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原文传递基于分布式光纤测温的土石坝异常渗流组合式监测试验装置及方法

专利名称：	基于分布式光纤测温的土石坝异常渗流组合式监测试验装置及方法
摘要：	一种基于分布式光纤测温的土石坝异常渗流组合式监测试验装置，包括试验箱体，水压加压装置与液压系统通过带阀门的管道与试验箱体一侧连通，顶面敞开的试验箱体内部远离进水端的内部放置有纵截面为梯形的均质土石坝模型，梯形的均质土石坝模型的上游坡面上均匀布设有上游加热型光纤电缆体，梯形的均质土石坝模型的下游坡面上均匀布设有下游加热型光纤电缆体，均质土石坝模型的中部设置有中部螺旋回环加热型光纤电缆段。本发明提供的基于分布式光纤测温的土石坝异常渗流组合式监测试验装置及方法，可以解决多种地质渗流条件下大范围布设分布式光纤面临的各项技术难题，为大坝渗流监测的实现提供了可行技术方案。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	湖北;42
申请人：	三峡大学
发明人：	梁志鹏;赵春菊;周宜红;周华维;刘全;郭红民;潘志国;周剑夫;王放
专利状态：	有效
申请日期：	2019-04-10T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-06T00:00:00+0800
申请号：	CN201910285615.6
公开号：	CN110095396A
代理机构：	宜昌市三峡专利事务所
代理人：	成钢
分类号：	G01N15/08(2006.01);G;G01;G01N;G01N15
申请人地址：	443002 湖北省宜昌市西陵区大学路8号
主权项：	1.一种基于分布式光纤测温的土石坝异常渗流组合式监测试验装置，包括试验箱体（12），水压加压装置（1）与液压系统（2）通过带阀门(13)的管道与试验箱体（12）一侧连通，其特征在于：顶面敞开的试验箱体（12）内部远离进水端的内部放置有纵截面为梯形的均质土石坝模型（7），梯形的均质土石坝模型（7）的上游坡面（7-1）上均匀布设有上游加热型光纤电缆体（6），上游加热型光纤电缆体为首尾连接的上游螺旋回环加热型光纤电缆段（6-1）组成的整体，梯形的均质土石坝模型（7）的下游坡面（7-2）上均匀布设有下游加热型光纤电缆体（8），下游加热型光纤电缆体为首尾连接的下游螺旋回环加热型光纤电缆段（8-1）组成的整体，均质土石坝模型（7）的中部坡面（7-3）上开设有多个垂直孔道（10），垂直孔道（10）内设置有中部螺旋回环加热型光纤电缆段（9），上游加热型光纤电缆体（6）、下游加热型光纤电缆体（8）以及各中部螺旋回环加热型光纤电缆段（9）分别通过连接线（5）与分布式光纤测温系统（3）连接；均质土石坝模型（7）的不同高程处分别设置有渗流通道装置（11），试验箱体（12）下游上设有渗流水回收阀门（14）。 2.根据权利要求1所述的基于分布式光纤测温的土石坝异常渗流组合式监测试验装置，其特征在于：渗流通道装置（11）分别设置于均质土石坝模型（7）的0.3米高程处和0.6米高程处。 3.根据权利要求1所述的基于分布式光纤测温的土石坝异常渗流组合式监测试验装置，其特征在于：渗流通道装置（11）包括布置于梯形的均质土石坝模型（7）的上游坡面（7-1）和下游坡面（7-2）内部与垂直孔道（10）连通的渗流通道（11-1）。 4.根据权利要求3所述的基于分布式光纤测温的土石坝异常渗流组合式监测试验装置，其特征在于：渗流通道（11-1）包括与垂直孔道（10）连通的PVC管，PVC管内插入直径为2毫米的铁丝后填充有渗流填充层（11-2），PVC管露出均质土石坝模型（7）的端头内设有堵头。 5.根据权利要求4所述的基于分布式光纤测温的土石坝异常渗流组合式监测试验装置，其特征在于：均质土石坝模型（7）的中部坡面（7-3）上开设有三个垂直孔道（10），各渗流通道装置（11）的渗流通道（11-1）为三个，其渗流填充层（11-2）分别为土填充层（11-3）、砂填充层（11-4）和砾石填充层（11-5）。 6.根据权利要求1所述的基于分布式光纤测温的土石坝异常渗流组合式监测试验装置，其特征在于：分布式光纤测温系统（3）通过通道扩展器（4）与连接线（5）连接。 7.一种采用上述权利要求1-6中任一项所述的装置进行土石坝异常渗流组合式监测的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：步骤1：采用分布式光纤测温系统（3）连接通道扩展器（4），分别连接上游加热型光纤电缆体（6）、下游加热型光纤电缆体（8）以及各中部螺旋回环加热型光纤电缆段（9）；步骤2：启动光纤电缆的加热功能，设定第一设定加热温度，待分布式光纤测温系统（3）监测显示光纤测温温度稳定为第一设定加热温度后，稳温一段时间；步骤3：将水压加压装置（1）与液压系统（2）与带阀门的管道连接，向试验箱体（12）内注入高于第一设定高程的水量，由液压系统（2）上的冷却系统（2-8）调控水温至设定水温，位于均质土石坝模型（7）的上游面；步骤4：打开第一设定高程上渗流填充层（11-2）为土填充层（11-3）的渗流通道（11-1）的堵头，并进行此渗漏通道上游面、中部及下游面的组合式监测，稳定监测2～4h；步骤5：待分布式光纤测温系统（3）监测采集多组试验数据后，堵住第一设定高程上渗流填充层（11-2）为土填充层（11-3）的渗流通道（11-1）的堵头，开启下游面试验箱体（12）上的渗流水回收阀门（14），将水完全排入量杯，以此确定渗流水的水量并记录相关数据；步骤6：重复上述步骤2～步骤5，完成第一设定高程上渗流填充层（11-2）为砂填充层（11-4）的渗流通道（11-1）上游面、中部及下游面的组合式监测，稳定监测2～4h；待分布式光纤测温系统（3）监测采集多组试验数据后，将第一设定高程上渗流填充层（11-2）为砂填充层（11-4）的渗流通道（11-1）堵塞，开启下游面试验箱体（12）上的渗流水回收阀门（14），将水完全排入量杯，以此确定渗流水的水量并记录相关数据；步骤7：重复上述步骤2～步骤5，完成第一设定高程上渗流填充层（11-2）为砾石填充层（11-5）的渗流通道（11-1）上游面、中部及下游面的组合式监测，稳定监测2～4h；待分布式光纤测温系统（3）监测采集多组试验数据后，将第一设定高程上渗流填充层（11-2）为砾石填充层（11-5）的渗流通道（11-1）堵塞，开启下游面试验箱体（12）上的渗流水回收阀门（14），将水完全排入量杯，以此确定渗流水的水量并记录相关数据；完成第一设定高程上三个渗流通道（11-1）的监测；步骤8：向试验箱体（12）内注入高于第二设定高程的水量，调控水温至设定水温，位于均质土石坝模型（7）的上游面；步骤9：打开第二设定高程上渗流填充层（11-2）为土填充层（11-3）的渗流通道（11-1）的堵头，并进行此渗漏通道上游面、中部及下游面的组合式监测，稳定监测2～4h；步骤10：待分布式光纤测温系统（3）监测采集多组试验数据后，堵住第二设定高程上渗流填充层（11-2）为土填充层（11-3）的渗流通道（11-1）的堵头，开启下游面试验箱体（12）上的渗流水回收阀门（14），将水完全排入量杯，以此确定渗流水的水量并记录相关数据；步骤11：重复上述步骤8～步骤10，完成第二设定高程上渗流填充层（11-2）为砂填充层（11-4）的渗流通道（11-1）上游面、中部及下游面的组合式监测，稳定监测2～4h；待分布式光纤测温系统（3）监测采集多组试验数据后，将第二设定高程上渗流填充层（11-2）为砂填充层（11-4）的渗流通道（11-1）堵塞，开启下游面试验箱体（12）上的渗流水回收阀门（14），将水完全排入量杯，以此确定渗流水的水量并记录相关数据；步骤12：重复上述步骤8～步骤10，完成第二设定高程上渗流填充层（11-2）为砾石填充层（11-5）的渗流通道（11-1）上游面、中部及下游面的组合式监测，稳定监测2～4h；待分布式光纤测温系统（3）监测采集多组试验数据后，将第二设定高程上渗流填充层（11-2）为砾石填充层（11-5）的渗流通道（11-1）堵塞，开启下游面试验箱体（12）上的渗流水回收阀门（14），将水完全排入量杯，以此确定渗流水的水量并记录相关数据；完成第一设定加热温度,设定水温工况下，六个渗流通道（11-1）的渗流监测；步骤13：再次启动光纤电缆的加热功能，设定第二设定加热温度，待分布式光纤测温系统（3）监测显示光纤测温温度稳定为第二设定加热温度后，稳温一段时间；步骤14：重复上述步骤3～步骤12，完成第二设定加热温度，设定水温工况下，六个渗流通道（11-1）的渗流监测；步骤15：再次启动光纤电缆的加热功能，设定第三设定加热温度，待分布式光纤测温系统（3）监测显示光纤测温温度稳定为第三设定加热温度后，稳温一段时间；步骤16：重复步骤3～步骤12，完成第三设定加热温度，设定水温工况下，六个渗流通道（11-1）的渗流监测；步骤17：对上述各工况下采集的温度数据、渗流数据进行数据分析，验证分布式光纤测温技术用于土石坝异常渗流检测的可行性；探索渗流流速、流量与光纤测温温度变化值之间的量化关系；形成基于分布式光纤测温技术的土石坝异常渗流组合式监测方法，实现土石坝异常渗流组合式监测。 8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：第一设定加热温度为40℃，稳温时间为30分钟，设定水温为10℃；第二设定加热温度为50℃，稳温时间为30分钟，设定水温为10℃；第三设定加热温度为60℃，稳温时间为30分钟，设定水温为10℃；第一设定高程为0.3m；第二设定高程为0.6m。
所属类别：	发明专利