一种混凝土坝与土石坝连接结构界面变形监测仪器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于水电工程技术领域，具体涉及一种水电工程混凝土坝与土石坝连 接结构接触面变形监测仪器，该监测仪器适用于土石建筑物与混凝土等刚性建筑物之间连 接结构的界面变形监测。
【背景技术】
[0002] 土石坝与混凝土坝等刚性建筑物之间的连接是当前水电工程技术领域的关键技 术问题之一。国外对土石坝与混凝土坝连接结构技术研究较早，最早运用于工程在上世纪 30年代，国外如日本、澳大利亚已有连接结构工程运用案例，日本绝大多数的连接结构大多 在40m以下，澳大利亚已建工程中高度基本不超过50m。土石坝与混凝土坝连接结构在中国 的起步相比国外较晚，但是国内的应用比较多，观音岩、丹江口、刘家峡、飞来峡、大广坝、河 南板桥水库复建工程、碧口、鲁布革、碧流河等水电工程是其中的典型代表。上述工程中观 音岩水电站混凝土重力坝与心墙堆石坝连接结构高度达到75m，为国内最高的连接结构，跻 身世界大型接头工程前列。虽然土石坝与混凝土坝连接结构建设水平已趋于成熟，但对于 超高连接结构界面变形的监测仪器，国内研究甚少，因此现有的监测仪器和方法已不能满 足连接结构技术发展的需求，需要研究一种适用于混凝土坝与土石坝连接结构的界面变形 监测仪器。 【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，提供一种混凝土坝与土石坝连接 结构界面变形监测仪器，以解决水电站混凝土坝与土石坝连接结构监测的难题，为类似工 程提供经验。
[0004] 本实用新型采用的技术方案如下：
[0005] -种混凝土坝与土石坝连接结构界面变形监测仪器，包括第一监测系统和第二监 测系统，连接结构包括混凝土坝部分和土石坝部分；
[0006] -种混凝土坝与土石坝连接结构界面变形监测仪器，所述的连接结构分为两部 分，一部分属于混凝土坝，另一部分属于土石坝；该界面变形监测仪器包括第一监测系统、 第二监测系统和读数仪；
[0007] 所述的第一监测系统包括第一位移计、第二位移计、第一万向节、第二万向节、第 三万向节、第一预埋锚筋、第二预埋锚筋和第一混凝土块；所述的第一位移计的一端通过第 一万向节与第一预埋锚筋相连，另一端通过第二万向节与第二位移计的一端相连；第二位 移计的另一端通过第三万向节与第二预埋锚筋相连；
[0008] 设第二万向节、第一万向节和第三万向节分别为所在的三角形的三个顶点A、B、 C，Z ABC =Z BCA =Z CAB = 60°，即为等边三角形，第一位移计和第二位移计的夹角为 60。；
[0009] 第二万向节还与第一混凝土块固定相连，所述的第一混凝土块固定于土石坝中；
[0010] 所述的第一预埋锚筋和第二预埋锚筋预埋于混凝土坝中；
[0011] 所述的第二监测系统包括第三位移计、第四位移计、第四万向节、第五万向节、第 六万向节、第三预埋锚筋、第四预埋锚筋和第二混凝土块；所述的第三位移计的一端通过第 四万向节与第三预埋锚筋相连，另一端通过第五万向节与第四位移计的一端相连；第四位 移计的另一端通过第六万向节与第四预埋锚筋相连；
[0012] 设第五万向节、第四万向节和第六万向节分别为所在的三角形的三个顶点0、P、 Q，Z OPQ =Z PQO =Z QOP = 60°，即为等边三角形，第三位移计和第四位移计的夹角为 60。；
[0013] 第五万向节还与第二混凝土块固定相连，所述的第二混凝土块固定于土石坝中；
[0014] 所述的第三预埋锚筋和第四预埋锚筋预埋于混凝土坝中；
[0015] 所述的第一位移计、第二位移计、第一万向节、第二万向节和第三万向节所在的平 面与坝基础面相平行，即为水平放置；
[0016] 所述的第三位移计、第四位移计、第四万向节、第五万向节和第六万向节所在的平 面与坝基础面相垂直，且与所述的第一位移计、第二位移计、第一万向节、第二万向节和第 三万向节所在的平面相正交，即为垂直放置；
[0017] 所述的第一混凝土块和第二混凝土块之间的距离为0. 5-lm ;
[0018] 所述的第一监测系统和第二监测系统分别通过电缆与读数仪相连，以采集监测数 据。
[0019] 进一步，优选的是所述的第一预埋锚筋、第二预埋锚筋、第三预埋锚筋和第四预埋 锚筋均与混凝土坝的轴线方向相平行
[0020] 进一步，优选的是所述的电缆在连接结构接触面以U字形走线。本领域技术人员 应该知晓电缆牵引方向即走线方向。
[0021] 进一步，优选的是所述的第一位移计、第二位移计、第三位移计和第四位移计外均 套有钢管，且钢管两端密封。
[0022] 进一步，优选的是第一混凝土块和第二混凝土块的规格均为30cmX 30cmX 30cm。
[0023] 进一步，优选的是所述的第一位移计、第二位移计、第三位移计和第四位移计均为 电位器式位移计。
[0024] 进一步，优选的是所述的读数仪为电位器式读数仪。
[0025] 一种混凝土坝与土石坝连接结构界面变形监测方法，基于上述任意一项混凝土坝 与土石坝连接结构界面变形监测仪器，包括如下步骤：
[0026] 步骤（1)，按照上述要求，布设好混凝土坝与土石坝连接结构界面变形监测仪器；
[0027] 步骤（2)，利用第一位移计、第二位移计、第三位移计和第四位移计的变化来监测 混凝土坝与土石坝连接结构的界面变形，具体如下：
[0028] (2. 1)对于第一监测系统，设第二万向节、第一万向节和第三万向节分别为所在的 三角形的三个顶点A、B、C ;安装时，AB、AC和BC之间长度均为L'AB= L' Ae= L' Be= L，第一 位移计的读数并换算得到第一位移计拉伸压缩变形A Lab，第二位移计的读数并换算得到第 二位移计拉伸压缩变形A LAe，变形后，AB之间的长度为Lab= L+ Δ L AB，AC之间的长度为Lac = L+ALac，通过公式（I )可以计算得到变形后顶点A到接触面垂直距离Lad，即垂足是D :
[0029]
[0030] 通过公式（II )计算得到变形后垂足D到C点的距离Lcd:
[0032] 安装埋设时垂足D到C点的距离为L' CD= 0· 5L' BC= 0· 5L，利用公式（III)可以 计算第一监测系统所在部位水平向剪切变形L1:
[0033] L1= Lcn-LrCD= Lcd-O. 5L (III)
[0034] 利用公式（IV )可以计算得到连接结构接触面法向拉压变形L2:
[0036] (2. 2)对于第二监测系统，设第五万向节、第四万向节和第六万向节分别为所在的 三角形的三个顶点〇、P、Q;安装时，〇P、〇Q和PQ之间长度均为L'QP=L' _=!； P(j=L，第三 位移计的读数并换算得到第三位移计拉伸压缩变形A Lff，第四位移计的读数并换算得到第 四位移计拉伸压缩变形A Lmj，变形后，OP之间的长度为Lw= L+ △ L ^ OQ之间的长度为Laj =L+Δ Lmj，通过公式（V )可以计算得到变形后顶点0到接触面垂直距离Li3r，即垂足是R :
[0038] 通过公式（VI)计算得到变形后垂足R到Q点的距离Lrq:
[0040] 安装埋设时垂足R到Q点的距离为L' w= 0· 5L' P(j= 0· 5L，利用公式（VE )可以 计算第二监测系统所在部位竖直向剪切变形L3:
[0041] L3= L QR-L QR= L QR-〇. 5L ( VH )
[0042] 利用公式（VID )可以计算得到连接结构接触面法向拉压变形L4:
[0044] 本实用新型第一监测系统监测和第二监测系统监测的区别点在于：第一监测系统 监测水平向剪切变形，第二监测系统监测竖直向剪切变形。
[0045] 本实用新型混凝土坝与土石坝连接结构界面变形监测仪器的安装步骤如下：
[0046] (1)确定混凝土坝与土石坝连接结构界面变形监测仪器安装埋设位置后，在混凝 土坝与土石坝接触面上打孔，然后放入锚筋，并用砂浆充填。
[0047] (2)根据连接结构特点及结构计算成果选择合适量程的电位器式位移计（以下简 称"位移计"），仪器安装埋设具体过程为：
[0048] ①第一位移计、第二位移计、第三位移计和第四位移计外均套适配直径的钢管， 两端用涂黄油的棉纱或麻丝封口，防止泥沙进入。
[0049] ②为了使位移计变形与同部位坝体一致，分别浇注第一混凝土块和第二混凝土块 埋设于坝体中。将其中第二监测系统竖直布置，以监测接触面竖向剪切变形和接触面法向 拉压变形，第一监测系统水平布置，监测接触面水平剪切变形和接触面法向拉压变形。
[0050] (3