的初期，最近的监测节点的应力应变监测装置受到途经形变区域相应绳索的牵引而产生警示信号，同时与该应力应变监测装置相连接的其他绳索也受到牵扯，使周边的应力应变监测装置也会或多或少的感受到土工膜的形变信号，各个信号通过控制总线先后上传至云端服务器，再经云端服务器与控制中心的服务器通信，控制中心的服务器通过内部程序对获得信号，这里，设立的绳索在参与构建监测节点阵列网孔并起到应力信号联动作用的同时还起到加强筋的作用，可以增强水下土工膜抗拉能力，变相提高土工膜抵御外力避免破损的能力，从而实现最好的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水下土工膜的监测系统，其特征在于，包括在库底或渠底内的水域中设置至少三行监测节点，构成奇数行或偶数行的监测节点阵列，其中，所述偶数行的各个监测节点分别设置在所述奇数行的各个相邻的两个监测节点间距区域之间，各个所述监测节点中包括设有的应力应变监测装置，在各个行内的监测节点的应力应变监测装置之间连接有绳索，相邻行的相邻监测节点中的应力应变监测装置之间通过绳索连接构成三角形网孔，其中，相邻奇数行中的首个监测节点的应力应变监测装置之间也连接绳索，相邻奇数行中的末端监测节点的应力应变监测装置之间也通过绳索进行连接；所述应力应变监测装置中包括应力应变监测装置；监测节点阵列中的各个绳索之间保持张紧并将监测节点固定安装在土工膜朝下的一面上，土工膜连同朝下一面上的监测节点一起敷设在水下的库底或渠底表面上，各个行中的监测节点的应力应变监测装置均与本行的控制总线连接，各个行的所述控制总线均与设置在岸上的控制箱电连接；所述控制箱与云端服务器通讯，所述云端服务器通过网关与控制中心的中心服务器通信，所述云端服务器还与移动终端通信。

【技术特征摘要】
1.一种水下土工膜的监测系统，其特征在于，包括在库底或渠底内的水域中设置至少三行监测节点，构成奇数行或偶数行的监测节点阵列，其中，所述偶数行的各个监测节点分别设置在所述奇数行的各个相邻的两个监测节点间距区域之间，各个所述监测节点中包括设有的应力应变监测装置，在各个行内的监测节点的应力应变监测装置之间连接有绳索，相邻行的相邻监测节点中的应力应变监测装置之间通过绳索连接构成三角形网孔，其中，相邻奇数行中的首个监测节点的应力应变监测装置之间也连接绳索，相邻奇数行中的末端监测节点的应力应变监测装置之间也通过绳索进行连接；所述应力应变监测装置中包括应...

【专利技术属性】
技术研发人员：董新美，何文龙，王玉太，徐运海，何鑫，张立华，程素珍，刘莉莉，魏兆珍，贾翠兰，陈丕华，
申请(专利权)人：山东省水利科学研究院，
类型：新型
国别省市：山东,37