Пьезометрия в системе геотехнического мониторинга состояния ГТС
Сложные гидротехнические сооружения (ГТС), такие, как гидроэлектростанции, плотины, дамбы, объекты инфраструктуры морского порта (доки, шлюзы, причалы и проч.), по последствиям возможных аварий относятся к категории наиболее опасных объектов. В целях прогнозирования, своевременного предотвращения аварий и оценки безопасности ГТС Федеральный закон 21 июля 1997 г. N 117-ФЗ устанавливает необходимость ведения непрерывного мониторинга технического состояния этих гидротехнических сооружений.
В автоматизированных системах контроля промышленной безопасности ГТС широко используется пьезометрия как базовая методология производственного измерения гидростатического или гидродинамического давления жидкостей и деформации твердых тел
.С помощью пьезометров разных типов в структуре автоматизированных систем геотехнического мониторинга ГТС решаются важнейшие контрольные задачи:
- фильтрационное давление на основания бетонных гидротехнических сооружений (плотины, дамбы), фильтрационные деформации конструкции и оснований;
-
- пьезометрические напоры и гидравлический режим ГТС, их оснований и береговых примыканий;
- напряжения в материалах сооружений, в точках мониторинга различных зон внутри сооружений (в том числе поровое давление);
- уровень и температурные параметры грунтовых вод, позволяющие оценивать изменения плотности и водопроницаемости грунтов ГТС в процессе длительной эксплуатации и влияния этих процессов на надежность их оснований;
- вертикальные и горизонтальные смещения ГТС, осадки, взаимные смещения их элементов и оснований;
- зоны, величины и размеры деформаций сооружения, протяженность и раскрытие трещин.
Классификация, устройство и принципы установки пьезометров
1). По способу установки:- закладные - устанавливаются во время строительства гидротехнического сооружения;- опускные - применяются в строящихся и построенных ГТС.
2) По местоположению водоприемника измерительного средства:
- поверхностные;
- глубинные;
- точечные;
3) По местоположению устья датчика:
- безнапорные;
- напорные.
Принцип работы струнного пьезометра - зависимость частоты колебаний струны от степени ее натяжения. При изменении давления воды в конструкции, где установлен датчик, изменяется натяжение струны, которая является измерительным элементом. Частота колебаний струны датчика пропорциональна давлению воды в конструкции. Один конец струны закреплен внутри корпуса датчика, а второй - на чувствительной диафрагме. Данные пьезометра с передаются на считывающее устройство через закрепленный на датчике сигнальный кабель.
Контроль фильтрационных напоров осуществляется при помощи безнапорных пьезометров, состоящих из трубы диной до 35-40 м, фильтра, расположенного на нижнем конец трубы, и оголовка. Пьезометры устанавливаются в предварительно пробуренные в сооружении пьезометрические скважины. В процессе установки пьезометра в пьезометрическую скважину над ним (при необходимости под ним) устраивается водонепроницаемая «пробка».
Фильтр сообщается с поверхностью двумя полыми трубками, в которых и ведутся измерения. Уровень воды (мм) в безнапорных пьезометрах измеряются с помощью лота-хлопушки или лота-свистка, опускаемых в скважину на маркированном тросе. Точность измерений устройства составляет 1 см при глубине скважины до 10 м и 2 - 3 см - при глубинах более 25 м.
Количество и месторасположение пьезометров определяется в каждом конкретном проекте в зависимости от поставленных контрольных задач и проектной схемы, конструкции гидротехнического сооружения, геологических и гидрологических особенностей объекта и других условий.
Для различных вариантов конструкций грунтовых плотин, дамб и типовых вариантов инженерно-геологических условий основания разрабатываются принципиальные схемы оборудования пьезометрических наблюдательных) створов.На плотинах или дамбах пьезометрические створы располагают на расстоянии 100-150 м в русловой части и 150-250 м в пойме. В теле ГТС и в береговых примыканиях размещают не менее трех створов. В каждом створе должно быть не менее трех пьезометров и минимум 1 в НБ гидротехнических сооружения.
Применение пьезометров для измерения порового давления в массиве грунта
В проектах геотехнического мониторинга ГТС нередко применяют автоматические пьезометры с сенсорами различного типа (электрический или вибрационный струнный пьезометр).Датчики устанавливаются в дисперсных грунтах для автоматического контроля изменения порового давления гидротехнического сооружения, а также уровня грунтовых вод (УГВ) в массиве грунтов основания ГТС.
На такие устройства возможна установка фильтров с различным диаметром пор для решения комплексных измерительных задач.Автоматические пьезометры позволяют:• наблюдать за изменением гидростатического давления и градиента в процессе и эксплуатации ГТС;• оценивать эффективность противофильтрационных мероприятий;• составлять гидрогеодинамические модели.
Применение пьезометров для контроля изменения уровня грунтовых вод (УГВ)
Пьезометры могут быть использованы для наблюдения за изменением гидрогеологических параметров (динамика уровня грунтовых вод) в изолированных водоносных горизонтах.
С помощью этого датчика удобно проводить замеры уровня воды в любое время, поскольку устройство опускается в специально установленную пьезометрическую трубку со смонтированным на ней насосом погружного типа, а не напрямую на собственном кабеле в водозаборную скважину. Пьезометрические измерения могут проводиться как в ручном, так и в автоматическом режиме.
Разработка систем контроля технического состояния ГТС с использованием пьезометрии
Компания «СМИС Эксперт» специализируется на создании программно-технических комплексов непрерывного контроля технического состояния гидротехнических сооружений с применением пьезометров и других высокоточных средств измерений и специального программного обеспечения.
Внедрение автоматизированной системы дает возможность в режиме реального времени получать исчерпывающую достоверную информацию о состоянии гидротехнического объекта, а значит минимизировать риски возникновения аварий, ЧС, исключить материальные и человеческие потери.
В рамках проекта специалисты «СМИС Эксперт» готовы выполнить полный цикл работ:
• проектирование системы, включая экспертизу гидротехнического сооружения;
• разработку рабочей документации;
• проведение строительно-монтажных и пуско-наладочных работ на объекте;• приемочные испытания системы;
• сопровождение опытной эксплуатации и обучение персонала объекта.
СМИС Эксперт» в качестве подрядчика - это гарантия высокого качества и ответственный подход к каждому этапу работы. Лучшее тому доказательство - наш опыт и реализованные проекты безопасной эксплуатации гидротехнических объектов.
Сделать заявку, задать вопрос и получить дополнительную информацию
Для получения бесплатной консультации, уточнения условий предоставления услуги, пожалуйста, обратитесь по телефону +7 (495) 532-52-62, по e-mail: [email protected], закажите звонок или оставьте заявку на одной из контактных форм обратной связи на странице сайта.
Мы предоставим вам всю необходимую информацию, подберем оптимальное решение для Вашего объекта, сделаем предварительную оценку бюджета.
Источник материала: