一种垃圾堆体深部位移的监测系统及施工方法与流程

本发明涉及垃圾填埋场位移监测领域，特别是一种垃圾堆体深部位移的监测系统及施工方法。

背景技术：

国内城市固体废弃物的处理方式仍以填埋为主，随着填埋量的急剧增加，部分填埋所形成的垃圾堆体出现了失稳状况，存在水平表面位移，深层侧向位移滑动的安全隐患。

垃圾堆体深部位移监测方面，国内普遍采用滑轮式测斜仪监测，滑轮式测斜仪监测时，需要人工将滑轮式测斜仪的监测探头放入钻好的孔洞，但是滑轮式测斜仪的监测探头工作时为有源状态，容易与垃圾堆体产生的易燃气体接触，造成安全隐患，并且滑轮式测斜仪监测不能实现实时监测和预警，垃圾堆体内部环境恶劣、湿度较大、结构松散，钻孔过程中容易产生堆体塌陷。

技术实现要素：

本发明的目的在于：针对现有技术使用有源滑轮式测斜仪监测，与易燃气体接触存在安全隐患的问题，提供一种垃圾堆体深部位移的监测系统及施工方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种垃圾堆体深部位移的监测系统，包括测斜管、光纤光栅传感器、光纤光栅解调仪和上位机，

所述测斜管外壁设有凹槽，所述测斜管用于竖直安装于垃圾堆体的内部；

所述光纤光栅传感器设置在所述凹槽中；

所述光纤光栅解调仪和所述光纤光栅传感器连接，所述光纤光栅解调仪用于监测光纤光栅传感器采集的光波长信息，并将其解调成电信号；

所述上位机和所述光纤光栅解调仪连接，所述上位机用于接收所述电信号，并将所述电信号转换为位移值。

本发明通过在测斜管上固定光纤光栅传感器，再将测斜管竖直安装在垃圾堆体内部，可以对垃圾堆体内部的形变进行实时监测，节省了人工成本，并且光纤光栅传感器工作时为无源状态，可以有效降低安全隐患。

优选的，还包括管帽，所述管帽安装于所述测斜管的两端，所述管帽用于阻止杂物进入所述测斜管，防止外界杂物影响光纤光栅传感器的监测数据。

优选的，所述光纤光栅传感器通过环氧树脂固定于所述凹槽内，防止垃圾堆体内的污染物接触光纤光栅传感器，有效的保护了光纤光栅传感器，提高传感器的使用寿命。

优选的，所述测斜管外壁包裹有防水层，使光纤光栅传感器得到进一步的保护。

优选的，所述测斜管为pvc管，具有良好的绝缘性以及柔韧性，可以有效防止雷雨天气时，雷电通过测斜管传导至垃圾堆体内部而产生的危害，以及在垃圾堆体产生形变时可以准确的将形变量传导给光纤光栅传感器。

优选的，还包括有显示装置，所述显示装置和上位机连接，所述显示装置用于显示所述位移值，便于工作人员对现场实时情况进行观察。

本发明还提供一种垃圾堆体深部位移的监测系统的施工方法，包括以下步骤：

步骤1：在垃圾堆体表面进行钻孔；

步骤2：将所述支撑套管放置于所述钻孔内；

步骤3：将所述测斜管放置于所述支撑套管中；

步骤4：将所述支撑套管从所述钻孔中抽出；将安装在所述测斜管上的所述光纤光栅传感器的光缆引出段和光纤光栅解调仪连接，所述光纤光栅解调仪用于监测光纤光栅传感器采集的光波长信息，并将其解调成便于识别的电信号；所述上位机和所述光纤光栅解调仪连接，所述上位机用于接收所述电信号，并将所述电信号转换为位移值。

本发明通过上述步骤可以完成垃圾堆体深部位移的监测系统的施工，并且本发明在钻孔内增设支撑套管，在测斜管安装完成之后再将支撑套管抽出，可减免垃圾堆体的自然回缩对成孔造成的影响，避免钻孔引起的堆体塌陷，这种方法可以有效的提高成孔的质量及效率，降低生产成本。

优选的，所述支撑套管外径大于所述钻孔口径，测斜管安装完成抽出支撑套管之后，钻孔的孔面可以和测斜管贴合更加紧密，使测量的数据更加精确。

优选的，在所述步骤2中所述支撑套管口径大于所述钻孔口的范围为1mm-20mm。

优选的，所述钻头的外径为90mm-110mm，选取小口径钻头，可以有效防止垃圾堆体失稳塌陷。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明通过在测斜管上固定光纤光栅传感器，再将测斜管竖直安装在垃圾堆体内部，可以对垃圾堆体内部的形变进行实时监测，节省了人工成本，并且光纤光栅传感器工作时为无源状态，可以有效降低安全隐患。

2、发明通过在钻孔内增设支撑套管，在测斜管安装完成之后再将支撑套管抽出，可减免垃圾堆体的自然回缩对成孔造成的影响，避免钻孔引起的堆体塌陷，这种方法可以有效的提高成孔的质量及效率，降低生产成本。

3、本发明所使用的测斜管为pvc管，具有良好的绝缘性，可以有效防止雷雨天气时，雷电通过测斜管传导至垃圾堆体内部而产生的危害。

4、本发明使用了环氧树脂和防水层，可以有效保护光纤光栅传感器，防止垃圾堆体的污染物接触损坏光纤光栅传感器，提高系统的使用寿命。

附图说明

图1是本发明所述的监测系统的连接示意图；

图2是本发明所述的测斜管的截面图；

图3是本发明所述的测斜管的结构示意图；

图4是本发明所述的侧斜管截面的局部放大图；

图5是本发明所述的相邻套管的连接示意图；

图6是本发明所述的测斜管在垃圾堆体表面的安装图；

图7是本发明所述的一种垃圾堆体深部位移的监测系统的施工方法的流程图。

图标：1-光纤光栅传感器；11-光缆；12-光纤光栅敏感元件；13-光缆引出段；2-测斜管；21-管帽柱体；22-管帽头部；3-环氧树脂；4-防水层，5-套管。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种垃圾堆体深部位移的监测系统，包括测斜管2、光纤光栅传感器1、光纤光栅解调仪和上位机。所述测斜管2外壁设有凹槽，所述测斜管为pvc管，所述测斜管2竖直安装于垃圾堆体的内部，所述测斜管还包括管帽，所述管帽安装在测斜管的两端，所述管帽包括管帽柱体21和管帽头部22，如图6所示，安装在测斜管2上端的所述管帽的所述管帽头部22呈圆形，安装在测斜管2的下端的所述管帽的所述管帽头部呈锥形。所述光栅光纤传感器1包括光缆11和光纤光栅敏感元件12，如图2-图3所示，将所述光纤光栅传感器1设置在所述凹槽中，如图4所示，在具体的实施例中，还包括有环氧树脂3，所述环氧树脂3用于将光纤光栅传感器1固定在凹槽内，所述测斜管2外壁包裹有防水层4，在一些具体的实施例中所述防水层4为防水胶带；所述光纤光栅解调仪和所述光纤光栅传感器1的光缆引出段13连接，所述光纤光栅解调仪为多通道信号调理器umi-8，所述光纤光栅解调仪用于监测光纤光栅传感器采集的光波长信息，并将其解调成便于识别的电信号；所述上位机和所述光纤光栅解调仪连接，所述上位机用于接收所述电信号，并将所述电信号转换为位移值。

基于上述技术特征的一种垃圾堆体深部位移的监测系统，可以有效适应垃圾堆体深部的恶劣环境，并且监测垃圾堆体深部的位移值。

如图7所示，本实施例还提供一种垃圾堆体深部位移的监测系统的施工方法，包括以下步骤：

步骤101：在本实施例中，垃圾堆体表面覆盖有保护膜，为减免对所述垃圾堆体保护膜的破坏，采用小型立轴回转式岩心钻机对垃圾堆体进行钻孔，垃圾堆体结构松散，在本实施例中选取的钻头进行钻孔，，防止破坏垃圾堆体的相对稳定状态，通过钻头旋转的同时将垃圾收集进钻筒的方式，在垃圾堆体中进行钻孔，垃圾堆体经过一系列降解反应，会产生有毒、易燃物质，为避免钻头摩擦所产生的过热反应，钻孔过程中保持在钻孔加水成孔；

步骤102：利用吊锤击打支撑套管，将所述支撑套管放置于所述钻孔内，本实施例中支撑套管5长度为3.4m，需要加装多根支撑套管5，所述套管5用于支撑钻孔的孔面防止钻孔因应力作用而自然回缩，如图5所示，相邻两根支撑套管5螺纹连接，所述支撑套管外径大于所述钻孔口径，本实施例中使用的套管外径为127mm，内径为116mm；

步骤103：将已经设置有光纤光栅传感器的所述测斜管放置于所述支撑套管中，在本实施例中，所使用的测斜管外径为75mm；

步骤104：将所述支撑套管从所述钻孔中抽出，在本实施例的实际操作中，先将钢丝绳和所述支撑套管连接，再使用卷扬机拉伸钢丝绳，然后将支撑套管抽出，抽出之后将安装在所述测斜管上的所述光纤光栅传感器的光缆引出段和光纤光栅解调仪连接，所述光纤光栅解调仪为多通道信号调理器umi-8，所述光纤光栅解调仪用于监测光纤光栅传感器采集的光波长信息，并将其解调成便于识别的电信号；所述上位机和所述光纤光栅解调仪连接，所述上位机用于接收所述电信号，并将所述电信号转换为位移值。

基于上述步骤的一种垃圾堆体深部位移的监测系统的施工方法，可以有效的提高在垃圾堆体这种松散结构体的成孔质量及效率，减免垃圾堆体的自然回缩对成孔造成的影响，采取加装支撑套管的方式确保孔洞成型、稳固。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。