面板堆石坝水下面板入渗点探测封堵一体化装置及方法

技术领域

本发明涉及对面板堆石坝水下面板渗漏检测的技术领域，尤其是指一种面板堆石坝水下面板入渗点探测封堵一体化装置及方法。

背景技术

面板堆石坝基本为混凝土面板堆石坝，因其具有造价低、工期短的特点，得到了蓬勃的发展，已逐渐成为当今水利水电工程建设的主流坝型之一。面板堆石坝的防渗面板设于堆石体的上游面，用来承受巨大的库水压力。堆石碾压质量可能存在的缺陷，蓄水后堆石体发生的湿化变形、蠕变变形、流变变形等，以及可能发生的地震等，均可能会造成面板出现开裂进而引起渗漏量增加，严重时还可能导致水库无法正常蓄水甚至垮坝失事。水上部分的面板有无裂缝可直接观看判断，也较易封堵；但是水下面板出现开裂通常难以发现。现有的开裂检查方法和修补方式多通过降低库水位来实现，会造成巨大经济损失。当水下面板开裂导致渗漏加剧后，防止其渗透破坏的前提是准确找到入渗点，并对其进行封堵，两者缺一不可。

因此，迫切需要提供一种面板堆石坝水下面板入渗点探测封堵一体化装置及方法，以能够准确定位面板堆石坝水下面板的入渗点并进行准确封堵。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术存在的问题，提出一种面板堆石坝水下面板入渗点探测封堵一体化装置及方法，其将面板堆石坝水下面板的入渗点探测、封堵、封堵效果检测集成化，全程通过岸上操作即可，具有结构简单、利于技术推广、便于实现自动化监测和科学研究的特点。

为解决上述技术问题，本发明提供一种面板堆石坝水下面板入渗点探测封堵一体化装置，所述面板堆石坝包括堆石体、面板、库水、入渗点和溢出点，基于待检测堆石坝长度及面板长度划定待检测区域，装置包括：

电源装置，其包括供电设备、位于库水中的正极和位于溢出点的负极，供电设备通过正极和负极为待检测区域供电；

探测封堵集成装置，其包括探测车和探测封堵装置，所述探测车包括控制装置和泵送装置，所述探测封堵装置包括输浆管路、电极和电动阀门，所述泵送装置连接所述输浆管路，所述输浆管路可移动的设置于所述面板上，所述输浆管路上设置有电极和电动阀门；

其中，所述控制装置用于接收所述电极采集的电信号，在根据电信号确定有入渗点存在后，由所述泵送装置将堵漏材料泵送至输浆管路，并由控制装置控制位于入渗点所在位置处上方最近的一个所述电动阀门开启，以释放堵漏材料对入渗点进行封堵。

在本发明的一个实施例中，所述探测封堵装置还包括滚动轴承，所述滚动轴承设置于所述输浆管路上。

在本发明的一个实施例中，所述探测封堵装置还包括支撑杆，所述支撑杆设置于所述输浆管路与所述滚动轴承之间。

在本发明的一个实施例中，所述输浆管路、所述滚动轴承、所述支撑杆和所述电动阀门均为绝缘硬质材质制成。

在本发明的一个实施例中，所述探测封堵装置还包括电极导线，所述电极导线的两端分别连接所述电极和所述控制装置。

在本发明的一个实施例中，所述探测封堵装置还包括阀门控制导线，所述阀门控制导线的两端分别连接所述电动阀门和所述控制装置。

在本发明的一个实施例中，所述电极导线和阀门控制导线从所述输浆管路和滚动轴承之间的空隙穿过。

在本发明的一个实施例中，所述探测车还包括储料装置和搅拌装置，所述储料装置连接所述搅拌装置，所述搅拌装置连接所述泵送装置。

此外，本发明还提供一种面板堆石坝水下面板入渗点探测封堵方法，该方法通过如上述所述的面板堆石坝水下面板入渗点探测封堵一体化装置实现，该方法包括：

基于待检测堆石坝长度及面板长度划定待检测区域；

将探测封堵集成装置设置于所述面板上，由所述探测车带动所述探测封堵装置在所述面板上移动，并安装电源装置，将正极置于库水中，负极置于溢出点，启动供电设备为待检测区域提供电场；

由所述控制装置接收所述电极采集的电信号，在根据电信号确定有入渗点存在后，由所述泵送装置将堵漏材料泵送至输浆管路，并由控制装置控制位于入渗点所在位置处上方最近的一个所述电动阀门开启，以释放堵漏材料对入渗点进行封堵。

在本发明的一个实施例中，在所述电动阀门释放堵漏材料对入渗点进行封堵的过程中，由控制装置实时接收所述电极采集的电信号，在根据电信号确定无入渗点存在后，由控制装置控制对应的所述电动阀门关闭。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

本发明所述的一种面板堆石坝水下面板入渗点探测封堵一体化装置及方法，其将面板堆石坝水下面板的入渗点探测、封堵、封堵效果检测集成化，全程通过岸上操作即可，具有结构简单、利于技术推广、便于实现自动化监测和科学研究的特点。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明使用场景剖面示意图。

图2是本发明电源装置示意图。

图3是本发明探测封堵集成装置的结构示意图。

图4是本发明滚动轴承示意图。

图5是本发明输浆管路和滚动轴承相对位置示意图。

图6是具体实施例模型示意图。

图7是具体实施例存在漏洞时异常电信号示意图和堵漏后正常电信号示意图。

其中，附图标记说明如下：1、堆石体；2、面板；3、库水；4、入渗点；5、溢出点；6、电源装置；61、供电设备；62、正极；63、负极；7、探测封堵集成装置；71、探测封堵装置；711、输浆管路；712、滚动轴承；713、支撑杆；714、电极；715、电极导线；716、电动阀门；717、阀门控制导线；72、探测车；721、控制装置；722、储料装置；723、搅拌装置；724、泵送装置；73、堵漏材料。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

请参阅图1所示，本实施例提供一种面板堆石坝水下面板入渗点探测封堵一体化装置，所述面板堆石坝包括堆石体1、面板2、库水3、入渗点4和溢出点5，基于待检测堆石坝长度及面板2长度划定待检测区域，装置包括电源装置6和探测封堵集成装置7，电源装置6包括供电设备61、位于库水3中的正极62和位于溢出点5的负极63，供电设备61通过正极62和负极63为待检测区域供电；探测封堵集成装置7包括探测车72和探测封堵装置71，探测车72包括控制装置721和泵送装置724，所述探测封堵装置71包括输浆管路711、电极714和电动阀门716，所述泵送装置724连接所述输浆管路711，所述输浆管路711可移动的设置于所述面板2上，所述输浆管路711上设置有电极714和电动阀门716；其中，所述控制装置721用于接收所述电极714采集的电信号，在根据电信号确定有入渗点4存在后，由所述泵送装置724将堵漏材料73泵送至输浆管路711，并由控制装置721控制位于入渗点4所在位置处上方最近的一个所述电动阀门716开启，以释放堵漏材料73对入渗点4进行封堵。

本发明所述的一种面板堆石坝水下面板入渗点探测封堵一体化装置描述了水下面板2出现漏洞后进行检测与封堵的场景，实际上，可将本发明所涉及的一体化装置长期布置在待检测区域进行长期监测，便于能及时发现漏洞，并进行封堵。

本发明所述的一种面板堆石坝水下面板入渗点探测封堵一体化装置，其将面板堆石坝水下面板的入渗点探测、封堵、封堵效果检测集成化，全程通过岸上操作即可，具有结构简单、利于技术推广、便于实现自动化监测和科学研究的特点。

图2为电源装置6示意图，电源装置6包括供电设备61、正极62和负极63，正极62被置于库水3中，负极63被置于背水侧渗流溢出点5处，供电设备61通过正极62和负极63为待检测区域供电。优选地，供电设备61具备显示供电电压和供电电流的功能。优选地，电源装置6提供电压一般为100V~1000V，电压从低压到高压依次施加，电流要求小于20mA，以确保人身安全。

进一步地，当面板堆石坝水下面板2存在多个渗流溢出点5时，应在每一渗流溢出点5均设置负极63。

图3为本发明探测封堵集成装置7示意图，探测封堵集成装置7包括探测封堵装置71、探测车72和堵漏材料73。

其中，请参阅图4和图5所示，所述探测封堵装置71包括输浆管路711、滚动轴承712、支撑杆713、电极714、电极导线715、电动阀门716和阀门控制导线717，输浆管路711用于输送堵漏材料73；滚动轴承712设置于所述输浆管路711上，通过滚动轴承712使探测封堵装置71能够沿面板2移动；支撑杆713介于输浆管路711和滚动轴承712间；电极714用于采集电信号；电极导线715的两端分别连接所述电极714和所述控制装置721，电极导线715用于传输电信号；电动阀门716通过电动控制打开后可释放堵漏材料73，堵漏施工完成后可通过电动控制进行关闭；阀门控制导线717的两端分别连接所述电动阀门716和所述控制装置721，阀门控制导线717用于传输电动阀门716控制信号。

进一步地，输浆管路711、滚动轴承712、支撑杆713均由绝缘硬质材料制成。

进一步地，所述电极714、电极导线715、电动阀门716、阀门控制导线717固定或黏贴在输浆管路711上，电极714位于远离面板2处，电动阀门716位于靠近面板2处，其开口对准面板2。其中，电极714由金属良导体制成，作为优选地，在实际工程应用时，所述电极714间的间距优选为0.5m~2m。

进一步地，所述电极导线715和所述阀门控制导线717从所述输浆管路711和所述滚动轴承712间空隙穿过。

进一步地，输浆管路711的外径优选为10cm~20cm，滚动轴承712的外径优选为20cm~30cm。

进一步地，所述探测封堵集成装置7还包括探测车72，所述探测车72包括控制装置721、储料装置722、搅拌装置723和泵送装置724，控制装置721与所述电极导线715、所述阀门控制导线717相连，起到判断电信号是否异常、是否进行堵漏施工、执行和结束堵漏施工的作用；储料装置722用于存储堵漏材料73；搅拌装置723用于将堵漏材料73搅拌均匀；泵送装置724用于将堵漏材料73泵送至输浆管路711。

进一步地，所述堵漏材料73用于封堵入渗点4，可由几种固体与水混合搅拌而成，其为流态状，在水下可凝固。

进一步地，所述控制装置721可控制所述储料装置722释放所述堵漏材料73，可控制所述搅拌装置723搅拌所述堵漏材料73，可控制所述泵送装置724将所述堵漏材料73泵送至所述输浆管路711。关于控制装置721控制储料装置722、搅拌装置723和泵送装置724的方式可以采用现有技术，本发明在这里不做限定。

进一步地，当需要开展面板堆石坝水下面板入渗点自动化监测或预防预警监测时，可将本发明装置安装在面板2表面，通过实时监测，可及时发现渗漏情况，起到预防预警作用，并能够对裂缝进行及时封堵，做到防微杜渐。

图6为具体实施例模型试验示意图，并以该模型试验为例，说明电信号采集与异常判断方法。该模型共有编号为A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8的8个电极714，由电磁学理论可知，电场强度为电势差与电极714距离的比值，即E=△U/d。以A1-A8共8个电极714为例，可以获得7个电场强度值，分别为EA1A2、EA2A3、EA3A4、EA4A5、EA5A6、EA6A7、EA7A8，以EA1A2为例，其指A1和A2两电极714中间位置处电场强度，EA1A2=△UA1A2/L，将7个电场强度值绘成曲线后，电场强度异常点即为漏洞入渗点4。然后，以石膏为封堵材料，对漏洞进行封堵后，再进行电场强度计算，无异常时可判断漏洞已被封堵。

相应于上述装置的实施例，本发明实施例还提供一种面板堆石坝水下面板入渗点探测封堵方法，该方法通过如上述所述的面板堆石坝水下面板入渗点探测封堵一体化装置实现，该方法包括：

步骤S1：基于待检测堆石坝长度及面板2长度划定待检测区域；

步骤S2：将探测封堵集成装置7设置于所述面板2上，由所述探测车72带动所述探测封堵装置71在所述面板2上移动，并安装电源装置6，将正极62置于库水3中，负极63置于出逸点，启动供电设备61为待检测区域提供电场，

步骤S3：由所述控制装置721接收所述电极714采集的电信号，在根据电信号确定有入渗点4存在后，由所述泵送装置724将堵漏材料73泵送至输浆管路711，并由控制装置721控制位于入渗点4所在位置处上方最近的一个所述电动阀门716开启，以释放堵漏材料73对入渗点4进行封堵。

在本发明的一个实施例中，在所述电动阀门716释放堵漏材料73对入渗点4进行封堵的过程中，由控制装置721实时接收所述电极714采集的电信号，在根据电信号确定无入渗点4存在后，由控制装置721控制对应的所述电动阀门716关闭。

作为示例地，一种面板堆石坝水下面板入渗点探测封堵方法具体包括以下步骤：

1）依据设计文件和库水位，获取待检测面板堆石坝长度及水下面板2长度，并划定待检测区域；

2）安装所述电源装置6，所述正极62放在库水中，所述负极63放在渗流溢出点5处，启动所述供电设备61，通过所述正极62和所述负极63为待检测区域供电；

3）将所述探测封堵装置71置于所述面板2上，所述探测车72置于坝顶上，其中所述探测封堵装置71的长度满足检测要求；

4）检测时，探测车72沿着堆石坝坝轴线方向带动探测封堵装置71在面板2上缓慢移动，电极714采集的电信号通过所述电极导线715传信至所述控制装置721，当所述控制装置721分析电信号发现不存在异常时，所述探测封堵集成装置7继续移动，当所述控制装置721分析电信号发现存在异常时，所述探测封堵集成装置7停止移动，所述控制装置721分析获得入渗点4所在位置，并由所述控制装置721控制所述储料装置722释放所述堵漏材料73，所述控制装置721控制所述搅拌装置723搅拌所述堵漏材料73，搅拌均匀后，所述控制装置721控制所述泵送装置724将所述堵漏材料73泵送至所述输浆管路711，所述控制装置721控制位于入渗点4所在位置处上方最近的一个所述电动阀门716开启，释放堵漏材料73，所述控制装置721实时分析电信号，当电信号无异常时说明入渗点4已被封堵，所述控制装置721控制所述电动阀门716进行关闭，直至所有入渗点4均被封堵。

进一步地，本发明不仅适用于面板堆石坝面板入渗点探测与封堵，也适用于混凝土坝以及其他土石坝或堤防入渗点4的探测与封堵。

进一步地，当本发明用于其他土石堤防工程检测、封堵时，封堵材料可根据需要选择水泥基类、沥青类、高分子类、离子类、生物酶类、黏土等。

进一步地，堵漏材料73为环保、无毒材料。

下面以一个具体的实施方式来详细阐述本发明提供的一种面板堆石坝水下面板入渗点探测封堵方法的具体操作方法。

试验模型如图6所示，模型高35cm，坝顶宽10cm，前后坡比均为1:1，模型长30cm，坝前水深30cm，采用最大直径小于1cm的土石混合料模拟堆石，采用土工膜模拟不透水面板2，在高15cm处钻孔制造1cm直径的漏洞作为入渗点4。设置电极714间距为5cm，共设置8个电极714。图7中异常电信号曲线可明显发现EA3A4和EA4A5间存在异常。选用P.O42.5R水泥，以水灰比0.5制备的水泥浆为封堵材料，通过输浆管路711将水泥浆泵送至漏洞处进行封堵后，观察正常电信号曲线，可发现异常点位置消失。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。