用於監測集渣坑內渣石堆積量的地磅的製作方法

2023-09-20 01:22:35

專利名稱：用於監測集渣坑內渣石堆積量的地磅的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種引水隧洞內集渣坑(或稱集石坑)堆渣量的監測裝置，特別 是一種用於監測集渣坑內渣石堆積量的地磅，主要適用於水利水電工程中。
背景技術：
對於水利水電工程中的長距離引水隧洞，在地質條件許可的條件下，常採用不襯 砌或噴錨作為永久支護形式；但在其長期運行中，由於受內外水壓力的作用以及隧洞進口 上遊水位頻繁變化的不利影響，圍巖中存留的鬆動巖塊、噴混凝土層的剝落碎塊以及隧洞 充水後新發生的巖爆所彈出的巖塊等均會落在隧道底板上，其中水流衝不動的較大石塊會 留在原處，僅增加一些局部水流阻力，而被水流衝動的石塊則有可能順水流而下，進入水輪 機內造成破壞事故。為避免事故的發生，常在引水隧洞末端和中間適當位置設置集渣坑，以 攔截渣石。在集渣坑的運行過程中，當坑內被渣石填滿後，從上遊翻滾下來的石塊等將直接 進入水輪機內，影響機組的安全運行，造成安全事故；而當坑內渣石未集至設定要求時就進 行停機清渣，則浪費人力、財力和物力，影響電廠經濟效益的發揮。因此，為有效評估集渣坑 的運行狀態，監測和預報坑內渣石的堆積量，有必要在坑內安裝測報裝置。經查詢文獻資料，國外尚無在不襯砌隧洞的集渣坑中設置地磅型渣石監測裝置的 先例以及相關試驗研究數據；國內可供參考的集渣坑測報工程案例也較少，比較有代表性 的如漁子溪電站，採用的是鋼筋計對集渣進行測重，考慮到其在實際運行過程中尚存在較 多不確定因素的影響，因此對集渣坑內渣石堆積量的監測方法還有待作進一步研究。
發明內容本實用新型要解決的技術問題是針對引水隧洞的工程特點以及洞內水流、渣石 的運動性態，提供一種結構簡單、方便可靠的用於監測集渣坑內渣石堆積量的地磅，通過測 量出的彈簧壓縮量以及坑內渣石的浮容重，利用胡克定律計算坑內渣石的堆積高度，以達 到合理安排停機清理時間，確保機組安全運行和經濟效益的目的。本實用新型所採用的技術方案是用於監測集渣坑內渣石堆積量的地磅，其特徵 在於它包括鋼製承壓板，其下方對稱布置一組支撐用彈簧，每個彈簧旁各對應設置一個用 於測量彈簧變形量的位移計，相對應的彈簧和位移計外套有防水波紋管。所述承壓板四周澆注與之相匹配的混凝土保護體。所述承壓板為正方形，其邊長為lm、厚度為10mm。所述彈簧有四個，分別布設於距離承壓板四邊200mm的四個邊角處，彈簧自然狀 態下長為30cm。所述混凝土保護體採用C25混凝土澆注，其壁厚20cm，高30cm，混凝土保護體內壁 與承壓板四邊的間隔為2cm，並在該間隔處設置擋石紗網，以防細小的砂石從該間隔處進入 承壓板下方。
3[0011]本實用新型的有益效果是本實用新型採用彈簧支撐承壓板，並利用位移計來測 量彈簧的變形量，由胡克定律計算得到板上渣石重量，並依據渣石的浮容重估算其堆積高 度，從而對集渣坑內的渣石量進行準確、可靠、方便、快捷的監測，可在集渣坑內渣石堆積至 設定要求時，及時安排停機清理，從而確保了機組的安全運行和經濟效益的最大化。

圖1是本實用新型平面布置圖。圖2是本實用圖1的A-A向剖視圖。圖3是圖2的A部放大圖。圖4是本實用新型中擋石紗網細部結構圖。圖5是本實用新型在實際應用中的結構圖。
具體實施方式
如圖1-圖3所示，本實施例包括一邊長為lm，厚度為IOmm的正方形鋼製承壓板 1，其下方布置四根支撐用彈簧2(自然狀態下長度為30cm)，分別布設於距離承壓板1四邊 200mm的四個邊角處，每個彈簧2旁各對應設置一個用於測量彈簧2變形量的位移計3，相 對應的彈簧2和位移計3外套有防水波紋管4，所述承壓板1四周澆注與之相匹配的混凝 土保護體5，本例中，所述混凝土保護體5採用C25混凝土澆注，其壁厚20cm，高30cm，使得 承壓板1底面始終不高出混凝土保護體5，混凝土保護體5內壁與承壓板1四邊的間隔為 2cm，並在該間隔處設置如圖4所示的擋石紗網6，其柵距為30mm，以防細小的砂石進入承壓 板1下方，影響地磅的正常工作。如圖5所示，在實際應用中，將本實施例地磅分別布置於集渣坑7 (本例中，集渣坑 為長方體形，長20m、寬7m、深2m)正中央和尾部中間。布置時，彈簧2和位移計3的一端均 與承壓板1連接，另一端則安裝在集渣坑7底板上，同樣彈簧2和位移計3外套的防水波紋 管4兩端分別與承壓板1和集渣坑7底板密封連接，防止水流進入引起位移計3的損壞，同 時位移計3的電纜由直徑25mm的鍍鋅鋼管保護，埋設於集渣坑7混凝土底板內。為了保護 彈簧2、位移計3和防水波紋管4，同時為了防止砂石進入承壓板1下方，導致承壓板1無法 下行，或者下行一段距離之後承壓板1被下方的砂石頂住無法繼續下行，進而影響監測的 準確性，在承壓板1四周澆築混凝土保護體5，澆築時，將集渣坑7底部與混凝土保護體5接 觸部分鑿毛，按施工縫處理，衝洗乾淨，刷水泥原漿。本例地磅施工完成後凸出集渣坑7底 板表面30cm。本實施例的工作原理是當集渣坑7開始接收來自上遊的渣石時，承壓板1上堆積 的渣石重量將引起板下支撐彈簧2發生變形，通過位移計3測得彈簧2發生的變形量，亦即 承壓板1的豎直方向位移量δ，然後通過胡克定律得到承壓板1上的豎向荷載總量為G = 4k · δ，式中k為單根彈簧2的勁度(倔強)係數。假設坑內渣石體堆積平整，則可認為承 壓板1上的豎向荷載來自於其上底面積為lm2，高為h的渣石長立方堆積體的浮重量，即G =Y 『 *h，式中Y'為集渣坑7內渣石的浮容重，可由現場試驗得出；由此即得到渣石的 堆積高度為h = 4k*S/Y'。將計算得到的h與坑內渣石的設計堆積高度進行比較，從而 確定是否需要停機進行清理，以達到確保機組安全運行和發揮其最大經濟效益的目的。[0020] 此外，在實際應用中，也可事先在集渣坑7底板上設定位置預留兩個長方體形地 磅坑，其長、寬均為104cm，高為30cm，將承壓板1、彈簧2、位移計3、防水波紋管4和擋石紗 網6按照上述實施例的安裝要求裝入該地磅坑內即可，相對於上述實施例，省去了混凝土 保護體5的施工，而直接將集渣坑7底板當作外圍保護體，施工完成後承壓板1與集渣坑7 底板位於同一水平面上。
權利要求1.一種用於監測集渣坑內渣石堆積量的地磅，其特徵在於它包括鋼製承壓板(1)，其 下方對稱布置一組支撐用彈簧(2)，每個彈簧(2)旁各對應設置一個用於測量彈簧(2)變形 量的位移計(3)，相對應的彈簧(2)和位移計(3)外套有防水波紋管(4)。
2.根據權利要求1所述的用於監測集渣坑內渣石堆積量的地磅，其特徵在於所述承 壓板(1)四周澆注與之相匹配的混凝土保護體(5)。
3.根據權利要求1或2所述的用於監測集渣坑內渣石堆積量的地磅，其特徵在於所 述承壓板(1)為正方形，其邊長為lm、厚度為10mm。
4.根據權利要求3所述的用於監測集渣坑內渣石堆積量的地磅，其特徵在於所述彈 簧⑵有四個，分別布設於距離承壓板⑴四邊200mm的四個邊角處，彈簧⑵自然狀態下 長為30cm。
5.根據權利要求2所述的用於監測集渣坑內渣石堆積量的地磅，其特徵在於所述混 凝土保護體(5)採用C25混凝土澆注，其壁厚20cm，高30cm，混凝土保護體(5)內壁與承壓 板(1)四邊的間隔為2cm，並在該間隔處設置擋石紗網(6)。
專利摘要本實用新型涉及一種用於監測集渣坑內渣石堆積量的地磅。本實用新型所要解決的技術問題是提供一種結構簡單、方便可靠的用於監測集渣坑內渣石堆積量的地磅，通過測量出的彈簧壓縮量以及坑內渣石的浮容重，利用胡克定律計算坑內渣石的堆積高度，以達到合理安排停機清理時間，確保機組安全運行和經濟效益的目的。解決該問題的技術方案是用於監測集渣坑內渣石堆積量的地磅，其特徵在於它包括鋼製承壓板，其下方對稱布置一組支撐用彈簧，每個彈簧旁各對應設置一個用於測量彈簧變形量的位移計，相對應的彈簧和位移計外套有防水波紋管。本實用新型主要適用於水利水電工程中。
文檔編號G01G3/00GK201788003SQ201020536259
公開日2011年4月6日 申請日期2010年9月15日 優先權日2010年9月15日
發明者劉貝貝, 崔何亮, 王玉潔, 鄭曉紅 申請人:中國水電顧問集團華東勘測設計研究院, 國家電力監管委員會大壩安全監察中心