一种用于监测面板堆石坝最大沉降的装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于混凝土面板堆石坝坝体变形技术领域，具体涉及一种用于监测面 板堆石坝最大沉降的装置。
【背景技术】
[0002] 目前西部水电开发主要在雅砻江流域、澜沧江流域、大渡河流域、金沙江中上游、 黄河上游及怒江流域等，这些流域目前规划建设的大坝中堆石坝居多，其中l〇〇m以上的建 成及在建代表性面板堆石坝工程有紫坪铺(坝高156m)、三板溪(坝高179. 5m)、猴子岩(坝 高221m)、天生桥一级（坝高178m)、水布垭(坝高233m)、洪家渡(坝高179. 5m)、梨园（坝高 155m)、董箐(坝高150m)等。堆石坝最大沉降是评价面板堆石坝设计及施工质量的重要依 据，目前堆石体最大沉降值主要通过两种途径获取，一种途径是通过大坝安全监测资料分 析得到，但目前由于监测技术的局限性，堆石体沉降还难于准确地监测，堆石坝沉降监测主 要通过水管式沉降仪和电磁式沉降环，水管式沉降仪由于坝后观测房修筑的滞后性导致测 值偏小，电磁式沉降环由于沉降环与堆石体变形的不协调性导致测值偏离实际值；另一种 途径是通过数值模拟计算堆石坝沉降，如有限元、离散元等，目前数值模拟计算本构模型材 料参数为室内试验参数，由于缩尺效应的影响导致计算参数与现场大坝填筑参数相距甚 远，沉降计算结果往往与实际存在一定偏离。因此如何克服现有技术的不足是目前混凝土 面板堆石坝坝体变形技术领域亟需解决的问题。 【实用新型内容】
[0003] 本实用新型的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种使用方便，可直接进行 监测面板堆石坝最大沉降的装置。
[0004] 为了解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：
[0005] -种用于监测面板堆石坝最大沉降的装置，包括ABS管、电磁式沉降仪和多个铁 制沉降盘，所述的铁制沉降盘和ABS管均预埋在堆石体中；ABS管与坝基垂直，ABS管顶端与 坝顶在同一平面或高出坝顶；所述的铁制沉降盘中间设有通孔，ABS管从铁制沉降盘的通 孔中穿过，且ABS管与铁制沉降盘正交；所述的电磁式沉降仪的测头设于ABS管内；所述的 测头为磁性测头；所述铁制沉降盘沿ABS管等间距放置。
[0006] 电磁式沉降仪一般设于ABS管顶端附近，没有特殊的要求；
[0007] 进一步，优选的是，ABS管安装在堆石体最大断面坝轴线中心处。
[0008] 进一步，优选的是，所述铁制沉降盘外径大于lm，内径为16cm。
[0009] 进一步，优选的是，所述铁制沉降盘沿ABS管等间距放置於铁制沉降盘（n彡3)。
[0010] 进一步，优选的是，所述的ABS管外径为15cm，其内径无特殊要求，只要能保证电 磁式沉降仪的测头能顺利测量即可。
[0011] 本实用新型还提供一种用于监测面板堆石坝最大沉降的方法，采用上述用于监测 面板堆石坝最大沉降的装置，具体方法是：
[0012] 在预埋铁制沉降盘时，利用全站仪测出各个铁制沉降盘的初始高程；
[0013] 待面板堆石坝使用一段时间后，将电磁式沉降仪的测头放入ABS管中，测出各个 铁制沉降盘高程，每个铁制沉降盘与其初始高程相减得到该铁制沉降盘所在部位的沉降 量；
[0014] 利用铁制沉降盘的沉降量计算堆石体平均压缩模量，然后再根据堆石体平均压缩 模量与最大沉降量之间的经验公式计算各监测阶段面板堆石坝最大沉降。
[0015] 进一步，优选的是，所述的用于监测面板堆石坝最大沉降的方法，包括如下步骤：
[0016] 步骤（1)，利用电磁式沉降仪测出铁制沉降盘的位置信息，铁制沉降盘的位置信息 包括沉降盘上覆堆石厚度M、沉降盘下卧堆石厚度和沉降盘沉降量并通过堆石体质 量检测方法检测得到堆石密度7，通过公式(I::)计算每个铁制沉降盘所在位置的堆石体压 缩模量;
[0017]
(|)
[0018] 式中％:为各个沉降盘所在位置堆石体压缩模量，其中i=l~n，n为铁制沉降盘的个 数；
[0019] 步骤（2)，步骤（1)中铁制沉降盘沿坝高呈等间距分布，其平均值可近似为堆石体 平均压缩模量，利用公式(〇 )计算堆石体平均压缩模量.默；
[0020]
(：i；：)
[0021] 步骤（3)，利用堆石体平均压缩模量与最大沉降量的经验公式(III)计算面板堆石 坝最大沉降量；
[0022]
(III)
[0023] 式中为堆石体最大沉降量，％^为最大坝高，为堆石体平均压缩模量。
[0024] 本实用新型提供的用于监测面板堆石坝最大沉降的装置，在大坝填筑时需预埋铁 制沉降盘和ABS管，堆石体填筑施工中ABS管可逐级向上加长埋设安装，也可以为ABS管整 管埋设安装，即ABS管可以是一整根，也可以是多段连接起来的；但是多段的情况时，ABS管 接长过程中，需保证管的竖直度。
[0025] 当填土至铁制沉降盘位置时，ABS管从铁制沉降盘的通孔中穿过，且ABS管与铁制 沉降盘正交，使铁制沉降盘能与堆石体变形同步；
[0026] 监测读数时，将电磁式沉降仪的测头放入ABS管依次读数。
[0027] 本实用新型所述电磁式沉降仪的测头为磁性测头，以能够感应到铁制沉降盘。
[0028] 本实用新型中平均压缩模量与最大沉降量的经验公式根据已建典型面板堆石坝 资料拟合得到，典型面板堆石坝实测工程资料如表1所示，将表1中平均压缩模量龙与最 大沉降量占坝高百分比i用指数函数拟合，由图3可知两者相关性较好，并得到拟合公式 (IV):
[0029]
(IV)；
[0030] 最大沉降量1%:占坝高_百分比可表示为：
[0031]
(/)； *'A mnsix.
[0032] 将公式(V)代入公式(IV)可得到最大沉降量的计算公式(III):
[0033]
(III)；
[0034] 式中^t::为堆石体最大沉降量，％^为最大坝高，猶为堆石体平均压缩模量。
[0035] 表1典型面板堆石坝实测工程资料
[0036]
[0037] 本实用新型与现有技术相比，其有益效果为：
[0038] (1)本实用新型基于堆石体变形机理，利用局部变形监测成果分析得到堆石体平 均压缩模量，结合已建的典型面板堆石坝实测最大沉降，建立堆石坝最大沉降与平均压缩 模量的经验公式，利用经验公式快速地计算各监测阶段面板堆石坝最大沉降，以复核沉降 监测成果和数值计算成果的合理性；
[0039] (2)本实用新型根据面板堆石坝变形机理，克服了常规最大沉降计算方法测值可 靠性较低的缺点，通过总结已建工程得到最大沉降计算经验公式，公式简单实用。
[0040] (3)采用本实用新型装置，可大大缩短最大沉降监测时间，比较传统方法缩短了 20-30%的监测时间，而且测值可靠性大大增强。
【附图说明】
[0041] 为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例 或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅 是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前 提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0042] 图1为本实用新型用于监测面板堆石坝最大沉降的装置的结构示意图。
[0043] 图2为图1中A部分的放大图；
[0044] 图3为本实用新型典型堆石坝实测平均压缩模量与沉降比的关系图；
[0045] 其中，1、监测面板堆石坝；2、堆石体；3、铁制沉降盘；4、ABS管；5、电磁式沉降仪； 6、测头。
【具体实施方式】
[0046] 下面结合附图对本实用新型作进一步的详细描述。
[0047] 本领域技术人员将会理解，下列实施例仅