基于分布式光纖測溫技術(shù)測量均質(zhì)土壩浸潤線的試驗研究與應(yīng)用.pdf

1、浸潤線監(jiān)測是判定土石壩滲流狀況與壩坡穩(wěn)定性的重要手段。傳統(tǒng)浸潤線監(jiān)測得到很大發(fā)展和長時間大量應(yīng)用,但其點式監(jiān)測、人工測量、實時性差等不足已阻礙了大壩安全監(jiān)測發(fā)展:隨著分布式光纖測溫技術(shù)監(jiān)測滲流的出現(xiàn)及相關(guān)理論的發(fā)展,為大壩浸潤線監(jiān)測提供了新的方向。目前基于分布式光纖測溫技術(shù)監(jiān)測滲流方面主要通過光纜集中點式測量與直線型分布式測量,尚未用于浸潤線監(jiān)測。
　　 本文從浸潤線監(jiān)測的基本原理出發(fā),改進(jìn)光纖敷設(shè)方式,設(shè)計基于分布式光纖測溫技

2、術(shù)測量浸潤線的一維圓筒與二維矩形槽模型,展開模型試驗研究,并運(yùn)用于石牛水庫浸潤線測量。本文主要研究內(nèi)容及相關(guān)結(jié)論:
　　 (1)測溫光纜需采用分散環(huán)繞敷設(shè)并對其進(jìn)行電流加熱。
　　 (2)研究了水位穩(wěn)定及其變化對光纖溫差值的影響:光纖溫差值始終保持——水中＜水位處＜空氣,且與加熱時間存在函數(shù)關(guān)系;水位處光纖溫差值介于水位以上與以下之間,可以明顯判定水面位置。水位上升,溫差值突降;位置越高,突降值越大;上升速率越快,變化間

3、隔時間越短。水位下降,反之。
　　 (3)研究了浸潤線穩(wěn)定及其變化對光纖溫差值的影響:光纖溫差值始終保持--飽和土＜浸潤線＜非飽和土,并與加熱時間存在函數(shù)關(guān)系;浸潤線光纖溫差值介于上、下之間,可以判定浸潤線位置。浸潤線上升,溫差值突降;位置越高,突降值越大;上升速率越快,變化間隔時間越短。浸潤線下降,反之。
　　 (4)利用二維矩形槽模型模擬水面與土體穩(wěn)定滲流并進(jìn)行多點同時測量,研究其對光纖溫差值的影響,結(jié)果表明:光纖測

4、量實時性好、數(shù)據(jù)量大,測量數(shù)據(jù)快速、方便反映水面與浸潤線位置。
　　 (5)在石牛水庫已建土壩中布設(shè)傳統(tǒng)與光纖浸潤線監(jiān)測系統(tǒng),由監(jiān)測資料得出的壩體光纖浸潤線變化規(guī)律與實際比較吻合。
　　 本論文受教育部博士點基金項目“水位漲落時岸坡漸進(jìn)失穩(wěn)模擬的三維hp型改進(jìn)復(fù)合單元法(20104316120003)”、湖南省自然科學(xué)基金項目“上游式尾礦壩宏細(xì)觀堆積特性及其壩坡失穩(wěn)模擬研究(11JJ6046)”和湖南省科技廳科技項目“水