Способ мониторинга состояния диафрагмы из буросекущихся глиноцементобетонных свай в грунтовой плотине методом электротомографии

Изобретение относится к способам мониторинга состояния противофильтрационных элементов гидротехнических сооружений, например грунтовых плотин, с помощью электрометрии с использованием методов сопротивления. Способ мониторинга состояния диафрагмы из буросекущихся глиноцементобетонных свай 2 в грунтовой плотине 1 методом электротомографии включает выполнение вертикального электрического зондирования в контрольных точках, построение кривых распределения удельного электрического сопротивления и сравнение их с ранее полученными. После возведения диафрагмы 2 в грунтовой плотине 1, устанавливают стальные электроды 4 с шагом не менее 1 м, затем коммутируют электроды многожильным геофизическим кабелем 8, которые соединяют с блоком сбора и обработки данных 7, выполняют зондирование с использованием томографической системы наблюдения с последующим построением двумерной карты распределения удельного электрического сопротивления и сравнение ее с ранее полученной. Питающие и приемные электроды устанавливают непосредственно в тело диафрагмы 2 по ее оси на глубину не менее 250 мм от верхней кромки для исключения искажающего эффекта от поверхностного слоя грунтовой массы над диафрагмой 2. Технический результат - определение мест сосредоточенной интенсивной фильтрации с точностью до 1 м, снижение сроков и затрат на их обнаружение и устранение. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к способам мониторинга состояния противофильтрационных элементов гидротехнических сооружений, например, грунтовых плотин, с помощью электрометрии с использованием методов сопротивления.

Одной из составляющих безопасной эксплуатации гидротехнических сооружений является контроль фильтрационного, температурно-влажностного и гидравлического режима в сооружениях, их основаниях и береговых примыканиях.

Не редки случаи, когда в процессе многолетней эксплуатации возникают процессы (протечки, зоны повышенной фильтрации, подводные наносы грунта и т.д.), динамику которых невозможно отследить стационарной сетью наблюдательных скважин.

Известен способ косвенного определения целостности противофильтрационных элементов, например, ядер, диафрагм, экранов, путем контроля фильтрационного потока и положения кривой депрессии в теле грунтовых плотин с помощью метода естественного поля, основанного на измерении локальных естественных электрических полей электрокинетической и электрохимической природы. В результате определяют, что наиболее интенсивные поля возникают над объектами, обладающими электронной проводимостью, например над сульфидными и графитовыми залежами, участками интенсивной фильтрации вод (Электроразведка. Справочник геофизика, под редакцией доктора геолого-минералогических наук В.К. Хмелевского и доктора технических наук В.М. Бондаренко. - М. Недра, 1989 г., Книга 2 стр. 91-92, стр. 318).

Недостатком аналога является невозможность привязки по глубине из-за сложной геометрии объекта исследования и зачастую, высокого уровня электромагнитных помех.

Известен способ определения фильтрационного режима с помощью установки в гидротехническом сооружении пьезометров путем производственного измерения гидростатического или гидродинамического давления воды в теле плотины (Рекомендации по диагностическому контролю фильтрационного режима грунтовых плотин. П 71-2000. - ВНИИГ. СПб, 2000 г., п. 3.1).

Недостатками аналога являются невозможность прямой оценки состояния противофильтрационного элемента, сплошного контроля фильтрационного потока, поэтому контроль осуществляют только локально/дискретно с помощью сети пьезометров.

Известен способ мониторинга геофильтрационного режима геофизическим методом, через завесу из грунтового материала, осуществляемый методом вертикальное электрическое зондирование (Электроразведка. Справочник геофизика, под редакцией доктора геолого-минералогических наук В.К. Хмелевского и доктора технических наук В.М. Бондаренко, М. Недра, 1989 г., Книга 2 стр. 91-92, стр. 319) В данном способе, исходя из условий производства работ (наличие авто и ж/д дорог, коммуникаций и т.д.), выбирают контрольные точки, в которых выполняют вертикальные электрические зондирования. Период между циклами измерений может меняться от нескольких часов до нескольких месяцев. Построение кривых распределения удельного электрического сопротивления, по которым получают информацию о водонасыщении грунтов в точке зондирования и сравнивают их с ранее полученными. Информацию между точками получают методом интерполяции, в связи, с чем достаточно протяженные участки, десятки, а иногда сотни метров охарактеризованы по разнице показаний в двух точках.

По наибольшему количеству сходных признаков и достигаемому результату данное техническое решение выбрано в качестве прототипа.

Основным осложняющим недостатком прототипа при интерпретации данных вертикального электрического зондирования является учет переходного сопротивления в зоне заземления приемно-передающих электродов (изменение температурно-влажностного режима), т.к. при проведении зондирования заземление происходит каждый раз заново.

Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, состоит в определении мест сосредоточенной интенсивной фильтрации с точностью до 1 м, снижении сроков и затрат на их обнаружение и устранение.

Для достижения указанного технического результата в способе мониторинга состояния диафрагмы из буросекущихся глиноцементобетонных свай в грунтовой плотине методом электротомографии, включающем выполнение вертикального электрического зондирования в контрольных точках, построение кривых распределения удельного электрического сопротивления и сравнение их с ранее полученными, после возведения диафрагмы в грунтовой плотине, устанавливают питающие и приемные стальные электроды с шагом не менее 1 м, коммутируют электроды многожильным геофизическим кабелем, соединяют с блоком сбора и обработки данных, выполняют зондирование с использованием томографической системы наблюдения с последующим построением двумерной карты распределения удельного электрического сопротивления и сравнение ее с ранее полученной.

Кроме того, заявленное техническое решение имеет факультативный признак, характеризующий его частный случай, а именно:

- питающие и приемные стальные электроды 4 устанавливают непосредственно в тело диафрагмы по ее оси на глубину не менее 250 мм от верхней кромки для исключения искажающего эффекта от поверхностного слоя грунтовой массы над диафрагмой.

Отличительными признаками предлагаемого способа от указанного выше прототипа является установка питающих и приемных стальных электродов после возведения диафрагмы в грунтовой плотине, с шагом не менее 1 м, коммутирование электродов многожильным геофизическим кабелем, их соединение с блоком сбора и обработки данных, выполнение зондирования с использованием томографической системы наблюдения и последующее построение двумерной карты распределения удельного электрического сопротивления сравнение ее с ранее полученной. Это позволяет, измеряя распределение величины удельного электрического сопротивления по оси диафрагмы, с применением плотных томографических систем наблюдения, фиксировать малейшие изменения влажности/водонасыщения грунтового материала с высокой разрешающей способностью в плане и по глубине.

Поочередно пропуская ток известной величины через определенные пары электродов, согласно заранее подготовленному протоколу, в рамках одного профиля, с последующим измерением разности потенциала на паре других приемных электродов с учетом геометрического коэффициента, вычисляется величина удельного электрического сопротивления. С постепенным увеличением расстояния между питающими и приемными стальными электродами глубина исследования увеличивается до достижения необходимой. Результатом последовательного измерительного цикла являются геоэлектрический портрет - двумерная карта распределения удельного электрического сопротивления. Частота проведения циклов измерений зависит от изменчивости, оцененной при выполнении первых десяти циклов с шагом между ними - 1 сутки.

После выполнения каждого цикла измерений происходит сравнительный анализ получаемых геоэлектрических разрезов с последующим выявлением аномальных (контрастно отличающихся от предыдущих циклов) участков. Система автоматизирована, от момента запуска протокола измерений до визуализации, полученного в данный момент времени геоэлектрического разреза и последующего сравнительного анализа с данными, полученными ранее.

Заявляемый способ мониторинга состояния диафрагмы из буро-секущихся глиноцементобетонных свай в грунтовой плотине имеет ограничения, связанные с одной стороны с отсутствием нормативной базы, регламентирующей необходимость применения способов контроля с помощью геофизических методов на гидротехнических сооружениях, а с другой стороны необходимость вносить конструктивные изменения в сооружение при укладке геофизического кабеля (косы) и электродов.

Предлагаемый способ мониторинга иллюстрируется чертежами, представленными на фиг. 1-4.

На фиг. 1 показан поперечный профиль грунтовой плотины.

На фиг. 2 - продольный профиль грунтовой плотины.

На фиг. 3 - геоэлектрический разрез до появления зоны нарушения диафрагмы.

На фиг. 4 - геоэлектрический разрез после появления зоны нарушения.

Позициями на чертежах показаны:

1 - грунтовая плотина;

2 - диафрагма из буро-секущихся глиноцементнобетонных свай;

3 - переходная зона;

4- питающие и приемные стальные электроды;

5 - точка измерения удельного электрического сопротивления;

6 - зона нарушения диафрагмы 2;

7 - блок сбора и обработки данных (БСиОД);

8 - многожильный геофизический кабель;

ВБ - верхний бьеф;

НБ - нижний бьеф.

Способ осуществляется следующим образом.

Мониторинг состояния диафрагмы 2 из буросекущихся глиноцементобетонных свай (далее диафрагма) как и определение координаты зоны нарушения 6 диафрагмы 2, в грунтовой плотине 1 определяют на основе получения информации о распределении величины удельного электрического сопротивления в диафрагме 2 в точках измерений 5. При появлении зоны нарушения диафрагмы 2 объемная доля содержания воды в грунтовом материале значительно увеличивается, что неизбежно приводит к локальному понижению величины удельного электрического сопротивления в данном месте повреждения.

Для получения информации о распределении величины удельного электрического сопротивления в диафрагме 2, по заранее сформированному, в стандартных программных пакетах, предназначенных для сбора и обработки данных электротомографических измерений, протоколу, активированному блоком сбора и обработки данных 7, выполняют цикл измерений, который заключается в пропускании электрического импульса через определенную пару, заглубленных в грунт, питающих и приемных стальных электродов 4, соединенных многожильным геофизическим кабелем 8, и последующей регистрацией электрического потенциала на другой паре электродов.

Данная процедура повторяется до тех пор, пока не будут опрошены все возможные пары питающих и приемных стальных электродов 4, число которых определяется длиной и высотой диафрагмы 2.

После выполнения цикла измерений, в автоматическом режиме ведут построение геоэлектрического разреза (фиг. 3 и 4) с последующим сравнительным анализом с полученным ранее (предыдущий цикл) разрезом.

Если в пределах, какого-либо участка исследуемого массива полученные значения удельного электрического сопротивления отличаются от предыдущих более чем на 10-20%, данный участок считается аномальным.

Таким образом, предлагаемый способ мониторинга состояния диафрагмы из буро-секущихся глиноцементнобетонных свай 2 методом электротомографии в переходной зоне 3 грунтовой плотины 1 позволяет существенно повысить качество контроля ее целостности, определить место повреждения с точностью до 1 м, количество возникающих протечек, снизить сроки и затраты по их обнаружению и устранению.

1. Способ мониторинга состояния диафрагмы 2 из буросекущихся глиноцементобетонных свай в грунтовой плотине 1 методом электротомографии, включающий выполнение вертикального электрического зондирования в контрольных точках, построение кривых распределения удельного электрического сопротивления и сравнение их с ранее полученными, отличающийся тем, что после возведения диафрагмы 2 в грунтовой плотине 1, устанавливают питающие и приемные стальные электроды 4 с шагом не менее 1 м, затем коммутируют электроды многожильным геофизическим кабелем 8, которые соединяют с блоком сбора и обработки данных 7, выполняют зондирование с использованием томографической системы наблюдения с последующим построением двумерной карты распределения удельного электрического сопротивления и сравнение ее с ранее полученной.

2. Способ мониторинга состояния диафрагмы 2 из буросекущихся глиноцементобетонных свай в грунтовой плотине 1 методом электротомографии по п.1, отличающийся тем, что питающие и приемные стальные электроды 4 устанавливают непосредственно в тело диафрагмы 2 по ее оси на глубину не менее 250 мм от верхней кромки для исключения искажающего эффекта от поверхностного слоя грунтовой массы над диафрагмой 2.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к аналитической химии и может быть использовано для контроля аутентичности и качества вареных колбасных изделий. Для этого проводят двумерный электрофорез в полиакриламидном геле исследуемого изделия и эталонного образца с последующим сравнением маркерных белков в полученных электрофореграммах, которые идентифицируют масс-спектрометрически после извлечения из полиакриламидного геля.

Изобретение относится к области исследования физических свойств вещества, в частности к исследованию процессов в плазме и в газоразрядных приборах, между анодом и катодом в которых при фиксированном расстоянии между ними подается напряжение.

Изобретение относится к методам неразрушающего контроля и позволяет исследовать упрочняющие боридные покрытия, нанесенные на основу из стали, и делать вывод о качестве покрытия на стали.

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для непрерывного контроля протечек воды на больших площадях. Датчик утечек выполнен в виде двух слоев из электропроводящего водопроницаемого материала, между которыми размещен разделительный слой из капиллярно-пористого диэлектрического материала, причем слои из электропроводящего водопроницаемого материала включены в последовательную цепь с источником тока и измерителем, верхний и нижний защитные слои из капиллярно-пористого диэлектрического материала размещены, соответственно, над одним из двух слоев из электропроводящего водопроницаемого материала и под другим из двух слоев из электропроводящего водопроницаемого материала, причем слои материала соединены между собой средствами, обеспечивающими их закрепление с возможностью проникновения влаги.

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для непрерывного контроля влажности воздуха. Предложен датчик влажности, выполненный в виде внутренней и внешней токопроводящих обкладок, между которыми размещена диэлектрическая прокладка из влагопоглощающего материала.

Предложенная группа изобретений относится к области медицины. Предложены способы выделения белкового высокомолекулярного комплекса активации каспазы-2 человека, формирующегося в раковых клетках в ответ на обработку ДНК-повреждающим химиотерапевтическим препаратом.

Использование: для оценки коррозионных потерь металла в недоступном участке трубопровода. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют оценку дефектности контролируемого участка трубопровода с наружной стороны соседнего, доступного участка этого же трубопровода, при этом оценку дефектности осуществляют, пропуская сразу через контролируемый и соседний участки трубопровода электрический ток, подключают высокоомный электрический нуль-индикатор высокой чувствительности одним концом к общей границе стыковки обоих участков, а другим, раздвоенным концом, к другой границе каждого из участков - и контролируемого, и соседнего, причем контакт в месте подключения к границе соседнего участка передвигают до установления нулевого положения индикатора, после чего измеряют длины обоих участков и по соотношению этих длин и по потере металла в соседнем участке, оценка которого произведена известными методами, производят оценку потери металла в недоступном участке трубопровода.
Группа изобретений относится к медицинской технике. Система датчиков для обнаружения анализируемых компонентов содержит подложку, магнитометр и магнитные частицы.
Изобретение относится к области криминалистики и может быть использовано для определения подлинности печатного документа, выполненного методом электрофотографического формирования изображения.

Группа изобретений относится к области неразрушающего контроля изделий и может быть использована для дефектоскопии труб. Сущность изобретений заключается в том, что трубе придают вращательно-поступательное движение, намагничивают продольными и поперечным полями одновременно в двух местах трубы так, чтобы результирующий вектор магнитного поля был направлен в одном месте под углом 30-40 градусов относительно вертикальной плоскости, в которой расположена ось трубы, а в другом - под углом 50-60 градусов.

Изобретение относится к гидротехнике, а именно к гидроузлам с грунтовыми плотинами и водосбросами. Целью заявленного изобретения является увеличение пропускной способности фильтрующего водосброса грунтовой плотины с экраном путем увеличения площади фильтрации верхового откоса за экраном.

Изобретение относится к гидротехнике, а именно к гидроузлам с грунтовыми плотинами. Целью изобретения является создание грунтовой плотины с центральным противофильтрационным устройством в виде диафрагмы или ядра с фильтрующим водосбросом.

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано в качестве вспомогательного водосброса в береговой части тела грунтового подпорного сооружения для пропуска паводков редкой повторяемости, при наличии в составе гидроузла основного водосброса.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано в калийной и других горнорудных отраслях, при формировании отвалов из отходов обогащения руды.

Изобретение относится к области гидротехнического строительства, а именно к эксплуатации сооружений в условиях северной строительно-климатической зоны. Замораживающая система грунтовой плотины в зоне вечной мерзлоты на многолетнемерзлом основании 1 содержит противофильтрационное ядро 2 со встроенными замораживающими колонками 8, выполненными с возможностью прохода сквозь колонки жидкой охлаждающей среды.

Изобретение относится к горному делу и может быть использована для формирования техногенного месторождения из отходов обогатительных фабрик с последующей ее отработкой.

Устройство экспериментального исследования размыва моделей грунтовых плотин относится к технике измерений. Техническим результатом является повышение надежности и точности выполнения измерений.

Изобретение относится к области горного дела и может быть использовано при намыве хвостохранилищ обогатительных фабрик. Сущность способа заключается в том, что возведение намывной ограждающей дамбы включает отсыпку и поярусное наращивание разделительной дамбы 4, размещение рукавов из нетканого геотекстильного фильтрующего материала 6 перпендикулярно фронту распространения потока, заполнение рукавов 6 хвостами 5 с образованием грунтовой дамбы 4 в обойме со стороны прудка 8 хвостохранилища, а со стороны ограждающей дамбы 1 - создание непроницаемого экрана из нефильтрующего геотекстильного материала 7 для предотвращения фильтрации из хвостохранилища.

Изобретение относится к области гидротехнического строительства и может быть использовано, в частности, при возведении грунтовых плотин водохранилищ и ограждающих дамб гидроотвалов, хвостохранилищ, золоотвалов и т.п., включая и криолитозону.

Изобретение относится к автоматизированному и механизированному строительству, особенно при возведении дамб повышенной надежности. Автоматизация и механизация способа возведения монолитных дамб решена тем, что монтируют комплект оборудования на землесосном снаряде для приготовления пластичной пастообразной пульпы, пульпонасосы и гибкие пульпопроводы.

Изобретение относится к гидротехническому и природоохранному строительству, может быть использовано для дренирования и противофильтрационной защиты каналов и водоемов гидромелиоративных систем, выполняемых в сложных инженерных условиях с противофильтрационными экранами из геокомпозитных матов.

Изобретение относится к способам мониторинга состояния противофильтрационных элементов гидротехнических сооружений, например грунтовых плотин, с помощью электрометрии с использованием методов сопротивления. Способ мониторинга состояния диафрагмы из буросекущихся глиноцементобетонных свай 2 в грунтовой плотине 1 методом электротомографии включает выполнение вертикального электрического зондирования в контрольных точках, построение кривых распределения удельного электрического сопротивления и сравнение их с ранее полученными. После возведения диафрагмы 2 в грунтовой плотине 1, устанавливают стальные электроды 4 с шагом не менее 1 м, затем коммутируют электроды многожильным геофизическим кабелем 8, которые соединяют с блоком сбора и обработки данных 7, выполняют зондирование с использованием томографической системы наблюдения с последующим построением двумерной карты распределения удельного электрического сопротивления и сравнение ее с ранее полученной. Питающие и приемные электроды устанавливают непосредственно в тело диафрагмы 2 по ее оси на глубину не менее 250 мм от верхней кромки для исключения искажающего эффекта от поверхностного слоя грунтовой массы над диафрагмой 2. Технический результат - определение мест сосредоточенной интенсивной фильтрации с точностью до 1 м, снижение сроков и затрат на их обнаружение и устранение. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Наверх