膨胀土(岩)渠坡自动化综合监测系统研究.pdf

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1、第45卷第7期人民长江Vo1．45．No．72014年4月YangtzeRiverApr．，2014文章编号：1001—4179(2014)07—0031—05膨胀土(岩)渠坡自动化综合监测系统研究刘祖强，吕笑2，龚文慈，张占彪，熊颢。(1．长江勘测规划设计研究院，湖北武汉430010；2．武汉新普惠科技有限公司，湖北武汉430010；3．长江岩土工程总公司(武汉)，湖北武汉430010)摘要：膨胀土(岩)是一种多裂隙性、胀缩性地质体，其黏土矿物具有强亲水性，土体胀缩作用对渠道工程具有严重破坏性。因此，在对膨胀土渠坡监测过程中，除传

2、统的渠坡变形等监测项目外，土壤含水量、吸力等是一个新的重要监测量，此外，膨胀土(岩)受含水量变化产生的反复胀缩变形以及开挖和降雨等因素引起的变形规律的研究，都是传统监测方法和手段无法完成的任务。研究提出了一种基于传感器、互联网、土木工程和计算机等技术的渠坡位移、水位、水分、水势、土温、气温、降雨量以及坡面梁结构钢筋计等多传感器的自动化综合监测系统。实现对膨胀土(岩)渠坡(或边坡)进行实时在线自动化监测、无线数传、数据的电脑和手机客户端管理与浏览以及预警等功能，为研究膨胀土(岩)渠坡变形破坏机理及处理设计有效性评价提供了基础资料和依据

3、。关键词：膨胀土(岩)渠坡；传感器；智能数据采集仪；自动化；综合监测中图法分类号：TP391文献标志码：A南水北调中线工程总干渠明渠段涉及到膨胀土1系统构成(岩)的累计长度约386．8km。膨胀土(岩)具有特殊的工程特性，易造成渠坡失稳，对工程的安全运行影响1．1系统结构很大，而且其处理难度、处理的工程量和投资也较大。膨胀土(岩)渠坡自动化综合监测系统是一套运因此，膨胀土(岩)的处理是南水北调中线工程的主要用先进的传感器技术、物联网技术、土木工程技术和计技术问题之一。算机技术，实现对膨胀土(岩)渠坡和渠基进行全方膨胀土(岩)结构复杂

4、而多变，工程运用条件下渠位、智能化、集中化监管的系统，具有同时采集渠坡位坡的稳定性变化机理尚不完全清楚，特别是水作用下移、水位、水分、水势、土温、气温、降雨量以及坡面梁结膨胀土体的变化趋势难以准确预测。因此，对膨胀土构钢筋计等多种传感器信号、无线通信传输、采集数据(岩)渠坡和渠基的稳定性监测尤为重要。文献[1]介的电脑和手机客户端管理与浏览以及预警等功能。绍的膨胀土(岩)渠坡现场监测技术，仅限于用人工量系统主要由传感采集层、数据传输层、系统应用层测等传统的监测方法来获取现场监测信息，难以得到三部分组成。系统总体架构见图1，系统现场安

5、装、系膨胀土(岩)湿胀干缩的变形特性。本文提出一种膨统管理平台和Web网页浏览界面见图2。胀土(岩)渠坡自动化综合监测系统，实现对膨胀土1．2传感采集层(岩)渠坡进行实时在线自动化监测、无线数传、数据的电脑和手机客户端管理与浏览以及预警等功能，为1．2．1各种传感器研究膨胀土(岩)地段渠坡变形破坏机理及处理设计传感采集层是前端各种智能的传感器，将强膨胀有效性评价提供了基础资料和依据。土(岩)渠坡和渠基的各种物理量(位移、水分、水势收稿日期：2014—02—26基金项目：“十二五”国家科技支撑计划项目(2011BAB10B02)作者简

6、介：刘祖强，男，教授级高级工程师，主要从事工程测量与安全监测等方面的工作。E—mail：liuzq@sina．corn第7期刘祖强，等：膨胀土(岩)渠坡自动化综合监测系统研究33雷引入大地。内部防雷主要是在采集仪内部的输入输行访问和操作，使得整个系统成本更低、操作更方便。出信号端设置防雷元器件，可有效减少感应雷对传感3测试及结果分析器和通讯的影响。1．3数据传输层3．1水分传感器测试本系统根据安装现场的特点，采用无线GPRS方(1)测试目的。得到水分传感器在膨胀土(岩)式传输。数据采集仪的数据，经过GPRS模块转换成不同含水量的情况

7、下的电压曲线，建立现场测试土壤无线信号，发送到互联网中指定的服务器中。无线水分传感器的标定模型，以获得更接近实际的膨胀土GPRS模块有信号覆盖面广、无需布线、维护方便等特(岩)水分变化情况。点。(2)测试方法。依据《土壤墒情检测规范》1．4系统应用层(SL364—2006)，采用质量含水量方法进行测试。测试步骤：①土样制作。在现场用环刀取出若干土样系统中的应用层包含膨胀土(岩)渠坡自动化综(不少于20个)。将取回的土样放入铝盒内，经过合管理平台软件、远程PC客户端、Web网页3部分。105℃±2~C烘干箱烘干8h，放入干燥器中冷却至

8、室(1)膨胀土(岩)渠坡自动化综合管理平台是能温，然后称重，再次放入烘干箱烘干2h取出冷却后称够对现场数据进行实时监测、预警、下载、存储、报表分重，两次称重之差不得超过3mg，取最小值计算。称析打印的综合管理平台。它安装在指定的服务器