一种堆石坝填筑碾压施工过程监控及验收检验的方法技术

本发明专利技术公开了一种堆石坝填筑碾压施工过程监控及验收检验的方法，在堆石坝填筑碾压施工中，采取“过程监控+验收检验”的双重控制手段，其过程监控及验收检验的步骤共分为六步：步骤一、采集碾压前、后填料的数据；步骤二、获取碾压前、后填料的标准压缩率(即碾压前、后干密度的比值)；步骤三、获取碾压前的填料级配信息；步骤四、施工质量的过程监控及验收检验；步骤五、建立碾压后的大坝BIM模型；步骤六、大坝沉降观测及预测。本发明专利技术既能精细化监控施工过程，指导施工进行修整或调整，又能对大坝后期沉降进行预测，对运行期工程安全运行提供数据支撑，以此保证堆石坝填筑碾压的施工质量。

【技术实现步骤摘要】
一种堆石坝填筑碾压施工过程监控及验收检验的方法
本专利技术涉及筑坝施工领域，具体为一种堆石坝填筑碾压施工过程监控及验收检验的方法。
技术介绍
据不完全统计，世界范围内发生溃坝事件的坝体中98％以上也是土石坝。究其根源，很多情况都是由于施工质量原因所导致的，如：坝体坝料不满足设计要求、坝料摊铺厚度过厚、碾压施工中遍数不够、振动频率不满足要求等。目前，在实际的堆石坝填筑碾压过程中，根据常规检测干密度、含水率和压实程度等方式选点进行质量控制，此类方式多采用“以点带面”的方式反映土石坝压实状况，对碾压过程中的超压与欠压问题，即使发现压实质量缺陷也无法准确指导返工的范围及重新碾压遍数。为了解决上述存在的问题，本专利技术设计了一种堆石坝填筑碾压施工过程监控及验收检验的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决目前的监控检测方法多采用“以点带面”的方式反映土石坝压实状况，对碾压过程中的超压与欠压问题，即使发现压实质量缺陷也无法准确指导返工的范围及重新碾压遍数等缺点，而提出一种堆石坝填筑碾压施工过程监控及验收检验的方法。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：在堆石坝填筑碾压施工中，采取“过程监控+验收检验”的双重控制手段，其过程监控及验收检验的步骤共分为六步：步骤一、采集碾压前、后填料的数据。步骤二、获取碾压前、后填料的标准压缩率(即碾压前、后干密度的比值)。步骤三、获取碾压前的填料级配信息。步骤四、施工质量的过程监控及验收检验。步骤五、建立碾压后的大坝BIM模型。步骤六、大坝沉降观测及预测。优选的，所述采集碾压前、后填料的数据的步骤共分为4步；第1步：在碾压区内、外布设像控点。将多处像控点置于水准点处，利用水准点确定像控点真实三维坐标。第2步：获取填铺前表面(原始地面)的坐标点云数据。筑坝铺填料铺设前，实施第一航次飞行(F1)，确认填铺前表面(原始地面)的坐标点云数据，获取的是地表精细曲面坐标点云，建立三维DEM。第3步：获取填铺后(碾压前)表面的坐标点云数据。筑坝铺填料铺填后(碾压前)，实施第二航次飞行(F2)，获取铺填后(碾压前)表面坐标点云数据，建立三维DEM，将F2与F1获取的坐标点云数据做差(F2-F1)，获取铺填料的高度H1、面积A1和体积V1。第4步：获取碾压后表面的坐标点云数据。筑坝铺填料碾压后，实施第三航次飞行(F3)，获取碾压后的表面坐标点云数据，建立三维DEM，将F3与F1坐标点云数据和F2坐标点云数据分别做差(F3-F1，F3-F2)，获取F3相对于原始地面的高度H2、面积A2和体积V2，以及碾压前后的压缩量△h和压缩率△h/H1。优选的，所述获取碾压前、后填料的标准压缩率(即碾压前、后干密度的比值)的公式为：其中，△h为压缩量，△h/H1为压缩率。根据填筑料的不同进行坝面分区，根据碾压试验及施工要求，搜集各区碾压料的级配信息，计算每一层铺填料不同级配时的碾压标准压缩率。通过上述公式，对碾压前、后填料的高程进行测量，进行影响三维DEM重建，确定每一次碾压前、后的压缩率。优选的，所述获取碾压前的填料级配信息中，基于航飞拍摄的碾压前的填料影像，利用数值图像识别技术，进行坝料粒径分析，划分出粒径相近的区域，绘制级配曲线，得到级配特征。与碾压试验中的标准级配进行对比分析，建立坝料级配图像识别修正模型，确定不同级配时的标准压缩率。其具体步骤共分为7步；第1步：获取数字图像：通过航飞倾斜摄影等各种图像获取，并对角度、位置、距离等因素进行修正。第2步：图像预处理：首先对获得图像进行滤波除燥，然后进行图像二值化，最后进行灰度处理。第3步：边缘提取：通过Matlab程序，可采用Roberts算子、LOG算子、Sobel算子、Prewitt算子、Canny算子等方法进行边缘提取，其中Canny算子提取效果最好。第4步：块石形态判断：可采用模板匹配法，获取块石大小、形状两个参数，最终获取目标对象。第5步：均质区划分：根据块石大小、形状及位置，基于数理统计理论，对整个区域进行均质区划分，即任一均质区内块石大小、数量分布基本稳定。第6步：级配特征获取：对每一均质区内的块石大小、数量进行级配统计，确定其级配特征，并与碾压试验中的标准级配进行对比分析，建立坝料级配图像识别修正模型，确定不同级配时的标准压缩率。第7步：坝料粒径分析：划分出粒径相近的区域，绘制各个区域级配曲线，得到级配特征，结合碾压试验确定不同区域的标准压缩率。优选的，所述施工质量的过程监控及验收检验中，根据需要对每层碾压过程中和碾压后的坝面进行上述步骤工作，可及时绘制出不同时间的压缩率云图，以标准压缩率为分界，确定密实区域、不密实区域。在碾压过程中可及时指导碾压工作，在碾压后可进行碾压质量验收。在碾压施工前期3-5层，采用灌水法对各个区域进行验证。优选的，所述建立碾压后的大坝BIM模型中，依据土石坝结构设计，结合工程建设单元划分和实际施工数据，构建碾压后的BIM模型，该模型可任意切割剖面，剖面中可直接查询每一层的压缩质量信息，可对施工过程进行精细化监控。优选的，所述大坝沉降观测及预测中，通过定期或不定期对施工后的大坝进行沉降观测，基于BIM模型，可结合每一层的压缩信息精确对大坝后期沉降进行预测。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术为堆石坝填筑碾压施工过程监控及验收检验的设备，在堆石坝填筑碾压施工中，采取“过程监控+验收检验”的双重控制手段，其具有以下优势：1.可区分铺填过厚或过薄的区域，能及时指导施工进行铺填修整，避免欠碾或过碾；2.可区分出级配相差较大的区域，能及时指导施工进行换填，避免主次堆料铺填错误等。3.可计算出每一次碾压的压缩量和压缩率，能及时掌握施工进度和质量；4.对碾压后的质量进行检测，可精确定位出过碾和欠碾区域，能够精细化指导施工进行修整或调整。5.在大坝运行期间，若产生渗水、漏水、不均匀沉降等，可通过数字化模型进行原因分析，能够精确指导施工。6.对大坝后期沉降进行预测，能够对运行期工程安全运行提供数据支撑。附图说明图1为本专利技术实施的流程示意图。图2为本专利技术中筑坝铺填料碾压前后的变化示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1-2，本专利技术提供一种技术方案：在堆石坝填筑碾压施工中，采取“过程监控+验收检验”的双重控制手段，其过程监控及验收检验的步骤共分为六步：步骤一、采集碾压前、后填料的数据。而采集碾压前、后填料的数据的步骤共分为4步；第1步：在碾压区内、外本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种堆石坝填筑碾压施工过程监控及验收检验的方法，其特征在于：在堆石坝填筑碾压施工中，采取“过程监控+验收检验”的双重控制手段，其过程监控及验收检验的步骤共分为六步：/n步骤一、采集碾压前、后填料的数据；/n步骤二、获取碾压前、后填料的标准压缩率(即碾压前、后干密度的比值)；/n步骤三、获取碾压前的填料级配信息；/n步骤四、施工质量的过程监控及验收检验；/n步骤五、建立碾压后的大坝BIM模型；/n步骤六、大坝沉降观测及预测。/n

【技术特征摘要】
1.一种堆石坝填筑碾压施工过程监控及验收检验的方法，其特征在于：在堆石坝填筑碾压施工中，采取“过程监控+验收检验”的双重控制手段，其过程监控及验收检验的步骤共分为六步：
步骤一、采集碾压前、后填料的数据；
步骤二、获取碾压前、后填料的标准压缩率(即碾压前、后干密度的比值)；
步骤三、获取碾压前的填料级配信息；
步骤四、施工质量的过程监控及验收检验；
步骤五、建立碾压后的大坝BIM模型；
步骤六、大坝沉降观测及预测。


2.根据权利要求1所述的一种堆石坝填筑碾压施工过程监控及验收检验的方法，其特征在于：所述采集碾压前、后填料的数据的步骤共分为4步；
第1步：在碾压区内、外布设像控点；
第2步：获取填铺前表面(原始地面)的坐标点云数据；
第3步：获取填铺后(碾压前)表面的坐标点云数据；
第4步：获取碾压后表面的坐标点云数据。


3.根据权利要求1所述的一种堆石坝填筑碾压施工过程监控及验收检验的方法，其特征在于：所述获取碾压前、后填料的标准压缩率(即碾压前、后干密度的比值)的公式为：



其中，△h为压缩量，△h/H1为压缩率。


4.根据权利要求1所述的一种堆石坝填筑碾压施工过程监控及验收检验的方法，其特征在于：所述获取碾压...

【专利技术属性】
技术研发人员：王德库，马栋和，谭春，刘洋，臧永顺，洪文彬，马军，栾宇东，李艳萍，王骥玮，蒋攀，刘忠富，
申请(专利权)人：中水东北勘测设计研究有限责任公司，
类型：发明
国别省市：吉林;22