Устройство для контроля за состоянием грунтовой плотины Советский патент 1987 года по МПК E02B7/06 

н

11

Изобретение относится к строительству, в частности к возведению грунтовых плотин, и может быть ис- Пользовано для осуществления контроля за их состоянием.

Целью изобретения является повышение глубинности и информативности контроля за состоянием грунтовых плотин и ресурса работы устройства.

На фиг.1 приведена технологичес- кая схема контроля; на фиг.2 - конструктивная схема закладного датчика контрольно-измерительной аппаратуры; на фиг.3 - блок-схема закладного датчика на фиг.4 - электрическая схема проведения контроля с блок-схемой регистрирующей аппаратуры.

Устройство контроля за состоянием грунтовой плотины содержит датчики 1 и 2 контрольно-измерительной аппара- туры и обсадные трубы 3 и 4, которые устанавливаются в теле грунтовой плотины по мере ее возведения.

Через грунт 5 по обсадным трубам 3 и 4, выполняющим роль антенн, сигналы датчиков 1 и 2 достигают регистрирующей аппаратуры 6. По обсадным трубам 3 и 4 также в грунтовый массив 5 передаются от аппаратуры 6 то- ки 7 высокого напряжения, служащие для запитки источников питания датчиков 1 и 2.

Устройство для контроля за состоянием грунтовой плотины содержит датчик (фиг. 2), которьй состоит из кор- ггуса 8, внутренний отсек 9 которого выполнен герметичным. В противоположных стенках корпуса 8 выполнены герметизированные отверстия 10, через которые выведены токоотводные шины 11. На концах токоотводы 11 оголены и разделены на отдельные жилы 12.

Функционально датчик (фиг.З) состоит из токоотводов 11 сетевого фильтра 13, выпрямителя 14, ограни- |Чителя 15 тока, аккумулятора 16, порогового злемента 17, ключа 18, приемного фильтра 19, детектора-усилителя 20, управляющего триггера 21, счетчика 22, преобразователя 23 измеряемый параметр - частота, ключа .24, накопителя 25, высоковольтного источника 26, измерительного преобразователя 27.

Сетевой фильтр 13 соединен с то- коотводами 11, с приемным фильтром 19 и выпрямителем 1.4, Выпрямитель 14

0

5

5 О

5 0 5

1352 .

соединен с фильтром 19 и с ограничителем 15 тока, который соединен с выпрямителем 14 и аккумулятором 16, соединенным с пороговым элементом 17, ключом 18, ограничителем 15 тока и детектором 20. Пороговый элемент 17 соединен с аккумулятором I6 и ключом 18, который соединен с выходом триггера 21, аккумулятором 16, высоковольтным источником 26, счетчиком 22, преобразователем 23 измеряемый параметр - частота.

Управляющий триггер 21 соединен выходом с ключом 18, входами - с пороговым элементом 17, детектором 20, установочным входом - со счетчиком 22, ключом. 24.

Детектор 20 соединен с триггером 21, приемным фильтром 19, ключом 18. Приемный фильтр 19 соединен с детектором 20 и токоотводами 11.

Счетчик 22 соединен с преобразователем 23 измеряемый параметр - частота, управляющим триггером 2Г и с ключами 24 и 18. Ключ 24 соединен с накопителем 25, счетчиком 22, одним из токоотводов 27, накопитель

25- с высоковольтным источником 26 и ключом 24, высоковольтньш источник

26- с накопителем 25 и вторым из токоотводов 11.

Приемопередающезаписывающая часть (фиг.4) состоит из двух электродов 3 и 4, введенных в грунт на глубину залегания закладного датчика 1, устройства 28 управления, коммутатора 29, генератора 30 питающего напряжения, генератора 31 частот опроса датчика, усилителя 32, измерителя 33 интервалов времени, регистратора 34.

Электроды 3 и 4 размещены в грунте 5 на глубину, соответствующую залеганию измерительного преобразователя 1 , и соединены с коммутатором 29.

Коммутатор 29 соединен с устройством 28 управления, с генераторами питающего напряжения 30 и частот опроса 31, а также с усилителем 32. Устройство 28 управления соединено с коммутатором 29, генератором 30 питающего напряжения, генератором 31

частот опроса, усилителем 32, измерителем 33 интервалов времени, регистратором 34.

Генератор 30 питающего напряжения соединен с .коммутатором 29 и устройством 28 управления.

3

Генератор 31 частот опроса сое- динен с коммутатором 29 и устройством 28 управления. Усилитель 32 соединен с устройством 28 управления, коммутатором 29, измерителем 38 интервалов времени. Измеритель 31 интервалов времени соединен с устройством управления, усилителем 32 и регистратором 34. Регистратор соединен с устройством управления и измерителем интервалов времени.

В качестве электродов могут использоваться обсадные трубы пьезометрических скважин.

Контроль за состоянием грунтовой плотины осуществляется следующим образом.

В грунтовый массив 5, например при отсыпке плотины, устанавливаются измерительные преобразователи. При этом токоотводы 11 разводятся, а их оголенная часть 12 разделяется на части (веером). В тело плотины заглубляют электроды 3,4,например обсадные трубы пьезометрических сква- жин. Производят зарядку аккумулятора 16 путем пропускания электрического тока через цепь, состоящую из электродов 3 и 4 и грунта 5 в зоне расположения датчиков. При этом уст-. ройство 28 управления подключает генератор 30 питающего напряжения через коммутатор 29 к электродам 3,4. Через грунт 5 начинает проходить ток 7, часть которого ответвляется через токоотводы 1 в датчик. Изолированная часть токоотводов защищает устройство от шунтирования токоотводов на корпус 5 через близлежащий ,грунт. Ответвленный в датчик ток то- коотводами 1I заряжает аккумулятор

16. При этом переменный ток промышленной частоты проходит через сетевой фильтр 13, выпрямитель 14, ограничитель 15 тока, необходимый для защиты аккумулятора 16 от чрезмерных токов зарядки. После зарядки аккумулятора 16 пороговый элемент 17, на вход которого поступает сигнал о значении напряжения на аккумуляторе 16 определит степень зарядки аккумулятора 16 и, если она будет удовлетворительной, подает разрешающий сигнал на вход управляющего триггера 21. Триггер 21 готов для приема второго управляющего сигнала от детектора 2U

Из управляющего устройства 28 поступает сигнал на коммутатор 29, ко1354

торый отсоединяет электроды 3 и 4 от генератора 30 питающего напряжения и подсоединяет их к генератору 31 частот опроса. Устройство подготовлено к работе в режиме измерения.

На датчик подается сигнал опроса. При этом часть тока 7, протекающего через грунт 5, ответвляется через токоотводы 11 и поступает на приемный фильтр 19 и детектор 20, где фильтруется, усиливается и детектируется. Сигнал с детектора 20 поступает на второй управляющий вход триггера 21, который включается в состояние высокого уровняй включает ключ 18. Ключ 18 подает питание на самые энергоемкие части закладного датчика - преобразователь 23 измеряемый параметр - частота, счетчик 22, высоковольтный преобразователь 26, при этом счетчик автоматически на определенное время устанавливается в О и начинает счет частоты, поступающей от преобразователя 23 измеряемый параметр - частота.

Сигнал с датчика о параметре грунта поступает на преобразователь 23 измеряемый параметр -частота, где преобразуется в частоту. Счетчик 22, заполняясь импульсами от преобразователя 23, преобразует частоту в интервал времени, соответствуюгщ й измеряемому параметру грунта. Как только счетчик 22 переполнится, сигнал о переполнении сбросит управляющий триггер 21 в О и выдает сигнал на включение ключа 24.

За время, прошедшее после включения ключа 18, высоковольтный источник 26 заряжает накопитель 25, состоящий из конденсатора большей емкости, до высокого напряжения (около 600 В).

Ключ 24 включится и накопитель 25 разрядится в грунт через токоотводы 11, тем самым, вызвав импульс напряжения на электродах 3,4. Этот импульс усиливается усилителем 32. Измеритель 33 интервалов времени фиксирует разницу во времени между подачей тока от генератора 31 частот опроса в грунт 5, которая регистрируется регистратором 4.

При закладке в груит нескольких датчиков 1,2 связь с ними осупгествля- ется на разных частотах. Очередной цикл опроса осуществляется следующим образом. Устройство 28 управле51

ния имеет генератор 31 частот опроса и осуществляет опрос датчика 1 или другого датчика 2 на другой частоте тока, пропускаемого через грунт 5, измеряет следующий интервал времени и регистрирует регистратором 34 и т.д.

По показаниям регистратора 34 определяются свойства грунта 5 в зоне расположения датчика 1. Например при закладке в грунт датчика давления по показаниям регистратора 34 определяют давление грунта.

Используя в качестве датчиков 1 , 2 различные измерительньге преобразователи (плотности, влажности, порогового давления и т.д.), можно оценить все необходимые свойства грунта. По характеристикам этих свойств оценивается состояние грунтовой пло тины.

-

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает повышение глубинности бесконтактного контроля за счет использования канала грунтовых токов для передачи информации, информативности контроля за счет обес2135 6

печения измерения различных характеристик грунтового массива комплексом датчиков, а также требуемого ресурса работы датчиков за счет обеспечения 5 дистанционной подрязрядки источников их электропитания.

Формула изобретения

f.

Устройство ;щя контроля за состоянием грунтовой плотины, содержащее контрольно-измерительный датчик с блоком питания, обсадную трубу скважин и регистрирующую аппаратуру, отличающееся тем, что, с целью повышения информативности, глубинности и ресурса работы контрольно-измерительной аппаратуры, датчик снабжен приемно-передающей антенной, блоком преобразования при- нимаемьк электротоков в напряжение питания датчика, регистрирующая аппаратура снабжена приемно-передающей антенной, источником высокого напряжения, скоммутированным с антенной, в качестве которой использованы обсадные трубы пьезометрических скважин.

Изобретение относится к строительству, в частности к возведению грунтовых плотин. Цель изобретения - повышение глубинности, информативности контроля И ресурса работы контрольно-измерительной, аппаратуры. В процессе возведения плотины в ее тело устанавливают датчики 1,2. Регистрирующая аппаратура 6 принимает сигналы от датчиков, излучаемые в грунт 5, через обсадные трубы 3 и 4 пьезометров. Для обеспечения дпитель- ной работы датчиков и 2 от рирующей аппаратуры 6 в грунт 5 излучаются сигналы высокого напряжения, заряжающие аккумуляторы датчиков. 4 ил. ш (Л

Фиг.. 2

X J

T

n

rziH

/

Фиг.З

Составитель Б.Кузьмич Редактор Н.Гунько Техред Л.Олёйник

Заказ 1939/26 Тираж 607 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская иаб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

Корректор Г.Решетник ;