一种下游尾矿库大坝内侧应力应变综合监测系统技术方案

本发明专利技术涉及尾矿库安全监测领域，尤其涉及一种下游尾矿库大坝内侧应力应变综合监测系统。该系统包括有待测下游尾矿库大坝主体、坝体内侧安全数据采集装置、GPS终端，所述安全数据采集装置由多个电阻式半导体应变片、超声波水位计、温度计组成，所述安全数据采集装置阵列设置在所述预制桩内，所述电阻式半导体应变片、超声波水位计、温度计通过电缆相互连接，所述待测大坝主体上部设置有供电装置；所述顶部预制桩处设置有GPS终端；所述GPS终端、安全数据采集装置收集的信息均传递给监测中心，所述监测中心将信息传递给远程网络监控终端。本发明专利技术操作方便,警示效果明显,实现了多参数的同时检测。

A Comprehensive Monitoring System for Stress and Strain in the Inner Dam of Downstream Tailings Reservoir

【技术实现步骤摘要】
一种下游尾矿库大坝内侧应力应变综合监测系统
本专利技术涉及尾矿库安全监测领域，尤其涉及一种下游尾矿库大坝内侧应力应变综合监测系统。
技术介绍
鉴于上述现有技术存在的缺陷，我们专利技术了一种下游尾矿库大坝内侧应力应变综合监测系统，该专利技术一方面结构简单，操作方便,警示效果明显。另一方面，本监测系统不仅可以获得尾矿坝体整体变形数据，而且可以得到坝体内部变形信息，数据全面且较为精确,实现了多参数的同时检测。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，适应现实需要，提供一种下游尾矿库大坝内侧应力应变综合监测系统，通过应力应变综合监测系统对大坝主体内侧各局部应力应变、坝体水位线、坝体浸润线、坝体内侧温度、变形数据进行实时监测，并根据实时数据由简化Bishop算法计算出坝体内侧剖面最小安全稳定系数，从而对尾矿库大坝的稳定性实现远程监测和快速预警。为了实现本专利技术的目的,本专利技术采用的技术方案为：一种下游尾矿库大坝内侧应力应变综合监测系统，包括待测下游尾矿库大坝主体、坝体内侧安全数据采集装置3、GPS地址编码终端1、本地坝体监测中心5，所述坝体内部安全数据采集装置3安装在多个紧贴坝体内侧的非完全埋入的方形预制桩8内，所述坝体内部安全数据采集装置3由多个电阻式半导体应变片、超声波水位计、温度计组成，多个所述电阻式半导体应变片、超声波水位计、温度计阵列设置在所述待测尾矿库大坝内侧的预制桩8内，每个所述电阻式半导体应变片、超声波水位计、温度计通过电缆7分别和与其相邻的采集装置连接，所述安全数据采集装置3一侧的坝体上部设置有供电装置2；所述待测大坝主体顶部预制桩8上设置有GPS地址编码终端1，所述待测大坝主体一侧的预制桩8上设置有用于作为参考点的GPS地址编码终端1；所述GPS地址编码终端1、坝体内侧安全数据采集装置3收集的信息均传递给本地坝体监测中心5，所述本地坝体监测中心5设置有互转式无源数据采集转换器，所述本地坝体监测中心5将信息传递给远程网络监控终端6。所述多个紧贴坝体内侧的非完全埋入的方形预制桩8的桩截面尺寸设置为350mm×350mm×4000mm，并通过静力压桩的方法埋入大坝主体内侧。所述待测大坝主体上的GPS地址编码终端1设置有多个，且依次等间距排布在待测大坝主体内侧顶部预制桩8上，所述GPS地址编码终端1通过微处理单元向外发射位置编码，待测大坝上的GPS地址编码终端1与作为参考点的GPS地址编码终端1之间的距离为一个定值，当大坝发生偏移时位置编码差值就会改变，信息就会传递到本地坝体监测中心5。所述多个电阻式半导体应变片、超声波水位计、温度计通过电缆7分别和与其相邻的采集装置连接，通过所述电阻式半导体应变片、超声波水位计、温度计可测量待测大坝主体内侧各局部应力应变、坝体水位线、坝体浸润线、坝体内侧温度数据。多个相互连接的电阻式半导体应变片、超声波水位计、温度计一侧连接有坝体局部安全数据处理箱4，所述坝体局部安全数据处理箱4内设置有无线传输单元和数据处理单元42，所述数据处理单元将电阻式半导体应变片、超声波水位计、温度计传递过来的图像信号进行消噪、放大、信号标准化处理后通过无线传输单元发送给本地坝体监测中心5。所述供电装置2由太阳能发电板和蓄电池组成，并对所述坝体内部安全数据采集装置3、所述GPS地址编码终端1通过所述电缆7进行供电。所述本地坝体监测中心5由用于接收坝体局部安全数据处理箱4传来的变形数据的无线通讯模块、判定变形数据的判定单元以及互转式无源数据采集转换器组成，所述互转式无源数据采集转换器将接收到的局部应力应变、坝体水位线、坝体浸润线、坝体内侧温度、变形数据通过Bishop算法计算出坝体内侧剖面最小安全稳定系数，所述判定单元将所得坝体内侧剖面最小安全稳定系数与《尾矿库安全技术规程》中规定的最小安全稳定系数进行对比，从而判定该剖面稳定性是否满足规范要求，所述判定单元与报警单元连通，所述无线通讯模块连接4G网络，并经移动公网将信息传递给远程网络监控终端6。根据得到的所述待测大坝主体内侧各局部应力应变、坝体水位线、坝体浸润线、坝体内侧温度数据，结合应力应变关系，根据渗流作用下简化Bishop算法计算得坝体安全稳定系数为：式中，W1i为浸润线以上土条重力，W′2i为浸润线以下土条的浮重，hwi为土条平均浸润高度，αi为土条底面与水平方向的夹角，βi为土条中浸润线与水平方向的夹角，Di为渗透力，R为抗滑力。本专利技术的有益效果在于：(1)解决了现有尾矿坝安全运营技术的诸如数据采集周期长、精度不够、成本高、数据不全面等的缺陷；(2)采用本系统进行监测时，可以同时监测待测大坝主体内侧各局部应力应变、坝体水位线、坝体浸润线、坝体内侧温度数据以及尾矿库坝体整体和局部的实时变形，使系统更具实用性；(3)可以自动对内侧发生变形的尾矿坝实现预警，提高尾矿库安全管理；(4)实现了尾矿坝远程实时、在线监测；附图说明下面结合附图和实施案例对本专利技术做进一步的说明。图1为本专利技术的系统结构图；图2为系统示意图。其中，1－GPS地址编码终端，2－供电装置，3－坝体内侧安全数据采集装置，4－坝体局部安全数据处理箱，5－本地坝体监测中心，6－远程网络监控终端，7－电缆，8－非完全埋入的方形预制桩。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明：参见图1-2。本专利技术公开了一种下游尾矿库大坝内侧应力应变综合监测系统，包括待测下游尾矿库大坝主体、坝体内侧安全数据采集装置3、GPS地址编码终端1、本地坝体监测中心5，所述坝体内部安全数据采集装置3安装在多个紧贴坝体内侧的非完全埋入的方形预制桩8内，所述坝体内部安全数据采集装置3由多个电阻式半导体应变片、超声波水位计、温度计组成，多个所述电阻式半导体应变片、超声波水位计、温度计阵列设置在所述待测尾矿库大坝内侧的预制桩8内，每个所述电阻式半导体应变片、超声波水位计、温度计通过电缆7分别和与其相邻的采集装置连接，所述安全数据采集装置3一侧的坝体上部设置有供电装置2；所述待测大坝主体顶部预制桩8上设置有GPS地址编码终端1，所述待测大坝主体一侧的预制桩8上设置有用于作为参考点的GPS地址编码终端1；所述GPS地址编码终端1、坝体内侧安全数据采集装置3收集的信息均传递给本地坝体监测中心5，所述本地坝体监测中心5设置有互转式无源数据采集转换器，所述本地坝体监测中心5将信息传递给远程网络监控终端6。所述多个紧贴坝体内侧的非完全埋入的方形预制桩8的桩截面尺寸设置为350mm×350mm×4000mm，并通过静力压桩的方法埋入大坝主体内侧。所述电阻式半导体应变片、超声波水位计、温度计通过固定支架呈阵列式设置在所述待测尾矿库大坝紧贴内侧的预制桩8内，所述固定支架的两端设置有弹簧垫且与预制桩8上的预留接头相适应。所述固定支架的两端分别设置有弹簧垫。一方面可以防止坝体内侧受力变形造成支架破坏或者移动,另一方面也使安全数据采集装置与坝体内侧可以协同变形,减少测量误差。所述待测大坝主体上的GPS地址编码终端1设置有多个，且依次等间距排布在待测大坝主体内侧顶部预制桩8上，所述GPS地址编码终端1通过微处理单元向外发射位置编码，待测大坝上的GPS地址编码终端1与作为参考点的GPS地址编码终端1之间的距离为一个定值，当大坝发生本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种下游尾矿库大坝内侧应力应变综合监测系统，包括待测下游尾矿库大坝主体、坝体内侧安全数据采集装置(3)、GPS地址编码终端(1)、本地坝体监测中心(5)，其特征在于：所述坝体内部安全数据采集装置(3)安装在多个紧贴坝体内侧的非完全埋入的方形预制桩(8)内，所述坝体内部安全数据采集装置(3)由多个电阻式半导体应变片、超声波水位计、温度计组成，多个所述电阻式半导体应变片、超声波水位计、温度计阵列设置在所述待测尾矿库大坝内侧的预制桩(8)内，每个所述电阻式半导体应变片、超声波水位计、温度计通过电缆(7)分别和与其相邻的采集装置连接，所述安全数据采集装置(3)一侧的坝体上部设置有供电装置(2)；所述待测大坝主体顶部预制桩(8)上设置有GPS地址编码终端(1)，所述待测大坝主体一侧的预制桩(8)上设置有用于作为参考点的GPS地址编码终端(1)；所述GPS地址编码终端(1)、坝体内侧安全数据采集装置(3)收集的信息均传递给本地坝体监测中心(5)，所述本地坝体监测中心(5)设置有互转式无源数据采集转换器，所述本地坝体监测中心(5)将信息传递给远程网络监控终端(6)。

【技术特征摘要】
1.一种下游尾矿库大坝内侧应力应变综合监测系统，包括待测下游尾矿库大坝主体、坝体内侧安全数据采集装置(3)、GPS地址编码终端(1)、本地坝体监测中心(5)，其特征在于：所述坝体内部安全数据采集装置(3)安装在多个紧贴坝体内侧的非完全埋入的方形预制桩(8)内，所述坝体内部安全数据采集装置(3)由多个电阻式半导体应变片、超声波水位计、温度计组成，多个所述电阻式半导体应变片、超声波水位计、温度计阵列设置在所述待测尾矿库大坝内侧的预制桩(8)内，每个所述电阻式半导体应变片、超声波水位计、温度计通过电缆(7)分别和与其相邻的采集装置连接，所述安全数据采集装置(3)一侧的坝体上部设置有供电装置(2)；所述待测大坝主体顶部预制桩(8)上设置有GPS地址编码终端(1)，所述待测大坝主体一侧的预制桩(8)上设置有用于作为参考点的GPS地址编码终端(1)；所述GPS地址编码终端(1)、坝体内侧安全数据采集装置(3)收集的信息均传递给本地坝体监测中心(5)，所述本地坝体监测中心(5)设置有互转式无源数据采集转换器，所述本地坝体监测中心(5)将信息传递给远程网络监控终端(6)。2.根据权利要求1所述的一种下游尾矿库大坝内侧应力应变综合监测系统，其特征在于：所述多个紧贴坝体内侧的非完全埋入的方形预制桩(8)的桩截面尺寸设置为350mm×350mm×4000mm，并通过静力压桩的方法埋入大坝主体内侧。3.根据权利要求1所述的一种下游尾矿库大坝内侧应力应变综合监测系统，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄发明，刘华赞，胡奇超，王梦佳，郭建飞，张彪，
申请(专利权)人：南昌大学，
类型：发明
国别省市：江西,36