土石坝沉降—倾斜一体化自动测量装置的研制.pdfVIP

第 35卷 第 3期 水 电 自动化 与大坝监 测 VoI_35 No．3 2011年 6月 20 日 HydropowerAutomationandDam Monitoring June20，2o11 土石坝沉降一倾斜一体化 自动测量装置的研制 李朝晖，叶宗顺 (国网电力科学研究院／南京南瑞集团公司，江苏省南京市210003) 摘要：介绍了一种新型土石坝沉降和倾斜一体化 自动测量装置的研制过程 。描述 了装置的结构 、 工作原理 、主要测控功能，给 出了数据处理方法，分析 了装置使用过程 中必须注意的问题。研究数 据表 明，该设备具有测量精度高、测量完全 自动化的特点，能够大大减轻测量人员的劳动强度 ，有 良 好的工程应用前景 。 关键词 ：土石坝 ；沉降测量；倾斜测量；安全监测；自动化 0 引言 动，两轮架转轴间距离 L为测斜仪的 1m标距 ； ④电缆 ，为四芯扁平 电缆 ，分时复用 。装置测头结构 在土石坝施工和运行期 ，坝体 内部沉降测量和 如图1所示 。 水平位移测量 (可 由倾斜测量换算得知 ，以下统称 “倾斜测量”)都是非常重要 的安全监测 内容。传统 测量方法存在以下几方面问题 ：①在土体 内分别埋 设专用沉降管和测斜管，施工难度大，成本较高； ②沉降观测时，将磁环套在沉降管外，预埋在需要的 每个测量层面上，使用干簧管式人工沉降仪测量各 个磁环相对于基础磁环 的位置变化 ，换算求得土体 内部沉降量 ，但随着时间的增长 ，磁环的磁场强度会 逐渐减弱，导致无法测到磁环 的位置 ；③倾斜测量 时，人工活动测斜仪测点密集 (一般测点间距 为 0．5m或 1m)，可以连续准确地把握土体 内部变形 情况 ，但仪器质量较大，携带不方便 ；④传统的沉 降 图 1 测头结构 和倾斜测量过程都是人工操作，存在劳动强度大、测 次稀疏、测读数据不能及时处理 的缺点[1]。针对上 1．2 装置控制机构及功能[4 述情况，研发了集沉降和倾斜测量为一体的 自动化 自动测量装置机械结构如图2所示 。 测量装置 ，提高了测量密度 ，并且大大减轻了测量人 装置主要包括以下几个构件 ： 员的劳动强度。 1)同步电机及减速器 ：为活动式测头沿测斜管 导槽上下运动提供动力。 1 自动测量装置主要组成部分及其功能 2)绕线轮 ：电机将动力传送给绕线轮，使其能正 沉降一倾斜 自动测量装置工作前 ，必须在需要 反转动，带动特制电缆及活动式测头运动。 测量的部位 ，按照关注 的倾斜方向和沉 降分层情况 3)限位装置 ：提供测头到达上 、下极限位置的信 埋设测斜管和特制的不锈钢环[2。]，具体方法不再赘 号 ，并在程序失控时切断电源保护系统。丝杆传动 述。本节主要介绍测量装置的结构 。 机构将旋转运动转变为直线运动，丝杆上安装的挡 1．1 测头的结构 块在碰到行程开关后，将会直接切断 同步 电机的电 沉降一倾斜一体化 自动测量装置 的测头主要包 源 ，使得 电机停止 当前方向的转动。 含 ：①沉降传感器，其主要部分为涡流感应式传感 4)控制设备安装机架：将 同步 电机、变速器、机 器，配套不锈钢环 ；②倾斜传感器，其主要部分为伺 械传动