大坝安全监测仪器简介
[大坝隐患探测与诊断设备]一什么大坝
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[大坝隐患探测与诊断设备]一什么大坝中国水利水电科学研究院拥有以下工程隐患探测与诊断设备,可为汶川震后水利工程险情探测和排查提供支撑。
1、电磁剖面仪可快速探测渗流通道、空洞及松散区等。
可与GPR配合使用,检测结果可以相互校核和补充。
检测深度20~30m。
2、拖动式电阻率成像仪主要用于检测堤坝的浸润线、地下水位、渗流通道、空洞等。
能在各种特性砂土、堆石等工程中检测。
检测深度可达80m。
3、探地雷达(1)低频雷达用于堤坝内部隐患的探测。
如渗流通道、空洞、松散区等。
检测堤坝的浸润线、含水量及砂土渗漏特性。
用于检测水下砂土特性。
检测深度:50m。
(2)高频雷达用于混凝土建筑物的钢筋分布、内部隐患检测;各种混凝土闸、闸底板、隧道衬砌的厚度检测;混凝土建筑物与砂土、岩石结合状态检测。
4、复电阻率检测仪用于探测堤坝内部渗透异常地区,还可探测分辨出浸润线以下隐患。
可以测出砂土的孔隙率。
测试深度80m。
5、AGI智能型分布式高密度电法6、地层地温测量仪主要用于检测渗流通道的位置及范围,并能检测浸润线以下的渗流通道。
检测深度10m。
7、红外成像仪TH-5104主要用来检测堤坝内渗流通道出口的位置及范围8、地震多波数据采集仪检测堤坝内部砂土力学参数(变形模量、剪切模量等),用于堤坝质量评价检测。
还可检测内部存在各种隐患(渗流通道、空洞、松散区等)。
检测深度范围1~50m。
9、表面波混凝土工程检测仪RL-2000主要用于:检测混凝土结构物开口缝、隐蔽缝、有充填物的缝、水平缝等裂缝的深度及性态。
检测混凝土结构物内部蜂窝和空洞的位置。
检测混凝土结构物结合面、新老混凝土结合面、碾压混凝土层间结合面及混凝土与岩基的结合性态等。
检测混凝土结构物表面损坏层厚度。
检测砂石、岩石的动刚度,即剪切模量,并可实现分层检测。
岩土压实质量及其密度检测。
检测混凝土的弹模。
10、混凝土石坝声波层析检测仪ST-2000主要是对混凝土石坝内部混凝土特性进行全面检测。
关于几种大坝安全监测仪器可靠性评价方法的探讨

关于几种大坝安全监测仪器可靠性评价方法的探讨大坝的安全监测对于防止坝体破坏、泄漏等问题具有重要的意义。
如今,随着科技的发展,大坝安全监测仪器也呈现出多样化的发展趋势,包括了激光测距仪、应变计、位移计等多种检测仪器。
在实际使用过程中,这些仪器的可靠性却成为了一个备受关注的问题。
本文将就几种大坝安全监测仪器可靠性评价方法进行探讨,以期为实际工程应用提供一定的指导和参考。
一、大坝安全监测仪器的种类与功能大坝安全监测仪器是用来监测大坝结构的稳定性和安全性的仪器,主要有以下几种:1. 激光测距仪:激光测距仪主要用于准确测量大坝各个部位的距离和位移,可以实时监测大坝的变形情况。
2. 应变计:应变计是一种专门用于测量结构变形和应变的仪器,可以用于测量大坝结构的变形情况。
3. 位移计:位移计可以用来测量大坝结构的位移情况,包括水平和垂直方向的位移。
4. 压力计:压力计主要用来监测大坝中的水压情况,可以及时发现水压过大的问题。
以上仪器在大坝安全监测中都起着至关重要的作用。
在实际使用中,这些仪器的可靠性将直接影响到监测结果的准确性和可信度。
如何评价这些仪器的可靠性成为了一个亟待解决的问题。
二、大坝安全监测仪器可靠性评价方法的探讨目前,对于大坝安全监测仪器的可靠性评价主要有以下几种方法:1. 经验评价法:这是一种比较传统的评价方法,根据仪器使用者的使用经验和生产厂家的信誉来评价仪器的可靠性。
这种评价方法的优点是简单、直观,但缺点是主观性较强,容易受个人因素和情绪影响。
2. 故障统计法:这是一种通过对仪器故障发生的频率和原因进行统计分析来评价仪器可靠性的方法。
这种方法的优点是客观性强,但缺点是需要有大量的使用数据才能进行准确评价,而且不能预测未来的故障情况。
3. 可靠性增长法:这是一种通过对仪器使用寿命和维护情况进行分析,预测未来仪器可靠性的方法。
这种方法的优点是能够预测未来的可靠性情况,但缺点是需要较长的观测时间和大量的数据才能进行准确评价。
对土石坝渗流安全监测仪器的几点认识

对土石坝渗流安全监测仪器的几点认识土石坝作为一种常见的储水构筑物,在人们的生产生活中扮演着至关重要的角色。
但与此同时,土石坝的安全也备受关注,因为任何一个环节出现问题,都可能导致水库垮塌,造成巨大的人员伤亡和财产损失。
而土石坝的渗流安全监测仪器则可以为土石坝的安全运营提供重要的帮助。
下面,笔者将对土石坝渗流安全监测仪器进行几点认识。
一、仪器的基本原理土石坝渗流安全监测仪器主要是利用多种技术手段,如电学、声学、光学、热学等,对土石坝体内的地下水、渗透水和浸润水等液态水体进行监测和分析。
通过对渗流变化的观测和分析,着重监测土石坝内部的渗流状态和渗透强度,以发现渗流安全隐患,保证土石坝的安全运营。
二、监测仪器的种类市场上常见的土石坝渗流安全监测仪器主要有以下几种:1.土体渗流监测仪:这是一种大型、复杂的设备,需要通过电学、声学等多种技术手段,对土体内部的渗流状态进行分析。
2.压力式渗流计:广泛应用于工程勘察、地下水测量、壤中渗流监测等领域。
3.电子压力计:主要是利用端子式测力传感器和独立放大器,实现对渗透强度的测量和准确分析。
4.渗透仪器:它主要是利用大型的模拟装置,模拟地下水与渗透水之间的渗透情况,从而分析土石坝体内的渗透强度和渗流状态。
5.声纳仪:通过对土石坝体内水流的声波传播速度进行探测和分析,以提供关于渗流状态的精确信息。
三、仪器的使用方法使用土石坝渗流安全监测仪器需要注意以下几点:1.在安装渗流监测仪器时,需要选好监测点,并对渗流观测点进行标记和调整。
2.在使用渗透仪器、压力式渗流计等仪器时,需要对渗透性进行合理的估算。
3.在日常照片处理时,需要根据设备的标准操作手册进行操作。
特别是在安装、调试和测试仪器时,要格外小心,以免造成设备故障和测量误差。
四、仪器的优点和局限性土石坝渗流安全监测仪器具有以下优点:1. 精度高、可靠性强,可以发现渗流安全隐患,提高土石坝的安全运行水平。
2. 操作便捷,方便日常监测和维护。
大坝安全监测-2(仪器原理)课件

n 非功能型光纤传感器是利用其它敏感元件感受 被测量的变化,光纤仅作为传输介质,传输来 自远处或难以接近场所的光信号.所以也称为 传光型传感器.或混合型传感器。
n 光纤传感器与传统的各类传感器相比有一系列独特的优 点,如灵敏度高,抗电磁干扰、耐腐蚀、电绝缘性好, 防爆,光路有可挠曲性,便于与计算机联接,结构简单, 体积小,重量轻,耗电少等。
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第二章 大坝安全监测仪器的 基本原理和特点
n 思考题 u 1.大坝安全监测仪器的基本要求。 u 2.大坝安全监测系统的基本构成。 u 3.简述差阻式、振弦式仪器工作原理 及优缺点。 u 4.电阻应变片式传感器的基本原理及 测量过程。
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第二章 大坝安全监测仪器的 基本原理和特点
n §1大坝安全监测仪器的基本要求
u 仪器性能长期稳定。 u 仪器要具备一定的观测精度。 u 仪器的防潮密封性能良好。 u 仪器结构牢固。 u 易于安装、能够遥测、费用合适。
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n §2大坝安全监测系统的基本构成 u 一个监测系统主要由现场的监测 仪器、导线、采集测控单元(集线 箱)、接受仪表(二次仪表)、通 讯装置、计算机及其相应的监测软 件等构成。 u下图为监测系统的基本结构图。
u 优点:1.结构简单可靠 2.传感器设计、制造、安装简便 3.钢弦蠕变极小、零点稳定
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钢弦式仪器原理图
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钢弦式应变计
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钢弦式点焊应变计(钢板计)
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钢弦式钢筋计
13பைடு நூலகம்
钢弦式渗压计
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钢弦式测缝计
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钢弦式钢索计
大坝安全监测仪器结构

振弦式测缝计结构示意图
滑动套管 万向节总成
保护管
敏感部件
电缆
大坝安全监测仪器结构
通气螺栓
振弦式位移计结构示意图
万向节
套管
电缆 万向节
固定螺栓
线圈及温度计 固定螺栓
大坝安全监测仪器结构
钢筋应力监测(钢筋计)
功用:测量钢筋混凝土内的钢筋应力。 (型号Kl-16、18、20、22、25、28、32、36、 40)
大坝安全监测仪器结构
压应力计结构示意图
电缆
接座套筒 套筒 敏感部件
感应板橡胶圈
液压油
大坝安全监测仪器结构
压应力计结构示意图
大坝安全监测仪器结构
孔隙水压力监测(渗压计)
功用:测量土体、混凝土内或基岩内 的渗透水压力。(型号SZ-5、6、10)
工作原理:
渗透水流通过透水石作用于感应板,使 其变形并推动传感器,引起传感组件上两组 钢丝电阻变化,测出电阻比变化,计算得到 渗透压力。 测量范围:0~10 MPa
第三章 大坝安全监测仪器的 结构和率定方法
§1差动电阻式仪器
1.已有国家标准的仪器: 应变计、钢筋计、测缝计、孔隙压力计、电 阻比电桥、埋入式铜电阻温度计 2.国产差阻式仪器: 大应变计、小应变计、钢筋计、压应力计、 孔隙压力计(渗压计)、测缝计、温度计、 电阻比电桥、电桥率定器、集线箱
大坝安全监测仪器结构
§2振弦式器
1.已有国家标准的仪器: 《岩土工程用钢弦式压力传感器》 (GB/T13606-92) 2.国产振弦式仪器: 大应变计、小应变计、钢筋计、压应 力计、孔隙压力计(渗压计)、测缝 计、温度计、振弦式读数仪、频率率 定器、集线箱
大坝安全监测仪器结构
大坝观测仪器的分类和技术原理

大坝观测仪器的分类和技术原理随着现代科技的发展,大坝观测仪器在大坝工程中的应用越发重要。
大坝作为水利建设的重要组成部分,其安全性和稳定性对于保护水源和防洪具有至关重要的作用。
因此,大坝观测仪器的分类和技术原理对于大坝工程的监测和维护至关重要。
大坝观测仪器可根据其功能和测量对象的不同进行分类。
主要可以分为测量位移和变形的仪器、测量地下水位和土壤压力的仪器、以及监测水质和气象状况的仪器。
首先,测量位移和变形的仪器是大坝观测中最常用的一类仪器。
它们用来监测大坝的位移和变形情况,以确保大坝的安全性。
其中最常见的仪器包括测量事故位移的位移传感器、采集位移数据的数据采集仪和分析数据的计算机软件等。
位移传感器通过精密仪器测量大坝的位移,并将数据传输给数据采集仪。
数据采集仪将位移数据进行存储和分析,通过计算机软件的数据处理,可以准确评估大坝的位移情况,判断其稳定性。
其次,测量地下水位和土壤压力的仪器也是大坝观测中不可缺少的一类仪器。
地下水位和土壤压力是影响大坝稳定性的关键因素。
为了及时监测地下水位和土壤压力的变化,可以采用压力传感器和水位计等设备。
压力传感器可以测量土壤中的压力,水位计则可以测量水位的变化。
这些仪器通过与数据采集仪传输数据,构成一个完整的监测系统,帮助监测人员及时掌握大坝周围环境的变化。
最后,监测水质和气象状况的仪器在大坝工程中也起到重要作用。
这些仪器主要用于监测大坝周围水质的变化和气象状况的演变。
水质监测仪器通过水样采集器采集不同位置的水样,然后进行水质分析。
气象监测仪器可以监测空气温度、湿度、风速、风向等参数,通过这些参数的变化,可以及时了解大坝周围的气象情况,并作出相应的应对措施。
技术原理是大坝观测仪器的关键。
随着科技的不断进步,大坝观测仪器的测量精度和稳定性得到了极大的提高。
其中,传感器技术是大坝观测仪器的核心之一。
传感器根据测量原理的不同,可以分为光学传感器、电磁传感器和压力传感器等多种类型。
大坝安全监测仪器简介

大坝安全监测仪器简介一、大坝安全监测仪器选型的基本原则二、监测仪器的检验三、监测仪器及监测系统的验收四、监测仪器分类五、两种主要监测仪器的基本原理六、主要监测仪器简介七、国内外数据自动化采集设备一、大坝安全监测仪器选型的基本原则1、总原则大坝安全监测系统的监测项目、测点布置及系统的功能、性能应满足《土石坝安全监测技术规范》(SL60-94)、《土石坝安全监测资料整编规程》(SL169-96)和《混凝土坝安全监测技术规范》(DL/T5178-2003)要求,如建立自动化监测系统,还应满足《大坝安全自动化监测系统设备基本技术条件》(SL268-2001)的要求。
2、监测任务、测量范围的界定及仪器技术性能分析首先,应明确监测仪器的任务,是变形监测,渗流监测,压力应力监测还是环境量监测?一次还是二次?其次,应根据工程实际情况,预测并确定仪器的量程、范围;根据仪器量程范围、工程对监测精度的要求以及相关规范规定,确定仪器精度等级。
第三,选择仪器型式。
仪器型式的选择最重要的是仪器的可靠性,在可靠性的前提下,再考虑仪器的精确度或准确度。
第四,技术经济评价。
对不同型式的仪器、不同厂家的同类型仪器,比较其采购、运输、室内检测/校准、现场检验、安装方式、可维护性及维护程序、施工期观测及数据处理、(如建立自动化监测系统)占用系统资源等,进行技术、经济评价,选择合适的性价比。
3、监测设施的布设首先,划分监测项目。
其次,根据监测项目及监测目的,确定监测设施安装/埋设位置(包括平面坐标、高程及相应层位),仪器、设施、设备工程编号(唯一性),并以表、平面图、断面图等形式逐一标注。
4、监测设施的安装/埋设根据坝的性质(混凝土坝/土石坝?在建坝/已建坝?混凝土坝『重力坝、拱坝、砌石坝』?土石坝『均质坝、心墙坝<宽心墙坝、窄心墙坝?>、斜墙坝、堆石面板坝、复合坝型』?)设计合适的安装方式及施工工艺。
5、监测仪器选型原则①监测仪器应采用可靠性好,并经过长期现场考验的仪器设备;大坝安全监测和管理自动化系统,推荐采用分布式自动化数据采集系统。
大坝安全监测仪器和监测设备

大坝安全监测仪器和监测设备
4 钢弦式仪器的基本原理
上世纪三十年代,在欧洲,法,德,前苏联都各自研制成功钢弦式 仪器,有工厂生产。这种仪器的优点是能远距离测量,分辨力高,体 积小,重量轻,便于使用。
工作原理:利用钢丝的自振频率变化显示所测物理量的变化。它只 能测量一种物理量,不能同时测量温度量。为了改进这个缺点,现代 的振弦式仪器中加装了热敏电阻,用于测量温度。
现在生产厂家已不止一家,国电南自仍因历史悠久,产品质量优良 ,成为客户首选。
2013年5月
大坝安全监测仪器和监测设备
2 应力应变监测仪器
应力应变监测:主要监测大坝的应力应变及温度等物理量,包括裂缝 或接缝,以了解大坝在施工中和蓄水后的性态,验证设计,评估施工质量 ,评判大坝安全度,为安全运行及改进设计提供依据。
Rs
Z R1 U1 R2 U2
图5 电阻比电桥—恒流源五芯测法原理 (SQ-5/PRM-1)
2013年5月
大坝安全监测仪器和监测设备
3 差阻式仪器的技术改革
(1)测量技术和测量设备进行了根本性改革,实现了远距离准确测 量和自动化。
采用五芯电缆连接仪器 :传统的四芯测法和三芯测法不能完全消除 电缆电阻对测量的影响,特别是芯线电阻变差(即芯线电阻之间的差值 随着时间发生变化,如芯线氧化或端部断丝即会产生这样的变差)影响 。芯线电阻变差对长期监测资料的准确性有很大的危害,造成测值的跳 动,尤其是电阻比测值更易受影响。为了解决这个难题,采用了五芯测 法。
2013年5月
大坝安全监测仪器和监测设备
1.1应力应变及温度监测仪器的发展
上世纪30年代,欧洲和北美兴起筑坝的高潮, 认识到使用专门的仪 器对大坝工作性态进行监测。
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大坝安全监测仪器简介一、大坝安全监测仪器选型的基本原则二、监测仪器的检验三、监测仪器及监测系统的验收四、监测仪器分类五、两种主要监测仪器的基本原理六、主要监测仪器简介七、国内外数据自动化采集设备一、大坝安全监测仪器选型的基本原则1、总原则大坝安全监测系统的监测项目、测点布置及系统的功能、性能应满足《土石坝安全监测技术规范》(SL60-94)、《土石坝安全监测资料整编规程》(SL169-96)和《混凝土坝安全监测技术规范》(DL/T5178-2003)要求,如建立自动化监测系统,还应满足《大坝安全自动化监测系统设备基本技术条件》(SL268-2001)的要求。
2、监测任务、测量范围的界定及仪器技术性能分析首先,应明确监测仪器的任务,是变形监测,渗流监测,压力应力监测还是环境量监测?一次还是二次?其次,应根据工程实际情况,预测并确定仪器的量程、范围;根据仪器量程范围、工程对监测精度的要求以及相关规范规定,确定仪器精度等级。
第三,选择仪器型式。
仪器型式的选择最重要的是仪器的可靠性,在可靠性的前提下,再考虑仪器的精确度或准确度。
第四,技术经济评价。
对不同型式的仪器、不同厂家的同类型仪器,比较其采购、运输、室内检测/校准、现场检验、安装方式、可维护性及维护程序、施工期观测及数据处理、(如建立自动化监测系统)占用系统资源等,进行技术、经济评价,选择合适的性价比。
3、监测设施的布设首先,划分监测项目。
其次,根据监测项目及监测目的,确定监测设施安装/埋设位置(包括平面坐标、高程及相应层位),仪器、设施、设备工程编号(唯一性),并以表、平面图、断面图等形式逐一标注。
4、监测设施的安装/埋设根据坝的性质(混凝土坝/土石坝?在建坝/已建坝?混凝土坝『重力坝、拱坝、砌石坝』?土石坝『均质坝、心墙坝<宽心墙坝、窄心墙坝?>、斜墙坝、堆石面板坝、复合坝型』?)设计合适的安装方式及施工工艺。
5、监测仪器选型原则①监测仪器应采用可靠性好,并经过长期现场考验的仪器设备;大坝安全监测和管理自动化系统,推荐采用分布式自动化数据采集系统。
②监测仪器应尽可能实现人工比测。
③根据工程情况、运行条件、监测目的和拟安装层位,确定监测仪器量程范围,以期在满足监测目的的前提下,达到最优的监测精度。
④如建立自动化系统,在技术性能上应具有先进性;运行应稳定可靠;操作简便实用;软件界面应友好,功能应满足数据采集、资料整编要求,有条件的水库宜在进行资料整编的基础上,建立数学模型、统计分析模型,实现监测资料的在线分析。
6、自动化系统数据自动采集设备选型原则①经过工程考验的具有良好的可靠性和长期稳定性的设备,且应易于安装、便于维护。
②宜采用分布式的智能节点网络控制技术和模块化的结构,配置应灵活。
③系统组网应方便,具有较好的适应性、兼容性和可扩展性。
④应能够允许多种供电方式,且功耗较低。
⑤监控软件应具有强大的支持功能,建议设人工补测接口。
⑥应具有良好的抗雷击性能。
二、监测仪器的检测监测仪器大多在隐蔽的环境下长期运行,一旦仪器安装埋设后,一般无法再进行检修和更换。
大坝工程对监测仪器能够长期、稳定运行的基本要求,决定了用于大坝安全监测的仪器的检测是必须的(不仅仅是必要的)。
监测仪器检测的基本目的及内容如下:1、检验仪器工作的稳定性,以确保仪器性能长期稳定对厂家提供的产品,首先应进行外观型式检验,如:仪器外表无损伤、裂纹、锈斑,引出电缆无破损,及其它可能影响使用的残障;仪器标志牌应标明型号、规格、出厂编号、量程、绝缘电阻、制造年月、生产厂家等。
其次应进行稳定性检查,一般在室温0载荷状态下对传感器进行至少为期15天的观测并记录,剔除不满足要求的产品;试验结果如不合格率超过5%,应相应延长观测周期,以确保观测的可靠性。
如振弦式传感器,标准规定两种试验方法的零点漂移值均为0.25%F.S.,一般掌握的绝对漂移数值2~3Hz。
2、校核仪器出厂参数的可靠性按相关标准、规范或仪器校验方法,对厂家提供的仪器进行率定、检测或校验,检验仪器精度、分辨率、重复性、线性度、滞后等技术性能指标是否满足厂标或国标的要求(厂标高于行业标、行业标高于国标)。
3、检验仪器在搬运、运输过程中是否损坏此处注意:从仪器生产地运输至使用地时,检验仪器稳定性和性能时,除考虑(2)中零点漂移外,对受气压影响的仪器,应扣除由于气压影响(高程不同)。
以振弦式仪器为例(非通气型),高程每增加100m,相应地频率增加1~3Hz或5~25个线性单位(频率模数);对于超过100m的高坝,安装埋设过程中,应考虑因高程变化引起的传感器零点的变化,即每降低100m,仪器零点应以约10cm 水头换算频率变化量,并以此对传感器零点进行修正(+)。
对于设气压观测的项目,应根据当地实际气压变化量;订货时提出明确要求,如不能确知,应标明安装地大致高程。
在我们的生产实践中,国外进口传感器运输至国内,一般不合格率约5%左右(GEOKON、ROCTEST、SOIL等国外仪器生产厂家无一例外);国内厂家的不合格率一般小于5%。
正因如此,不论是进口产品还是国内产品,都不应以任何单方的资料或保证,作为免检的借口,检验测试是必须的途径,以避免不合格仪器应用于工程,造成不必要的损失,或因其不能提供可靠的数据依据造成误报警的假相以及给资料分析带来麻烦。
三、监测仪器及监测系统的验收尽管大坝安全监测系统在监测项目、测点布置及系统的功能、性能方面可遵循SL60-94、SL169-96和DL/T5178-2003,自动化监测系统设备可遵循《大坝安全自动化监测系统设备基本技术条件》(SL268-2001),但目前为止,水利行业既未发布准入办法(如发布,相对的讲在选型、验收等方面要简单些),也未制定检验规程和验收标准,监测仪器或监测系统尚无可供遵循的条条框框。
有鉴于此,对于监测系统及监测仪器设备的验收建议如下。
1、监测仪器安装前验收①生产厂家提供的监测仪器生产许可证复印件;②生产厂家提供的监测仪器检验合格证原件;③由具有资质的计量检测单位出具的检测报告/校验报告原件,重要项目在必要时可向计量检测单位索取原始试验数据复印件;④其它信誉证明文件和质量保证承诺;⑤安装前开箱检验合格的证明(附检验人、见证人及现场监理签证确认手续)。
2、监测仪器安装后验收监测仪器安装后,安装单位应及时提供仪器设备安装/埋设记录表、安装/埋设考证表、埋设状态描述文件(如渗流监测仪器钻孔埋设柱状图)、安装竣工图、施工期观测记录表等一应证明监测仪器安装过程、安装后监测仪器处于正常工作状态的记录和文件,以及观测数据所反映的工程性态的分析图、表。
在提供上述文件资料的基础上,按单元划分情况,安装单位应对仪器的安装进行质量评定。
以钻孔埋设渗流监测仪器为例,下表为将一个钻孔作为一个单元工程的质量评定示例。
XXX水库单元工程施工质量评定表3、监测系统验收监测系统的验收形式建议参照《水利水电建设工程验收规程》(SL223-1999)和《水利水电工程施工质量评定规程》(SL176-1996)执行,验收内容按/参照《大坝安全自动化监测系统设备基本技术条件》(SL268-2001)。
四、监测仪器的分类五、两种主要监测仪器的基本原理1、振弦式仪器①发展历史最早开发振弦式仪器的国家是前苏联,时间约在20世纪30年代初。
弦式传感器法国的TELEMAC公司在三十年代中期即研制开发, 三十年代末投入正式应用, 至今已有70多年的历史,1999年TELEMAC公司因经营不善及软件对克因公司的过分依赖,导致被加拿大ROCTEST 公司收购。
五十年代, 美国(如SINCO公司)、德国、意大利, 加拿大(ROCTEST 公司)等国家相继开发了不同型式的弦式仪器。
1996——2002年中加合作项目引进的主要是ROCTEST 公司的监测仪器和美国GEOMATION公司的数据采集系统。
我国对弦式仪器的开发研制, 始于六十年代初, 由上海城建局和南京水利科学研究院土材所研制、应用。
弦式仪器在我国土石坝原型观测中的应用始于1965年, 首先在浙江横山水库试用并取得成功, 正常运用达二十六年之久。
国内的仪器生产史已近40年,客观的讲,国内振弦式仪器的生产当以南京水科院为最早,在20世纪末国内10数家上产厂家的技术基本上源于水科院。
但真正的发展和技术上进步应属于近5年的事,不管是性能、系列还是外在质量,都取得长足的进步,应用领域进一步拓宽,在水利工程、地基加固及石油化工等领域都得到广泛应用, 在水利工程上的应用前景是广阔的。
70年的历史说明:②振弦式孔隙水压力计工作原理承压膜钢弦3. 线圈支架3传感器结构示意图对于两端固定且拉紧的弦, 其自振频率如下式所示:f =12l σρ(1) 式中:f ——钢弦的自振频率(Hz)或(1/s),l ——钢弦的长度(m),σ——钢弦所受张(应)力(kN/m 2),ρ——钢弦的材料密度(kg/m 3)。
传感器的承压膜可视为周边嵌固的圆形薄板, 在均布载荷作用下, 其中心挠度如下式所示:ω=316(E 21μ-)r H 43P (2) 式中:r ——承压膜有效半径(m),H ——承压膜厚度(m),μ——承压膜材料泊松比(无量纲),P ——承压膜所受均布载荷(MPa),E—— 承压膜材料杨氏模量(GPa), ω 承压膜中心挠度(m)。
由图1可见, 承压膜挠度ω与钢弦的微变形Δl 如有下关系:ω= -Δl (3)由(1)、(2)、(3)式可得: P=64313324l H E E r f ρμ()-(f 02-f i 2)-128312324l H E E rf ρμ()-·Δl ·f i 2 (4a) 令K=64313324l H E E r f ρμ()-则有 P=K(f 02-f i 2)-2Δl l·K ·f i 2 (4b) 如略去一阶小量Δl 的影响,可得P=K(f 02-f i 2) (5) 式中: f 0 ——传感器零压下的钢弦振动频率(Hz),f i ——传感器在U 压力下的振动频率(Hz),K ——传感器系数(MPa.s 2),E f ——钢弦材料杨氏模量。
由式(5)可知, 传感器一旦装配完成, 其零压频率f和其传感器系数K也随, 压力P也便随之确定。
之确定, 只要测得受压工作状态下的频率fi③特点●非电量测量,基本不受接引线长度影响,信号传输距离可达1km,经特殊处理,信号可传输数公里。
●结构简单,长期稳定性好。
●易于实现自动化。
2、差阻式仪器①差动的概念首先,差动是减小非线性的一种技术措施,目的在于消除或减小由于结构原因引起的共模误差,基本原理如下:设一传感器之输出为:Y1=a0+a1X+a2X2+a3X3+a4X4+ (1)另一个相同的传感器,但其输入量符号相反,它的输出为Y2=a0-a1X+a2X2-a3X3+a4X4- (2)(1)-(2)即为:ΔY=2(+a1X+ a3X3+……)这样,总输出消除了零位输出和偶次非线性项,得到的是对称于原点的相当宽的近似线性范围,在减小非线性的同时,使传感器灵敏度提高一倍,且抵消了共模误差(如温度误差)。