樁基檢測技術研究
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樁基檢測技術研究范文第1篇
中圖分類號：P2文獻標識碼： A
一、樁基檢測技術的重要意義
由形式古老的木樁到現(xiàn)如今的混凝土、鋼材等材質(zhì)，樁基礎的使用歷史已經(jīng)經(jīng)歷了一萬多年。樁基礎具有較強的抗震與承載力等方面優(yōu)點，長久以來一直是建筑工程中廣泛應用的技術，多用于如橋梁、高層建筑等。現(xiàn)如今對高層建筑的標準十分嚴格，若想確保安全質(zhì)量達標，樁基的安全檢測這一環(huán)節(jié)必須得到落實。樁基安全檢測技術涉及多個領域的知識與技術，如物理學、建筑學、土木工程學等。安全檢測技術不僅極大的減小了安全隱患，而且對樁基的承載力、質(zhì)量等有最全面的把握，從而避免因為誤估而導致的人力與財力方面的不必要浪費。
二、幾種常見檢測策略及其特點
1、鉆芯法
鉆芯法多用于混凝土灌注樁的檢測，方法是直接從樁體中抽取芯樣，了解樁的完整性，譬如樁的長度、樁底部的沉渣厚度、底部巖土性狀等，是檢測混凝土強度的最可靠的方法。但是鉆芯法屬于有損檢測，不利于在直徑小于800毫米的樁上使用，這種方法對檢測大面積的疏松孔洞時較為有效，而局部的疏漏縫隙則難以被發(fā)現(xiàn)。這種試驗鉆孔少，往往使得出的結果片面，所以，鉆芯法適合與其它無損檢測相互配合進行，彼此對照驗證。
2、靜載試驗法
在檢測樁基豎向的承載能力時，靜載實驗法最為直接可靠。實驗時，對樁頂部施加豎向壓力、拔力以及水平方向推力，通過對樁基的移動位移來判斷其豎向承載力、豎向抗拔力和是平層承載力，這種檢測試驗方式最為直觀可靠。但是實驗過程費時費力，花費較多，試驗對象有限，不易進行深坑作業(yè)，對環(huán)境要求較高，并且，基準樁時常被忽略，由于打入不深而在試驗過程中位移。靜載試驗的方法屬于直接測量，得到的數(shù)據(jù)準確度高，但因為過程較為費力，更加適用于對數(shù)據(jù)或承載力有精確要求的情況下使用。
3、高應變法
高應變法是通過用重錘擊打樁頂部，測量其速度力時程曲線，再根據(jù)波動理論最終判定單樁的的承載力極限與樁身完整性。這種方法可以檢測出樁的豎向承載力是否符合設計標準，檢測速度快，方式便捷，可以在同一時間得到樁的承載力與完整性的數(shù)據(jù)，但針對薄壁鋼管樁、異性樁等樁基來說，這種方法并不廣泛適用。
4、低應變法
樁基檢測中的低應變法是用來檢測樁的完整性的其中一種方法，其操作過程是用錘對樁頂進行敲擊，固定在樁頂部的計量儀器會將樁中的感應波進行檢測分析，探測波在樁體中的傳播歷程，從而獲得樁體完整性。低應變法檢測具有諸多優(yōu)點，抽查全面、簡單易操作、現(xiàn)場進行、節(jié)時省力，經(jīng)濟實惠等。但是，這種方法對不同的樁身存在不確定性，需要實踐經(jīng)驗豐富的檢測人員進行檢測以確保結果的準確性。
5、聲波透射法
聲波檢測法是較全面的檢測樁的完整性的方法，其技術原理是利用超聲波對材質(zhì)復雜的混凝土樁進行檢查，通過聲波在樁身中的頻率變化、振幅的衰減情況等參數(shù)來分析確定樁的均勻缺陷等問題。這種方法十分全面細致，受限條件較少，應用廣泛，但是會存在散射、反射等影響結果的問題，并且聲測管須在成樁之前就放置樁體力，否則后期檢測較為困難。
三、樁基檢測在實際應用中的問題與建議
1、主觀原因
盡管樁基檢測技術整體的發(fā)展良好，但是地區(qū)之間的經(jīng)濟水平發(fā)展不同導致設備、裝置與先進技術、儀器維護維修程度等各有不同，較為落后的地區(qū)的檢測技術就會一定程度上落后于經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)。此外，一些工程達不到國家相關檢測規(guī)定的標準是由于檢測工作人員檢測結果不準確、資料模糊不具體造成。因為檢測收費不同，一些檢測單位為了更好生存草率處理數(shù)據(jù)，缺乏規(guī)范性的檢測體系市場嚴重威脅工程質(zhì)量。因此，為了確保樁基檢測的準確性，應該加強對有關工作人員的管理，提高道德修養(yǎng)與專業(yè)技術水平，建設高水平高素質(zhì)的檢測技術團隊，形成良好風氣，規(guī)范樁基檢測體系，構建和諧市場環(huán)境。
2、自然因素
樁基深入地下，屬于隱蔽性的工程，盡管檢測方法多樣，但是每一種檢測方法都存在著不足之處，樁基的特性不易完全把握。這種檢測結果的誤差不可避免，所以，需要檢測人員提高自身檢測水平，總結實踐的經(jīng)驗方法，不斷探究改進檢測技術，依靠自身能力盡可能的減少檢測誤差，彌補設備檢測的缺陷。
四、結語
保證安全質(zhì)量是對任何建筑工程的基本要求，而樁基是建筑工程尤其是高層建筑的基礎工程，具有十分重要的意義。樁基技術隨著經(jīng)濟與科技的發(fā)展而進步，因此，為了更加保證樁基的質(zhì)量安全，檢測技術也隨之不斷提高變化?，F(xiàn)代科學造就的樁基檢測技術蘊含了多種學科領域的理論與技術，物理力學、聲學超聲波等，是現(xiàn)代化科技的成果與人類智慧的結晶。在如今的科學力量影響下，樁基檢測技術愈加的準確、可靠、完善，在經(jīng)濟飛速發(fā)展的未來有著廣闊的發(fā)展空間，造福人類社會。
參考文獻
[1]張浩文.高層建筑工程樁基施工技術研究[J].2009(8)
[2]梁如福.淺談高應變檢測在工程基樁檢測上應用以及注意的事項[J].科學之友.2010(12).
作者簡介：李曉東（1985―），男，漢族，河北石家莊市人，石家莊職業(yè)技術學院，專科，河北恒基建設工程質(zhì)量檢測有限公司，研究方向：地基檢測技術。
樁基檢測技術研究范文第2篇
【關鍵詞】基樁檢測技術；靜載試驗；自平衡試驗
一、基樁檢測技術的發(fā)展及現(xiàn)狀
樁基礎能否既經(jīng)濟又安全的通過設置在土中的基樁，將外荷載傳遞到深層土體中，主要取決于基樁樁身質(zhì)量與基樁承載力是否能達到設計要求?；鶚稒z測是指：（1）對基樁樁身質(zhì)量進行檢測，查清樁身缺陷及位置，以便對影響樁基承載力和壽命的樁身缺陷進行必要的補救，同時達到對樁身質(zhì)量普查的目的；（2）對基樁承載力進行檢測，達到判定與評價基樁承載力是否滿足設計要求的目的。基樁檢測可進一步延伸到對樁基礎質(zhì)量的驗收與評定。目前，基樁承載力的較普遍測試方法:包括靜荷載試驗；動力測試。靜荷載試驗通過反力裝置用千斤頂給樁施加豎向荷載，樁頂沉降量采用大量程百分表或位移傳感器量測。該方法可以確定單樁豎向極限承載力，結合在樁身和樁端預埋測試元件還可以測定樁側摩阻力分布情況、樁端反力和樁身軸力等。靜荷載試驗方法按提供反力的方式可分為下列三種形式：錨樁法、堆載法、錨樁――堆載法。動力測定樁承載力的方法最早出現(xiàn)在國外，其初始主要是以能量守恒或動量原理為基礎，根據(jù)牛頓撞擊定律通過打樁時的貫入度來計算樁的極限承載力。國外近代動測技術是以應力波理論為基礎發(fā)展起來的。動力測樁法一般是在樁頂作用一動荷載，使樁產(chǎn)生顯著的加速度和土阻尼效應，通過在樁側安裝傳感器測量樁土系統(tǒng)的振動響應，并用波動理論分析和研究應力波沿樁土系統(tǒng)的傳遞和反射，從而判斷樁身阻抗變化和確定單樁承載力。早在20世紀30年代，應力波理論就開始被用來分析打樁工程，到1960年史密斯發(fā)表了“打樁分析的波動方程法”，波動方程開始進入實用階段。此后在世界各國相繼開展了動力試樁的動測設備和計算軟件的研制和應用。按測試時土的動應變大小，動測法又可以分為低應變動測法和高應變動測法兩類。
二、當前各種檢測技術的適用性對比分析
（1）測試結果的準確性。1994年進行的全國樁動測單位資質(zhì)考核結果及近年來各地位基動測單位資質(zhì)考核情況也表明，目前動力試樁精度還較低，檢測隊伍的理論水平和實踐經(jīng)驗也不足，因而只能是靜載試驗的一種補充，可作為工程樁驗收的手段之一，尚不能代替樁的靜載試驗。（2）適用條件。傳統(tǒng)的靜荷載試驗(包括錨樁法、堆載法及錨樁――堆載法)，需專門的反力系統(tǒng)。如錨樁法需要增加4根錨樁，每根錨樁的規(guī)模等同于試樁，且需要通長配筋，同時也需要強大的反力架來承受試樁的反力，試驗準備時間長，工程量大，試驗費用高；堆載法同樣需要強大的反力架，同時必須配備大量的規(guī)則的堆載物來代替錨樁。錨樁――堆載法是介于錨樁法和堆載法之間的一種試驗方法，同樣存在上述問題。由于靜載試驗費時、費力、費用高、環(huán)境條件要求高，做不到隨機抽檢，檢測樁數(shù)也不可能太多，對整個基礎工程不能進行概率統(tǒng)計分析，所以靜載試驗的代表性不高。多數(shù)工程樁的承載力均參照勘測部門已有的試驗資料或根據(jù)設計人員的經(jīng)驗確定。
相對而言，動力測樁方法更為簡便、快速，因而，就一根樁而言，靜載試驗結果的精度高于動測法，就整個工程而言，由于樁基工程的復雜性以及抽樣檢查的樣本數(shù)量，其保證率反而不如抽檢率高的動測結果。但同時，動力檢測方法也因加載需要，如拼裝試驗反力架或力錘進場等問題，同樣對試驗場地有著較高的要求。
三、自平衡試樁法研究現(xiàn)狀
基樁自平衡測試方法思路最早由日本的中山（Nakayama）和藤關（Fujiseki）提出，并在1973年取得鉆孔樁的測試專利。清華大學李廣信教授于1993年將此法引入國內(nèi)，但因自平衡試樁法作為一種新興的測試技術其自身并不完善以及限于當時國內(nèi)環(huán)境、技術、信息等條件的限制，并未引起國內(nèi)工程界的注意。直到浙江省建筑科學研究院史佩棟教授在《工業(yè)建筑》1996年第12期“國際科技交流”專欄發(fā)表了《國外高層建筑深基礎及基坑支護技術若干新進展》一文，并報道了美、日、英、加、新加坡等國和我國香港特別行政區(qū)等地正在廣泛應用的自平衡試樁法之后，才引起了廣泛關注。東南大學土木工程學院在理論研究的基礎上，首先于1996年開始將該法應用于實際工程。目前，我國的北京、江蘇、甘肅等地己開始小范圍試用此方法，但試樁類型只限于鉆孔灌注樁。
參考文獻
[1]陳凡，徐天平，陳久照，關立軍．《基樁質(zhì)量檢測技術》．北京：中國建筑工業(yè)出版社，2003
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樁基檢測技術研究范文第3篇
關鍵詞： 虛擬手術；碰撞檢測；空間剖分；層次包圍盒
0 引言
虛擬手術是集醫(yī)學、生物力學、材料學、計算機圖形學、虛擬現(xiàn)實等諸多學科為一體的交叉研究領域。虛擬手術在醫(yī)學中的應用主要包括：手術計劃與過程模擬、術中導航與監(jiān)護、手術教學與訓練等。碰撞檢測是虛擬手術系統(tǒng)中的關鍵技術，貫穿于虛擬手術的整個過程。
虛擬手術系統(tǒng)中的對象根據(jù)材質(zhì)可分為剛體組織和軟件組織。骨骼、手術器械等屬于剛體組織，而人體的許多器官如肌肉、血管、肝臟等屬于軟體組織。以往大部分碰撞檢測的研究工作都是針對剛體對象的。與剛體相比較，軟體組織由于其特殊的物理性質(zhì)，在外力或某些操作的作用下會發(fā)生幾何形狀、位置甚至數(shù)量上的變化，因此基于軟體組織的碰撞檢測需要更詳細的信息和更多的處理。
最簡單的碰撞檢測方法是對場景中的幾何元素進行兩兩相交測試，其時間復雜度為O（n2），雖然這種方法可以得到正確的結果，但是當場景中的幾何模型稍微增多些，其實時性便無法滿足實際的需求。為了盡可能地減少參與相交測試的幾何元素的數(shù)量，提高系統(tǒng)的實時性，目前碰撞檢測技術使用的主要算法有：層次包圍盒法，空間分割法，基于網(wǎng)格剖分的方法[1]。但是這些經(jīng)典的算法也都存在著構造難度大、緊密性差、相交測試復雜、效率低等缺點。
本文采用空間剖分和層次包圍盒相結合的方法，簡化了幾何信息的表示，進行碰撞檢測時可排除明顯不相交的幾何元素，無法排除的再進行精確相交檢測，從而減少計算量，加速碰撞檢測速度，提高系統(tǒng)實時性。
1 空間剖分技術
整個虛擬手術的場景空間遞歸的剖分成若干個網(wǎng)格單元，每一個幾何元素都屬于某個網(wǎng)格單元，處于同一網(wǎng)格單元內(nèi)的幾何元素才有相交的可能，不在同一網(wǎng)格單元的幾何元素一定不會相交。采用八叉樹的表示方法進行空間剖分。即包含整個場景的立方體作為八叉樹的根節(jié)點，立方體的3條棱邊分別與x，y，z軸平行。遞歸的將立方體剖分為8個小塊，如圖1（a）所示，生成8個子節(jié)點，直到達到指定的剖分層次為止，如圖1（b）所示，每個葉節(jié)點包含有限個幾何元素。
進行碰撞檢測時從八叉樹的根節(jié)點開始，計算兩幾何元素是否屬于同一節(jié)點，如果不屬于同一節(jié)點則不相交，如果屬于同一節(jié)點，遞歸的到下一級節(jié)點進行檢查，直到發(fā)現(xiàn)兩幾何元素屬于同一葉節(jié)點，則需要進一步使用層次包圍盒進行檢查。
2 層次包圍盒
對于八叉樹的每個葉節(jié)點包含的幾何元素，建立層次包圍盒（Bounding Volume Hierarchy，BVH）。相對于單純的層次包圍盒技術，使用空間剖分與層次包圍盒相結合的方法進行碰撞檢測，構建的層次樹規(guī)模更小，計算量更少。層次包圍盒包括包圍盒和層次樹兩種數(shù)據(jù)結構。
2.1 包圍盒
包圍盒技術是減少相交檢測次數(shù)，降低碰撞檢測復雜度的一種有效的方法。其基本思想是用幾何形狀相對簡單的封閉表面將一復雜幾何元素包裹起來，首先進行包圍盒之間的相交測試，排除明顯不相交的幾何元素，無法排除的幾何元素，再進一步進行精確的相交測試，從而達到減少相交測試計算量的目的。常見的包圍盒類型有：包圍球（Bounding Sphere）、沿坐標軸的包圍盒（Axis Aligned Bounding Box，AABB）、方向包圍盒（Oriented Bounding Box，OBB）。離散方向包圍盒（k-Discrete Orientation Polytopes，k-DOPs）等[2]，如圖2所示。
由于虛擬手術對實時性要求較高，本文選擇AABB型包圍盒，AABB是平行于坐標軸的，包含幾何元素的最小正立方體。其優(yōu)點是：1）易于構建，只需要計算所包含幾何元素的頂點的x，y，z坐標的最大值和最小值，存儲6個浮點數(shù)即可；2）相交測試計算量小，相交測試時只需對兩個包圍盒在三個坐標軸上的投影分別進行比較，最多6次比較運算即可。
2.2 包圍盒層次樹
包圍盒層次樹即包圍盒的層次結構，層次樹的根節(jié)點包含某個八叉樹葉節(jié)點幾何元素的全集，向下逐層分裂，直到每個葉節(jié)點表示一個基本幾何元素。常用的構建策略有自頂向下和自底向上兩種。
自頂向下的方法首先建立根結點，利用基于全集的信息遞歸地將每個節(jié)點分裂為兩個或多個子集，直至生成只包含一個基本圖元的葉結點為止，從而建立一棵自頂向下的包圍盒層次樹。此方法易于實現(xiàn)，技術成熟，但無法生成最佳樹。
自底向上的方法首先將基本幾何元素作為葉節(jié)點，利用局部信息遞歸的將兩個或多個子集組成新的父節(jié)點，直至生成樹的根節(jié)點。此方法能夠生成最佳樹，但層次樹的構建過程較復雜，相關技術不夠成熟。
本文采用自頂向下的方法構建包圍盒層次樹。進行碰撞檢測時，從根節(jié)點開始，對于兩個幾何元素，如果屬于不同包圍盒，且包圍盒不相交，則說明幾何元素不相交，算法結束；如果兩個幾何元素屬于同一節(jié)點，或者各自所在的節(jié)點的包圍盒相交，則計算各自所在層次樹的下一級節(jié)點的包圍盒是否相交。以此類推，直到葉節(jié)點的兩個包圍盒也相交，則需要進行精確相交檢測。
3 精確相交檢測
如果兩個包圍盒不相交，則兩個幾何元素一定不相交；如果包圍盒相交，則需要做進一步的處理，以判斷兩個幾何元素是否相交。如果層次樹的葉節(jié)點表示的包圍盒也相交，則需要進行兩個基本幾何元素（一般用三角形面片表示）的精確相交測試。其算法如下：
1）設兩個三角面片A和B，計算B的三條邊是否和A的包圍盒立方體相交，如果不相交則算法結束，否則計算A的三條邊是否和B的包圍盒相交，如果不相交則算法結束。
2）計算B的三條邊是否和A所在的平面相交，如果不相交則算法結束，否則計算B的邊和A所在平面的交點（有一個或兩個交點）。
3）B的邊與A所在平面的兩個交點連接成的線段l（兩個交點重合，則l為一個點），計算l是否與三角形面片A相交（l與A的邊相交或包含在三角形內(nèi)部）。不相交則算法結束，否則即可確定A與B真正相交。
4 結果分析
算法以心血管模型為研究對象，對虛擬手術中的碰撞檢測進行模擬。分別采用層次包圍盒法，空間分割法、空間剖分和層次包圍盒相結合的方法進行測試。實驗數(shù)據(jù)使用了五組包含基本幾何元素數(shù)量不同的場景，分別對其碰撞檢測所用時間進行統(tǒng)計，結果如圖3所示。從測試結果可以看出，本文的方法可以減少碰撞檢測所用時間，提高了系統(tǒng)實時性和效率。
5 結論
虛擬手術是計算機虛擬現(xiàn)實技術在醫(yī)學領域中的重要應用。碰撞檢測是虛擬手術系統(tǒng)的基本要素。本文提出了空間剖分和層次包圍盒相結合的方法簡化了虛擬場景信息的表示，減少了碰撞檢測的計算量，從而能夠更好的滿足虛擬手術系統(tǒng)實時性的要求。
參考文獻：
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樁基檢測技術研究范文第4篇
狀態(tài)檢測是對設備運行特性進行檢測的一個過程，也是一種應用技術。進行電氣設備狀態(tài)檢測，首先是采集信號。在設備使用階段，通過設備在線檢測系統(tǒng)持續(xù)檢測設備，設備狀態(tài)信號通常是由傳感器檢測獲取，目前傳感器類型比較多，包括化學傳感器、流量傳感器、振動傳感器、溫度傳感器、電傳感器、光傳感器等。由設備信號掌握設備運作狀態(tài)，對設備狀態(tài)的發(fā)展趨勢進行預測。設備運行狀態(tài)通常會反映設備的具體運行情況，由此可獲取設備的狀態(tài)信息，具體信號采集包括設備電流、電壓、頻率、磁力線密度、局部放電量等內(nèi)容[1]。記錄峰值超過閥值的脈沖、采集信號峰值和采集信號波形是采集信號常用的三種方式。其次是傳送數(shù)據(jù)。傳輸收集信號是進行狀態(tài)檢測的第二步，由于信號處理系統(tǒng)與檢測設備之間的距離比較遠，在傳送數(shù)據(jù)的過程中容易受到干擾和影響，在實際操作中需要先進行模數(shù)轉換，經(jīng)過預先處理和壓縮后傳輸至控制中心。再次是數(shù)據(jù)處理。收集的信號傳送至控制中心后，進一步的操作是分析和處理數(shù)據(jù)。特征值的讀取、時域頻域的分析和平均處理等都是數(shù)據(jù)分析和處理的內(nèi)容，也是進行故障診斷的數(shù)據(jù)基礎。最后是故障診斷。通過比較歷史數(shù)據(jù)和處理后的數(shù)據(jù)，分析設備運行狀態(tài)，找到設備故障點，為解決設備故障提供有效依據(jù)。一般的診斷方法有專家系統(tǒng)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡、模糊邏輯等。
2技術應用
2.1傳感器技術在線檢測所采用的主要手段是傳感器技術，在診斷設備故障時，通過傳感器技術可獲取更多更準確的狀態(tài)量數(shù)據(jù)信息。傳感器技術中的溫度傳感器、氣體傳感器和光傳感器，都是根據(jù)在線檢測要求改進取得的成果，在測量電氣設備狀態(tài)量方面，準確度比較高，數(shù)據(jù)傳輸方式是將其轉化為數(shù)字信號。如光傳感器就可以檢測絕緣子的污穢程度，雖然應用領域不廣，但也突破了現(xiàn)行電力系統(tǒng)檢測等值嚴密的方法。
2.2數(shù)據(jù)處理和分析技術處理和分析采集數(shù)據(jù)，是在線檢測的關鍵步驟之一。信號的處理和分析需要以有效的數(shù)據(jù)采集為基礎，在數(shù)據(jù)信息的處理、分析過程中，判斷設備的運行狀態(tài)，了解設備故障情況根據(jù)實際情況控制設備的運行。在電氣設備運行階段采集信號，需要消除噪聲環(huán)境的影響，應用硬件濾波是一方面，另外也需要用到其他數(shù)字濾波技術。如比較常用的小波換濾波技術，可以有效消除干擾，提取有用信號。在科技日益發(fā)展的同時，數(shù)據(jù)處理技術的有效性也會不斷提高。通過模式識別某個或某些特征量，是對設備故障進行分類的一般處理方式。
2.3網(wǎng)絡通訊技術單片機檢測是電力設備在線檢測技術中的最初技術，在此之后是以DSP為基礎技術進行的檢測，接著是以計算機技術為基礎進行的檢測，結合網(wǎng)絡技術和新型總線技術的綜合檢測系統(tǒng)應用也越來越廣泛[2]。就目前情況來看，在線檢測形式多樣，既有集中性系統(tǒng)，也有分散性裝置。而對于所采集的設備信號，可以在終端處理后再傳送，也可以將信號傳送至服務器集中處理。
3結語
樁基檢測技術研究范文第5篇
深圳市位于廣東中南部沿海，低山、丘陵地貌在深圳約占48.89%，加上高臺地面積超過一半。隨著城市規(guī)模不斷擴大，城市土地需求增大，城市建設不可避免地向山前地帶發(fā)展。尤其是“插花地”的無序開發(fā)，開挖山體形成高陡坡。從目前深圳地區(qū)邊坡治理的資料可以得出，坡度偏陡、坡體巖土較軟弱是引發(fā)邊坡災害的內(nèi)在因素。而工程活動切方形成高陡邊坡是其主要原因，強降雨則是發(fā)生邊坡災害的誘發(fā)因素，分布于這些地區(qū)的架空鐵塔因此受到的這種危害也越來越大。作為電網(wǎng)的重要組成部分，輸電線路的安全穩(wěn)定運行直接影響到電網(wǎng)的穩(wěn)定性和供電的可靠性。因此輸電線路塔基邊坡狀態(tài)防護是保證輸電線路安生穩(wěn)定運行的一項重要工作。
本文介紹了一種輸電線路邊坡狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，用于監(jiān)測輸電線路塔基邊坡的狀態(tài)變化，預防塔基位移造成的傾斜、倒塔等事故。本系統(tǒng)將監(jiān)測點深入到鐵基的內(nèi)部，對塔基的狀態(tài)變化進行實時監(jiān)控，可以有效地發(fā)現(xiàn)緩慢性的，不易發(fā)現(xiàn)的地質(zhì)災變體，并結合歷史數(shù)據(jù)獲取其變形趨勢，并在事故發(fā)生之前提前作出預警，提示供電部門及時做出補救措施，做到防患于未然。
2 系統(tǒng)總體方案
鐵塔邊坡監(jiān)測系統(tǒng)由現(xiàn)場監(jiān)測終端、邊坡監(jiān)測儀、雨量傳感器、太陽能供電單元、通訊單元、VPN無線專網(wǎng)以及后臺監(jiān)控中心組成。系統(tǒng)組成示意圖如圖1所示?，F(xiàn)場監(jiān)測終端是現(xiàn)場儀器的主控中心，需要完成監(jiān)測儀、雨量傳感器等數(shù)據(jù)采集，還需要對其進行預處理、暫存等，最后通過通訊單元連接VPN專網(wǎng)將監(jiān)測數(shù)據(jù)傳回后臺監(jiān)控中心。后臺監(jiān)控中心配置中心服務器，可以實現(xiàn)對各個現(xiàn)場監(jiān)測終端進行遠程管理，還可完成數(shù)據(jù)的存儲、分析、成果輸出等工作。
3 邊坡監(jiān)測儀工作原理
3.1儀器組成
監(jiān)測儀由探頭、專用連接桿、專用電纜三部分組成。
探頭用以測量深部位移的變化量，采用高精度的MEMS石英撓性加速度計，具有測量精度高、穩(wěn)定性好的特點。專用連接桿由測頭連接端、輪座連接端、輪架組件、連接桿和桿間接頭組成。其作用是為探頭提供支撐和定位。專用電纜用于井下測頭之間、井下測頭與地面設備之間的連接，是測頭組件供電和信號輸出的通路。
3.2設備安裝
在設備安裝前，需要事先在塔基的邊坡位置鉆孔（孔徑大于90mm），鉆井深度一般要大于塔基深度4m以上，以便測量塔基結構內(nèi)部的傾斜狀態(tài)。鉆井完成之后在孔內(nèi)放置直徑70mm的測斜管，測斜管連接處涂抹玻璃膠和橡皮泥進行防水。完成之后按照下列步驟進行監(jiān)測儀的安裝。安裝示意圖如圖2所示。
1）安裝輪座。將井底最下端測頭插入輪座，并通過銷釘定位，使輪座上的活動輪與測頭上的銷釘方位一致。2）將電纜下端連接頭與測頭的上部相連，如圖3示。3）安裝連接桿組件。4）將設備緩慢放入測斜管孔內(nèi)。5）繼續(xù)安裝剩下的連接桿、輪座、測頭；6）最后將測斜儀電纜穿過吊環(huán)上的孔，拉住鋼絲繩將儀器慢慢下放，最后將吊環(huán)卡在測斜管的井口，如圖4。
3.3位移計算方法
在地層滑動監(jiān)測中，有偏移和移動這兩個物理量。偏移是某一深度點相對于一固定點的位移，這里為每一個深度點相對于孔底的位移，記為Si，偏移值是一個累積值，通過偏移值的變化情況可以發(fā)現(xiàn)緩慢性的、不易發(fā)現(xiàn)的位移變化。
移動是某一深度點相對于時間的位移，記為Mi。移動值描述的是單位時間的位移值，即位移速度，通過該值可以發(fā)現(xiàn)突發(fā)性的地質(zhì)災害。每測量段的位移記為Bi。對于一個測孔，各測試段的水平位移Bi可由下式求出。圖5為位移計算示意圖。
Bi=Li* sinq 其中：i為測頭編號（i=0，1，2，3）。
1）偏移值
2）移動值
Di深度點的移動值Mi（單位：mm）為：
其中：為基準時間測得的深度點的偏移值；為n時刻測得的深度點的偏移值。
固定測斜儀配置好深度后，現(xiàn)場監(jiān)測終端即會定期向測斜儀發(fā)送位移測量命令，返回的數(shù)值為各深度點測試時間段的水平位移。一般情況下采樣周期為大于或等于30分鐘。
4 雨量傳感器
山體滑坡、泥石流、崩塌等地質(zhì)災害的發(fā)生常常伴隨著強降雨，因此降雨強度大是山體滑坡的主要誘因之一。為此，本邊坡狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)還提供了雨量監(jiān)測功能，實時地對監(jiān)測點的降雨量進行采集，當采集到強降雨時，系統(tǒng)則會輸出預警信號，提醒工作人員重點監(jiān)視。本系統(tǒng)采用的是翻斗式的雨量傳感器。
5 現(xiàn)場監(jiān)測終端
現(xiàn)場監(jiān)測終端作為主控中心，其內(nèi)部含有智能處理器、實時時鐘、非易失性存儲器、A/D轉換器、硬件看門狗等。主要實現(xiàn)系統(tǒng)的自檢、測量與控制、數(shù)據(jù)存儲與處理、數(shù)據(jù)發(fā)送與接收、電源管理等工作。
6 后臺監(jiān)控中心
后臺監(jiān)控中心采用Win Server 2008操作系統(tǒng)、流行的Oracle 11g數(shù)據(jù)庫平臺和J2EE開發(fā)平臺，并用友好的WEB界面呈現(xiàn)。主要實現(xiàn)檔案管理、權限管理、遠程配置、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)分析、成果呈現(xiàn)等功能。
此外后臺監(jiān)控中心還有監(jiān)測預警功能，當采集到的數(shù)值大于預警值時，后臺監(jiān)控中心即馬上向相關人員的手機上發(fā)送預警短信，提示其及時做出相應防護措施，避免事故的發(fā)生。
結合《110kV～500kV架空電力線路施工及驗收規(guī)范》中5.2.11項關于塔基允許偏差尺寸以及6.18項針桿塔組立及架線后允許位移偏差要求，本監(jiān)測系統(tǒng)設置了三級預警方案，預警值以及防護措施如下：
1級預警：偏移值>30mm或移動值>5mm；需要派人重點監(jiān)視，完善坡頂、坡面、排水系統(tǒng)，并輔之以綠化。2級預警：偏移值>50mm或移動值>10mm；需要采用放坡及錨桿（索格）構梁進行加固治理以及塔基修正。3級預警：偏移值>80mm或移動值>15mm；需要委托專業(yè)資質(zhì)單位進行邊坡勘察，設計，對鐵塔重新評估。
7 實施案例
本監(jiān)測系統(tǒng)于2013年11月底成功在深圳龍崗區(qū)龍崗大道與豐田路交匯處的富龍山建設場。鐵塔位于山體最高點。由于開挖已在鐵塔基礎周圍形成了一個高20m，坡度85°的人工邊坡，如圖6所示。該邊坡雖然采用了掛網(wǎng)噴砼及土釘進行臨時加固，但其高度大，坡度較陡，在長期雨水及外應力地作用下易發(fā)生整體崩塌及滑坡地質(zhì)災害。
本監(jiān)測系統(tǒng)從坡頂豎直向下鉆10m的深孔，然后在孔內(nèi)安裝邊坡監(jiān)測儀，如圖7所示。用于監(jiān)測塔基內(nèi)部位移的變化情況；此外還在地面安裝雨量傳感器對實時的降雨進行監(jiān)測。
結語
將邊坡監(jiān)測系統(tǒng)應用在輸電線路中，可以實時監(jiān)測架空輸電塔基的位移變化情況，通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析，可以在危害發(fā)生之前發(fā)出預警，從而保護了架空輸電線路的安全，具有很高的應用價值。
參考文獻
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