一种堆石坝内、外变形一体化监测方法技术

本发明专利技术公开了一种堆石坝内、外变形一体化监测方法，监测方法包括步骤：基于管道测量机器人，在抗压柔性管道内采集得到堆石坝内部变形数据；基于北斗/GNSS监测系统，在监测点上采集得到堆石坝外部变形数据；后处理得到内部形变监测指标和外部形变监测指标，结合内、外部形变监测指标分析得到整体变形曲线，并根据曲线分析和设定的阈值进行预警。将堆石坝内部变形数据和长期实时观测的大坝外部变形监测数据采用统一的地理参考坐标系，实现堆石坝内、外变形一体化监测，同时，借助三维GIS平台，能够将堆石坝的内外变形监测结果和周围的地形地貌模型进行直观的可视化显示和多周期的动态推演，为预警预报提供数据支撑。

【技术实现步骤摘要】
一种堆石坝内、外变形一体化监测方法
本专利技术涉及工程测量
，尤其涉及的是一种堆石坝内、外变形一体化监测方法。
技术介绍
面板堆石坝是一种重要大坝类型，因其安全性、经济性和良好的适应性，成为我国水电开发优选坝型。近年来我国堆石坝技术发展迅速，建造了一批200米级高面板堆石坝，目前坝工界正在向300m级面板堆石坝技术发起攻关。面板堆石坝由以面板—趾板—接缝止水组成的防渗体系和堆石(或砂砾石)坝体两部分构成。面板和堆石体在建设期、运营期均会因为自身重力、蓄水压力等原因发生一定程度的形变。根据大坝安全监测规范，通常对大坝内部和外部变形同时进行监测。大坝内部和外部变形监测不仅是掌握大坝安全性态的基础，也是评估工程质量、理解大坝的变形机理的根据。因此在大坝建设、运营期间对这些坝体内、外变形指标进行持续、精密观测十分重要。现有技术中由于大坝内部具有不通视、电磁波无法穿透等特点，缺乏合适的测量手段，使得大范围、高密度、高精度的大坝内部变形监测一直都是坝工领域的重大难题。因此，现有技术还有待于改进和发展。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种堆石坝内、外变形一体化监测方法，旨在解决现有技术中大坝内部难以监测而无法实现大坝内、外一体化监测的问题。本专利技术解决技术问题所采用的技术方案如下：一种堆石坝内、外变形一体化监测方法，其中，所述堆石坝内的待监测区域布设有抗压柔性管道，所述抗压柔性管道可随着堆石坝变形而产生形变，所述抗压柔性管道沿线布设有若干个磁性测量标志；所述堆石坝外的外部形变监测点布设有基于北斗/GNSS监测系统；所述监测方法包括步骤：基于管道测量机器人，在所述抗压柔性管道内采集得到堆石坝内部变形数据；基于北斗/GNSS监测系统，在所述外部形变监测点上采集得到堆石坝外部变形数据；分别对所述堆石坝内部变形数据和所述堆石坝外部变形数据进行处理，得到内部形变监测指标和外部形变监测指标；对所述内部形变监测指标和所述外部形变监测指标进行分析得到数据分析曲线，并根据所述数据分析曲线进行预警。所述的堆石坝内、外变形一体化监测方法，其中，所述堆石坝内部变形数据为所述抗压柔性管道的三维变形量；所述基于管道测量机器人，在所述抗压柔性管道内采集得到堆石坝内部变形数据，包括：采用定期采集的方式，在每一个时间段内，所述管道测量机器人在所述抗压柔性管道内自下而上移动，测量得到该时间段的所述抗压柔性管道的三维曲线；根据各时间段的所述抗压柔性管道的三维曲线，得到所述抗压柔性管道的三维变形量。所述的堆石坝内、外变形一体化监测方法，其中，所述管道测量机器人包括：供电系统以及与所述供电系统连接的定位定姿系统；所述抗压柔性管道沿线布设有若干个磁性测量标志；所述定位定姿系统包括：光纤惯导、里程计以及磁力计；所述在每一个时间周期内，所述管道测量机器人在所述抗压柔性管道内自下而上移动，测量得到该时间周期的所述抗压柔性管道的三维曲线，包括：所述磁力计通过连续测量所述磁性测量标志的磁强度，得到磁标志点位置数据；所述光纤惯导和所述里程计融合测量得到三维位置数据和姿态数据；对磁标志点位置数据、三维位置数据以及姿态数据进行数据联合平差解算，得到所述抗压柔性管道的三维曲线；所述根据各时间周期的所述抗压柔性管道的三维曲线，得到所述抗压柔性管道的三维变形量，包括：各时间周期的所述抗压柔性管道的三维曲线通过磁标志点位置数据进行关联，得到所述抗压柔性管道的三维变形量。所述的堆石坝内、外变形一体化监测方法，其中，所述管道测量机器人还包括：与所述供电系统连接的采集控制系统；所述采集控制系统包括：同步控制板和采集电脑；所述同步控制板用于实现测量位置数据、三维位置数据以及姿态数据同步；所述采集电脑用于控制同步控制板以及所述定位定姿系统。所述的堆石坝内、外变形一体化监测方法，其中，所述北斗/GNSS监测系统包括：设置在所述堆石坝上的监测管理站以及设置在基岩上的现场基准站；所述基于北斗/GNSS监测系统，在所述外部形变监测点上采集得到堆石坝外部变形数据，包括：基于GNSS，实时采集所述监测管理站的观测值和所述现场基准站的观测值；采用双差策略，对所述监测管理站的观测值和所述现场基准站的观测值进行处理得到堆石坝外部变形数据。所述的堆石坝内、外变形一体化监测方法，其中，所述采用双差策略，对所述监测管理站的观测值和所述现场基准站的观测值进行处理得到堆石坝外部变形数据，包括：根据所述监测管理站的观测值和所述现场基准站的观测值，得到米级精度的初始坐标；对所述初始坐标进行线性化，得到线性化观测值；对所述线性化观测值进行数据质量编辑，得到编辑观测值；其中，所述编辑观测值的每个弧段均小于预设长度；对所述编辑观测值进行法方程叠加，得到整体解的法方程；对所述整体解的法方程进行模糊度的固定和参数的求解，得到堆石坝外部变形数据。所述的堆石坝内、外变形一体化监测方法，其中，所述内部形变监测指标包括：水平位移、垂直沉降以及面板挠度；所述外部形变监测指标包括：水平位移、垂直位移、挠度以及倾斜度。所述的堆石坝内、外变形一体化监测方法，其中，所述对内部形变监测指标和外部形变监测指标进行分析得到数据分析曲线，并根据所述数据分析曲线进行预警，包括：对内部形变监测指标和外部形变监测指标进行分析得到数据分析曲线；当所述数据分析曲线中的数据超过预设变形阈值时，进行预警。所述的堆石坝内、外变形一体化监测方法，其中，所述抗压柔性管道采用以下步骤布设：在所述堆石坝的面板浇筑前，在所述堆石坝的待监测区域的坝顶设置固定点，并根据固定点进行管道槽放线，得到固定点引线；根据所述固定点引线，在所述堆石坝的挤压边墙挖出管道埋设槽；在所述管道埋设槽中放入所述抗压柔性管道后填料，以完成所述抗压柔性管道的布设。所述的堆石坝内、外变形一体化监测方法，其中，所述抗压柔性管道采用聚乙烯管，所述抗压柔性管道的直径大于180mm。有益效果：由于在大坝建造的时候，在待监测区域布设抗压柔性管道。将管道测量机器人灌入抗压柔性管道中，通过管道测量机器人在管道中运动，从而采集得到堆石坝内部变形数据。将不同周期观测的堆石坝内部变形数据和长期实时观测的大坝外部变形监测数据采用统一的地理参考坐标系，实现堆石坝内、外变形一体化监测。附图说明图1是本专利技术中堆石坝内、外变形一体化监测方法的流程图。图2是本专利技术中堆石坝内变形检测的流程图。图3是本专利技术中堆石坝外变形检测的流程图。图4是本专利技术中堆石坝外部变形数据处理的流程图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种堆石坝内、外变形一体化监测方法，其特征在于，所述堆石坝内的待监测区域布设有抗压柔性管道，所述抗压柔性管道可随着堆石坝变形而产生形变，所述抗压柔性管道沿线布设有若干个磁性测量标志；所述堆石坝外的外部形变监测点布设有基于北斗/GNSS监测系统；/n所述监测方法包括步骤：/n基于管道测量机器人，在所述抗压柔性管道内采集得到堆石坝内部变形数据；/n基于北斗/GNSS监测系统，在所述外部形变监测点上采集得到堆石坝外部变形数据；/n分别对所述堆石坝内部变形数据和所述堆石坝外部变形数据进行处理，得到内部形变监测指标和外部形变监测指标；/n对所述内部形变监测指标和所述外部形变监测指标进行分析得到数据分析曲线，并根据所述数据分析曲线进行预警。/n

【技术特征摘要】
1.一种堆石坝内、外变形一体化监测方法，其特征在于，所述堆石坝内的待监测区域布设有抗压柔性管道，所述抗压柔性管道可随着堆石坝变形而产生形变，所述抗压柔性管道沿线布设有若干个磁性测量标志；所述堆石坝外的外部形变监测点布设有基于北斗/GNSS监测系统；
所述监测方法包括步骤：
基于管道测量机器人，在所述抗压柔性管道内采集得到堆石坝内部变形数据；
基于北斗/GNSS监测系统，在所述外部形变监测点上采集得到堆石坝外部变形数据；
分别对所述堆石坝内部变形数据和所述堆石坝外部变形数据进行处理，得到内部形变监测指标和外部形变监测指标；
对所述内部形变监测指标和所述外部形变监测指标进行分析得到数据分析曲线，并根据所述数据分析曲线进行预警。


2.根据权利要求1所述的堆石坝内、外变形一体化监测方法，其特征在于，所述堆石坝内部变形数据为所述抗压柔性管道的三维变形量；
所述基于管道测量机器人，在所述抗压柔性管道内采集得到堆石坝内部变形数据，包括：
采用定期采集的方式，在每一个时间段内，所述管道测量机器人在所述抗压柔性管道内自下而上移动，测量得到该时间段的所述抗压柔性管道的三维曲线；
根据各时间段的所述抗压柔性管道的三维曲线，得到所述抗压柔性管道的三维变形量。


3.根据权利要求2所述的堆石坝内、外变形一体化监测方法，其特征在于，所述管道测量机器人包括：供电系统以及与所述供电系统连接的定位定姿系统；所述定位定姿系统包括：光纤惯导、里程计以及磁力计；
所述在每一个时间周期内，所述管道测量机器人在所述抗压柔性管道内自下而上移动，测量得到该时间周期的所述抗压柔性管道的三维曲线，包括：
所述磁力计通过连续测量所述磁性测量标志的磁强度，得到磁标志点位置数据；
所述光纤惯导和所述里程计融合测量得到三维位置数据和姿态数据；
对磁标志点位置数据、三维位置数据以及姿态数据进行数据联合平差解算，得到所述抗压柔性管道的三维曲线；
所述根据各时间周期的所述抗压柔性管道的三维曲线，得到所述抗压柔性管道的三维变形量，包括：
各时间周期的所述抗压柔性管道的三维曲线通过磁标志点位置数据进行关联，得到所述抗压柔性管道的三维变形量。


4.根据权利要求3所述的堆石坝内、外变形一体化监测方法，其特征在于，所述管道测量机器人还包括：与所述供电系统连接的采集控制系统；所述采集控制系统包括：同步控制板和采集电脑；所述同步控制板用于实现测量位置数据、三维位置数据以及姿态数据同步；...

【专利技术属性】
技术研发人员：李清泉，余建伟，陈智鹏，刘炎炎，张德津，殷煜，周宝定，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：广东;44