一种采用方形监测盘的水下土工膜监测方法技术

本发明专利技术公开了一种采用方形监测盘的水下土工膜监测方法，包括步骤一：在库盆或渠底水域内设置至少三行监测节点的监测节点阵列，位于首行或位于未行内部的中段监测节点采用方形监测盘，各个所述方形监测盘中包括设有的应力应变传感器，各个行内的监测节点之间连接有绳索，步骤二：各个行中的监测节点的应力应变监测装置均通过本行的控制总线与堤岸上设置的控制箱电连接；步骤三：各个信号上传至云端服务器，直至中心服务器将最先发出信号或信号峰值大的监测节点的位置坐标初步确定为土工膜形变或破损位置的坐标。本发明专利技术针对监测节点在阵列中的具体位置，采用模块化设计，满足信号采集功能的同时，降低成本，有利于具体实施和推广。

【技术实现步骤摘要】
一种采用方形监测盘的水下土工膜监测方法
本专利技术涉及水利、建筑、市政等土工膜防渗工程的
，具体是一种采用方形监测盘的水下土工膜监测方法。
技术介绍
土工膜防渗是一种比较成熟的技术，早期用于库底或渠底的垂直铺塑防渗工程，近几年在平原水库等水利工程应用较广泛；在平原水库、面板堆石坝、河渠、围堰等工程中，采用土工膜防渗是一种比较有效的技术。我国在平原水库、南水北调工程中大量应用土工膜水平防渗技术，说明了土工膜防渗技术的有效性。在岩溶区山区水库中应用土工膜全库盆水平防渗的实例很少，并且也有不成功的案例：如山东枣庄石榴园景区塘坝防渗工程，就是由于排水排气不当，且无监测措施，导致土工膜隆起破坏。王浦洲水库也采用了土工膜防渗技术，水库采用土工膜库盆防渗，由于缺乏有效的监测技术，无实际意义。在库盆防渗工程中，土工膜的完整性主要受到以下两种情况影响：一是膜下基础、地基陷落造成土工膜部分悬空，膜体延伸后的抗拉、抗剪强度较低，易于撕裂；二是膜下地基由于排气不畅等导致地基隆起，土工膜易受损坏。水下的土工膜一旦受损，当前存在对“受损部位难以确定”这一技术难题，后续的及时修复更是无法实施。上述情况发生会加剧库水渗漏，造成大量水量损失，影响水库的安全和正常运行。因此，在土工膜应用过程中，对后期土工膜有效监测成为一道急需解决的问题。
技术实现思路
本专利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受损后，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，本专利技术提出一种采用方形监测盘的水下土工膜监测方法，包括的步骤如下：步骤一，在库盆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，在首行或未行之内除首个和末个的监测节点外，在中段的监测节点的所述应力应变监测装置采用方形监测盘，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各个监测节点上设有的应力应变检测装置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的应力应变检测装置一起敷设在水下的库盆或渠底表面上，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岸上设置的控制箱电连接；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数据信号，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数据信号，各个所述数据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数据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位置坐标；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。另外，根据本专利技术实施例可以具有如下附加的技术特征：根据本专利技术的一个实施例，所述方形监测盘包括与所述方形监测盘配套的方形盖，位于所述方形盖的左、右两边之间的两条直边的外侧设置有翻沿，所述翻沿上设有安装孔，面向所述方形监测盘，在所述方形监测盘内关于左、右两边对称的对称中心轴线上且靠近偏上侧的所述直边位置设有集线台，所述集线台上设有接线塞，在所述集线台上设有关于所述方形监测盘内的左、右两边的对称中心轴线对称的两对螺栓孔，两对连接片的一端通过螺栓分别与该两对螺栓孔配合且紧固在集线台上，两对连接片的另一端分别各自独立连接两对应力应变传感器，其中一对应力应变传感器的轴向轴线与相连接的螺栓孔的径向中心之间的连线处于同一条直线上，且与所述方形监测盘的左、右两边之间的两条所述直边相平行，另外一对应力应变传感器的轴向轴线关于所述方形监测盘内的左、右两边的对称中心轴线对称呈八字型，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应力应变传感器远离所述连接片的另一端上，所述方形监测盘的侧壁上设有防水塞，所述绳索通过防水塞穿出方形监测盘与相邻的其他监测节点连接，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。水下土工膜监测方法所采用的系统，包括在库盆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；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盆或渠底表面上，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岸上设置的控制箱电连接；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。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，严重时将导致水库盆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，并在相邻监测节点之间通过绳索连接起来构成网孔网络结构，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，从而实现最好的应力监测方式：就是使土工膜永远不受或少受应力作用的良好效果。不利的情况是当水下的土工膜受应力发生形变乃至破损的初期，由于绳索导致有可能获取的应力数据信号值较小，这可以通过在后期的控制中心服务器的程序中，降低监测信号阈值下限的方式，弥补因绳索导致监测灵敏度降低的问题，通常情况下，土工膜的应力抗拉强度为≥250N/125px，这里采取阈值下限设为80～140N/125px，人为降低阈值，在不增本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种采用方形监测盘的水下土工膜监测方法，其特征在于，包括的步骤如下：步骤一，在库盆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，在首行或未行之内除首个和末个的监测节点外，在中段的监测节点的所述应力应变监测装置采用方形监测盘，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各个监测节点上设有的应力应变检测装置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的应力应变检测装置一起敷设在水下的库盆或渠底表面上，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岸上设置的控制箱电连接；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数据信号，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数据信号，各个所述数据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数据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位置坐标；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。...

【技术特征摘要】
1.一种采用方形监测盘的水下土工膜监测方法，其特征在于，包括的步骤如下：步骤一，在库盆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，在首行或未行之内除首个和末个的监测节点外，在中段的监测节点的所述应力应变监测装置采用方形监测盘，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各个监测节点上设有的应力应变检测装置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的应力应变检测装置一起敷设在水下的库盆或渠底表面上，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岸上设置的控制箱电连接；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数据信号，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数据信号，各个所述数据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数据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...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈丕华，张联洲，陈培良，徐运海，樊冰，田野，武佳枚，王松岳，从容，
申请(专利权)人：山东省水利科学研究院，
类型：发明
国别省市：山东,37