坝体安全的定量、在线的检测方法
【技术领域】
[0001]本发明属于坝体安全可靠性监测方法研究领域，涉及一种坝体安全可靠性的定量、在线的检测方法。
【背景技术】
[0002]我国现有8600多座大坝，其中大、中型大坝高达3000多座，是世界上拥有大坝最多的国家。由于大坝是调控水资源分布、优化水资源配置以及水利发电这种绿色能源利用的重要工程设施，也是江河防洪工程体系等公共安全的重要组成部分。据水利部2008年的相关统计，我国大中型水库大坝安全达标率大约仅为64.1 %，病险率大约占36%，其中大中型水库的病险率大约接近3 0%，而小型水库的病险率则更高。因此，坝体的安全监测及其相关技术的研究受到了各个方面的高度关注和重视。
[0003]在监测大坝安全状况时，目前一般只对坝体的变形和渗流量等宏观测量所的物理量进行分析，而没有对坝体在自然状态下的微震动进行分析评价。实际上，从预测坝体安全性态的发展、防患溃坝事故于未然的角度，则要更多地重视坝体微震动的测量和分析。坝体溃坝是一个过程，这个过程的产生是一个从量变到质变的过程，在这个过程中对坝体微震动测量和分析就能够及时地尽早发现问题，并即时采取措施制定维修方案，通过对坝体的修复和应力的调整来避免溃坝危险事故的发生。
【发明内容】
[0004]为了克服现有坝体安全监测技术中的不足，本发明提供了一种以实时、定量的方式，实现对坝体安全状况的24小时的定量跟踪的检测方法。
[0005]为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现:一种坝体安全可靠性的定量、在线的检测方法，其特征在于，包括以下步骤:步骤S1:在坝体底部、中部和顶部以及泄洪孔的周边分别布置测量点；步骤S2:将测量点的坝体外表面水平轮廓线作为曲线，在该曲线于测量点的水平法线方向上，分别安装低频加速度传感器和速度传感器，实现对坝体在该测量点的水平震动加速度和震动速度进行动态测量；步骤S3:以相同的采样时间间隔，同步采集坝体的水平方向震动加速度和震动速度信号，并对获取的水平方向坝体震动加速度和坝体震动速度信号进行相位差计算，得出该测量点水平方向震动加速度对水平方向震动速度的相位差值；所测量计算得到的相位差值，即作为坝体在该测量点的健康安全状况定量量化值；步骤S4:通过对坝体的定期检测，记录并跟踪计算相位差值，当相位差值增加到临界值时，就对应着大坝的安全状况发生了危险变化并预警；步骤S5:通过对各测量点的相位差进行定量对比，确定大坝的危险点。
[0006]在本发明一实施例中，所述低频加速度传感器和速度传感器与坝体刚性连接。
[0007]在本发明一实施例中，所述采样时间间隔为10ms。
[0008]本发明使用低频加速度传感器和速度传感器来实时检测坝体的震动加速度和震动速度，并计算得出震动加速度对震动速度的相位差值，记录并跟踪这个相位差值。通过此方法能够实现坝体的24小时在线定量检测及危险点定位，及时反映出坝体的实际健康状况。
【附图说明】
[0009]图1为本发明的流程图。
【具体实施方式】
[0010]为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例加以说明。
[0011]—种坝体安全可靠性的定量、在线的检测方法，其特征在于，包括以下步骤:步骤S1:在坝体底部、中部和顶部以及泄洪孔的周边分别布置测量点；步骤S2:将测量点的坝体外表面水平轮廓线作为曲线，在该曲线于测量点的水平法线方向上，分别安装低频加速度传感器和低频速度传感器，实现对坝体在该测量点的水平震动加速度和震动速度进行动态测量；步骤S3:以相同的采样时间间隔，同步采集坝体的水平方向震动加速度和震动速度信号，并对获取的水平方向坝体震动加速度和坝体震动速度信号进行相位差计算，得出该测量点水平方向震动加速度对水平方向震动速度在测量时间内的相位差值；所测量计算得到的相位差值，即作为坝体在该测量点的健康安全状况定量量化值；步骤S4:通过对坝体的定期检测，记录并跟踪计算这个相位差值的变，当相位差值增加到临界值时，就对应着大坝的安全状况发生了危险变化并预警；步骤S5:通过对各测量点的相位差值变化速率进行定量对比，确定大坝的危险点。
[0012]所述低频加速度传感器和速度传感器与坝体刚性连接。
[0013]在本发明一实施例中，所述采样时间间隔为10ms。
[0014]在本发明一实施例中:坝体安全可靠性的定量、在线的检测方法包括以下步骤:
①以测量点处的坝体水平轮廓线为曲线，在该曲线的法线方向上，分别安装低频加速度传感器和速度传感器，对坝体的水平震动加速度和震动速度进行动态测量；
②传感器必须与坝体构刚性连接，与坝体固定，使其能够完全传递坝体的震动，在这个测量点上同时安装水平低频加速度传感器和水平的低频速度传感器，对坝体的震动加速度和震动速度进行动态测量；
③以相同的采样时间间隔(比如10ms)，完全同步采集坝体的水平震动加速度和水平震动速度信号，并对获取的水平方向坝体的震动加速度和水平震动速度信号进行相位计算，得出测量点相位差值；所测量计算得到的相位差值，即作为坝体健康安全状况在该测量点的量化值；
④由于坝体健康安全状况劣化时，测量计算得到的相位差值将达到临界值。通过对坝体的定期检测，记录并跟踪监测点相位差值，当相位差值达到临界值时，就对应着坝体在该点健康安全状况发生了危险变化并预警；因此可以以实时、定量的方式，实现对坝体健康安全状况的24小时定量跟踪。
[0015]以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
【主权项】
1.一种坝体安全可靠性的定量、在线的检测方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤S1:在坝体底部、中部和顶部以及泄洪孔的周边分别布置测量点； 步骤S2:将测量点的坝体外表面水平轮廓线作为曲线，在该曲线于测量点的水平法线方向上，分别安装低频加速度传感器和速度传感器，实现对坝体在该测量点的水平震动加速度和震动速度进行动态测量； 步骤S3:以相同的采样时间间隔，同步采集坝体的水平方向震动加速度和震动速度信号，并对获取的水平方向坝体震动加速度和坝体震动速度信号进行相位差计算，得出该测量点水平方向震动加速度对水平方向震动速度的相位差值；即作为坝体在该测量点的健康安全状况定量值； 步骤S4:通过对坝体的定期检测，记录并跟踪计算这个测量点相位差值的变化，当相位差值达到临界值时，就对应着大坝的安全状况发生了危险变化并预警； 步骤S5:通过对各测量点的相位差值进行相对定量比较，从而确定坝体的危险点。2.根据权利要求1所述的坝体安全可靠性的定量、在线的检测方法，其特征在于:所述低频加速度传感器和速度传感器与坝体刚性连接。3.根据权利要求1所述的坝体安全可靠性的定量、在线的检测方法，其特征在于:所述采样时间间隔为10ms ο
【专利摘要】本发明属于坝体安全监测方法研究领域，涉及一种坝体安全的定量、在线的检测方法。在坝体底部、中部和顶部以及泄洪孔周边的水平线上，建立均匀分布的测量点，在同一测量点上同时安装低频加速度传感器和速度传感器，测取坝体水平方向的震动加速度、速度；以相同的采样时间间隔，完全同步采集坝体的水平方向震动加速度和震动速度信号，并对获取的震动加速度和震动速度信号进行相位差计算，得出坝体各个测量点的震动加速度对震动速度的相位差值；以相位差值作为该测量点安全状况的量化值。通过对坝体的定期检测，记录并跟踪这个最大相位差值，当相位差值达到临界值时，就对应着坝体健康安全状况发生了危险变化并预警，实现对坝体健康安全状况的24小时定量跟踪。
【IPC分类】G01M99/00
【公开号】CN105372088
【申请号】CN201510850676
【发明人】吴维青
【申请人】福州大学
【公开日】2016年3月2日
【申请日】2015年11月30日