坝体变形监测仪器的标定设备的制作方法

本实用新型涉及岩土工程安全监测技术领域，具体而言涉及一种坝体变形监测仪器的标定设备，适用于对大坝内部的垂直位移和水平位移变形监测仪器设备进行标定。

背景技术：

水库大坝内部变形是指坝体内部的垂直位移和水平位移变形，这种变形超过正常范围时，直接影响大坝的安全性，甚至造成大坝毁损。根据《土石坝安全监测技术规范》SL551-2012，在坝体内部选择变形监测断面，布置监测仪器进行监测。目前国内外面板堆石坝内部变形监测仪器通常采用“水管式”沉降计测量垂直位移变形方法，采用“引张线式”水平位移计测量水平位移变形方法或直接采用测量大坝内部变形的机器人来监测大坝内部变形方法。这些方法都是在大坝填筑到设计规定的监测高程时，预先在大坝内部从上游到下游设置一条垂直于坝轴线的监测管路，在这条管路中同时安装埋设“水管式”沉降计和“引张线式”水平位移计或安装监测管道用大坝内部变形的机器人来测量。

目前面板堆石坝内部变形监测“引张线式”水平位移计和“水管式”沉降计及大坝内部变形的机器人都没有标定仪器设备，它们只有试验设备。“引张线式”水平位移计试验设备主要有位移给进设备，游标卡尺，拉力试验机；“水管式”沉降计试验设备主要有游标卡尺，蒸馏水，起吊葫芦，压力表；测量大坝内部变形的机器人的试验设备主要是测量管道。

标定是使用标准的计量仪器设备对所使用仪器的准确度（精度）进行检测是否符合标准，一般标定的设备精度要大于被标定的仪器设备。随着新技术的发展，面板堆石坝内部变形监测仪器的精度要求越来越高，而目前面板堆石坝内部变形监测仪器设备的标定设备都没有，只有一些试验设备，因此迫切需要开发一种可以模拟大坝内部全程变形的标定设备系统来弥补目前的空白。

技术实现要素：

本实用新型所需要解决的问题是克服现有的技术缺陷；提供一种坝体变形监测仪器的标定设备系统。需要解决的技术关键在于：开发一种可以模拟大坝内部全程变形的设备，用来标定面板堆石坝内部变形监测仪器，确定内部变形监测仪器的输入—输出关系；确定内部变形监测仪器的静态特性指标；消除内部变形监测仪器误差，改善内部变形监测仪器的正确度。

完成上述发明任务的技术方案是，一种坝体变形监测仪器的标定设备，在试验场地设有标定的变形监测管道，该变形监测管道等比例地模拟大坝内部全程变形，该变形监测管道每节12米，各节之间由管道连接接头连接，其特征在于，该变形监测管道的架设方式如下：在试验场地设置有若干个支架混凝土底座，该支架混凝土底座中预埋有安装杆，该安装杆上安装有管道支架，所述管道支架上设有可自由移动的固定管道架；所述变形监测管道安装在该可自由移动的固定管道架上；所述变形监测管道支架上还设有支架垂直调节系统和支架水平调节系统。

所述管道支架的设置方式是：在整条变形监测管道的首端与尾端分别设置一个管道支架，每节变形监测管道的中间安装两套变形监测管道支架。

换言之，本发明的坝体变形监测仪器的标定设备由变形监测管道，管道连接接头，支架混凝土底座，变形监测管道支架，支架垂直调节系统，支架水平调节系统，可自由移动的固定管道架，蜗轮蜗杆构成，在试验场地等比例安装一种模拟大坝内部全程变形的管道，变形监测管道每节12米，在每节变形监测管道首、尾端安装支架混凝土底座，底座浇筑完成时预埋安装杆，等混凝土硬化后安装两套变形监测管道支架安装到支架混凝土底座上面，变形监测管道支架安装完成后，变形监测管道安装到变形监测管道支架可移动的固定管道架上面，管道总长度按坝体设计需要长度安装。标定时按设计需要长度进行标定面板堆石坝内部变形监测仪器设备。

该模拟大坝内部全程变形监测管道采用常用的钢管，其内径为300mm，外径310mm,两端固定到变形监测管道支架上可自由移动的固定管道架上面，每两根管道之间用管道连接接头连接起来，管道连接接头长度500mm, 其中中间一段100mm长度内径为300mm，与大坝内部全程变形监测管道内径一样，保证整条管道内径一致。管道连接接头两端200mm长度内径比变形监测管道外径大2-3mm, 管道连接接头两端都带有密封圈，防止水和泥沙进入大坝内部全程变形监测管道，管道连接接头可以和大坝内部全程变形监测管道紧密结合，管道连接接头外径采用320mm，内径为300mm的PVC管材加工。

变形监测管道安装固定好一节在变形监测管道支架可移动的固定管道架上面，然后安装管道连接接头，安装完成后，接着安装下一节变形监测管道，所述的变形监测管道支架有一套垂直调节系统和一套水平调节系统。垂直调节系统每节螺杆可以调节高度为到1.8米；水平调节系统每节螺杆可以调节长度为0.4米；所述的垂直调节系统和水平调节系统可以模拟大坝内部全程的变形范围。

所述的变形监测管道支架垂直调节系统，水平调节系统是各由一套可自由移动的固定管道架、一套螺杆和一套蜗轮蜗杆系统组成，具体结构是：

1）所述的变形监测管道支架由可自由移动的固定管道架和支架调节系统组成， 可自由移动的固定管道架是可以在变形监测管道支架垂直自由移动；水平自由移动是用螺杆拉动变形监测管道移动。

2）变形监测管道支架垂直调节系统可自由移动的固定管道架是加工成高度比管道外径大,长度比固定架内边小，可自由移动的固定管道架两边焊接两耳朵和固定架连接，可自由垂直移动。可自由移动的固定管道架顶端杆中间焊接一套螺杆，螺杆从固定架顶端中间伸出，螺杆长度2.0米，固定架顶端中间安装一套蜗轮蜗杆和螺杆连接；

3）支架水平调节系统是在可自由移动的固定管道架的底端固定端安装一套可调节的螺杆，螺杆一端固定在变形监测管道上，另外一端固定在可自由移动的固定管道架的底端固定端上；要水平移动变形监测管道时，用螺杆拉动变形监测管道水平移动。

4）所述的变形监测管道支架在固定架上带有刻度尺；

5）每节变形监测管道两端300mm位置都带有刻度尺。

换言之，本实用新型的设备安装标定方案是：坝体变形监测仪器的标定设备安装完成后，用水准仪把整段变形监测管道调整在同一水平面。

当用来标定引张线水平位移计水平位移时，步骤如下：

1）把引张线水平位移计按要标定的长度安装好，将引张线水平位移计的测量端固定安装在变形监测管道的首端，引张线水平位移计的尾端安装在变形监测管道的另外一端；

2）安装好后引张线水平位移计按满量程施加张力，能后复原，开始正式标定；

3）从零点开始，慢慢的用水平调节系统调节变形监测管道引张线水平位移计尾端，每次按满量程的0.2，分级增加，一直到满量程；

4）每用水平调节系统调节变形监测管道引张线水平位移计尾端一次，引张线水平位移计尾端施加张力，保持稳定后读取引张线水平位移计测量端位移值，直到变形监测管道引张线水平位移计尾端移动到满量程；

5）按4）的方法每次按满量程的0.2反向移动到零点，并读取张线水平位移计测量端位移值；

6）按4）-5）的步骤，标定3次，取平均值；

7) 计算引张线水平位移计的输入—输出关系、静态特性指标和精度。

当用来标定水管式沉降计垂直位移时，步骤如下：

1）把水管式沉降计按要求标定的长度安装好，将水管式沉降计的管路测量端固定安装在变形监测管道的一端，测量管尾端安装在变形监测管道的另外一端；

2）安装好后在测量管路内充满蒸馏水，并排出管路中的气泡，开始正式标定；

3）从零点开始，慢慢的用垂直调节系统调节变形监测管道水管式沉降计尾端，每次按满量程的0.2，分级增加，一直到满量程；

4）每用垂直调节系统调节变形监测管道水管式沉降计尾端一次，保持稳定后读取测量端水管式沉降计的输出值，直到变形监测管道水管式沉降计尾端调节到满量程；

5）按4）的方法每次按满量程的0.2反向移动到零点，并读取测量端沉降值；

6）按4）-5）的步骤，标定3次，取平均值；

7) 计算水管式沉降计的输入—输出关系、静态特性指标和精度。

当用来标定大坝内部变形的机器人时，步骤如下：

1）大坝内部变形的机器人在已经调整在同一水平面的变形监测管道内从首端开始每行进一节变形监测管道测量一次水平和垂直位移值，作为每一节变形监测管道的测量初值，一直行进测量到尾端变形监测管道；

2）测量到尾端变形监测管道后，大坝内部变形的机器人不测量从尾端直接返回到首端；

3）按比例逐级逐节用垂直调节系统调节变形监测管道垂直位移，用水平调节系统调节变形监测管道水平位移，调整完整条变形监测管道后，大坝内部变形的机器人从首端开始每行进一节变形监测管道测量一次水平和垂直位移值，作为每一节变形监测管道的测量值，一直行进测量到尾端变形监测管道；

4）测量到尾端变形监测管道后，大坝内部变形的机器人不测量从尾端返回到首端；

5）重复3）-4），直到垂直、水平位移调节到满量程，标定3次，取平均值；

6）计算大坝内部变形的机器人的输入—输出关系、静态特性指标和精度。

本实用新型开发了一种坝体变形监测仪器的标定设备，弥补了面板堆石坝内部变形监测仪器设备的标定设备空白，一种坝体变形监测仪器的标定设备可以通过垂直调节系统和水平调节系统调节高度长度，模拟大坝内部全程变形来标定“水管式”沉降计、“引张线式”位移计、大坝内部变形的机器人。

本实用新型所提出的一种坝体变形监测仪器的标定设备方便安装、标定简单。本实用新型可以运用于国家重点研发计划“高寒区长距离供水工程能力提升与安全保障技术”项目（项目编号2017YFC0405100）。

附图说明

图1为本实用新型坝体变形监测仪器的标定设备构造图；

图2为本实用新型坝体变形监测仪器的标定设备的变形监测管道支架构造图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施案例，对本实用新型方法作进一步详细说明。此处所描述的具体实施案例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1，坝体变形监测仪器的标定设备安装及其标定设置方法。

在需要安装坝体变形监测仪器的标定设备的场地清理平整，场地所需长度按大坝设计需要的长度来清理平整；清理平整完成后每隔10.5米浇一2米乘以1米的支架混凝土底座2，支架混凝土底座2预埋安装杆10，等支架混凝土底座2硬化后安装变形监测管道支架4，除两头各安装一套变形监测管道支架4之外，中间安装两套变形监测管道支架4。

变形监测管道支架4安装完成后，从一端开始安装变形监测管道1，变形监测管道1安装在可自由移动的固定管道架6上面，安装好第一节变形监测管道1后，再安装第一个管道连接接头3，所述的管道连接接头3带有密封圈5，防止泥沙进入变形监测管道1，接着安装第二节变形监测管道1，以此类推，把整条变形监测管道1安装完成。

整条变形监测管道1安装完成后，用水准仪从变形监测管道1首端一直测量到尾端，调整垂直调节系统7使变形监测管道1处在同一水平上面。

实施例2，标定引张线水平位移计水平位移的标定方法。

把引张线位移计按要求标定的长度安装好，将引张线水平位移计的测量端固定安装在变形监测管道1的首端，引张线水平位移计的尾端固定在变形监测管道1的另外一端；安装好引张线位移计后按满量程施加张力，能后复原，开始正式标定；从零点开始，慢慢的用扳手调节水平调节系统9上蜗轮蜗杆8来调节变形监测管道1引张线水平位移计尾端，每次按满量程的0.2，移动的长度从变形监测管道1上刻度尺12读取，分级增加，一直到满量程；每用水平调节系统9上蜗轮蜗杆8调节变形监测管道1上安装好引张线水平位移计尾端一次，引张线水平位移计尾端就施加张力，保持稳定后读取引张线水平位移计测量端位移值，直到变形监测管道1引张线水平位移计测量端移动到满量程；用水平调节系统9上蜗轮蜗杆8每次按满量程的0.2反向移动到零点，并读取测量端位移值。

重复以上标定的步骤，标定3次，取平均值。计算引张线水平位移计的输入—输出关系、静态特性指标和精度。

实施例3，标定水管式沉降计垂直位移的标定方法。

把水管式沉降计按要标定的长度安装好，将水管式沉降计的管路测量端固定安装在变形监测管道1的首端，测量管尾端在变形监测管道1的另外一端；在安装好后在测量管路内充满蒸馏水，并排出管路中的气泡，开始正式标定；从零点开始，慢慢的用扳手调节垂直调节系统7上蜗轮蜗杆8来调节变形监测管道1水管式沉降计测量端，每次按满量程的0.2，调节的长度从支架固定架上刻度尺11读取，分级增加，一直到满量程；每用扳手调节垂直调节系统7上蜗轮蜗杆8调节变形监测管道沉1水管式沉降计尾端一次，保持稳定后读取测量端沉降计的输出值，直到变形监测管道1水管式沉降计尾端调节到满量程；用扳手调节垂直调节系统7上蜗轮蜗杆8调节变形监测管道沉1按满量程的0.2反向移动到零点，并读取测量端沉降值。

重复以上标定的步骤，标定3次，取平均值。计算水管式沉降计的输入—输出关系、静态特性指标和精度。

实施例4，标定大坝内部变形的机器人。

大坝内部变形的机器人在已经调整同一水平面的变形监测管道1内从首端开始，每行进一节变形监测管道1测量一次水平位移值和一次垂直位移值，作为每一节变形监测管道1的测量初值，一直行进测量到尾端变形监测管道1；测量到尾端变形监测管道1后，大坝内部变形的机器人不测量从尾端直接返回到首端；按比例逐级逐节用扳手调节垂直调节系统7上蜗轮蜗杆8调节变形监测管道1垂直位移，调节的高度可以从支架固定架上刻度尺11读出，用扳手调节水平调节系统9上蜗轮蜗杆8调节变形监测管道1水平位移，调节的长度可以从管道上刻度尺12读出，调整完整条变形监测管道1后，大坝内部变形的机器人从首端开始每行进一节变形监测管道1测量一次水平位移值和一次垂直位移值，作为每一节变形监测管道1的测量值，一直行进测量到尾端变形监测管道1；测量到尾端变形监测管道1后，大坝内部变形的机器人不测量从尾端直接返回到首端。

重复以上步骤，直到垂直位移、水平位移调节到满量程，标定3次，取平均值。计算大坝内部变形的机器人的输入—输出关系、静态特性指标和精度。

本实用新型本实用新型开发了一种坝体变形监测仪器的标定设备，可以通过垂直调节系统7和水平调节系统9来模拟大坝内部全程变形，并用来标定大坝内部变形监测仪器。

本实用新型可以全程模拟大坝内部全程变形，本实用新型所提出的一种坝体变形监测仪器的标定设备方便安装、标定简单。