СПОСОБ ГЕОТЕХНИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА ЗАЩИТНЫХ ПОДПОРНЫХ СООРУЖЕНИЙ Российский патент 2025 года по МПК G01B5/30 E02D17/20 

Изобретение относится к области мониторинга технического состояния защитных подпорных сооружений, оперативного оповещения об изменении их состояния, предупреждения возникновения чрезвычайных ситуаций и может быть использовано в автоматизированных системах геотехнического мониторинга (далее - ГТМ) безопасности защитных подпорных сооружений в процессе эксплуатации.

Известно изобретение [Slope monitoring device: пат. 5216922 US, МПК G01B 5/30 / Eric S. Gustafson, Jonathan P. Olson, Lyle V. Johnson, Lee J. Smith; патентообладатель Modular Mining Systems Inc. - №803284; заявл. 04.12.1991; опубл. 08.06.1993] по контролю уклона, представленное на фиг.1, состоящее из экстензометра 1, предназначенного для непрерывного автоматизированного мониторинга состояния склонов и наклонных стен карьеров и отвалов в горнодобывающей промышленности, линии кронштейнов 2, изготовленной с использованием троса, в котором измерительная стойка экстензометра 1 устанавливается в неподвижной части склона относительно известных границ оползневого массива, а кронштейны 2 и оконечный кронштейн 3 поддерживают трос в направлении прогнозируемого смещения оползневых масс оползневого массива на поверхности, подверженной сдвигам. Одним из недостатков предложенного решения является ограниченное использование в пределах известных границ оползневого массива. Вторым недостатком указанной модели является влияние температурного расширения троса на точность показаний экстензометра, что может приводить к ложным срабатываниям сигнализации о смещении исследуемых объектов.

Целью предлагаемого способа ГТМ является получение информации о горизонтальном или вертикальном смещениях защитных подпорных сооружений для автоматизации визуальных обследований, определения необходимости проведения инструментальных обследований и устранение погрешности определения смещения защитных подпорных сооружений за счет исключения влияния температуры на результат измерения. Указанная цель достигается за счет применения:

- экстензометра, установленного в заданных точках защитных сооружений;

- инварной проволоки;

- системы креплений из промежуточных кронштейнов с «ушками» для свободного скольжения инварной проволоки в осевом направлении;

- двух оконечных кронштейнов для неподвижного и неразъемного закрепления инварной проволоки;

- комплекса передачи данных с помощью беспроводной связи с использованием программного обеспечения, обрабатывающего в режиме реального времени информацию с экстензометра об изменении параметров состояния защитных подпорных сооружений;

- установки оборудования на любые крайние точки защитного сооружения, при этом инварная проволока поддерживается в горизонтальном положении, огибая выступы защитного подпорного сооружения с помощью промежуточных кронштейнов.

Заявленный способ реализуется следующим образом. На участке, оборудованном защитными подпорными сооружениями, такими как: стены из железобетона, подпорные стенки из габионов и подпорные стены с использование шпунтов Ларсена без привязки к известным границам оползневого массива горизонтально устанавливается система ГТМ, состоящая из экстензометра, инварной проволоки, системы креплений из промежуточных кронштейнов с «ушками» для свободного скольжения инварной проволоки в осевом направлении; оконечных кронштейнов для неразъемного закрепления экстензометра и концов инварной проволоки; комплекса передачи данных с помощью беспроводной связи с программным обеспечением, обрабатывающим в режиме реального времени информацию с экстензометра об изменении параметров состояния защитных подпорных сооружений.

На фиг. 1 показана схема реализации способа ГТМ относительно обследуемого защитного подпорного сооружения, где:

4 - стойка измерительной части экстензометра, к которой неподвижно и неразъемно крепится инварная проволока и комплекс передачи данных с помощью беспроводной связи с использованием программного обеспечения, обрабатывающего в режиме реального времени информацию с экстензометра об изменении параметров состояния защитных подпорных сооружений;

5 - промежуточные кронштейны, инварная проволока продета в «ушки» кронштейнов и свободно перемещается в осевом направлении;

6 - оконечный кронштейн и место неподвижной и неразъемной фиксации инварной проволоки;

7 - защитное подпорное сооружение из железобетона;

8 - защитное подпорное сооружение из габионов;

9 - защитное подпорное сооружение из шпунтов Ларсена.

Способ мониторинга осуществляется следующим образом: комплекс передачи данных с помощью беспроводной связи с использованием программного обеспечения, обрабатывает в режиме реального времени информацию с экстензометра об изменении параметров состояния защитных подпорных сооружений 4 (фиг. 1). Экстензометр неподвижно и неразъемно монтируется с помощью хомута (фиг. 2) на любой крайней точке защитного сооружения, к нему неподвижно и неразъемно крепится инварная проволока, которая поддерживается в горизонтальном положении, огибая выступы защитного подпорного сооружения с помощью промежуточных кронштейнов (фиг. 3), при этом инварная проволока свободно проскальзывает в кронштейне через «ушки». Кронштейны жестко закреплены на защитном подпорном сооружении. Свободное перемещение проволоки в «ушках» кронштейнов возможно только в осевом направлении. Противоположный конец инварной проволоки неразъемно закрепляется с помощью оконечного кронштейна на противоположной стороне защитного подпорного сооружения (фиг. 3). Количество промежуточных кронштейнов с «ушками» выбирается таким образом, чтобы исключить значительное провисание инварной проволоки и обеспечить соответствие линии расположения инварной проволоки рельефу поверхности защитного сооружения. Изменение длины кривой между крайними точками защитного сооружения, вызванное деформацией, с помощью комплекса передачи данных будет сигнализировать в оперативном режиме о смещениях самой конструкции или основы (проседание основания, выпирание стены давлением грунта) как вертикальной плоскости, так и в направлении оползневых масс; при этом не требуется определение границ оползневого массива, воздействующего на подпорное сооружение.

Предлагаемый способ применим для мониторинга защитных подпорных сооружений, таких как: стены из железобетона, подпорные стенки из габионов и подпорные стены с использование шпунтов Ларсена и т.п.

Сущность настоящего изобретения состоит в том, что предложен способ ГТМ, заключающийся в установке системы, состоящей из экстензометра, кронштейнов и троса, отличающийся тем, что устройство или несколько устройств произвольно устанавливаются вне границ известного оползневого массива на любые крайние точки защитных подпорных сооружений одной или несколькими горизонтальными линиями, при этом каждое устройство состоит из оконечных кронштейнов, один из которых неподвижно и неразъемно соединен с комплексом передачи данных, измерительной частью экстензометра и инварной проволокой, а на втором оконечном кронштейне неподвижно и неразъемно фиксируется второй конец инварной проволоки, промежуточных кронштейнов, установленных с учетом изменения кривизны поверхности подпорного сооружения, снабженных «ушками» для исключения провисания проволоки и свободного ее скольжения.

Предлагаемый способ на основе полученных данных об изменении длины объекта, переданных посредством беспроводных каналов связи на диспетчерское устройство сигнализации, в оперативном режиме позволяет принять решение о необходимости проведения визуального или инструментального обследования, определения границ подвижной части оползневого массива, выявления причин изменений и принятия мер по предотвращению аварийных состояний.

Установка предложенной системы, состоящей из комплекта кронштейнов, экстензометра, инварной проволоки, комплекса передачи данных горизонтальными одной или несколькими линиями на крайних точках защитных подпорных сооружениях без привязки к известным границам оползневого массива позволяет получать в режиме реального времени данные о пространственном положении защитных подпорных сооружений и основы, о горизонтальном или вертикальном смещениях защитных подпорных сооружений без привязки к границам оползневого массива, так как по изменению длины кривой между крайними точками защитного подпорного сооружения определяется деформация, при этом не требуется определения границ оползневого массива, воздействующего на подпорное сооружение.

Также предлагаемое техническое решение позволяет устранить недостатки известного экстензометра применением вместо троса инварной проволоки с низким коэффициентом температурного расширения (Сплав прецизионный 36НХТЮ обладает малым температурным коэффициентом линейного расширения и практически не изменяет линейные размеры в интервале температур от -100 до +100°С), что исключит погрешности измерения, связанные с температурным расширением проволоки.

Изобретение относится к области геотехнического мониторинга. В способе геотехнического мониторинга на защитные подпорные сооружения устанавливают устройство или несколько устройств, состоящих из комплекса передачи данных с помощью беспроводной связи с использованием программного обеспечения, обрабатывающего в режиме реального времени информацию с экстензометра об изменении параметров состояния защитных подпорных сооружений. При этом экстензометр неподвижно и неразъемно монтируют на кронштейн в любой крайней точке защитного сооружения, к экстензометру крепят инварную проволоку, которая поддерживается в горизонтальном положении, огибая выступы защитного подпорного сооружения с помощью промежуточных кронштейнов, свободно проскальзывая в кронштейнах через «ушки». Противоположный конец инварной проволоки неразъемно закрепляют на оконечном кронштейне на противоположной стороне защитного подпорного сооружения. Количество промежуточных кронштейнов с «ушками» выбирают таким образом, чтобы исключить провисание инварной проволоки. Технический результат - получение информации о горизонтальном или вертикальном смещении защитных подпорных сооружений, устранение погрешности определения смещения защитных подпорных сооружений за счет исключения влияния температуры на результат измерения. 3 ил.

Способ геотехнического мониторинга, заключающийся в установке системы, состоящей из экстензометра, кронштейнов и троса, отличающийся тем, что устройство или несколько устройств произвольно устанавливаются вне границ известного оползневого массива на любые крайние точки защитных подпорных сооружений одной или несколькими горизонтальными линиями, при этом каждое устройство состоит из оконечных кронштейнов, один из которых неподвижно и неразъемно соединен с комплексом передачи данных, измерительной частью экстензометра и инварной проволокой, а на втором оконечном кронштейне неподвижно и неразъемно фиксируется второй конец инварной проволоки, промежуточных кронштейнов, установленных с учетом изменения кривизны поверхности подпорного сооружения, снабженных «ушками» для исключения провисания проволоки и свободного ее скольжения.