• 四川郎酒股份有限公司获第十二届人民企业社会责任奖年度环保奖 2019-05-13
  • 银保监会新规剑指大企业多头融资和过度融资 2019-05-12
  • 韩国再提4国联合申办世界杯 中国网友无视:我们自己来 2019-05-11
  • 中国人为什么一定要买房? 2019-05-11
  • 十九大精神进校园:风正扬帆当有为 勇做时代弄潮儿 2019-05-10
  • 粽叶飘香幸福邻里——廊坊市举办“我们的节日·端午”主题活动 2019-05-09
  • 太原设禁鸣路段 设备在测试中 2019-05-09
  • 拜耳医药保健有限公司获第十二届人民企业社会责任奖年度企业奖 2019-05-08
  • “港独”没出路!“梁天琦们”该醒醒了 2019-05-07
  • 陈卫平:中国文化内涵包含三方面 文化复兴表现在其中 2019-05-06
  • 人民日报客户端辟谣:“合成军装照”产品请放心使用 2019-05-05
  • 【十九大·理论新视野】为什么要“建设现代化经济体系”?   2019-05-04
  • 聚焦2017年乌鲁木齐市老城区改造提升工程 2019-05-04
  • 【专家谈】上合组织——构建区域命运共同体的有力实践者 2019-05-03
  • 【华商侃车NO.192】 亲!楼市火爆,别忘了买车位啊! 2019-05-03
    • / 12
    • 下载费用:30 金币  

    重庆时时彩新亚平台: 一种堤坝稳定性的无损探测方法.pdf

    关 键 词:
    一种 堤坝 稳定性 无损 探测 方法
      专利查询网所有资源均是用户自行上传分享,仅供网友学习交流,未经上传用户书面授权,请勿作他用。
    摘要
    申请专利号:

    CN201611060358.9

    申请日:

    2016.11.28

    公开号:

    CN106770478A

    公开日:

    2017.05.31

    当前法律状态:

    实审

    有效性:

    审中

    法律详情: 实质审查的生效IPC(主分类):G01N 27/04申请日:20161128|||公开
    IPC分类号: G01N27/04 主分类号: G01N27/04
    申请人: 青岛理工大学
    发明人: 贺可强; 郭璐; 杨艳中
    地址: 266000 山东省青岛市四方区抚顺路11号
    优先权:
    专利代理机构: 青岛中天汇智知识产权代理有限公司 37241 代理人: 万桂斌
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201611060358.9

    授权公告号:

    |||

    法律状态公告日:

    2017.06.23|||2017.05.31

    法律状态类型:

    实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明涉及堤坝稳定性评价领域,具体涉及一种堤坝稳定性的无损探测方法,包括如下步骤:(1)对待测定的堤坝,沿堤坝水平长度方向确定N个横剖面的位置,其中N为正整数;(2)确定堤坝各横剖面视电阻率的平均值;(3)确定坝体材料视电阻率与含水率的变化关系;(4)确定堤坝横剖面平均含水率及其统计特征参数;(5)确定堤坝潜在溃坝部位以及溃坝风险的大小。该方法可以在某种程度上克服传统堤坝预测评价方法存在的不足和局限性,在堤坝稳定性评价与监测预警领域具有重要的应用价值。

    权利要求书

    1.一种堤坝稳定性的无损探测方法,其特征在于,包括如下步骤:
    (1)对待测定的堤坝,沿堤坝水平长度方向确定N个横剖面的位置,其中N为正整数;
    (2)确定堤坝各横剖面视电阻率的平均值;
    (3)确定坝体材料视电阻率与含水率的变化关系;
    (4)确定堤坝横剖面平均含水率及其统计特征参数;
    (5)确定堤坝潜在溃坝部位以及溃坝风险的大小。
    2.根据权利要求1所述的堤坝稳定性的无损探测方法,其特征在于:所述步骤(2)的具
    体步骤为:
    (21)测出堤坝背水侧长度L,并在堤坝每个横剖面位置沿背水侧长度方向从顶到底布
    设一根探测线,探测线的长度即为L;
    (22)沿探测线等距布置电极,电极之间的间距Δx取探测线长度L的1/45-1/30,所需电
    极数M为:

    其中,M为正整数;
    (23)按照步骤(22)中求得的Δx与电极数M在探测线上布置电极,用多芯电缆将每条探
    测线上的电极连接到电极转换装置上,再用电极转换装置将这些电极组合成指定的电极装
    置,并通过电极转换装置及数据采集系统测得每条探测线各横剖面上各探测点的视电阻率
    ρ,并记ρi,j为堤坝第i个横剖面的第j个测点的视电阻率,其中i=1,2,3......N,j=1,2,
    3......D,其中j为正整数,D为第i个横剖面的所有测点的个数,则第i个横剖面的视电阻率
    的平均值为为:

    3.根据权利要求2所述的堤坝稳定性的无损探测方法,其特征在于:所述步骤(3)的具
    体步骤为:取坝体材料试样进行室内实验,先通过烘干法将坝体材料烘干,再采用灌水法按
    照不同含水率ω的要求加入蒸馏水,充分搅拌,放入保鲜袋中养护24h,使水分充分浸润,再
    用直流电法仪分别测定不同含水率ω下试样的视电阻率,进而得到坝体材料的视电阻率与
    含水率之间的定量关系,即ρ-ω关系曲线。
    4.根据权利要求3所述的堤坝稳定性的无损探测方法,其特征在于:所述步骤(4)的具
    体步骤为:依据求得的ρ-ω关系曲线以及第i个横剖面的视电阻率的平均值可间接测得
    堤坝第i个横剖面的平均含水率据此可得到堤坝N个横剖面的含水率均值与均方差δ,


    5.根据权利要求4所述的堤坝稳定性的无损探测方法,其特征在于:所述步骤(5)的具
    体步骤为:对于第i个横剖面,
    (51)如果则可判定堤坝第i个横剖面位置稳定;
    (52)如果则可判定堤坝第i个横剖面位置潜在溃堤风险较大;
    (53)如果则可判定堤坝第i个横剖面位置潜在溃堤风险极大。
    6.根据权利要求5所述的堤坝稳定性的无损探测方法,其特征在于:其还包括步骤(6)
    堤坝渗透稳定性与溃坝灾害预测的步骤,具体步骤为:
    (61)对于堤坝存在溃堤风险的第i个横剖面,使用电测仪分别对其不同时刻的平均电
    阻率进行实时监测,并根据坝体材料ρ-ω关系曲线依次确定其不同时刻的均含水率
    得到曲线;
    (62)定义堤坝横剖面平均含水率变化率ω′为堤坝单位时间的平均含水率变化量与单
    位时间的比值,根据曲线:

    如果ω′为一常量或波动幅度在±10%范围内,则可判定堤坝的第i个横剖面具有溃堤
    风险但目前基本稳定,如果ω′逐渐增大并发生突变,则该堤坝不稳定并即将发生溃坝。

    说明书

    一种堤坝稳定性的无损探测方法

    技术领域

    本发明涉及堤坝稳定性评价领域,具体涉及一种堤坝稳定性的无损探测方法。

    背景技术

    我国筑坝历史悠久,特别是新中国成立以来,更是产生了多次筑坝建库高潮。然
    而,我国于20世纪50-70年代建设和加固了大量的河提与大坝,且以土石堤坝居多,寿命约
    为50年。且大坝普遍存在标准偏低、施工质量不高等问题,又经过三五十年的运行,水库设
    施普遍老化,许多堤坝出现坝体渗水、裂缝等老化特征,这些具有变形、裂缝等老化特征的
    堤坝不仅不能正常发挥水利工程效益,而且成为安全度汛的薄弱环节和心腹之患,严重影
    响库区人民生命财产、基础设施和生态环境的安全,制约当地经济社会的可持续发展,因此
    必须及时准确、快速地对这些堤坝渗透稳定性进行应急检测,探测出大坝内部存在隐患的
    具体位置、范围、深度等,并据此采取相应的加固抢险措施,尽可能减小堤坝破坏或溃坝损
    失。

    目前国内外常用的堤坝病险隐患检测方法主要为水力梯度法、钻孔取芯法以及地
    质雷达探测法:1)水力梯度法。该方法主要根据坝基地层结构与地形地貌条件,初步判定可
    能产生渗透变形的地段,并根据颗粒分析资料绘制土粒累计曲线,并计算出不均匀系数和
    细颗粒的百分含量,并进一步判定可能发生的渗透破坏类型(如管涌,流土),进而根据流网
    法确定坝基各点(主要是下游坝脚处)的实际水力梯度,并根据临界水力梯度与孔隙率及不
    均匀系数之间的关系式确定其临界水力梯度,依据堤坝实际水力梯度与临界水力梯度的关
    系判定其是否会发生渗透变形,进而判定堤坝稳定性。然而该方法需要在坝体内部布置测
    压管测定监测区域的渗流场,并根据等水位线绘制流网,其实验结果易受监测仪器的影响
    而产生误差,且该方法监测成本过高,此外测压管的布设会使坝体产生结构损伤,不利于堤
    坝的稳定性。2)钻孔取芯法是采用钻孔方法在坝体结构上连续钻孔取芯,然后通过室内测
    试芯样的单轴抗压强度、渗透系数及均匀情况和完整性,并根据室内试验结果评价堤坝稳
    定性。然而由于设备等因素的限制,尽管取芯可达到深层,但由于坝体的不均匀性,在取样
    过程中堤坝土材料极易产生破碎,因此检测结果很难保证其真实性。此外钻探使本己处于
    病险状态的堤坝再次遭受损伤,而且存在时间长、费用高等缺点。3)地质雷达探测法是利用
    高频电磁波束来探测有耗介质中目标体,以宽频带、短脉冲的电磁波形式发射天线射入坝
    体,经坝体的电磁性差异反射回来,被另一天线所接收,通过分析接收的信号,进而探测堤
    坝的隐患点。然而由于堤坝介质特性具有多样性和不确定性,对于土介质,堤坝填筑土的土
    质不同,其介质特性不同,即使同一类土,土的级配、碾压程度都会对介质特性产生重大影
    响;对于水介质,水的成分、土体含水率、饱和度都将影响到土介质特性,特别是土体的含水
    率还随时间而变化,这些因素都将影响探测结果的准确性。

    发明内容

    为了解决上述技术问题,本发明提供一种堤坝溃堤位置稳定性无损探测及灾害预
    测方法,该方法可以在某种程度上克服传统堤坝预测评价方法存在的不足和局限性,在堤
    坝稳定性评价与监测预警领域具有重要的应用价值。

    为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案,一种堤坝稳定性的无损探测方法,
    包括如下步骤:

    (1)对待测定的堤坝,沿堤坝水平长度方向确定N个横剖面的位置,其中N为正整
    数;

    (2)确定堤坝各横剖面视电阻率的平均值;

    (3)确定坝体材料视电阻率与含水率的变化关系;

    (4)确定堤坝横剖面平均含水率及其统计特征参数;

    (5)确定堤坝潜在溃坝部位以及溃坝风险的大小。

    进一步地,所述步骤(2)的具体步骤为:

    (21)测出堤坝背水侧长度L,并在堤坝每个横剖面位置沿背水侧长度方向从顶到
    底布设一根探测线,探测线的长度即为L;

    (22)沿探测线等距布置电极,电极之间的间距Δx取探测线长度L的1/45-1/30,所
    需电极数M为:


    其中,M为正整数;

    (23)按照步骤(22)中求得的Δx与电极数M在探测线上布置电极,用多芯电缆将每
    条探测线上的电极连接到电极转换装置上,再用电极转换装置将这些电极组合成指定的电
    极装置,并通过电极转换装置及数据采集系统测得每条探测线各横剖面上各探测点的视电
    阻率ρ,并记ρi,j为堤坝第i个横剖面的第j个测点的视电阻率,其中i=1,2,3......N,j=1,
    2,3......D,其中j为正整数,D为第i个横剖面的所有测点的个数,则第i个横剖面的视电阻
    率的平均值为为:


    进一步地,所述步骤(3)的具体步骤为:取坝体材料试样进行室内实验,先通过烘
    干法将坝体材料烘干,再采用灌水法按照不同含水率ω的要求加入蒸馏水,充分搅拌,放入
    保鲜袋中养护24h,使水分充分浸润,再用直流电法仪分别测定不同含水率ω下试样的视电
    阻率,进而得到坝体材料的视电阻率与含水率之间的定量关系,即ρ-ω关系曲线;

    进一步地,所述步骤(4)的具体步骤为:依据求得的ρ-ω关系曲线以及第i个横剖
    面的视电阻率的平均值可间接测得堤坝第i个横剖面的平均含水率据此可得到堤坝N
    个横剖面的含水率均值与均方差δ,



    进一步地,所述步骤(5)的具体步骤为:对于第i个横剖面,

    (51)如果则可判定堤坝第i个横剖面位置稳定;

    (52)如果则可判定堤坝第i个横剖面位置潜在溃堤风险较
    大;

    (53)如果则可判定堤坝第i个横剖面位置潜在溃堤风险极大。

    进一步地,其还包括步骤(6)堤坝渗透稳定性与溃坝灾害预测的步骤,具体步骤
    为:

    (61)对于堤坝存在溃堤风险的第i个横剖面,使用电测仪分别对其不同时刻的平
    均电阻率进行实时监测,并根据坝体材料ρ-ω关系曲线依次确定其不同时刻的均含水率
    得到曲线;

    (62)定义堤坝横剖面平均含水率变化率ω′为堤坝单位时间的平均含水率变化量
    与单位时间的比值,根据曲线:


    如果ω′为一常量或波动幅度在±10%范围内,则可判定堤坝的第i个横剖面具有
    溃堤风险

    但目前基本稳定,如果ω′逐渐增大并发生突变,则该堤坝不稳定并即将发生溃
    坝。

    本发明的堤坝溃堤位置稳定性无损探测及灾害预测方法,通过高密度电阻率法确
    定坝体各横剖面视电阻率平均值,并根据室内实验测得坝体材料视电阻率与含水率的关系
    及其坝体各横剖面平均含水率变化,建立了运用坝体横剖面平均含水率统计学参数评价堤
    坝断面风险大小的判据;同时提出了坝体平均含水率变化率参数,并依据该参数的变化规
    律可对堤坝渗透稳定性进行实时评价,以达到便捷快速测定与评价堤坝渗透稳定性的目
    的。该方法简便,易操作,对坝体无损,并且结果准确性高,可以在某种程度上克服传统堤坝
    预测评价方法存在的不足和局限性,在堤坝稳定性评价与监测预警领域具有重要的应用价
    值。

    附图说明

    图1为高密度电阻率法测点分布示意图;

    图2为堤坝探测线分布图;

    图3为4号横剖面各探测点分布示意图;

    图4为实施例坝体材料ρ-ω曲线;

    图5为实施例第4横剖面曲线。

    具体实施方式

    本发明采用的高密度电阻率法的基本原理与传统的电阻率法相同,即通过接地电
    极在地下建立电场,观测因不同导电地质体存在地表电场的变化,从而推断和解释地下地
    质体的分布或产状。

    在高密度电阻率布极方式中常采用温纳装置方式。温纳装置方式又称为对称四极
    装置方式布极。A,Q,P,B等间距排列,其中A,B是供电电极,Q,P是测量电极,该测量方式为固
    定断面扫描测量,所得断面为倒梯形。

    该布极方式中,AQ=QP=PB=Δx为一个电极间距,其测线长度L与电极间距Δx和
    电极数M有关,其关系式为L=(M-1)Δx。测量时,AQ=QP=PB=Δx为一个电极间距,A,Q,P,
    B逐点同时向右移动,得到第一条剖面线;接着AQ、QP、PB增大一个电极间距,A,Q,P,B逐点同
    时向右移动,得到第二条剖面线;这样不断扫描测量下去,得到倒梯形断面,如图1所示。

    当实接电极数给定时,该梯形断面任意剖面测点数由下式测定

    Dq=K-(Ka-1)×q

    其中q为剖面号(q=1,23,…,η),最大剖面其中[]表示方括号内的数
    取整数部分,K表示实接电极数,Ka表示装置电极数(一般为3或4),Dq为剖面q的测点数,则断
    面总测点数D,


    高密度电阻率法将大量电极排成阵列,采用自动化技术控制数据的采集,每次在
    电极阵列中选取一组电极组合进行测量,然后改变电极组合做下一次测量,直到设计的组
    合方式全部测量完毕,在此过程中不需要人工干预和改变电极,极大地提高了测量效率,也
    有利于避免同一位置多次布极之间的差异。

    由于堤坝的失稳本质上是水的入渗使坝体含水率升高导致坝体稳定性降低引起
    的,而坝体材料的电阻率与含水率具有负相关关系。一般认为随含水率增大,土中水的主要
    存在形式发生变化,电荷的迁移率随含水率的增大而增大,地质体的电阻率随之减小。因此
    根据电阻率与含水率关系,可根据高密度电阻率法测得坝体探测点视电阻率值,进而确定
    堤坝的含水率,依据含水率的变化对堤坝稳定性做出评价。

    某水库堤坝修建于20世纪70年代,总库容约10万m3,是一座以灌溉为主兼顾供水
    的小型水利工程,在实施例1中,本发明的方法主要是对该水库进行探测。

    依据《水利水电地质工程勘察规范》(GB50487—2008),对待测定的堤坝进行系统
    的勘察及调查测绘,测出坝体高度H=12m、坝宽B=10m、与水位高度H0=11.3m,坝体背水侧
    长度L=15m,并绘制出堤坝体物质岩性断面图;依据堤坝当前的稳定性状况及探测精度要
    求,沿堤坝长度方向确定堤坝N个探测横剖面位置,此处取N=11,并在每个探测横剖面背水
    侧位置从顶到底布设1根测线,其测线长度即为坝体背水侧长度15m,如图2所示。

    根据堤坝渗透稳定性及位置探测精度的要求,电极设计等间距布置,每相邻电极
    间距Δx取测线长度15m的1/45-1/30,此处取0.5m;依据测线长度L与电极间距Δx及电极数
    M的关系式,确定所需布置电极数M:


    按照上述确定的电极间距Δx与电极数M在测线上布置电极,用多芯电缆将每条测
    线上的电极连接到电极转换装置上,再用电极转换装置将这些电极组合成指定的电极装
    置,并通过电极装置及数据采集系统测得每条测线各横剖面各测点的视电阻率值ρ。对各横
    剖面进行标号,记为i(i=1,2,3,......,N),其各剖面测点形成一个倒梯形区域,需依次对
    该倒梯形区域内所有测点进行编号(1,2,3,......,D),分别记为测点j(j=1,2,3,......,
    D),记ρi,j为堤坝第i个横剖面测点j的视电阻率值,进而根据式(2)依次确定第i个横剖面视
    电阻率平均值以第4个横剖面为例,计算结果见表1。


    表1 第4横剖面各点视电阻率统计表



    同样方法可其得其它横剖面平均视电阻率,见表2。

    表2 各横剖面平均视电阻率统计表


    根据坝体含水率ω与其视电阻率ρ值的相关关系与作用原理,即坝体材料视电阻
    率ρ随其含水率ω的增大而降低,并依据《土工试验方法》(GB/T50123—1999)标准,对选取
    坝体材料试样进行室内实验,先通过烘干法将坝体材料烘干,再采用灌水法按照不同含水
    率ω的要求加入蒸馏水,充分搅拌,放入保鲜袋中养护24h,使水分充分浸润,再用直流电法
    仪分别测定其不同含水率ω下试样的视电阻率,据此确定坝体材料的视电阻率与含水率之
    间的定量关系,即ρ-ω关系曲线,如图4所示。

    依据求得的ρ-ω关系曲线及测得的各横剖面视电阻率平均值可间接测定坝体
    第i条坝体横剖面平均含水率见表2(以测线1为例)。依据数理统计原理,将11条坝体横
    断面的平均含水率看作为一个随机序列,可依据式(3)(4)可分别确定该坝体平均含水率
    随机序列的均值与均方差δ:

    表3 各测线代表剖面平均含水率计算结果




    根据数理统计理论与均方差原理,可确定坝体第4横剖面的平均含水率
    则可判定堤坝第4横剖面潜在溃坝风
    险极大。同理算得其他横剖面平均含水率均小于判定其
    它剖面相对较稳定。

    对坝体潜在溃坝风险极大的第4横剖面,可依据以下步骤对其渗透稳定性与溃坝
    灾害进行监测与预测:

    运用电测仪分别对不同时刻堤坝各潜在渗漏剖面探测点视电阻率进行实时监
    测,并依次测定其坝体潜在渗漏剖面平均含水率同时绘制出坝体平均含水率随时间变
    化曲线,即曲线,如图5所示。

    定义堤坝剖面平均含水率变化率为堤坝单位时间的平均含水率变化量与单位时
    间的比值,依据曲线,其值根据式(5)确定,相应的计算结果见表4。

    表4 平均含水率变化率计算表


    此时,堤坝平均含水率变化率在t=50d时发生突变,因此判定此时堤坝不稳定。

    关于本文
    本文标题:一种堤坝稳定性的无损探测方法.pdf
    链接地址://www.4mum.com.cn/p-6003327.html
    关于我们 - 网站声明 - 网站地图 - 资源地图 - 友情链接 - 网站客服 - 联系我们

    [email protected] 2017-2018 www.4mum.com.cn网站版权所有
    经营许可证编号:粤ICP备17046363号-1 
     


    收起
    展开
  • 四川郎酒股份有限公司获第十二届人民企业社会责任奖年度环保奖 2019-05-13
  • 银保监会新规剑指大企业多头融资和过度融资 2019-05-12
  • 韩国再提4国联合申办世界杯 中国网友无视:我们自己来 2019-05-11
  • 中国人为什么一定要买房? 2019-05-11
  • 十九大精神进校园:风正扬帆当有为 勇做时代弄潮儿 2019-05-10
  • 粽叶飘香幸福邻里——廊坊市举办“我们的节日·端午”主题活动 2019-05-09
  • 太原设禁鸣路段 设备在测试中 2019-05-09
  • 拜耳医药保健有限公司获第十二届人民企业社会责任奖年度企业奖 2019-05-08
  • “港独”没出路!“梁天琦们”该醒醒了 2019-05-07
  • 陈卫平:中国文化内涵包含三方面 文化复兴表现在其中 2019-05-06
  • 人民日报客户端辟谣:“合成军装照”产品请放心使用 2019-05-05
  • 【十九大·理论新视野】为什么要“建设现代化经济体系”?   2019-05-04
  • 聚焦2017年乌鲁木齐市老城区改造提升工程 2019-05-04
  • 【专家谈】上合组织——构建区域命运共同体的有力实践者 2019-05-03
  • 【华商侃车NO.192】 亲!楼市火爆,别忘了买车位啊! 2019-05-03
  • pk10官网开奖号码 赌博龙虎什么技巧才赢钱 东京1.5分彩是正规的吗 内蒙古十一选五的走势 许华升的视频怎样赚钱 工作计划软件 大连棋牌 官网 博客来怎么买 cad做什么最赚钱 不用充值得棋牌游戏 360彩票手机版下载 拍大师拍视频怎么赚钱吗 北京飞艇免费全天计划 安徽体彩十一选五 疯狂马戏团怎么过 福彩单双大小玩法