Способ проведения диагностики технического состояния низконапорных земляных плотин Российский патент 2024 года по МПК E02B7/06 G01N33/24 

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано для проведения эксплуатационного мониторинга технического состояния защитного покрытия и грунтов низконапорных земляных плотин, выявлению опасных дефектов и повреждений, а также оценке и прогнозированию его технического состояния и дальнейшей пригодности к эксплуатации.

Известно устройство для диагностики и прогнозирования технического состояния лотковых каналов оросительных систем (патент РФ №2364681), включающее раму, антенные блоки и датчик движения, кроме того, устройство оснащено обрабатывающим модулем, а рама копирует форму лоткового оросительного канала и снабжена опорными роликами, причем антенные блоки расположены по периметру рамы.

Недостатком данного устройства является то, что рама копирует форму лоткового оросительного канала, представляющего из себя полукруг, и отсутствует движитель для свободного перемещения.

Известен способ проведения эксплуатационного мониторинга технического состояния лотковых каналов оросительных систем (патент РФ №2368730), в котором осуществляют обследование железобетонных лотковых каналов приборами неразрушающего контроля на наличие дефектов и повреждений, с применением двух взаимно контролирующих методов: ультразвукового метода и метода ударного импульса и определяют глубину, ширину, длину (геометрические характеристики) и фактическую прочность бетона в местах нахождения дефектов и повреждений. В процессе выполнения устанавливают однородность и прочность железобетона каждого лотка, а также степень, вид и глубину коррозии бетона и арматуры, характер трещин и их ширину. При использовании данного способа появляется возможность обоснование параметров дефектов и повреждений, которые невозможно установить при визуальном осмотре.

Однако, несмотря на достоинства, известного технического решения, оно не используется для диагностики технического состояния низконапорных земляных плотин.

Задача изобретения заключается в том, чтобы создать способ для диагностики технического состояния низконапорных земляных плотин, поскольку они широко используются как элемент инженерной защиты, так использование грунтового основания как основа при возведении сооружения в десятки раз дешевле, чем железобетон.

Техническим результатом является обеспечение возможности достоверной диагностики технического состояния низконапорных земляных плотин.

Технический результат достигается тем, что в способе проведения диагностики технического состояния низконапорных земляных плотин с помощью приборов неразрушающего контроля для обследования по обнаружению характерных дефектов и повреждений гидротехнического сооружения и на основе полученных данных прогнозирование технического состояния гидротехнического сооружения, согласно изобретению в качестве гидротехнического сооружения исследуют низконапорную земляную плотину, а в качестве приборов неразрушающего контроля для формирования трехмерной модели плотины с прилегающим объемом грунтового основания, получения изображений плотины и регистрации дефектов используют соответственно: сканер в виде георадарной антенны, дополнительное оборудование, включающее цифровой фотоаппарат и видеокамеру, которые располагают на подвижной платформе в виде секций в количестве не менее трех, шарнирное соединение которых обеспечивает повторение геометрии поверхности плотины для поступательного сканирования низконапорной земляной плотины совместно с объемом грунтового основания, причем расстояние георадарной антенны от сканируемой поверхности плотины устанавливают постоянным.

Новизна заявляемого предложения обусловлена тем, что по сравнению с известными техническими решениями обеспечивается возможность технической оценки сразу всей низконапорной земляной плотины, по разрезу и прогнозирование оставшегося срока ее эксплуатации, а именно состояние грунтового основания местонахождение и геометрические размеры просадок, пустот, разуплотнения грунтового основания и раковин, по которым можно определить однородность и надежность, степень, вид и глубину, характер трещин и их ширину.

По данным научно-технической и патентной литературы не обнаружена аналогичная заявляемой совокупность признаков, позволяющая получить технический результат, который ранее не достигался известными средствами, что позволяет судить об изобретательском уровне заявляемого предложения.

Предлагаемый способ работоспособен и может быть использован для технологических процессов с целью диагностики технического состояния низконапорных земляных плотин, что соответствует критерию «промышленная применимость».

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображена секция подвижной платформы, с помощью которой реализуется способ для проведения диагностики технического состояния низконапорных земляных плотин в аксонометрической проекции; на фиг. 2 - показаны три секции подвижной платформы, вид сверху; на фиг. 3 представлен фрагмент скриншота радарограммы георадарного сканирования антенных блоков прилегающего к нему объемом грунта; на фиг. 4 - фото с изображением трехмерной модели низконапорной земляной плотины.

На графических материалах для большей ясности представлены только те элементы, которые необходимы для понимания сущности изобретения, а сопутствующие элементы, хорошо известные специалистам в данной области, не представлены.

Способ проведения диагностики технического состояния низконапорных земляных плотин реализуется с помощью подвижной платформы, содержащей секции, соединенные шарнирно и на которых по периметру расположены антенные блоки 1, средства перемещения по гребню плотины в виде колес 2 с возможностью кругового вращения с приводом, батарею 3, блок управления 4, датчик движения 5, дополнительное оборудование 6 включающее цифровой камеру и видеокамеру (на рисунке не указаны) для формирования трехмерной модели низконапорной земляной плотины 7 с прилегающим к ней объемом грунтового основания, получения изображений поверхности низконапорной земляной плотины и регистрации. Подвижная платформа имеет не менее трех шарнирно-соединенных секций посредством сервопривода, обеспечивающего геометрическую изменяемость всей конструкции согласно рельефу земляной плотины. В качестве антенных блоков 1 использованы георадарные системы, причем каждая секция имеет 3 колеса с приводом, соединенных с блоком управления 4 связанного с оператором, обслуживающего компьютер.

Способ диагностики технического состояния низконапорных земляных плотин осуществляют следующим образом.

На откос низконапорной земляной плотины, помещается подвижная платформа для проведения диагностики технического состояния низконапорных земляных плотин. На блок управления 4 подается питание, подтверждается готовность всех блоков на секциях к работе. При помощи колес 2 подвижная платформа перемещается по плотине в режиме поступательного движения вдоль низконапорной земляной плотины 7, повторяя всю ее геометрию. Данные с датчика движения 5, антенных блоков 1 и дополнительного оборудования 6 поступают в блок управления 4. Подвижная платформа состоит из не менее трех блоков-секций, включающих унифицированные блоки (антенна, датчики движения, средство перемещения по гребню плотины, батарея, обрабатывающий модуль, дополнительное оборудование), которые можно заменять в процессе технической эксплуатации, а также дополнять как другими отдельными элементами, так целыми секциями этих элементов в зависимости от поставленной задачи обследования.

На фиг. 2 изображена подвижная платформа для проведения диагностики технического состояния низконапорной земляной плотины дополненное тремя секциями. Все данные с антенных блоков 1 обрабатываются, и выполняется обнаружение дефектов и повреждений, как железобетонной облицовки, так и грунтового основания, определение месторасположения с помощью ГЛОНАСС и геометрических параметров неисправностей каждого конструктивного элемента сооружения георадиолокационным способами неразрушающего приборного контроля (фиг. 3).

С помощью блока управления 4 формируется трехмерная модель низконапорной земляной плотины (фиг. 4). Всем процессом осуществления сканирования и фотографированием управляет блок управления, которые поступают на блок сбора и хранения информации в компьютере и с помощью соответствующей программы обрабатываются с целью получения информации о состоянии плотины и классификации дефектов и повреждений.

По трехмерной модели низконапорной земляной плотины 7 с прилегающей к ней грунтовым основанием классифицируют наличие просадок, пустот, дефектов, оползней, разуплотнения и посторонних включений, а именно их геометрические размеры и положение. Например, образование оползней, может привести к разрушению плотины и последующему ее прорыву. По полученным изображениям видеосъемок или фото можно определить состояние железобетонной облицовки плотины на наличие продольных и поперечных трещин. В результате сканирования полученные данные отраженных сигналов от неоднородностей и объектов в толще грунтового основания низконапорной земляной плотины поступают в блок памяти компьютера (на рисунке не указано) для формирования трехмерной модели низконапорной земляной плотины с помощью блока управления 4.

По трехмерной модели низконапорной земляной плотины визуально определяют состояние грунтового основания местонахождение и геометрические размеры просадок, пустот, разуплотнения грунтового основания.

Георадарная антенна может быть выполнена в виде антенны по патенту на полезную модель №97217, 2010 г., поскольку она разборная и может сканировать различные поверхности: плоские, угловые, выпуклые и вогнутые. Она позволяет получать непрерывный разрез исследуемой среды и записывать его в файл для дальнейшей обработки, анализа и документирования.

Пример конкретного осуществления заявляемого способа.

Для подтверждения эффективности заявляемого способа проводились производственные исследования на инженерной защите учхоза «Кубань» Кубанского аграрного университета. Срок эксплуатации данного сооружения более 30 лет. В качестве экспериментального участка был выбран фрагмент низконапорной земляной плотины составляющей инженерную защиту Нижней Кубани. Для упрощения управления, сначала подвижную платформу поместили на плотину и произвели исследование 2,5 км по длине сооружения Полученные данные в результате сканирования поступали на блок обработки компьютера, обрабатывались и визуализировались на экране монитора.

Анализ трехмерной модели низконапорной земляной плотины показал, наличие разуплотнения грунтового основания, что указывает на просачивание воды через тело плотины, которые визуально не просматривались. Применение изобретения позволяет повысить качество проведения диагностики технического состояния низконапорных земляных плотин, благодаря тому, что подвижная платформа сразу проводит обследование по всему поперечному профилю земляной плотины на наличие дефектов, повреждений, разуплотнений и просадку грунта под сооружением неразрушающими методами контроля. В совокупности все это позволяет достоверно, быстро и качественно произвести оценку технического состояния низконапорных земляных плотин.

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано для проведения диагностики технического состояния низконапорных земляных плотин, выявления опасных дефектов и повреждений, а также для оценки и прогнозирования его технического состояния и дальнейшей пригодности к эксплуатации. В способе проведения диагностики технического состояния низконапорных земляных плотин с помощью приборов неразрушающего контроля для обследования по обнаружению характерных дефектов и повреждений гидротехнического сооружения и на основе полученных данных прогнозирование технического состояния гидротехнического сооружения, согласно изобретению в качестве гидротехнического сооружения, обследуют низконапорную земляную плотину, а в качестве приборов неразрушающего контроля для формирования трехмерной модели плотины с прилегающим объемом грунтового основания, получения изображений плотины и регистрации дефектов используют соответственно: сканер в виде георадарной антенны, дополнительное оборудование, включающее цифровой фотоаппарат и видеокамеру, которые располагают на подвижной платформе в виде секций в количестве не менее трех, шарнирное соединение которых обеспечивает повторение геометрии поверхности плотины для поступательного сканирования низконапорной земляной плотины совместно с объемом грунтового основания. Расстояние георадарной антенны от сканируемой поверхности плотины устанавливают постоянным. Техническим результатом является обеспечение возможности достоверной диагностики технического состояния низконапорных земляных плотин. 4 ил.

Способ проведения диагностики технического состояния низконапорных земляных плотин с помощью приборов неразрушающего контроля для обследования по обнаружению характерных дефектов и повреждений гидротехнического сооружения и на основе полученных данных прогнозирование технического состояния гидротехнического сооружения, отличающийся тем, что в качестве гидротехнического сооружения исследуют низконапорную земляную плотину, а в качестве приборов неразрушающего контроля для формирования трехмерной модели плотины с прилегающим объемом грунтового основания, получения изображений плотины и регистрации дефектов используют соответственно: сканер в виде георадарной антенны, цифровой фотоаппарат и видеокамеру, которые располагают на подвижной платформе в виде секций в количестве не менее 3-х, шарнирное соединение которых обеспечивает повторение геометрии поверхности плотины для поступательного сканирования низконапорной земляной плотины совместно с объемом грунтового основания, причем расстояние георадарной антенны от сканируемой поверхности плотины устанавливают постоянным.