一種用于大壩滲流場(chǎng)與溫度場(chǎng)之間關(guān)系實(shí)驗(yàn)研究的壩體模型的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于大壩滲流場(chǎng)與溫度場(chǎng)之間關(guān)系實(shí)驗(yàn)研究的壩體模型，包括上、下游之間具有水頭差的水槽和攔筑在水槽上、下游之間的壩體模型，還包括測(cè)溫主機(jī)和連接到測(cè)溫主機(jī)用于測(cè)溫的溫感光纖，溫感光纖包括敷設(shè)在壩體模型內(nèi)的測(cè)溫段，測(cè)溫段上在其長(zhǎng)度方向上連續(xù)繞結(jié)成多個(gè)依次相連的測(cè)溫環(huán)，每個(gè)測(cè)溫環(huán)內(nèi)的溫感光纖舒展長(zhǎng)度在3m與10m之間，相鄰測(cè)溫環(huán)之間的余留溫感光纖長(zhǎng)度大于0.5m。本發(fā)明通過(guò)DTS系統(tǒng)中原本直的溫感光纖上繞束出多個(gè)測(cè)溫環(huán)以解決傳統(tǒng)DTS系統(tǒng)對(duì)于小尺寸壩體模型測(cè)分辨率不夠的問(wèn)題，提高了DTS系統(tǒng)中在小尺寸壩體模型的測(cè)溫精度。
【專利說(shuō)明】一種用于大壩滲流場(chǎng)與溫度場(chǎng)之間關(guān)系實(shí)驗(yàn)研究的壩體模型
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于大壩滲流場(chǎng)與溫度場(chǎng)之間關(guān)系實(shí)驗(yàn)研究的壩體模型。
【背景技術(shù)】
[0002]滲漏和管涌是堤壩破壞的主要原因，對(duì)堤內(nèi)溫度的監(jiān)測(cè)是探測(cè)和識(shí)別滲流和滲漏的有效手段，1989年Mendez等首先將光纖傳感器埋入混凝土結(jié)構(gòu)中進(jìn)行結(jié)構(gòu)安全檢測(cè)以來(lái)，各國(guó)學(xué)者進(jìn)一步推動(dòng)了該技術(shù)在土木、水利工程中的應(yīng)用。近年以來(lái)，隨著大型水利工程的建設(shè)和水利現(xiàn)代化的要求，分布式光纖溫度傳感技術(shù)已成功應(yīng)用于大體積混凝土溫度、裂縫監(jiān)測(cè)，邊坡監(jiān)測(cè)及面板堆石壩面板裂縫監(jiān)測(cè)，分布式光纖溫度傳感系統(tǒng)可對(duì)數(shù)十千米長(zhǎng)度上的溫度實(shí)現(xiàn)空間分辨率為Im甚至0.5m的長(zhǎng)期連續(xù)監(jiān)測(cè)，且能準(zhǔn)確定位。
[0003]在檢測(cè)時(shí)，利用光在光纖中傳輸能產(chǎn)生拉曼散射的原理，分布式光纖測(cè)溫系統(tǒng)(DTS)從主機(jī)激光注入端向光纖內(nèi)發(fā)射激光，光脈沖引起光纖內(nèi)分子熱振動(dòng)，產(chǎn)生一個(gè)比光源波長(zhǎng)長(zhǎng)的光，稱為斯托克斯(Stokes)光，和一個(gè)比光源波長(zhǎng)短的光，稱為反斯托克斯(Ant1-Stokes)光，如圖1所示。當(dāng)某點(diǎn)溫度發(fā)生變化時(shí)，光纖中的反斯托克斯(Ant1-Stokes)光光強(qiáng)會(huì)發(fā)生相應(yīng)變化,根據(jù)Ant1-Stokes與Stokes的光強(qiáng)比值就可以求出該點(diǎn)的溫度，如下式，利用這一原理可以實(shí)現(xiàn)對(duì)光纖沿程溫度的分布式測(cè)量。
【權(quán)利要求】
1.一種用于大壩滲流場(chǎng)與溫度場(chǎng)之間關(guān)系實(shí)驗(yàn)研究的壩體模型，包括上、下游之間具有水頭差的水槽和攔筑在所述水槽上、下游之間的壩體模型，所述壩體模型的高度60-80cm，頂寬25~35cm，上下游坡度為1:L 5^1:1.8，所述水槽上游設(shè)有蓄水池，還包括測(cè)溫主機(jī)和連接到所述測(cè)溫主機(jī)用于測(cè)溫的溫感光纖，所述溫感光纖包括敷設(shè)在所述壩體模型內(nèi)的測(cè)溫段，其特征在于:所述測(cè)溫段在其長(zhǎng)度方向上連續(xù)繞結(jié)成多個(gè)依次相連的測(cè)溫環(huán)，每個(gè)測(cè)溫環(huán)內(nèi)的溫感光纖舒展長(zhǎng)度為3nTl0m，所述測(cè)溫環(huán)繞制成曲率均大于O且小于0.05^1的多匝，相鄰測(cè)溫環(huán)之間的余留溫感光纖長(zhǎng)度大于0.5m。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于大壩滲流場(chǎng)與溫度場(chǎng)之間關(guān)系實(shí)驗(yàn)研究的壩體模型，其特征在于:所述測(cè)溫環(huán)內(nèi)的溫感光纖舒展長(zhǎng)度為3m，所述測(cè)溫環(huán)扭疊且捆束成線條流暢的“8”字形，所述“8”字形任意一處的曲率均小于0.05mm、
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述用于大壩滲流場(chǎng)與溫度場(chǎng)之間關(guān)系實(shí)驗(yàn)研究的壩體模型，其特征在于:所述溫感光纖在所述壩體模型內(nèi)蜿蜒敷設(shè)有多層，每層平面內(nèi)的溫感光纖呈S形分布，所述多個(gè)測(cè)溫環(huán)在所述壩體模型內(nèi)均勻分布。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述用于大壩滲流場(chǎng)與溫度場(chǎng)之間關(guān)系實(shí)驗(yàn)研究的壩體模型，其特征在于:所述水槽上游還設(shè)有通過(guò)熱水管道相連的加熱水箱和調(diào)溫水箱，所述調(diào)溫水箱與所述水槽之間通過(guò)溫水管道連通，所述溫水管道的進(jìn)水端設(shè)于調(diào)溫水箱內(nèi)，所述溫水管道的出水端處設(shè)有潛水泵，所述潛水泵的出水口設(shè)于水槽的上游處，所述壩體模型上設(shè)有測(cè)壓水管，所述水槽的兩側(cè)為有機(jī)玻璃，底部為鋼板，頂端開(kāi)口。
【文檔編號(hào)】E02B1/02GK103924547SQ201410099402
【公開(kāi)日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2014年3月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月18日
【發(fā)明者】王士軍, 谷艷昌, 周春煦, 段祥寶, 王宏, 徐小定, 謝羅峰 申請(qǐng)人:水利部交通運(yùn)輸部國(guó)家能源局南京水利科學(xué)研究院