一种垂直铺塑防渗帷幕渗漏分布式检测系统

1.本实用新型涉及防渗帷幕检测系统领域，具体是一种垂直铺塑防渗帷幕渗漏分布式检测系统。


背景技术：

2.垂直铺塑防渗技术是利用专门的开槽机械，在设计防渗线上开出一定宽度和深度的沟槽，采用泥浆保护槽壁，在槽内用人工分幅置入或人工辅助机械连续置入土工膜后，再用砂土回填沟槽，形成以防渗膜为主体、泥浆为辅助体的防渗体，也称防渗帷幕。垂直铺塑防渗技术充分利用了防渗膜的隔水性，具有适用范围广、防渗效果好、施工方便、经济性高等显著优点，广泛应用于河坝、尾矿坝、垃圾处理场防污染等领域，已成为目前国内该领域中最常见的防渗加固措施之一，具有很好的应用前景。但在垂直铺塑的施工过程中可能会出现以下质量问题：（1）防渗膜虽然具有良好机械强度，但其厚度较薄，大多数情况下不足1cm，在施工过程中，很可能会被施工机械和堤坝中的硬物鼓破或刺破，从而引起防渗结果达不到预期；（2）防渗膜铺不到成型槽底，开槽过程中泥沙在槽内淤积非常快，铺膜很容易被砂淤住，铺设深度不够；（3）防渗膜连接处仍然存在渗漏。两卷防渗膜在连接时通常采用焊接、缝接或搭接。但无论采用哪种方法，防渗膜的连接部分难免存在渗漏问题。由此，垂直铺塑防渗帷幕出现缺陷的可能性是较大的。如果这些缺陷隐患不能及时得到检测和处理，水头压力集中于防渗膜的破损部位导致集中渗漏，造成安全隐患甚至影响工程正常使用。因而，在防渗膜铺设完成后，对防渗帷幕进行及时检测以便及时发现防渗膜存在的问题，准确的了解和认识堤坝整个防渗帷幕的整体状况，这对堤坝安全是至关重要的。
3.垂直铺塑防渗技术因其防渗膜垂直布设，受堤坝土体的限制及其堤坝的边界形态等因素的影响，传统的垃圾填埋场的双电极法及电极栅格法难以直接应用到垂直铺塑的防渗膜质量的检测中，同时电测装置数据采集易受地层、采集装置形式、电噪声等因素影响。大开挖后直接观察法属于微观定量检测法，耗费人力物力，经济性低、安全性较差。相对成熟的地质雷达法、钻孔超声法等都无法针对垂直铺塑防渗帷幕进行全面、准确、有效的检测。从探测技术来讲，对于这类垂直布设于地下、宽度趋于零、横向无限延展以及纵向延展深度有限的三维薄体分布形态的无损探测一直是个难题。因此研究一种既能实时检测防渗帷幕渗漏情况，又能在汛期全面监测其整体连续性的检测方法及系统是非常必要的。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是提供一种垂直铺塑防渗帷幕渗漏分布式检测系统，以解决现有技术垂直铺塑防渗帷幕渗漏无法准确无损检测的问题。
5.为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案为：
6.一种垂直铺塑防渗帷幕渗漏分布式检测系统，包括与防渗帷幕集成一体的主动加热式光纤传感器，以及主控系统，所述主动加热式光纤传感器由发热电缆和分布式感测光纤构成，主动加热式光纤传感器整体呈蛇形多道弯曲状固定于防渗帷幕的单面或双面，所
述主控系统与主动加热式光纤传感器连接，由主控系统向主动加热式光纤传感器中的发热电缆供电，并由主控系统接收主动加热式光纤传感器中分布式感测光纤产生的信号。
7.进一步的，主动加热式光纤传感器在弯曲处通过固定件固定于防渗帷幕对应位置。
8.进一步的，主控系统包括可控电源、光信号解调器、主控制器；所述可控电源供电连接至主动加热式光纤传感器中的发热电缆，且可控电源、发热电缆之间电接入可控开关，所述主控制器信号输出端与可控开关控制连接，由此使主控制器控制可控电源与发热电缆之间通断；所述光信号解调器信号接收端连接主动加热式光纤传感器中分布式感测光纤，光信号解调器信号输出端与主控制器的信号输入端连接，由此所述主控制器接收光信号解调器解调后的分布式感测光纤产生的信号。
9.进一步的，主控系统还包括无线通信模块，无线通信模块连接主控制器的通讯端，所述主控制器通过无线通信模块与外部设备交互数据。
10.本实用新型基于主动加热光纤法实现防渗帷幕渗漏的无损检测。主动加热光纤法（actively heated fiber optic，ahfo）是将具有加热功能的光纤传感器布设在土中，根据不同含水率土体的导热系数不同导致分布式感测光纤产生信号不同的特点，建立土体导热性能与含水率之间的对应关系，从而确定土体含水率。
11.本实用新型利用主动加热光纤法监测的回填土内光缆的温度变化，以获得含水率的分布情况，进而为判断垂直铺塑防渗帷幕的整体完整性及渗漏情况提供了数据支持。
12.本实用新型原理：埋设于一定宽度和深度铺塑槽内部的主动加热式光纤传感器，在恒定电流作用下，根据欧姆定律，会以额定功率产生热量。主动加热式光纤传感器被加热后会对周围土体土壤发散热量，光缆本身以及周围的土体也被加热至一定温度。防渗帷幕阻断了渗流水的运输，土壤内含水率分布稳定，当防渗帷幕破损后，破损处出现渗流水，水带走的热量多，导致主动加热式光纤传感器及周围土体的温度发生变化，通过渗水造成温度变化差异，得到光缆异常数据变化，此异常数据随渗水变化，因此基于主动加热式光纤传感器测得的数据可获知神税率，进而为防渗帷幕是否破损渗漏提供数据支持。
13.本实用新型具有以下有益效果：
14.1.本实用新型采集数据速度快，准确性高。
15.2.本实用新型在检测时不会对检测体造成损伤，施工便捷且使用年限长。
16.3.本实用新型适用于垂直铺塑防渗技术施工初期，预先埋设，后期的监测具有无损检测。此外，对于大坝、水库等应用范围广泛。
附图说明
17.图1是本实用新型检测系统结构图。
18.图2是本实用新型主动加热式光纤传感器与防渗帷幕结构分布图。
具体实施方式
19.下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
20.如图1、图2所示，本实用新型一种垂直铺塑防渗帷幕渗漏分布式检测系统，包括与防渗帷幕1集成一体的主动加热式光纤传感器，主动加热式光纤传感器由发热电缆5和分布
式感测光纤2构成，主动加热式光纤传感器整体呈蛇形多道弯曲固定于防渗帷幕1的单面或双面，并且在每道弯曲处通过作为固定件的固定胶带3进行加固，防渗帷幕1垂直铺设于土体9的铺塑槽4内时，主动加热式光纤传感器随防渗帷幕1被土体9铺塑槽4内回填的土壤掩埋。主动加热式光纤传感器中的发热电缆5、分布式感测光纤2各自两端分别从土体9铺塑槽4内土壤中引出。
21.本实用新型中主控系统由可控的稳定直流电源6、作为光信号解调器的dts解调设备7、作为主控制器的计算机8构成。主动加热式光纤传感器中发热电缆5为直流发热电缆，稳定直流电源6其与发热电缆5电连接，并且稳定直流电源6与发热电缆5之间设置可控开关受控于计算机8，由计算机8控制稳定直流电源向发热电缆5通电，对铺塑槽4内回填的土壤进行加热，加热过程中分布式感测光纤2感测土壤温度变化，从而产生随加热时间变化的信号。基于这一信号能够提取出土壤反映渗水情况的温度值。dts解调设备7与主动加热式光纤传感器中的分布式感测光纤2电连接，以接收分布式感测光纤2在发热电缆加热时产生的信号，并基于拉曼光时域反射测量方法对分布式感测光纤2信号进行解调处理，得到加热时土壤的温度数据。计算机8与dts解调设备7电连接，计算机8接收dts解调设备解调处理后得到的温度数据，由计算机8基于温度数据得到土壤的含水率，以为判断防渗帷幕渗漏情况提供数据支持。
22.本实用新型所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行的描述，并非对本实用新型构思和范围进行限定，在不脱离本实用新型设计思想的前提下，本领域中工程技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本实用新型的保护范围，本实用新型请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。