稳定监测范文（精选9篇）
稳定监测 第1篇
1 基准网观测平差方法的选择
对于基坑监测来说, 控制网平差方法主要有经典平差、自由网平差和拟稳平差, 选用哪一种方法取决于平差基准, 选择平差基准一定要和基准点实际情况相符, 否则会得出错误的位移场[1]。如果确定控制网内有确实稳定的点, 则此点可作为固定基准, 采用经典平差方法;当网中不能确定稳定或相对稳定点时, 则可采用自由网平差, 以全部网点重心作为基准, 不同期观测平差时应有相同的网点和近似坐标;当确定网中有一部分相对稳定点时, 则可以此部分点重心作为基准考虑使用拟稳平差;对于不同期观测, 平差基准一定要一致。
误差方程v=Ax-l, P (1)
法方程Nx=w (2)
各种基准约束条件可以统一写成如下形式[2]:
undefined
其中, 矩阵S列满秩, 列向量是法矩阵N零特征值所对应的特征子空间V0的一组基;Px是基准权, 随着Px取值的变化, 对应不同的基准。
可得参数估值为:undefined (4)
其中QP= (N+PxSSTPx) -1。参数估值
undefined
2 两期观测是否同精度检验
首先要对两期观测是否同精度进行检验。
1) 原假设H0:μundefined=μundefined=μ;对立假设:μundefined≠μundefined, 即两期观测不同精度。
2) 在H0成立的情况下, 有undefined, 从而undefined, 其中r1, r2为多余观测数[3,5]。
3) 把各期观测值代入, 给定显著性水平α, 如果undefined, 则认为原假设成立, 两期观测同精度, 否则认为不同精度。
3 基准点位移的显著性检验
主要是进行两周期网形一致性检验, 首先采用平均间隙法。各周期单位权方差的估值为[3,4]:
undefined
一般情况下两周期观测精度相同, 求两周期共同单位权方差:
undefined
原假设:两周期间点位没有移动, 则可用两周期间隙计算另一方差估值:
undefined
其中μ2和θ2独立, Pd=Q+d= (Q1+Q2) +, fd为独立的变量的个数。
用F检验, 构造统计量:
undefined
在原假设 (两期观测期间点位没有变动) 的情况下, F服从自由度为fΔX, r1+r2的F分布。给定显著水平α (一般取0.05或0.01) , 进行右尾检验, 当小概率事件即F>F1-α (fΔX, r1+r2) 发生时, 则拒绝原假设, 认为基准点有变动, 否则认为基准点没变动。
4 寻找不稳定点
4.1 平均间隙法
当变形监测控制网点位移显著性检验没通过, F值落在拒绝域, 则必须找出已经位移的基准点。将间隙较大的一点或数点作为可能移动的点组 (M组) , 其余可能稳定的点作为一组 (F组) , 用间隙分块法进行检验, 找出可能移动的点。则坐标差矢量为:
dT= (dTFdundefined) (10)
相应的权矩阵分块成:
undefined
则dTPdd=dTFPFFdF+2dTFPFMdM+dTMPMMdM (12)
把上式分成属于动点和基点的两个独立部分:
undefined
其中, 右边第一项用来检验F点组的稳定性, 第二项用来检验M点组的稳定性undefined。
实际计算时, 一般是把间隙最大的点作为动点, 把余下的点作为稳定点, 然后计算
undefined
其中, rF为F组中独立未知数个数。构造统计量undefined, 和分位值Fα (rF, r1+r2) 比较:如果小于分位值则说明余下的点是稳定的, 否则余下的点中还有动点。还要重复上述步骤, 直到检验出所有的动点为止。
4.2 比较法
按以上方法可以判断出基准网中稳定和不稳定的点, 其中稳定的点将是整个控制网的基准, 必须非常准确;由于数理统计模型是一种不确定模型, 所得出的结论总是要承担一定的概率风险, 再加上预先假设的模型可能存在模型误差等因素, 所以对于稳定的点还应反复测量分析才能最终确定。如果出于客观条件做不到这一点, 还必须通过不同统计方法从不同角度去分析研究。
对于以上方法得出的稳定点和不稳定点重新用拟稳平差计算, 得出各期观测在相同拟稳点重心基准下的坐标值, 从而可得各拟稳点的位移向量, 该向量中各点位移到底是测量误差造成还是确有位移, 本文认为还应通过限差法和检验法检验通过才能确认。
比较法的检验公式为:
undefined
其中, di为各拟稳点的位移;k为误差系数, 可取2或3;μ为周期共同单位权方差;Qd为di的协因数。
4.3 t检验法[6,7]
设undefined是拟稳点中第i点平差后的坐标, 由平差知识知该量是观测值的线性函数 (不是可以线性化) , 故服从正态分布undefined;从而undefined;而undefined (16)
所以undefined服从t分布。
如果i点在两次观测期间没有位移, 则undefined和undefined有相同的期望Xi, 此时可用t检验。给定显著性水平α, 查表得tα/2, 如果t|tα/2|则认为位移不显著。
5 实例分析
图1为某变形监测控制网, 两期观测数据见表1。
由于不能确定哪些点稳定, 对两期网先采用自由网平差, 结果, 见表2。
判断两期观测精度是否一致, 计算μundefined/μundefined=0.091, 取显著性水平为0.05, 查表得0.065和15.44, 故可认为两期观测精度一致。
两周期共同单位权方差μ=0.0358, 间隙权阵
undefined计算求得θ2=0.0086, F=6.6812, 查表得Fα=4.76, 由于F>Fα, 认为控制网中存在动点。
下面计算各点的undefined, 见表3。
可见, 1号点的值最大, 将其放入动点组, 将剩下的点放入稳定点组再进行检验。undefined, 此时
undefined
此时认为剩下的2、3、4、5点稳定。
以2、3、4、5点作为拟稳点进行拟稳平差, 平差结果, 见表4。
下面用限差法对各拟稳点进行检验, 控制网的点必须严格没有移动, 故k取3, 检验结果, 见表5。
undefined可见, 在限差法检验中, 又发现2、5点移动, 把此两点从拟稳点中剔除, 以剩下3、4点作为拟稳点, 继续进行拟稳平差, 结果, 见表6。
再采用t检验法对进行3、4点进行检验, 计算出的ti值, 见表7。
经过检验, 没有发现3、4点有位移迹象, 如果发现, 也必须要剔除。
6 结语
基坑监测基准网点是目标点位移观测的基准, 测量时必须判断出网点是否移动。对于变形监测基准网点是否移动不能仅凭一种方法去判断, 否则会出现错误判断。先用平均间隙法检验整个网是否产生移动, 对于判断移动的网, 又用分块间隙法判断出移动的点;再用限差法和检验法对剩下的稳定点重新进行了稳定性检验。
检出其中的不稳定点并从稳定点组中剔除, 通过计算实例可知, 在间隙法检验的基础上再用限差法和检验法对剩下的稳定点重新进行了稳定性检验是必要的和成功的。
摘要：基坑监测控制网的点位差异是由于观测误差引起的, 还是由位移引起的, 必须对其进行区分。简要介绍了整体稳定性检验的平均间隙法、单点位移稳定性的间隙分块法、限差法和检验法, 并结合具体的实例进行了分析, 得出了有益的结论。
关键词：基坑监测控制网,稳定性,间隙分块法,检验
参考文献
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[6]张广伟, 李鹏, 宫辉.城市地铁控制网稳定性分析及应用[J].测绘科学, 2008, 33 (4) :98-100.
稳定监测 第2篇
基于自相关函数的压气机气动不稳定监测方法
对某型涡喷发动机节流过程中压气机的`气动不稳定问题进行了分析研究.研究发现,对应不同的发动机工作状态,压气机第一级静子机匣壁面静压脉动分量的自相关函数形式上有很大差异,可以反映不同工况下压气机第一级转子端部的流动情况.定义了自相关函数特征值μ来量化这种变化.实时检测μ值的变化可以监测该型发动机节流过程中压气机的气动不稳定征兆.所提出的算法具有运算量小、运算速度快的优点,可用于工程实际.
作 者：宋慧敏 李应红 吴云 魏沣亭 张朴 SONG Hui-min LI Ying-hong WU Yun WEI Feng-ting ZHANG Pu 作者单位：空军工程大学,工程学院,陕西,西安,710038刊 名：空军工程大学学报(自然科学版) ISTIC PKU英文刊名：JOURNAL OF AIR FORCE ENGINEERING UNIVERSITY (NATURAL SCIENCE EDITION)年，卷(期)：6(3)分类号：V23关键词：航空、航天推进系统 机匣壁面静压 自相关函数 压气机
稳定监测 第3篇
关键词：变形监测；稳定性；尾砂坝体
一、前言
尾矿坝是一种高潜力的人工泥石流源，用于金属或非金属矿山尾矿的存放。倘若发生变动便会引起滑坡泥石流等特大灾难，并且将对库区下游百姓的性命及资产安全产生极大损失，并对库区周围的环境形成大面积的污染。同时尾矿坝事故造成的危害又是世界各种事故灾害中最严重的危害之一，它在世界93种事故、公害中排名14位，非常靠前。根据初步估算，中国现存的尾矿库有1万多座，其中险库、危库、病库占总数的39%，在其所占的比例及其高。因此，尾矿坝致使很多的人员伤亡及严重财产损失的状况不足为奇。所以要加强尾矿坝的安全监测、安全预警至关重要，尤其是极易产生灾害的部位应当加大监测及管理强度。
二、尾矿坝的灾害及监测
尾矿坝的初始位置通常选择上游、河谷坝，通常来说，施工简易，稳定安全。但是一旦发生事故对下游居民威胁较大，往往尾矿坝又会伴随泥石流、滑坡等，逃生时间较短，产生灾害巨大。但尾矿坝发生最后破坏前有一些明显的前期表现，也就是所谓的病灾。及时对坝体病害进行监测，为坝体施工、稳定性分析、加固措施等提供依据及数据资料。
坝体的主要灾害有：（1） 坝体的失稳施工不当或安全性较低，但主要是在外界不稳定因素刺激下使得整个坝体滑动，库内泥石沖向下游。（2）早期施工的堤坝渗漏或排水不好，应立刻采取措施。（3） 雨水或矿浆回流造成坝面溃决主要是坝体内浸润线升高，使得坝体稳定性降低。 （4）库内滑坡喀斯特等坝址问题地基不能抵抗尾矿库对坝体的作用力，使地基剪切破坏，坝体整体开始向外移动。（5）坝坡、坝基、坝局部等渗水、管涌、流沙、坝体沼泽化可能是排水系统不顺畅或施工不合理等引起的。
三、尾矿坝的监测及预警
由于尾矿坝发生的灾害繁杂多变，目前对尾矿坝采用安全监测主要用以下监测实现：库内水位监测、浸润线监测、位移监测、干滩长度监测、应力应变监测、环境量监测等。
1、位移监测。坝体的水平位移及竖直位移是监测坝体位移的主要问题。水平位移的监测主要是采用经纬仪、全站仪测量，并在坝体上设置观测点在两侧选择两个基点，但监测点及位置的选择应当恰当，特别是基于钢筋混凝土结构的基础上。同时可以采取全球定位系统进行监测，在观察点安装一个消息发射装置，在办公地方装有信息接受并配合信息分析系统，起到对大坝的水平位移，垂直位移监测作用。
2、应力应变监测。在坝体内架设应力应变器，其目的是对大坝的土压力及水压力进行测量，和内部土壤蠕变监测。
在测斜管的安装及应力应变测量装置的测绘中，测斜管的倾斜，对坝体的内部应力监测及监测的坝体饱和线采取了测量。
3、库内水位监测。使用水位计对库内水位进行监测，把水位计与测量装置连接，剖析库内水位的情况。
四、坝体稳定性分析
1、渗流稳定性。渗流理论经过了有限差分法数值模拟、非饱和渗流的Richards方程、非稳定渗流有限元计算法的发展与引入有限元分析法，逐步形成了适合尾矿坝渗流稳定分析的理论基础。
在采取渗流稳定性剖析过程中，浸润线的位置是影响渗流稳定相当主要的部位，倘若浸润线溢出尾矿坝面或有浸润线处在临界状态，就能够确定此尾矿库处于非稳定状态；通常浸润线的安全部位主要根据尾矿库设计文件确定，倘若设计高度高于浸润线位置，以此可以确定该库渗流处于稳固状态。目前对于尾矿坝渗流稳定性钻研的方式，除了工程实际勘测外，渗流分析手段其中还包括理论求解、半工业试验以及数值分析三种形式。
对于前两者分析方法的比较，数值分析方法的理论基础是完整、高精度、低成本等特点自20世纪六七十年代在国内就得到较为广泛的应用。常用的数值分析方法有：差分法、有限元法和边界元法等。差分法采用一系列差分公式求解微分方程的估算方法，具有代表性的就是有限差分法。有限元法，是以物质能量作为基础，把渗流问题转化为变分问题，再经过离散化从而得到计算解。由于有限元方法简单、灵活，在边界条件下不能进行特殊的处理，可以随意改变单元的形状。伴着数值分析方法的日新月异，渗流分析软件慢慢得到普及，目前比较通用的渗流数值计算软件有：Geo-Studio、FLOW-2D、ANSYS-APDL等。
2、坝体静力稳定分析。当尾矿坝处在非地震时期或是无猛烈震动时，则可以认定尾矿坝处在静力形态，在包含水土体的边坡稳定性剖析时与尾矿坝体静力稳定剖析相近，所以尾矿坝静力稳定分析论证的基础同样是极限平衡理论。
工程设计与评价中时常采用极限平衡法（条分法）对粘性土边坡稳定性分析。方法基本原理：将滑动土垂直分为几种土，作为刚性体的土，分别为在土体中的作用和抗滑力矩的中心，并要求边坡稳定安全系数。
对土条进行方程求解过程时采用条分法，该方程为未知数多于方程组的超静定方程，因此须要对超静定方程进行假设已知状况。按照假定已知条件的区分，极限平衡方法可以分为简化Bishop法、瑞典法、Janbu法以及不平衡推力的各种方式。以我国边坡计划与稳定性评估为参照标准。
当前，有很多数值分析方式被应用于尾矿坝的静力稳定分析，不仅包括一般的有限元法（FEM），离散单元法（DEM）和粒子流分析（PFC），非连续变形分析（DDA），边界元法（BEM），无界元（同上），遗传算法和人工神经网络评价方法也包含在里面，其代表性应用程序主要有ANSYS、北京理正、PFC以及FLAC（FLAC-2D、FLAC-3D）等。
3、坝体动力稳定分析。尾矿坝静力稳定分析与动力稳定性分析不同，需注意的是饱和砂土在振动条件下的液化、孔隙水压力的变化、不规则波的影响以及岩石和土壤的动态参数。长此以来，成功地采取天然沉积砂尾矿置换的动力学，提出了在尾矿中的有效应用非线性动力学模型和弹性塑料模型。在不断地钻研与探索动荷载作用下孔隙水压的发展及饱和砂土液化对尾矿坝抗震影响机理中，逐渐累计了尾矿坝体动力稳定分析的岩土体研究基础。
参考文献：
[1]潘东； 尾矿坝稳定性的研究现状与发展 - 《安全与健康》- 2012-04-15
[2]谢孔金；李亮亮；王启耀；戴文彬；卢士涛； 尾矿坝稳定性监测及预警措施研究-《2012年2月建筑科技与管理学术交流会论文集》- 2012-02-27
[3]何金保（导师：盛建龙）锡冶山尾矿坝渗流场模拟分析-《武汉科技大学硕士论文》- 2008-05-30
采用状态监测确保设备稳定运行 第4篇
一、需注意问题
1. 选好立项规模
(1) 设备状态监测与故障诊断技术是基于信号及处理来进行故障诊断的, 要求各种信息技术集成度较高, 系统价格也较高, 对企业存在着投资成本大、初期效益迟缓等现象, 因此, 在开始时规模选择要小, 在项目取得成功并积累一定经验后, 再逐渐扩大规模, 应用范围和技术种类再随之增多。为降低企业经营风险和投资成本, 避免重大事故发生, 初期阶段可聘请专业的监测公司负责设备检测和对故障原因进行全面的失效分析等, 已达到事半功倍的效果。
(2) 为避免在软硬件上的高投入, 缓解资金流动紧张情况, 降低经营风险, 待企业有了一定资金, 对该技术有了初步认识后, 再购进相关设备和成立专业的监测队伍。从长远发展看, 应着力培养自己的状态监测与故障诊断队伍, 让员工直接参与到日常维护与维修工作之中, 全面掌握设备运行状态, 提高故障诊断准确率。可将检测内容融入到设备管理计划中, 指导设备维护和修理工作, 提高检修水平, 降低维修费用, 推动维修体制的完善和提升。
2. 建立规范化的防护体系
(1) 选择受控设备是开展状态监测技术的前提。如果将所有设备都能纳入检测范围, 虽然可以降低设备的巡查次数和力度, 但前期投入费用较高。因此, 开展状态检测与故障诊断要根据生产需要列出主要检查区域和选择受控设备, 应将重点放在对生产有重要影响的设备上。例如, 公司选择受控设备的标准是:大型、价值高, 损坏停机在3 h内不能修复又无替代的设备, 以及可导致全线停产的设备。由于是有的放矢地进行跟踪与监控, 不但掌控了设备故障的发生规律, 也使责任范围更为明确。未在受控范围内的设备, 由维护人员跟踪检查。
(2) 不同设备可采取不同的维修方式。无论采用事后维修、预防维修或主动维修, 都应根据企业的实际情况来定, 可以是一种, 也可以是几种模式的组合。公司在开展设备状态监测与故障诊断技术工作之前, 组织机构比较简单, 机动部统管全公司的设备维护、维修和管理工作。维修模式是以定期维修为主, 计划维修和事后维修为辅。在开展该项技术工作以后, 重新调整了组织机构, 成立了维修中心, 设置了预防维修部门, 采取主动维修与预防维修相结合的维修管理模式, 实施效果较好。
二、建立具有企业特色的状态监测模式
公司自20世纪80年代开始应用设备状态监测及故障诊断技术以来, 在学习国内外企业先进经验基础上, 经过20多年的不断摸索, 已形成具有自身特点的设备状态监测与故障诊断模式。实施方式如下:
1. 建立两级监测站
公司将主要生产设备的状态监测分成两个等级来进行管理, 一级由机动部的技术人员组成, 由主管部长负责。职能是:每月对全公司的关键机组进行一次巡检, 将振值和频谱等数据, 经状态监测专用分析软件处理后形成报告, 并将报告逐级上报;对二级监测站进行管理与考评, 每季度要考评一次。二级由各分厂的设备状态监测员组成。职责包括负责建立、健全设备状态监测的电子档案并上传公司局域网;编写设备维修建议单, 并在巡检记录上签名。状态监测工程师负有监督和管理职责, 每周通过离线监测系统的浏览版, 对状态监测情况进行检查和督促, 未采用智能巡检仪测试的设备, 使用便携式测振仪对其进行点检。每月初将各类点检数据进行汇总, 并以电子邮件形式发送到机动部。发现设备发生劣化趋势时立即向相关部门反馈, 由一级监测站对其进行精密诊断。
2. 出据检测报告
无论是在线检测还是离线检测, 都要结合现场实际情况作出决断, 并作为维修人员排除故障的有效依据。包括设备名称、分析结论、处理建议、故障等级、检测时间等。为使维修人员一目了然, 用不同颜色区分设备状况。例如, “状态良好”用深绿色标示;“状态一般”表明设备处于故障初期或故障性质不严重, 可寻找停机时间适时处理, 用浅黄色标示。“一级报警”表明设备处于故障中期, 需随时跟踪检查故障发展情况, 需在下次停机时采取处理措施, 用深黄色标示。“二级报警”级是“危险”报警, 表明设备处于故障后期和严重状态, 需立即采取整治措施, 用深红色标示。
3. 实施经济效益评估
为衡量设备状态检测与故障诊断工作的经济价值, 在进行设备缺陷排除后要进行经济效益评估, 主要包括减少可能发生的事故损失;延长检修周期、节省时间、减少维修费用, 使设备运行状况提升及使用寿命延长等。例如, 某数控设备被诊断为轴承严重不平衡, 经第一次校正维持一段时间后又出现严重故障, 于是建议车间采购备件并进行更换, 更换下的轴承发现损坏严重。经现场分析, 如果当时不采取及时更换措施, 定会造成整个机组失效、损坏等严重后果。因诊断准确, 措施及时, 使企业避免190多万元的经济损失。
4. 建立远程监测诊断管理系统
网络远程诊断技术是一位专家可同时诊断多台不同地点的设备, 反之一台设备也可同时得到多位不同地点专家的诊断, 使诊断环节更趋“扁平化”, 节省大量的人力、物力和财力, 充分利用公司现有的专家资源。在局域网上进行视频和语音等实现对故障的会诊, 优点是能统一管理各地区设备的运行数据, 并进行实时监测和统计。既能加强公司对各分厂关键机组的统一管理和维护指导, 有助于推广实施状态维修, 避免重大事故发生, 延长设备运行周期, 减少维修费用。又可充分利用网络系统提供的数据容纳和处理能力, 形成不同级别的设备诊断数据库和检修知识库, 实现数据积累和资源共享, 使车间之间方便进行经验交流和信息共享。
三、取得效果
由于对设备进行了分类和分层次管理, 在保证设备操作、保养质量前提下, 既降低了设备保养工作量, 又减少了保养人数。按照新的操作保养工作标准, 公司对重要、关键设备的操作保养工作进行了综合性评估, 建立新的设备操作保养标准。对操作、保养工作不但有较强的指导作用, 而且在人员未增的情况下, 整体保养水平和设备稳定性均有较大提高, 设备故障率大大降低。
(1) 维修人员素质大幅度提高。公司在开展设备状态监测工作的同时, 加强了对维修人员的培训。主要包括:参数的设置, 主轴、伺服轴更换后的精度保证和定位调整, 丝杠、轴承的更换标准及相关参数的调整方法;各模块指示灯所表示的含义, 出现异常情况时的处理方法;如何利用PLC系统软件进行故障诊断和排除;故障排除后如何及时做好工作记录, 如何使用维修档案等进行技术交流;遇到疑难问题时, 如何进行原因分析和维修方案探讨等。使知识丰富、一专多能和爱岗敬业的优秀员工不断增多, 多数车间已从被动管理向主动管理转变, 再未发生拼设备等情况。
(2) 设备巡检工作更加规范。为使设备故障在第一时间发现, 并快速诊断和完成排除工作, 公司制定了数控设备巡检和维修管理制度。要求维修人员必须严格按照巡检和维修管理制度的内容和标准, 定期进行现场巡查。例如, 将检查设备运行时的声音、系统及风扇运转是否正常, 电机温度是否过高, 压力表指示是否在正常值范围内, 润滑系统有无跑冒滴漏现象等, 均已列为常态化的管理工作之中。不但能及时发现异常状况和掌控劣化发展趋势, 而且将故障消灭在萌芽状态。
(3) 设备故障明显减少。通过采取性能诊断和运行诊断相结合, 定期监测和连续监测相结合, 长期监测和特殊诊断相结合等, 依据设备的重要性和故障严重程度及工艺条件, 对维修策略分为紧急维修方案、短期维修方案和监测运行维修方案。对已达到使用寿命周期又无维修价值的故障设备则提前制定出更新计划, 使维修人员对故障设备的状态有了更为准确的评估, 可以作到提前、有目的和有计划地进行设备维修。通过开展状态维修, 不但使设备效益达到最大化, 还可根据设备运行状态进行分析, 在适当时期进行维修, 确保备件使用寿命是达到最佳的极限状况。既延长了设备运行周期, 减少备件的更换频率, 降低备件费用, 又保证了设备安全与稳定运行。设备事故率减少80%, 设备维修费用降低了50%。
四、结语
稳定监测 第5篇
1 恒岳矿山地质概况
1.1 矿田概况
恒岳露天煤矿位于灵石县梁家焉乡。矿田东西长5.30 km, 南北宽2.44 km, 面积9.784 8㎞2。地貌属低山丘陵区, 地表经长期风化剥蚀, 沟谷纵横、丘陵连绵, 梁垣坡地多黄土覆盖, 地势总体为南高北低, 其最高点位于矿田中部, 海拔1 540.2 m, 最低处位于矿田北部边缘谷中, 海拔1 324.3 m, 最大相对高差215.9 m。北中部沟谷发育地段有基岩出露, 地形较复杂。
气象属暖温带大陆性气候, 年平均气温11℃年平均降水量650 mm, 且多集中于79月份, 年无霜期180 d左右。最大冻土深度0.93 m。属汾河水系, 矿田内无常年性河流, 沟谷发育。
1.2 煤层地质
1) 地层。矿田出露地层有石炭系上统太原组二叠系下统山西组, 下石盒子组及第四系。地层出露良好, 地层波浪式起伏, 倾向多变, 主体构造为褶曲构造, 两翼地层倾角2°~10°, 矿田内发育四条褶曲, 未发现断层、陷落柱和岩浆岩侵入等其他构造现象, 矿田构造类型为简单构造类型。
2) 煤层。含煤地层主要为太原组和山西组煤层发育比较齐全。但不同的聚煤环境, 形成了不同的岩性组合、岩相特征, 含煤性也存在较大的差异性。可采煤层有5层, 即3号、4号、6号、10号、11号煤层, 各可采煤层特征见第45页表1。
2 监测数据采集
2.1 站点布设
监测网的布置形式可分为正方格网、任意方格网、十字交叉网、射线网和基线交点网等5种。采用何种监测网要根据观测区的地形条件确定。
监测网的形成应不但在平面上, 更重要的应体现在空间上的展开布置, 监测网的形成可能是一次完成, 也可分阶段按不同时期和不同的要求形成主滑面和可能滑动面上、地质分层及界限面, 不同风化带上都应有测点, 可能形成的滑动带、重点监测部位和可疑点需加深加密布点。
该矿山建设初期主要以地表位移监测为主, 地表位移监测点布设在包括采区采场边坡、平盘、排土场及地表等在内的所有面积。以采区达产监测布孔为例, 见图1。
(m)
采场非工作帮、端帮和排土场共布观测线3条, 监测点22个。采场非工作帮上的观测线均为临时观测线, 外排土场观测线随着排弃高度的加高进行加密, 现仅设1条观测线, 外排土场与非工作帮组成的复合型边坡监测准确翔实。每条观测线地表的两个监测点为永久性监测点, 其余为临时监测点。观测线上的临时监测点结构采用木桩, 永久监测点结构采用钢针式混凝土加固。需要注意的是, 涉及到第三系和第四系的监测点, 其底部须打入冻土以下, 防止冻土引起桩基沉降带来的影响, 岩石监测点须在每个台阶上打桩基布设。
2.2 监测测量
正常情况下, 在爆破阶段完成后监测以地表及地下位移为主, 爆破阶段1次/1~2 d, 每次爆破后监测1次;施工阶段1~2次/周;运营阶段1次/2月, 雨季1次/2月。大雨过后、变形量增大和变形速率加快时加大监测频次。
3 监测设备
监测设备包括地表变形监测设备、边坡应力监测设备和地下水监测设备等。
地表变形监测通常应用的仪器设备有两类, 一是只能定期对地表位移进行监测的大地测量仪器主要有红外仪、经纬仪、水准仪、全站仪、GP等;二是能连续监测地表位移变化的专门用于边坡变形监测的设备:如裂缝计、钢带和标桩、地表位移伸长计和全自动无线边坡监测系统、光线应变监测系统等。边坡应力监测设备主要有边坡内部应力监测仪器、支护结构应力监测仪器和锚杆 (索) 预应力监测仪器等。地下水监测设备常用简易水位计、万用表、WLT1020地下水位动态监测仪、孔隙水压力仪等。
4 边坡稳定的监测措施
露天矿边坡监测技术大致可分为位移监测、岩体破裂监测、水的监测和巡检4个类型, 其中最主要的是位移监测。位移监测主要是通过对边坡地表和内部的重要部分岩体在不同情况下所产生的位移量和位移方向的动态变化来确定边坡的变形模式及可能存在的滑面位置。位移监测其主要分为3个方面。
4.1 人工监控
配合地面岩移监测, 安排专业人员分区域进行巡视, 查看地表裂隙或建筑物的变形状况, 以便随时发现变形异常情况, 并及时采取对策。
4.2 地面位移监测
1) 地面岩移监测。在矿坑周边地面建立岩移观测点, 实施定期观测, 及时掌握边坡动态。
2) 采场内平盘岩移监测。在矿坑主要工作平盘上布置观测点, 与地面观测点一起构成网状分布, 定期进行观测, 随时掌握岩移情况。第46页表2、表3分别为采场、排土场观测期间总沉降量数据 (观测日期2013-01-14至2013-06-20) 。
采掘场的边坡岩体呈近水平层状分布;采掘场底高于主要含水层标高, 岩体內地下水涌水量很少, 有利于边坡稳定, 因此采场边坡岩体比较稳定。根据边坡监测分析, 推荐采场按36°边坡角进行开采;对外排土场和内土场最终推荐的稳定性边坡角为17°。
3) 重点部位临时岩移监测。对重点部位设置临时观测点, 按周期进行观测, 监视局部变形, 及时做出变形或滑坡预报。
4.3 深部位移监测
为了掌握深部岩体的变形动态, 建立地下岩体位移变形监测孔。钻机成孔后, 在孔内安装有刻槽滑道的聚乙烯管, 用移动式测斜仪进行定期监测, 从而实现对深部岩体变形动态的观测, 并及时做出变形预测。
5 影响边坡稳定工程地质因素分析
5.1 岩石因素
岩层由第四系及二叠系、石炭系地层组成, 第四系黄土平均厚度>15 m, 为湿陷性黄土。10号煤层顶板以上岩层为坚硬岩石 (砂岩、灰岩) 与软弱岩石 (泥岩、砂质泥岩相间) 分布的复合结构, 其中坚硬岩石颗粒均一, 分选性好, 致密, 坚硬, 故抗压、抗剪强度大;相间于坚硬岩石之间的软弱岩层多为粉状碎屑组成, 厚0.50~13.30 m不等, 其抗压、抗剪强度低, 尤其是水浸后, 容易产生滑动;10号煤层底板大部分为泥岩, 遇水后可能软化。
5.2 水文地质因素
降水期集中在68月, 在此期间地下水补给量大, 地表易形成表流。流入采坑的地下水的动、静水压力及与岩石的作用对边坡的稳定性将产生不良影响。
5.3 构造因素
暂未发现断层, 构造以摺曲为主。地质构造简单, 岩层倾角平缓, 一般在6°左右, 对边坡稳定性影响不大。
5.4 露天开采疏干的难易程度
10号煤层直接充水含水岩组为太原组含水岩组, 预测最大矿坑涌水量为64 m3/h, 从预算的涌水量和露采方式分析, 在枯水季节, 进入采矿场的地下水疏排容易, 但是遇到大雨或暴雨时疏排的水量骤增, 可能在短时间内给疏排形成一定的压力。
5.5 边坡高度因素
先期开采地段采场边坡高度50~160 m, 为南部高而北部低。一般边坡顶部岩层受风化影响岩体强度弱, 稳定性较差。中下部岩层未受风化影响, 岩体强度高, 稳定性相对较好。
6 边坡稳定建议及防护措施
6.1 采掘场边坡稳定建议及防护措施
根据边坡监测分析, 推荐采场按36°边坡角进行开采, 实际生产边坡稳定性应根据现场情况进行合理调整。并采取以下防护措施。
1) 剥采生产应严格按照推荐的边坡角、平台进行留设, 严禁越采超挖。
2) 加强边坡变形监测工作, 建立日常的巡查监测制度, 及时掌握边坡变形的动态情况和规律。特别是春季解冻期、雨季或坡面上出现沉陷裂缝时更要加强巡查监测, 一旦发现异常情况 (如边坡有明显失稳先兆) 及时预警避让, 对于出现的任何局部、小规模的边坡坍塌滑落还要进行专门的分析和治理方案设计。
3) 露天矿地下水虽不丰富, 但在未来矿山开采时, 也应建立完善的疏干排水系统, 特别注意采空区和小窑破坏区积水。采场发现有水渗出部位, 建议打水平孔, 释放静水压力, 夏季暴雨会给采场边坡稳定性带来威胁, 此时要加强疏干, 特别是断裂带和煤层顶底板的弱层, 一定要详查, 做到“有疑必探, 先探后采”。
4) 边坡有采空区部位应选择针对最终边坡施行砌护、重压破坏、爆破等方法强制采空区顶板冒落和不处理, 以此确保露天矿边坡的稳定性。
5) 由于露天矿边坡发育的动态性、时效性、复杂性、阶段性及循环性, 因此露天矿边坡是一个复杂的动态工程地质问题, 应随时调整边坡角参数, 及时采取防治滑坡措施。
6.2 排土场边坡稳定建议及防护措施
对外排土场和内土场最终推荐的稳定性边坡角为17°。并采取以下防护措施。
1) 外排土场基底为第四系松散层, 由砂质黏土、砂土和亚砂土、亚黏土及黏土等组成, 其固结性差, 垂直节理发育受自重应力及流水侧蚀的影响, 属极不稳固型, 因此必须加强基底防排水。
2) 内排土场基底由大部分为泥岩, 为软弱岩石, 为防止大气降水通过松散的排弃物料下渗到基底形成弱层, 在排土场底部应做鱼刺状泄水盲沟将水引至低处及时排出。
3) 进行内排和外排前一定要查清基底岩层的赋存状态及岩石物理力学性质, 测定排弃物料的力学参数, 清除基底上不利于边坡稳定因素, 必要时进行排土场基底的承载力测试。
4) 内外排土场必须采取有效的防排水措施对流入排土场的地表水要进行拦截, 不使其灌入排土场内。对排土场原有地表水以及渗入排弃岩石中的大气降水要进行疏导, 可修筑防渗截水沟、排水盲沟和其他疏排措施。
5) 排弃岩石时要选择适当比例进行混排, 以提高排弃物的稳定性, 对排弃岩石较差且不易混排时, 应根据稳定性要求适当减小排土场边坡角。
7 结束语
露天矿边坡稳定管理不仅是保障矿山安全生产的基础, 也是使矿山取得经济效果的重要因素;露天矿生产中边坡滑坡会对生产和设备以及人身安全产生直接影响。因此, 必须高度重视, 落实到位。查明影响边坡稳定的各种地质原因和其他因素, 提出边坡整治方案, 搞好边坡管理工作。
摘要：文章在查明恒岳煤矿的工程地质、水文地质的基础上, 介绍边坡稳定监测的应用情况, 得出边坡位移变化的数值, 对可能导致边坡变形因素进行了分析, 并提出一些解决的办法和治理的方法。
关键词：边坡,稳定性,安全开采
参考文献
矿山空区稳定性监测技术探析 第6篇
1. 空区稳定性监测的必要性
在我国的大部分矿山, 由于地质条件、矿体赋存条件、地应力条件复杂, 产生许多矿山结构物及围岩的稳定性问题, 最严重的要属采空区大范围跨落, 它严重影响了矿山的生产安全, 国家和人民财产安全, 同时增加了矿山治理成本, 带来严重的经济、社会和环境问题。采空区的存在是矿山地压活动产生的根本原因, 为此维持空区稳定成为安全工作的重点。许多国内外的矿山进行开采时发现:超过20年开采历史的老矿山, 特别是那些采用房柱法、留矿法等空场采矿法的老矿山, 采矿后会形成大量的地下采空区。如果矿山安全意识淡薄, 忽视矿山地压监测预报和矿山压力控制, 当空区规模达到一定程度时, 一旦某些矿柱失稳, 就可发生区域性的地压活动, 对正在进行生产的矿山是一项重大的安全隐患。
2. 空区稳定性监测技术
采空区稳定性分析 (地压控制与监测) 主要应用力学分析和数值计算方法确定矿岩体构件 (采场、矿柱、结构面) 在经受地应力、自重应力、构造应力、扰动 (采掘、爆破) 应力等作用下的应力状态和位移变形, 其基础理论主要是岩体 (石) 力学、弹塑性力学、材料力学、地质力学, 研究内容包括岩体稳定性力学计算 (分析) 、结构面控制岩体稳定性分析、关键矿柱与关键块体分析、空区稳定性综合评价分析、地压变化规律研究等。数值分析方法源于工程力学, 应用弹性力学、塑性力学或粘弹性力学的基础理论建立数学模型, 随着计算机技术的发展开发出多种数值计算软件, 并广泛应用到采矿工程的矿山岩体力学计算以解决复杂模拟问题, 对岩体开挖工程由定性分析到定量分析发挥了重要作用, 成为地下工程分析与设计的重要手段。在矿山岩体 (石) 力学应力、应变 (位移) 和稳定性分析中, 常用的数值计算方法主要有有限元法、有限差分法、边界元法和离散元法, 公认的数值计算软件主要有FLAC、3D-σ、UDEC、AN-SYS等。
矿山空区稳定性监测技术主要是电测法、光测法、声测法。相应的监测内容主要包括位移监测、二次应力监测、稳定性监测, 常用的应力监测元件有光应力计、压力盒等, 常用的位移监测元件有多点位移计、收敛计、全站仪或光电测距仪等, 常用的稳定性监测设备有地音仪 (声发射) 、声波仪、测震仪等。
2.1 电测法
电测法有电阻法、电容法、电感法等, 其中, 以电阻应变计应用效果较好。电阻应变计的基本原理是用电阻应变片测定构件表面的线应变, 再根据应变应力关系确定构件表面应力状态的一种实验应力分析方法。这种方法是将电阻应变片粘贴到被测构件表面, 当构件变形时, 电阻应变片的电阻值将发生相应的变化, 然后通过电阻应变仪将此电阻变化转换成电压 (或电流) 的变化, 再换算成应变值或者输出与此应变成正比的电压 (或电流) 的信号, 由记录仪进行记录, 就可得到所测定的应变或应力。其工作过程如下所示:应变电阻变化电压 (或电流) 变化放大记录数据处理。
2.2光测法
光测法发展较快, 方式较多, 有光弹性法、全息光弹性法、云纹法、干涉法、光纤传感技术和数字图像处理技术等, 以光弹性法应用较为普遍。例如, 上个世纪20年代初期, E.G.科克尔和L.N.G.菲伦利用光弹性法研究了桥梁结构等的应力分布。40年代, M.M.弗罗赫特对光弹性的基本原理、测量方法和模型制造等方面的问题, 作了全面系统的总结, 从而使光弹性法在工程上获得广泛的应用。利用光弹性法, 可以研究几何形状和载荷条件都比较复杂的工程构件的应力分布状态, 特别是应力集中的区域和三维内部应力问题。
光测法是将全息照相和光弹性法相结合而发展起来的一种实验应力分析方法。全息光弹性法中, 用单曝光法能给出反映主应力差的等差线;用双曝光法能给出反映主应力和的等和线。根据测得的等差线和等和线的条纹级数, 便可计算出模型内部的主应力分量。
2.3声测法
声测法有声发射技术、声弹性法和声全息法等。其中以声发射技术应用较多。声发射技术是近30年发展起来的一种新技术, 它的原理是通过测定声波穿透岩石或岩体后声波信号的声学参数 (超声波波速、衰减系数、波形、频率、频谱、振幅等) 的变化, 通过这些声学参数间接地了解到岩石或岩体的物理力学特性及结构特征。超声被测试技术与静力学方法相比, 具有简便、快捷、可靠、经济及无破损等优点, 目前已经较成功地用于岩体弹性参数测试、简单岩体结构模型参数和岩体质量评价等问题。现在这种测试技术已经得到了国内外岩土工程界的广泛重视。国内外学者对其作了大量的研究工作, 并已获得了许多研究成果。
关于构建我国财务会计概念框架的思考
刘旭
重庆工商大学会计学院
重庆400067
摘要:西方发达国家及国际会计准则委员会都非常重视财务会计概念框架的研究, 并已建立了各自的财务会计概念框架体系。随着我国新会计准则的颁布与实施, 借鉴西方的研究成果, 建立我国的财务会计概念框架体系, 已是大势所趋。
关键词:财务会计概念框架必要性内容
1.财务会计概念框架的涵义
财务会计概念框架 (CF) , 根据美国财务会计准则委员会 (FASB) 的解释, 是一个由相互联系的目标和基本概念所组成的逻辑一致的体系, 这个体系能导致前后一致的会计准则, 并指出财务会计与财务报表的性质、作用和局限性, 目的在于指导会计准则的制定与应用。
财务会计概念框架作为一个专门术语, 最初出现在1976年12月美国财务会计准则委员会公布的《财务会计概念结构:财务报表的要素及其计量》中。由于财务会计概念框架主要用来指导会计准则的制定, 所以我国学者也称之为“会计准则基本概念”。1973年, 美国注册会计师协会 (AICPA) 成立的财务报表研究小组发表了《财务报表的目标》的研究报告, 提出财务报表的基本目标是提供“据以进行经济决策的信息”。在这份报告的基础上, 以及在财务会计准则咨询委员会的要求下, FASB开始了有关概念框架的项目研究, 其研究成果陆续以“财务会计概念公告”的文件形式予以发布。从1978年至2000年, FASB陆续发表七号概念公告, 形成了“会计目标会计信息质量特征财务报表要素要素的确认与计量要素的报告”的概念结构体系。随后, 英国、加拿大、澳大利亚等国家以及国际会计准则的制定机构对概念框架进行了研究, 并发布了一系列重要的文件和报告。
2.构建财务会计概念框架的必要性
2.1 构建财务会计概念框架的客观必然性3.小结
在我国, 有许多大大小小的矿山已经开采了几十年, 到了现在, 开采的范围越来越大, 同时开采的深度也越来越深, 故矿山采空区的规模迅速扩大。有些矿山会对采空区进行充填, 但更多的采空区没有任何保护或加固措施。一旦这些采空区失稳, 造成的后果是无法统计的。针对这种情况, 我们应该加强对这些采空区的监测, 对这些采空区进行的安全监测对确保矿山的安全生产, 保障国家和人民财产安全有着重大的意义。
为了减少信息的不对称性和约束会计政策选择的经济后果, 保证会计信息的真实性和决策有用性, 并保证不同会计准则之间内在逻辑上的一致性, 客观上需要建立财务会计概念框架。
2.2 我国会计理论和实务发展的内在要求
会计理论应该具备一个包括目标、原则、要素和要求在内的逻辑一致的核心子系统, 它反映会计理论的研究成果, 并指导会计实践, 应该具有较高的权威性和稳定性。
2.3 我国的会计准则存在缺陷
当前, 由于我国提供会计信息所涉及的框架性标准缺乏系统性, 对会计环境的适应性较差, 会计准则存在一定的缺陷, 需建立财务会计概念框架。
2.4 符合国际会计标准趋同的大趋势
会计国际化已是大势所趋, 为了增强可比性, 作为会计基础的基本概念和原则等应该与国际惯例相协调。各发达国家都已建立了较为完备的CF, 我国也应该借鉴其成功经验, 尽快构建起财务会计基本问题的系统框架, 这是我国会计国际化进程的重要步骤。
3. 建立我国财务会计概念框架的基本内容
财务会计概念框架作为一个相对稳定的系统, 其基本构成要素应该具有一致性, 我国完全可以借鉴国际惯例, 即以财务会计目标为起点, 以会计基本假设为前提, 包含会计信息质量特征、财务报表要素、要素的确认与计量以及财务报告的列报。
摘要：矿山经过多年开采留下许多采空区, 存在着极大的安全隐患, 所以我们应该对它们进行安全监测。本文介绍了三种常见空区稳定性监测技术:电测法、光测法、声测法。
关键词：矿山采空区,监测技术,电测法,光测法,声测法
参考文献
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稳定监测 第7篇
关键词：运营公路隧道,纵向稳定,沉降,渗漏
0引言
引起隧道纵向变形的因素众多, 既有隧道施工期的, 又有运营期的, 有系统本身的, 也有周边环境变化引起的。隧道施工期的纵向变形, 在连接螺栓二次预紧前已基本完成, 对隧道长期结构性能影响不大;对于隧道运营期的纵向变形, 除了施工期扰动土体的次固结变形外, 尚有多种因素会引起隧道的纵向不均匀变形, 会直接影响隧道结构的安全。
1运营圆形隧道纵向变形的长期监测
1.1 竣工及运营初期的隧道结构纵向变形
隧道的纵向变形, 尤其是差异变形是隧道地质条件、施工条件、使用条件以及其他各种因素长期影响的结果, 因此隧道沉降与隧道的历史变形是密切相关的。一般在隧道竣工时, 往往会产生不同程度永久性的不均匀沉降, 特别是软弱复杂地层中施工的隧道沉降值较大。如图1所示为该越江隧道竣工时的沉降曲线。隧道竣工时2号井和3号井之间江中段产生了超过300 mm的沉降。
1.2 隧道结构纵向变形观测
图2, 图3为近10年圆形隧道左右两侧沿隧道纵向的累积变形曲线。总体上近10年隧道的纵向变形曲线形态基本一致, 且接近平行, 年均变形一般不超过5 mm。这意味着目前在隧道纵向变形表现出较好的整体性, 表现为整体上浮或下沉的, 隧道各段之间差异变形较小, 因此对隧道结构内力的影响不是很大。隧道纵向的累积变形基本上在-30 mm～30 mm之间。从目前的情况来看, 隧道的纵向变形已经基本趋于稳定。
从圆形隧道的各部分来看, 4号井～3号井段由于其下卧层为粘质粉土或粉砂与淤泥质黏土互层 (接近砂性土) 的土层, 因此隧道的纵向变形比较稳定, 且累积变形量不大, 曲线形态较为平缓, 隧道有轻微的上浮现象, 上浮10 mm左右。但左侧曲线在200环左右产生了约15 mm的沉降 (见图3中A点) , 且该位置的曲率半径也相对较小, 为40 000 m左右, 因此该处隧道衬砌环向接头可能会产生较大张开度, 从而产生渗漏情况。
3号井～2号井为圆形隧道的江中段, 此段隧道纵向表现为较为明显的整体上浮, 上浮量达30 mm～40 mm, 这可能是由于江水的冲刷导致隧道覆土厚度减小, 以及黄浦江水位变化导致浮力增大等原因引起的。同样在580 m左右隧道的沉降较大 (见图2中B点) , 曲率半径较小约为35 000 m。从850 m左右至2号井隧道下卧层为松软的淤泥质粉质黏土, 土性变化剧烈, 地质条件复杂。而且经调查2号井以东第70环隧道上方覆土原为15 m, 地表曾经为一约30 m×50 m的洼地, 自1970年隧道通车后, 在1973年～1987年间对该洼地进行了平整处理, 期间进行了4次土方填筑和混凝土层铺筑, 每次地表单位面积的荷载增量约为10 kPa～20 kPa, 4次总共约为70 kPa, 当时的实测显示每次加荷后沉降约增加20 mm～40 mm, 4次加载后总沉降增量为110 mm。因此该段隧道的纵向变形较为剧烈, 在200 m的长度上隧道纵向发生了近60 mm的差异变形, 造成隧道管片的错动和接头张开, 这由初步调查情况中2号井东侧部分管片出现较为严重的错动, 最大达到6 cm～7 cm和113环变形缝牛腿至管片发生撕裂得到了充分印证。同时该处的曲率半径也为35 000 m左右 (见图3中C点) 。
2号井～1号井为隧道浦西岸边段, 在隧道1号井以东80 m的范围内, 最大沉降增量达60 mm, 出现严重的纵向不均匀沉降。这主要是由于采用沉井法施工隧道1号井下卧土层松软且地层复杂, 而且与邻近圆形隧道段不同, 因而导致1号井沉降远大于隧道的沉降。不仅造成隧道的挠曲发生环向裂缝, 而且使竖井与隧道的接头发生错动开裂。
1.3 隧道结构纵向差异变形分析
图4～图6给出了圆形隧道1996年和2006年的沉降曲线曲率, 由图4～图6可知总体上隧道沉降曲线曲率存在较大增长, 即其差异沉降在逐渐增大。分段分析圆形盾构段在4号竖井～2号竖井之间的曲线曲率较小, 平均为1.0×10-3 mm-1左右, 靠近竖井处的差异沉降较区间隧道大。2号竖井～1号竖井区间的曲率较大, 其曲率平均为2.0×10-3mm-1左右, 最大达到7.5×10-3 mm-1, 因此此段隧道的差异沉降较大, 易引起隧道的环向接头及隧道与竖井接头位置开裂。
1.4 隧道结构纵向变形与渗漏关系
将圆形段隧道沉降曲率曲线及纵向沉降曲线与渗漏统计结果做比较, 可以得到沉降及曲率较大区段与隧道渗漏较为集中区段的对应关系。
在整个隧道沉降最为严重的960 m～1 280 m区段 (010环～370环, 即1号井～2号井) 隧道的渗漏情况非常严重, 目前圆形隧道段超过1/2以上的渗漏点集中在此300 m左右区域内, 其曲率的平均值比较大, 最小的曲率半径仅为143 m。另外, 呈现明显整体上浮趋势在江中段440 m～680 m (780环～960环) 存在一个纵向长220 m左右, 沉降量超过6 cm左右的沉降槽, 通过检测, 同样发现此区段是除1号井～2号井区段外, 圆形隧道段渗漏点最为集中的区域, 该段沉降曲率也比较大, 最小的曲率半径达到321.5 m。除上述情况外, 江中段680 m～880 m区段及360 m～400 m (3号井附近) 隧道明显上浮超过5 cm, 同时这两个区域的渗漏点也相对较多。
通过圆形隧道纵向变形与渗漏情况的相关性分析, 可以看出在隧道纵向变形较为剧烈的区域, 隧道的渗漏情况同样较为严重, 这可能是由于隧道的纵向变形导致了隧道环纵缝张开度的增大, 隧道渗漏加剧;而同时由于隧道的渗漏, 造成隧道结构周围水土流失进而又加剧了隧道的纵向变形, 形成恶性循环对隧道的稳定带来了极为不利的影响。取隧道左右测点曲率半径较小的值, 以每10环作为一个统计单位, 隧道总的集中渗漏点共计66处, 分析结果如下:当隧道曲率半径ρ<584.0 m时, 发生渗漏的隧道集中区为40个, 占总渗漏集中点的60.6%;当隧道曲率半径584.0 m<ρ<800.0 m时, 发生渗漏的集中区为12个, 占总渗漏集中点的18.2%;当隧道曲率半径800.0 m<ρ<1 000.0 m时, 发生渗漏的集中区为8个, 占总渗漏集中点的12.1%;当隧道曲率半径ρ>1 000.0 m时, 发生渗漏的集中区为6个, 占总渗漏集中点的9.1%。综合分析结果可认为当隧道的曲率半径ρ<1 000 m时, 隧道环缝张开量就有可能超过环缝止水材料的极限张开量, 隧道发生集中渗漏的概率就会比较大。
2结语
1) 隧道的长期纵向变形在隧道运营初期变化较剧烈, 且受隧道周围土体本身固结沉降影响较大, 此过程一般要持续较长时间隧道才能趋于稳定。
2) 在隧道运营过程中, 外部荷载对隧道纵向变形易造成突发性影响, 对隧道的纵向稳定性不利。
3) 隧道纵向变形差异变形是影响隧道结构渗漏的主要原因, 结构的纵向变形特性和隧道渗漏水状态存在较为密切的相关性。纵向变形易导致衬砌环向接头的张开度增大, 引起渗漏, 同时渗漏又导致隧道继续产生纵向不均匀变形, 二者相互影响。
参考文献
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稳定监测 第8篇
在露天矿开采中,滑坡灾害在各类灾害中最为频繁,极易导致巨大的经济损失和人员伤亡。近年来,随着我国资源、能源开发工程的不断发展,矿山开采活动的持续增强,矿区滑坡地质灾害日趋严重[1,2,3]。滑坡监测预警是矿区风险控制的主要手段,具有成本低、易实施的特点[4]。目前,常用的滑坡监测技术有大地测量法、GPS技术、地面摄影摄像技术、卫星遥测技术等[5,6,7,8],这些技术为滑坡灾害的监测预警提供了新的研究方法和思路。我国多数矿山边坡监测采用大地测量法[9],但这种方法监测周期长,劳动强度高,监测精度易受外界因素影响,无法实现实时自动化监测。为了提高监测精度,实现自动化监测及实时预警,本文设计了一套采动边坡稳定性远程在线监测预警系统,该系统可对多级边坡内部位移场进行实时监测,并通过无线网络将实时监测数据传送至监控主机,实现了监测数据的可视化。
1 系统设计
1.1 系统设计原则及任务
采动边坡稳定性远程在线监测预警系统在设计时,遵循以下原则:
(1)无干扰和少干扰,即尽量避免施工和监测之间的相互干扰。
(2)监测点的布置既要具有代表性,又要体现特殊性。
(3)安装和监测操作方法简单实用、经济合理[10]。
采动边坡稳定性远程在线监测预警系统安装完成后,将完成以下任务:
(1)监视边坡的状况变化和运行情况。在发现不正常现象时及时分析原因,采取措施,防止发生事故,以保证生产的安全运行。
(2)随时对观测资料进行分析,对边坡重点部位应力应变状况进行监测,为制定安全措施和评价生产状况提供依据。
(3)定期进行观测资料的整编,为相关类似工程的设计、施工、管理和科研提供资料。
1.2 系统结构及功能设计
针对岩质边坡的特点,系统采用测斜仪监测岩质边坡采动过程中的水平位移,以反映边坡的变形情况。主要施工过程包括在露天矿边坡钻孔、安装测斜管、在测斜管内布置测斜仪、将各测斜仪连接到数据采集箱。
采动边坡稳定性远程监测预警系统以边坡变形监测理论和计算机技术为基础,采用基于客户/服务器(C/S)和浏览器/服务器(B/S)的架构,结合现场边坡破坏特征和破坏机理,形成边坡破坏种类数据库,实现数据的提取、检验和转换。系统结构如图1所示。
采动边坡稳定性远程在线监测预警系统的功能模块包括数据自动采集模块、边坡变形显示模块、采动卸荷分析模块、数据管理模块、数据实时显示和预警模块5个部分。
(1)数据自动采集模块。系统的数据自动采集功能是通过自动采集箱实现的。在无人值守情况下,自动采集箱在自动采集时间点(每隔30min)向埋置于坡体内部的传感器(测斜仪)发送采集命令,传感器响应命令并将采集数据存储于自身传感器上,实现自动采集。
(2)边坡变形显示模块。该模块可根据监测数据对边坡内部位移场、单点沉降和倾斜进行分析。系统监控主机提供传感器的布局图,可对每个传感器的历史数据进行查询,并根据不同传感器采集到的实时数据绘制出对应的走势图,实时显示边坡的变形情况,为系统的预警分析提供依据。
(3)采动卸荷分析模块。边坡在采动卸荷作用下,由于岩体应力释放,产生向临空面方向的回弹变形,在此过程中应力重新分布,在边坡开挖一定深度范围内的岩体产生变形破裂现象。受爆破和开挖的影响,岩体的边界条件和力学参数处于动态变化中,常规的计算方法没有考虑力学参数的变化。系统通过对采集数据进行实时分析,在边坡的不同开挖阶段选用合适的力学参数;通过分析露天矿边坡在采动卸荷作用下不同开挖阶段的稳定性,对边坡变形预警阈值进行修正。
(4)数据管理模块。该模块具有数据自动备份功能,方便用户操作。通过对比和分析传感器不同阶段的数据,可以发现不同时期边坡的应变场变化规律。
(5)数据实时显示和预警模块。该模块能够根据所采集的历史数据进行智能分析,从而给出坡体的变形状态在一定时间段内的发展趋势,使决策管理人员能够及早发现问题,及时采取措施将事故消灭在萌芽状态,提高坡体安全性和可控性。此外,该模块提供了预警功能,用户可根据需要设置预警阈值,当坡体位移超过预警阈值时,系统自动报警。
2 系统工程应用
2.1 石英石采场边坡概述
金川露天石英石矿位于甘肃省金昌市金川区,矿区范围内出露的地层有第四系、石炭—二叠系和下古生界,其中下古生界上组第四层为白色砂状石英岩,为本矿区的含矿层位。该层位层理不明显,矿物成分主要为石英,含少量绢云母、氧化铁、碳酸盐及微量锆石、电气石等。矿区受区域构造控制和南西、北东向的挤压,使含矿岩系形成NWW向的紧闭褶皱和断裂,并有一系列北东和北西向的剪切断裂伴生,加上矿区受开采影响,地表岩石普遍松动,裂隙发育,所以,矿区岩体非常破碎,工程地质条件较差。
石英石露天采场边坡矿经过多年开采,已形成长为1 200m、宽为500m、高为100m的阶梯形露天采场,如图2所示。其中1 744、1 732、1 720、1 708、1 696m共5个水平进入凹陷开采。目前采场逐渐由山坡开采向凹陷开采过渡,边坡稳定性对矿山安全生产的影响也越来越大,矿区很多区段边坡存在着极大的安全隐患,主要有1 846m平台西部出现多条裂缝,且有不断扩大的趋势;1 792m平台岩石松散,出现垮塌或崩落现象。随着采场的不断延伸及暴雨、地震等潜在的地质灾害的威胁,边坡治理问题日益凸显。
2.2 监测点的布置
依据系统设计原则及现场工程地质条件,综合考虑岩体内部断面位置、节理发育情况、施工难易程度、安全等多项因素,根据工程地质资料和数值模拟结果,在边坡1 768、1 780、1 792、1 816和1 826m共5个平台上拉网式布置21个监测点(图3),布设5个横断面,断面间距为40~80m,测点高差为10~22m,测点钻孔深度为14~22m,每个钻孔安装3—5个测斜仪,共安装84个测斜仪。现场采用太阳能供电,为了能提供稳定的电能,在1 816m平台增加一个分段供电箱。
2.3 监测方法及精度分析
根据现场的工程地质条件,在具有滑坡趋势的边坡区段布置监测点,采用测斜仪对边坡内部的变形进行监测,数据通过总线实时传送到自动采集箱内,并通过无线网络传输到监控主机,可准确监测边坡动态失稳过程,判断边坡的稳定性,及时对危险情况做出预警。
测斜仪是测量仪器轴线与铅垂线夹角的传感器,当传感器相对于铅垂线方向产生倾角θ时,由于重力作用,传感器中敏感元件相对于铅锤线方向摆动一个相同的角度θ,该角度通过高灵敏的石英换能器转换成电信号,经过数据分析处理,可以直接用读数仪显示被测点的角度变化量。监测系统使用的测斜仪的测量倾斜范围为0~±30°,测量精度为0.01°。
在监测过程中,坡体发生滑动时,埋设在坡体内部不同深度的角位移传感器会记录该信息并通过无线网络发送至远程终端,主机作为终端进行数据分析,通过识别、筛选角度变化的时间点,结合历史数据,给出滑体位移随时间变化的曲线(图4),以反映边坡的变形趋势。图4中,3,8,13,18,23表示钻孔中安置的5个传感器到坡顶的垂直距离分别为3,8,13,18和23m。系统设有报警功能,当坡体位移超过系统设置的预警阈值时,系统自动报警。
3 数据传输及处理
3.1 数据传输
系统采用总线型架构,布设1根总线电缆和若干分支线电缆。将数据自动采集箱布置在1768平台、1792平台和1816平台上,系统每隔30 min向传感器发送采集命令,传感器采集数据后通过分支线电缆汇总至总线电缆,并传输至自动采集箱。采集完数据后,自动采集箱断掉总线电源,将富足电能存储到蓄电池,不仅节省了电力,也增加了仪器的安全性。系统数据传输过程如图5所示。
数据通过GSM移动网络发送至监控主机,系统采用的无线设备具有组网方便、传输稳定的特点,可确保数据传输的稳定性,任何传感器出现故障不会影响其他断面数据的传输,不会出现个别传感器坏掉引起整个系统瘫痪的事故。监控主机通过对数据的处理分析来实时监测边坡稳定性。
3.2 数据处理
在边坡稳定性状态监测过程中,数据采集模块定时读取传感器的数据,保存角度等原始数据到Excel表格。同时边坡变形显示模块根据不同传感器采集到的实时数据绘制出对应的走势图,实现边坡变形可视化。数据实时显示和预警模块根据采集的历史数据进行智能分析,给出坡体的变形状态在一定时间段内的发展趋势。边坡变形数据处理流程如图6所示。
4 结语
采动边坡稳定性远程在线监测预警系统可对多级边坡内部位移场进行实时监测,并通过无线网络将实时监测数据传送至监控主机,实现了监测数据的可视化。系统具有组网方便、模块相互独立的特点,一个传感器出现故障不会影响系统的正常运行,可保证数据传输的稳定性。系统设有预警功能,当坡体位移超过系统设置的预警阈值时,系统自动报警。
摘要：针对现有矿山边坡监测方法存在监测周期长、监测精度较低、无法实现实时及自动化监测等缺陷,设计了采动边坡稳定性远程在线监测预警系统,详细介绍了系统的设计原则和结构组成。该系统可实时监测采动过程中岩质边坡位移场的变化状态,并通过无线网络将实时监测数据传送至监控主机,实现了监测数据的可视化。该系统设有预警功能,可根据需要设置预警阈值,当坡体位移超过预警阈值时,系统自动报警。实际应用证明了该系统的可靠性。
关键词：露天矿,煤炭开采,边坡稳定性,位移场,滑坡监测,监测预警,数据采集,无线传输
参考文献
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稳定监测 第9篇
1 CEMS简介
一般来说,CEMS包括气态污染物监测子系统、颗粒物(尘)监测子系统、烟气参数监测子系统以及数据采集处理系统四部分组成。
气态污染物监测子系统是监测以气体状态分散在烟气中的污染物,包括SO2、NOX、CO、CO2等,采样方式分为在线法、直接取样法和稀释取样法3种,目前国际上主要采用的是直接取样法和稀释取样法。颗粒物(尘)监测子系统监测的是烟尘污染物,监测方法主要有β射线衰减法、电荷转移法、浊度法和后散射法等。烟气参数监测子系统是监测烟气的温度、湿度、压力、氧气含量、流量等辅助参数,以便将污染物的监测数据换算成标准状态下一定过量空气系数的干烟气数据,其中温度的测量采用热电阻、热电偶或红外方法等;湿度的测量采用电容传感法、红外吸收或双氧法等;流量的测量通过测量流速来计算流量。
2 CEMS在燃煤电厂中的运行状况
据有关不完全统计:早期的国内火电厂CEMS能够可靠运行、监测结果准确并被环保部门认可、能完全发挥其应有作用的基本上没有;能够基本运行的占总数的41.2%;系统仪表大部分不能运行、停运或者从未投运的占总数的45.1%;系统处于基本安装完毕或者处于调试阶段的占总数的13.7%[3]。其主要原因包括CEMS选型存在一定的不合理,测量参数不够齐全,对CEMS的运行重视程度不足等。
近年来,随着国家环境保护力度的加大,火电厂CEMS的运行可靠性和监测数据的准确性有了一定的改观,尤其是2007年,包括环保局、电监办等有关部门加强了对烟气脱硫的监管以后,火电厂CEMS的运行和监测得到了相当的重视,运行状况有了进一步的改观。
3 保证CEMS可靠运行的措施
3.1 选择合适的CEMS
目前进入中国CEMS市场的国外厂商不少于18家,涉及的国家有美国、德国、法国、日本、英国、澳大利亚、韩国等,国内的CEMS生产厂家其核心部分基本上也是以上几个国家进口的。各个国家的CEMS的国家标准不一,有的与中国国家标准差异很大。如我国《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2003)要求的浓度值指标是在标准状态下、空气过剩系数为1.4的干烟气中的污染物浓度,我国规定的标态是温度为273 K、压力为101 325 Pa时的状态。而国外有的国家的标态温度是294 K,同时烟气显示的数据并没有按空气过剩系数1.4折算。我国国标规定烟气中污染物浓度显示的数据单位为mg/m3,而许多国外产品的烟尘以不透明度表示为百分数,污染气体浓度单位为10-6。有些国外厂商成熟的经过其本国认证的CEMS不一定能够满足我国的实际要求,如量程偏小,系统无法适应我国的烟道环境等。
另外,由于火电厂的锅炉条件差异很大,不同容量的机组,不同的设计煤种,是否进行脱硫或者脱硝处理,除尘方式与除尘效率不同,对CEMS的要求各不相同。选择适合本厂的CEMS非常重要,是保证CEMS可靠运行的基础。
3.2 CEMS测量参数应齐全
电力监管部门和环保部门对火电厂的排放污染物主要从浓度和总量两方面来控制。按照《火电厂大气污染物排放标准》(GB132232003)的要求,所有污染物监测的排放浓度必须换算成标准状态下过剩空气系数为定值的干烟气浓度数据,因此CEMS完整的烟气测量参数应当包括烟气温度、湿度、压力、氧量、流量等的测量。
有关调研结果表明,起始阶段包含所有监测内容的火电厂CEMS比较少,一般电厂的监测内容或多或少地存在缺项,有些电厂甚至一个烟气参数也没有监测[3]。近年来随着电力监管和环保部门监控力度的加大,火电厂的CEMS测量参数的齐全情况大有改观。
3.3 合理布置CEMS的测点
安装位置的合理和选择具有代表性的测点位置是保证CEMS数据准确性的基本条件。
由于场地等方面的原因,一些设计部门、电厂在设计、建设时,没有考虑到CEMS监测位置的合理性。烟气脱硫系统的烟道长度一般比较有限,CEMS测量精度要求的直管段长度比较难以保证,没有满足要求的烟道截面,使得CEMS数据的代表性发生偏差。
CEMS的测点应优先选择在垂直管段,避开烟气涡流区,采样点离烟道内壁的距离≥1 m或1/3的烟道当量直径。若烟道直管段长度大于6倍烟道当量直径,则监测孔前的直管段应不小于4倍当量直径、且监测孔后的直管段长度不小于2倍当量直径;若烟道直管段长度小于6倍烟道当量直径,则监测孔前直管段长度必须大于监测孔后的直管段长度。
对于烟尘监测孔位置,垂直管段测量光束应通过烟道中心,水平管道可考虑烟尘重力沉降因素。在烟尘监测孔下游0.5 m左右应预留有手工采样孔,供校准使用[1]。
3.4 CEMS的验收
CEMS存在一定的误差,即在正常的运行工况下,CEMS测得的分析数据与认可监测测得数据之间存在一定的偏差。一套出厂检验合格的CEMS,装在电厂烟道时有可能是不合格的,这里有着相关性问题。有些火力发电厂只重视安装CEMS,以为安装了CEMS就能够实现对污染物排放的监控,这是不切实际的。
CEMS的测量误差应该从两方面予以考滤,即系统误差和应用误差。前者取决于CEMS本身,而后者却与烟气的工况和安装方式密切相关。为了使CEMS产生的数据能够准确代表污染物的排放水平,需要对完成安装调试以后的CEMS进行验收。一般来说,对1台CEMS进行各种指标的验收大约需要1周时间。
验收安装在火电厂的CEMS时,原则上执行《火电厂烟气排放连续监测技术规范》(HJ/T752001),检测结果只要符合《火电厂烟气排放连续监测技术规范》(HJ/T752001)或者《固定污染源排放烟气连续监测系统技术要求及检测方法》(HJ/T762001)中任何一个标准的技术要求,均应验收认可。
3.5 CEMS的标定
有些发电厂对CEMS的标定理解为是对CEMS仪表的标定,即用各种不同浓度的标气来对有关的测量参数进行标定,其实这部分工作仅仅是对CEMS仪器仪表的系统误差进行了标定,这仅是保证CEMS数据准确性的必要条件。
CEMS的应用误差与电厂烟气的工况和CEMS的安装方式密切相关。由于考虑到资金成本的问题,大部分的CEMS采样单点采样点。这一个采样点是否能够准确地反映整个烟道截面的情况,需要对CEMS定期进行标定。CEMS的定期标定包括定期的仪器仪表标定和定期的人工标定。CEMS仪器仪表的定期标定周期是1次/24 h,CEMS的定期人工标定每年需要进行1~2次[1]。
由于安装CEMS的固定污染源的差异,应根据具体情况进行人工比对试验。对于安装在电站锅炉净化设施后的管道或烟囱上的CEMS,应检测烟尘、SO2、NOX以及辅助参数如流速、O2、温度、压力等;对于安装在锅炉湿法净化除尘、脱硫装置后的管道或烟囱上的CEMS,由于烟气中的水分成水雾或水滴状态,会明显地干扰光学原理的测尘仪的测量,比对试验的重点应对测定气体污染物如SO2、NOX以及辅助参数流速、O2、温度、湿度、压力等。
3.6 CEMS的运行维护
很多电厂把CEMS视为一个如热电偶或者压力计一样的传感器,一旦安装上了,希望它不用花精力维护就能够工作较长一段时间,如果发生错误,就更换一套新的系统。由于CEMS是组成复杂的技术系统,远较一般的传感器要复杂,而且由于燃煤机组烟气成分的特殊性,如果不定期进行维护,很容易会导致严重的腐蚀和堵塞、数据漂移等问题,从而会使整个系统瘫痪。系统瘫痪以后通常不能通过廉价、简单地更换零件就能够解决问题,还需要昂贵的维修费用和重新认识费用。
随着CEMS运行时间的加长,运行维护的任务越来越重,为了使CEMS持续安全地运行,必须持续地对其进行维护。CEMS正常运行期间应按仪器使用说明书提出的要求,定期进行日常管理和维护工作,并及时更换已到试用期限的零部件。按系统运行、维护操作规程定期对系统各部分进行巡查,每3个月对系统进行一次系统地维护检查,保证仪器处于最佳技术状态。
由于CEMS正常运行的维护要求比较高,其维护、保养的工作量比较大,技术要求比较高,需要专业的技术人才。有条件的发电厂应当配备CEMS日常维护的专业技术人员。
3.7 CEMS的运行维护技术管理制度
按照《火电厂烟气排放连续监测技术规范》(HJ/T752001)要求,火电厂应当建立健全CEMS运行、维护技术管理制度,明确管理人员和运行、维护人员责任。CEMS的运行、维护人员应进行技术培训,持证上岗。所有CEMS仪器设备的技术资料和监测、报表、检修记录等都要建立技术档案,并保存完整。
锅炉停运或启动时均应事先通报CEMS运行管理人员,按CEMS要求进行操作维护。锅炉重新点火启动时,CEMS投运时间是机组发电并网8 h以后开始至锅炉停运为止[2]。
3.8 CEMS的质量保证体系和监督管理制度
为了保证CEMS的安全有效运行,需要建立切实可行的CEMS质量保证体系和监督管理制度,有必要进行CEMS的定期核查、实施预防性维护计划以及性能评价程序,以保证其能够连续提供具有质量保证的数据。
CEMS的质量保证体系和监督管理制度包括对CEMS操作人员的技术要求、仪器的日常维护和保养、易耗品的更换、系统的标定、数据记录方法及内容、运行日志、故障检修记录等一整套运行管理制度,以及定点定时的质检、监督管理机制等。
4 结束语
采取有效措施保证CEMS的可靠运行,对于火电厂环保设备的经济运行和污染物排放水平的准确掌握,以及火电厂环境保护的管理来说非常必要,也是保证电力监管部门监控火电厂环保设施的运行情况和环保部门监控火电厂污染物排放状况的基础。
摘要：火电厂烟气排放连续监测系统(CEMS)在我国燃煤机组上已经大规模地应用,但投运的稳定性、可靠性还不太理想。从选型、设计、安装、运行、管理等方面介绍了相应的措施,以保证CEMS的稳定可靠运行。
关键词：CEMS,可靠运行,火电厂脱硫
参考文献
[1]HJ/T 75-2001,火电厂烟气排放连续监测技术规范[S].
[2]HJ/T 76-2001,固定污染源排放烟气连续监测系统技术要求及检测方法[S].
