本实用新型专利技术公开了一种便于面板堆石坝与土石坝原位应力测量的监测装置，包括埋设于坝体内待测部位处的千斤顶、位于千斤顶内且磁环可随着千斤顶活塞杆一同移动的磁致伸缩位移计、固定于千斤顶缸筒上用于测量千斤顶放置方向的惯性姿态传感器、分别通过管路与千斤顶无杆腔和千斤顶有杆腔相连通的油箱、与油箱出油口相连的油泵、位于油泵出口处的压力表以及控制单元，所述控制单元分别与磁致伸缩位移计、惯性姿态传感器、油泵和压力表相电连接。本实用新型专利技术通过在坝体内需测量部位埋设千斤顶，控制单元采集磁致伸缩位移计所测量的千斤顶活塞杆位移、惯性姿态传感器监测的千斤顶放置方向和压力表数据来真实反应被测部位的应力特征。征。征。
【技术实现步骤摘要】
便于面板堆石坝与土石坝原位应力测量的监测装置
[0001]本技术涉及电子控制与测量
的监测装置，尤其涉及一种便于面板堆石坝与土石坝原位应力测量的监测装置。
技术介绍
[0002]土石坝或堆石坝原位应力测试目前是一个非常困难的事，目前主要采取内部扩张法及埋设压力传感器等。内部扩张法是在坝体内打孔，将一个气囊放入要测量的部位，向气囊里面充气，根据气囊大小的变化及压力的多少，估算土石坝内部应力，但由于钻孔导致原位的应力场发生较大的变化，尤其竖直向的应力被完全释放，另外方面，所测应力无法确定其方向性，这种测量结果存在很大的不确定性。另外常见的方法就是在坝体内部埋设压力传感器测量内部压力，这种方法对于面板堆石料这种块状体结构也不太实用，传感器周围的边界效应影响太大。无论是应变式还是正弦式压力传感器都会随时间变化其测量精度也逐步下降；而且这种被动测量方式只能测量压力的变化，无法得到压力与位移变化的关系，即应力变化。
[0003]为了对堆石坝和土石坝材料的物理力学参数的测量，在水工结构的施工或设计阶段就对筑坝材料进行三轴围压试验，尽管三轴试验中试样的受力状态是多向的，但与天然状态下材料的受力状态相比，是不"真实"的，天然状态下，材料是三向受力体，而三轴内试样是两向受力体，进行的是等向固结，一般都是在轴对称的应力应变条件下进行的剪切试验，同时对于大直径颗粒的块石材料来说这种试验结果是无法接受的。很多研究表明，材料的抗剪强度受应力状态的影响，因此三轴压缩试验结果不能全面反映中主应力的影响。
[0004]因此，亟待解决上述问题。
技术实现思路
[0005]技术目的：本技术的目的在于提出一种能真实反应被测部位的应力特征的便于面板堆石坝与土石坝原位应力测量的监测装置。
[0006]技术方案：为实现以上目的，本技术公开了一种便于面板堆石坝与土石坝原位应力测量的监测装置，包括埋设于坝体内待测部位处的千斤顶、位于千斤顶内且磁环可随着千斤顶活塞杆一同移动的磁致伸缩位移计、固定于千斤顶缸筒上用于测量千斤顶放置方向的惯性姿态传感器、分别通过管路与千斤顶无杆腔和千斤顶有杆腔相连通的油箱、与油箱出油口相连的油泵、位于油泵出口处的压力表以及控制单元，所述控制单元分别与磁致伸缩位移计、惯性姿态传感器、油泵和压力表相电连接，其中控制单元采集磁致伸缩位移计所测量的千斤顶活塞杆位移、惯性姿态传感器监测千斤顶放置方向和压力表数据。
[0007]其中，磁致伸缩位移计设置于千斤顶中心轴线上，磁致伸缩位移计的固定端与千斤顶缸筒的内壁相固定。
[0008]优选的，当千斤顶沿水平向放置于坝体内待测部位处时，惯性姿态传感器固定于千斤顶缸筒的底板外壁上。
[0009]再者，当千斤顶沿竖直向放置于坝体内待测部位处时，惯性姿态传感器固定于千斤顶缸筒的侧板外壁上。
[0010]进一步，千斤顶活塞杆为工字型结构，千斤顶活塞杆伸出千斤顶缸筒外的端头与坝体内块状体石料相接触。
[0011]优选的，千斤顶缸筒外侧板与千斤顶活塞杆位于千斤顶缸筒外的端头之间套设有用于保护千斤顶活塞杆以及避免石料进入千斤顶缸筒内的保护罩。
[0012]再者，千斤顶活塞杆伸出千斤顶缸筒外的端头直径与千斤顶缸筒直径相等。
[0013]进一步，还包括分别与控制单元相连接的第一换向阀和第二换向阀，第一换向阀的A口通过管路与油泵相连通，第一换向阀的B口通过管路与无杆腔相连通，第一换向阀的C口通过管路与有杆腔相连通，第二换向阀的D口通过管路与油箱的回油口相连通，第二换向阀的E口通过管路与有杆腔相连通，第二换向阀的F口通过管路与无杆腔相连通。
[0014]再者，惯性姿态传感器外罩设有保护外壳。
[0015]优选的，控制单元通过油泵控制器与油泵相电连接，并控制油泵启闭。
[0016]有益效果：与现有技术相比，本技术具有以下优点：本技术通过在坝体内需测量部位埋设千斤顶，通过千斤顶活塞杆顶出能够监测坝体内该位置的形变位移及该形变位移所对应的压力，并能通过惯性姿态传感器测量结果对测得的形变位移进行修正，真实反应被测部位的应力特征，避免了现有测量方式带来的测量方向不确定性、边界效应以及无法进行位移下的真应力测量，有效解决了现有坝体内原位应力监测难题。
附图说明
[0017]图1为本技术的结构示意图；
[0018]图2为本技术中测量状态下千斤顶的安装位置示意图。
具体实施方式
[0019]下面结合附图对本技术的技术方案作进一步说明。
[0020]如图1所示，本技术一种便于面板堆石坝与土石坝原位应力测量的监测装置包括千斤顶、磁致伸缩位移计3、惯性姿态传感器4、油箱5、油泵6、压力表7、控制单元8、保护罩9、第一换向阀10、第二换向阀11、保护外壳12、油泵控制器13和计算机14，其中千斤顶包括千斤顶活塞杆1和千斤顶缸筒2，千斤顶活塞杆1为工字型结构，千斤顶活塞杆1伸出千斤顶缸筒外的端头与坝体内块状体石料相接触，千斤顶顶出时，石块产生反作用力至千斤顶活塞杆上。千斤顶缸筒2外侧板与千斤顶活塞杆1位于千斤顶缸筒外的端头之间套设有保护罩9，保护罩9可以保护千斤顶活塞杆避免被落石砸伤，同时也避免石料落入千斤顶缸筒内影响磁致伸缩位移计的性能。千斤顶活塞杆1伸出千斤顶缸筒2外的端头直径与千斤顶缸筒2直径相等，保障千斤顶活塞杆顶出端的横截面积与缸筒横截面积趋于相同，如此千斤顶活塞杆顶出端的位移与千斤顶缸筒反作用力产生的位移基本相同，便于后续应力应变关系的确定。
[0021]本技术中千斤顶埋设于坝体内待测部位处，因坝体内环境多变，在监测装置使用过程中可能有碎石下落导致千斤顶所在平面存在倾斜角度，从而使所测位移方向不明确，即所监测应力将无法确定其方向特性，监测结果存在很大的不确定性，因此本技术
中设置惯性姿态传感器4固定于千斤顶缸筒2上，惯性姿态传感器4用于测量千斤顶放置方向，如图2所示，当千斤顶沿水平向放置于坝体内待测部位处时，惯性姿态传感器4固定于千斤顶缸筒2的底板外壁上；当千斤顶沿竖直向放置于坝体内待测部位处时，惯性姿态传感器4固定于千斤顶缸筒2的侧板外壁上；其中水平向包括三维坐标系中X轴方向和Y轴方向，竖直向是指三维坐标系中Z轴方向。惯性姿态传感器4外罩设有保护外壳12，避免使用过程中落石砸伤惯性姿态传感器，影响其检测性能。
[0022]千斤顶缸筒内沿千斤顶中心轴线设置有磁致伸缩位移计3，磁致伸缩位移计3的固定端与千斤顶缸筒2的内壁相固定，磁致伸缩位移计3的磁环可随着千斤顶活塞杆1一同移动，磁致伸缩位移计监测坝体内位置的形变。
[0023]油箱5的出油口与油泵6的吸油口相连，油泵的出油口通过管路与第一换向阀的A口相连，油泵的出油口处设置有压力表7，压力表7监测千斤顶顶出过程中油路上压力的变化，第一换向阀10的B口通过管路与无杆腔相连通，第一换向阀10的C口通过管路与有杆腔相连通，第二换向阀11的D口通过管路与油箱的回油口相连通，第二换本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种便于面板堆石坝与土石坝原位应力测量的监测装置，其特征在于：包括埋设于坝体内待测部位处的千斤顶、位于千斤顶内且磁环可随着千斤顶活塞杆(1)一同移动的磁致伸缩位移计(3)、固定于千斤顶缸筒(2)上用于测量千斤顶放置方向的惯性姿态传感器(4)、分别通过管路与千斤顶无杆腔和千斤顶有杆腔相连通的油箱(5)、与油箱出油口相连的油泵(6)、位于油泵出口处的压力表(7)以及控制单元(8)，所述控制单元(8)分别与磁致伸缩位移计(3)、惯性姿态传感器(4)、油泵(6)和压力表(7)相电连接，其中控制单元采集磁致伸缩位移计(3)所测量的千斤顶活塞杆位移、惯性姿态传感器(4)监测的千斤顶放置方向和压力表数据。2.根据权利要求1所述的便于面板堆石坝与土石坝原位应力测量的监测装置，其特征在于：所述磁致伸缩位移计(3)设置于千斤顶中心轴线上，磁致伸缩位移计(3)的固定端与千斤顶缸筒(2)的内壁相固定。3.根据权利要求1所述的便于面板堆石坝与土石坝原位应力测量的监测装置，其特征在于：当千斤顶沿水平向放置于坝体内待测部位处时，惯性姿态传感器(4)固定于千斤顶缸筒(2)的底板外壁上。4.根据权利要求1所述的便于面板堆石坝与土石坝原位应力测量的监测装置，其特征在于：当千斤顶沿竖直向放置于坝体内待测部位处时，惯性姿态传感器(4)固定于千斤顶缸筒(2)的侧板外壁上。5.根据权利要求1所述的便于面板堆石坝与土石坝原位应力测量的监测装置，其特征在于：所述千斤...
【专利技术属性】
技术研发人员：马明刚，彭泽豹，王丹，潘月梁，吴春晖，张金宇，
申请(专利权)人：浙江宁海抽水蓄能有限公司，
类型：新型
国别省市：
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