巖土工程中,滲流路徑的精確監(jiān)測是評估大壩、堤防穩(wěn)定性的關(guān)鍵。傳統(tǒng)測壓管等方法只能提供點狀信息,難以捕捉連續(xù)的滲流場變化。激光位移傳感器以其高精度、非接觸的獨特優(yōu)勢,在此領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了從“點”到“面”的創(chuàng)新性監(jiān)測。
核心原理:從表面形變反演內(nèi)部路徑
該技術(shù)的創(chuàng)新性在于其間接測量思路。它并非直接探測水流,而是通過精度(微米級)地實時測量模型或?qū)嶓w邊坡表面的微小位移,來反演內(nèi)部滲流場的動態(tài)變化。當(dāng)水分在土體中滲流并積聚時,會導(dǎo)致局部孔隙水壓力上升,引發(fā)土體膨脹、濕陷或滑移等表面變形。激光位移傳感器通過密集布點掃描,能精準捕捉這些毫米甚至微米級的形變序列。
應(yīng)用場景與創(chuàng)新價值
模型試驗可視化:在室內(nèi)物理模型中,利用單點或多點傳感器陣列掃描模型表面,可以清晰、動態(tài)地“描繪”出水分入滲、優(yōu)先流形成及浸潤線上升的完整二維/三維過程,使不可見的滲流路徑變得直觀可視。
早期預(yù)警與定位:對于實體邊坡或堤壩,在關(guān)鍵斷面布設(shè)傳感器網(wǎng)絡(luò),能夠敏銳地捕捉到因內(nèi)部滲透破壞(如管涌發(fā)展)前期所引發(fā)的局部表面隆起或沉降異常。這種形變先于明顯的滲漏或潰決發(fā)生,為險情提供了寶貴的超前預(yù)警信號和精準定位。
技術(shù)優(yōu)勢與挑戰(zhàn)
其核心優(yōu)勢在于非接觸、高分辨率、響應(yīng)快,避免了埋設(shè)傳感器對原狀土的擾動。挑戰(zhàn)則在于需排除環(huán)境溫度、振動等干擾,且對數(shù)據(jù)解譯的準確性高度依賴對巖土體力學(xué)特性的深刻理解。
結(jié)論
激光位移傳感器將表面形變監(jiān)測與滲流力學(xué)分析相結(jié)合,為理解和預(yù)警滲透破壞提供了一種全新的技術(shù)視角,是實現(xiàn)巖土基礎(chǔ)設(shè)施智慧化安全監(jiān)控的一項創(chuàng)新利器。