一种用于地下空间止水帷幕渗漏的监测方法与流程

[0001]
本发明涉及地下空间结构的止水帷幕渗漏监测技术领域，具体涉及一种用于地下空间止水帷幕渗漏的监测方法。


背景技术：

[0002]
作为地下空间结构的止水帷幕因施工工艺或施工问题等原因经常会出现不同程度的渗漏。当基坑内外出现水头差的情况下，就会出现不同程度的渗漏水，止水帷幕的渗漏会对基坑自身及其周边环境带来较大影响，渗漏严重的还可能造成流砂、管涌现象，导致地面塌陷、管线破裂、建筑物开裂等，甚至危及生命，所以对地下空间止水帷幕的渗漏监测尤为重要，尤其是能对渗漏点进行精确定位。
[0003]
现有技术中，如图1所示，申请号为201811454453.6公开了一种墙体渗漏的直流聚焦精细检测方法，该方法包括：在止水帷幕外侧的发射孔内放置可上下移动的聚焦发射电极，在止水帷幕外侧的观测孔内固定放置接收电极阵列；在止水帷幕内侧的降水孔内放置可上下移动的回路电极，在止水帷幕内侧的观测孔内固定放置接收电极阵列，且在止水帷幕内侧地面固定放置由电极分布阵列构成的接收平面；移动止水帷幕内侧降水孔中的回路电极进行测量；移动止水帷幕外侧发射孔中的聚焦发射电极进行测量；在计算机中对各个电位信号进行处理。
[0004]
如图2所示，申请号为201510690599.0公开了一种确定基坑开挖面下方止水帷幕渗漏对周边环境影响的方法，该方法包括：是在现场勘查和基坑信息的收集基础上，采用超声波成像ct技术确定止水帷幕渗漏位置及渗漏面积大小，通过基坑抽水试验获取观测井水位的实测值等数据；建立三维流固耦合模型，将止水帷幕渗漏处按照渗漏面积设置渗漏单元，模拟抽水试验并进行分析模型计算，最终获得观测井水位的计算值；通过实测值和计算值的拟合情况，确定止水帷幕渗漏处渗透系数；对渗漏单元输入渗漏处的渗透系数，进行渗流固结模拟，最终确定基坑周围地下水位及地面沉降量。
[0005]
但是以上述现有技术在实际应用中存在着漏测细微的渗漏点，有细微渗漏时所监测的数据变化不明显，存在安全隐患。


技术实现要素：

[0006]
本发明提供一种用于地下空间止水帷幕渗漏的监测方法，能够解决监测细微的渗漏点，即使止水帷幕有细微渗漏点也能及时监测到，也能监测漏水区域，避免危险事件的发生。
[0007]
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：
[0008]
一种用于地下空间止水帷幕渗漏的监测方法，该检测方法包括如下步骤：
[0009]
步骤一：在地下空间止水帷幕外侧建立监测区域，将监测区域分为同等面积大小的n个矩形子区域，每个矩形子区域放置一个内侧传感模块并编号。
[0010]
步骤二：在止水帷幕发生渗漏时，膨胀物遇水后发生自然膨胀使悬臂梁向上弯曲，
进而引起应变片发生弯曲，使得应变片的电阻值变化；膨胀物吸附水分，同时导致上极板和下极板间的介质和间距发生变化，使得上极板和下极板的电容值发生了变化；止水帷幕外侧的水将向渗漏点流动，从而对光纤有微压力，导致光在光纤中的传导特性发生了改变。
[0011]
步骤三：单片机采集到的电容值和应变值通过无线通信模块发送给数据终端；微动传感光纤检测到的微动压力场信号。
[0012]
步骤四：数据终端将同时获取的复合湿压传感器获得的电容值和应变值以及微动传感光纤检测到的微动压力场信号综合分析以定位渗漏点位置以及评估渗漏强度。
[0013]
进一步的，在所述步骤一中还包括：止水帷幕外侧放置微动传感光纤。
[0014]
进一步的，在所述步骤二中还包括：通过光时域反射仪(otdr)完成测量，通过分析不同光纤的不同部位得到微动压力场信号。
[0015]
进一步的，在所述步骤三中还包括：通过光时域反射仪连接数据终端并发送微动压力场信号。
[0016]
进一步的，本发明还公开了一种地下空间止水帷幕渗漏监测装置，所述止水帷幕渗漏监测装置包括多个内侧传感模块构成的内侧传感系统、外侧光纤系统和数据终端；所述内侧传感模块包括复合湿压传感器、微动传感光纤、单片机、无线通信模块；所述复合湿压传感器、无线通信模块和单片机连接；所述外侧光纤系统包括微动传感光纤以及光时域反射仪，将微动传感光纤沿不同的监测区域排布，并连接光时域反射仪；所述光时域反射仪以及内侧传感系统连接数据终端。
[0017]
所述复合湿压传感器包括应变片、悬臂梁、上极板、膨胀物、下极板和防水外壳；所述应变片和悬臂梁的一侧粘合，所述悬臂梁的另外一侧和上极板的一侧抵接，所述上极板的另一侧和膨胀物的一端粘合，下极板和膨胀物的另一端粘合，所述悬臂梁的一端固定在防水外壳上，所述下极板的两端固定在防水外壳上，所述防水外壳放置膨胀物的位置设置有进水孔，所述复合湿压传感器有进水孔的一侧安装在止水帷幕的内侧。
[0018]
所述膨胀物放置在上极板和下极板的中间，所述膨胀物遇水后向上极板、下极板方向膨胀。
[0019]
所述应变片和和悬臂梁的一侧粘合，当膨胀物遇水后发生自然膨胀使悬臂梁向上弯曲，进而引起应变片发生弯曲，使得应变片的电阻值变化，经过应变片的电流值通过放大器进行放大，经a/d转换后传输给单片机处理，单片机将反映膨胀物变形量即渗水量的应变值经无线通信模块传输到数据终端；当膨胀物遇水后向上极板和下极板双向膨胀，且膨胀物吸附水分，导致上极板和下极板的间距和介质发生变化，使得上极板和下极板的电容值发生了变化，反映吸水量的电容值经过信号处理后也传输至单片机处理；同样的，单片机将反映吸水量的电容值经无线通信模块传输到数据终端。
[0020]
进一步的，单片机采集到的电容值和应变值只有在超出一定阈值时才将电容值和应变值发送给数据终端；
[0021]
进一步的，所述无线通信模块采用自组网通信模块的zigbee技术，将监测区域分为同等面积大小的n个矩形子区域，每个矩形子区域放置一个内侧传感模块并编号，且止水帷幕外侧放置微动传感光纤；每一个矩形子区域作为一个监测节点，所有节点通过无线通信模块形成一个自组网络，自组网络中的任意节点之间都可进行实时数据通讯，最后将所有监测数据汇集到数据终端。
[0022]
所述微动传感光纤放置在止水帷幕的外侧，微动传感光纤采用独特的分布式光纤探测技术，对沿光纤传输路径上的空间分布和随时间变化信息进行测量或监控；当止水帷幕有渗漏点时，止水帷幕外侧的水将向渗漏点流动，从而对光纤有微压力，导致光在光纤中的传导特性发生了改变，通过分析不同光纤的不同部位得到微动压力场信号，根据压力场的强弱分布推测渗漏点位置以及渗漏的严重程度。
[0023]
进一步的，光时域反射仪连接数据终端，所述数据终端将同时获取的复合湿压传感器获得的电容值和应变值以及微动传感光纤检测到的微动压力场信号综合分析以定位渗漏点位置以及评估渗漏强度。
[0024]
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
[0025]
1、本发明的用于地下空间止水帷幕渗漏的监测方法，通过膨胀物遇水自然膨胀现象，即使止水帷幕有细微渗漏点，通过复合湿压传感器及时的监测到渗漏点和渗漏区域。
[0026]
2、本发明的用于地下空间止水帷幕渗漏的监测方法，通过微动传感光纤可以监测到止水帷幕渗漏和止水帷幕外侧水的流动。
[0027]
3、本发明的用于地下空间止水帷幕渗漏的监测方法，复合湿压传感器的监测数据结合微动传感光纤的监测数据综合判断止水帷幕的渗漏情况，有效而精确对止水帷幕进行实时监测。
附图说明
[0028]
图1为现有技术一种墙体渗漏的直流聚焦精细检测方法示意图。
[0029]
图2为现有技术确定基坑开挖面下方止水帷幕渗漏对周边环境影响的方法示意图。
[0030]
图3为本发明的自组网拓扑图。
[0031]
图4为本发明的复合湿压传感器系统示意图。
[0032]
图5为本发明装置结构示意图。
[0033]
图6为本发明的用于监测地下空间止水帷幕渗漏的监测方法流程图。
[0034]
在图3-5中：1单片机、2复合湿压传感器、3无线通信模块、4数据终端、5进水孔、6应变片、7防水外壳、8悬臂梁、9上极板、10膨胀物、11下极板。
具体实施方式
[0035]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
[0036]
实施例1
[0037]
如图6所示，本发明公开了一种用于监测地下空间止水帷幕渗漏的监测方法，包括以下步骤：
[0038]
步骤一：在地下空间止水帷幕外侧建立监测区域，将监测区域分为同等面积大小的n个矩形子区域，每个矩形子区域放置一个内侧传感模块并编号，且止水帷幕外侧放置微动传感光纤。
[0039]
步骤二：在止水帷幕发生渗漏时，膨胀物10遇水后发生自然膨胀使悬臂梁8向上弯曲，进而引起应变片6发生弯曲，使得应变片6的电阻值变化。膨胀物10吸附水分，同时导致上极板9和下极板11间的介质和间距发生变化，使得上极板9和下极板11的电容值发生了变化；止水帷幕外侧的水将向渗漏点流动，从而对光纤有微压力，导致光在光纤中的传导特性发生了改变，通过光时域反射仪(otdr)完成测量，通过分析不同光纤的不同部位得到微动压力场信号。
[0040]
步骤三：单片机1采集到的电容值和应变值通过无线通信模块3发送给数据终端4；微动传感光纤检测到的微动压力场信号，通过光时域反射仪连接数据终端4并发送微动压力场信号。
[0041]
步骤四：数据终端4将同时获取的复合湿压传感器2获得的电容值和应变值以及微动传感光纤检测到的微动压力场信号综合分析以定位渗漏点位置以及评估渗漏强度。
[0042]
实施例2
[0043]
如图3-5所示，一种地下空间止水帷幕渗漏监测装置，所述止水帷幕渗漏监测装置包括多个内侧传感模块构成的内侧传感系统、外侧光纤系统和数据终端4；所述内侧传感模块包括复合湿压传感器2、微动传感光纤、单片机1、无线通信模块3；所述复合湿压传感器2、无线通信模块3和单片机1连接；所述外侧光纤系统包括微动传感光纤以及光时域反射仪，将微动传感光纤沿不同的监测区域排布，并连接光时域反射仪；所述光时域反射仪以及内侧传感系统连接数据终端4。
[0044]
所述复合湿压传感器2包括应变片6、悬臂梁8、上极板9、膨胀物10、下极板11和防水外壳7；所述应变片6和悬臂梁8的一侧粘合，所述悬臂梁8的另外一侧和上极板9的一侧抵接，所述上极板9的另一侧和膨胀物10的一端粘合，下极板11和膨胀物10的另一端粘合，所述悬臂梁8的一端固定在防水外壳7上，所述下极板11的两端固定在防水外壳7上，所述防水外壳7放置膨胀物10的位置设置有进水孔5，所述复合湿压传感器2有进水孔5的一侧安装在止水帷幕的内侧。
[0045]
所述膨胀物10放置在上极板9和下极板11的中间，所述膨胀物10遇水后向上极板9、下极板11方向膨胀。
[0046]
所述应变片6和和悬臂梁8的一侧粘合，当膨胀物10遇水后发生自然膨胀使悬臂梁8向上弯曲，进而引起应变片6发生弯曲，使得应变片6的电阻值变化，经过应变片6的电流值通过放大器进行放大，经a/d转换后传输给单片机1处理，单片机1将反映膨胀物10变形量即渗水量的应变值经无线通信模块3传输到数据终端4；当膨胀物10遇水后向上极板9和下极板11双向膨胀，且膨胀物10吸附水分，导致上极板9和下极板11的间距和介质发生变化，使得上极板9和下极板11的电容值发生了变化，反映吸水量的电容值经过信号处理后也传输至单片机1处理；同样的，单片机1将反映吸水量的电容值经无线通信模块3传输到数据终端4。
[0047]
进一步的，单片机1采集到的电容值和应变值只有在超出一定阈值时才将电容值和应变值发送给数据终端4；
[0048]
进一步的，所述无线通信模块3采用自组网通信模块的zigbee技术，将监测区域分为同等面积大小的n个矩形子区域，每个矩形子区域放置一个内侧传感模块并编号，且止水帷幕外侧放置微动传感光纤；每一个矩形子区域作为一个监测节点，所有节点通过无线通
信模块3形成一个自组网络，自组网络中的任意节点之间都可进行实时数据通讯，最后将所有监测数据汇集到数据终端4。
[0049]
所述微动传感光纤放置在止水帷幕的外侧，微动传感光纤采用独特的分布式光纤探测技术，对沿光纤传输路径上的空间分布和随时间变化信息进行测量或监控；当止水帷幕有渗漏点时，止水帷幕外侧的水将向渗漏点流动，从而对光纤有微压力，导致光在光纤中的传导特性发生了改变，通过分析不同光纤的不同部位得到微动压力场信号，根据压力场的强弱分布推测渗漏点位置以及渗漏的严重程度。
[0050]
进一步的，光时域反射仪连接数据终端4，所述数据终端4将同时获取的复合湿压传感器2获得的电容值和应变值以及微动传感光纤检测到的微动压力场信号综合分析以定位渗漏点位置以及评估渗漏强度。
[0051]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。