1967年中國(guó)科學(xué)院工程力學(xué)研究所在大壩內(nèi)建設(shè)了模擬記錄式強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)臺(tái)陣,并于1970年9月移交給蘭州地震大隊(duì)(后為甘肅省地震局)進(jìn)行運(yùn)行維護(hù),2016年在大壩內(nèi)1690米高度增加一套新型數(shù)字記錄強(qiáng)震儀。
由于大壩內(nèi)部強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)臺(tái)服役時(shí)間較長(zhǎng),出現(xiàn)了設(shè)備老化、通信中斷、技術(shù)落后等問題,已無法滿足新數(shù)字化強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)要求。因此,2020年劉家峽水電廠啟動(dòng)了大壩強(qiáng)震動(dòng)監(jiān)測(cè)臺(tái)網(wǎng)建設(shè)項(xiàng)目。
此項(xiàng)目由歐美大地科技集團(tuán)下屬的歐美大地儀器設(shè)備中國(guó)有限公司和北京數(shù)泰科技有限公司共同完成。此次大壩強(qiáng)震動(dòng)監(jiān)測(cè)臺(tái)網(wǎng)建設(shè)項(xiàng)目計(jì)劃將大壩舊臺(tái)陣更換為先進(jìn)的多通道數(shù)字記錄儀,并在壩體上安裝13套三分量力平衡加速度計(jì),同時(shí)優(yōu)化光纖通信線路,以滿足大壩強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)相關(guān)規(guī)范要求。
項(xiàng)目規(guī)劃
此次項(xiàng)目主要是對(duì)大壩強(qiáng)震動(dòng)臺(tái)網(wǎng)的建設(shè)和更新優(yōu)化,工程內(nèi)容主要包括:
AC-73三分量力平衡加速度計(jì)的布局 |
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樓層 |
安裝位置 |
布設(shè)數(shù)量 |
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主壩壩頂▽1739下游側(cè) |
5 |
5樓 |
▽1690m廊道內(nèi) |
4 |
5樓 |
▽1690m強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)房?jī)?nèi) |
1 |
4樓 |
▽1673m廊道內(nèi) |
1 |
3樓 |
▽1660m廊道內(nèi) |
1 |
1樓 |
▽1615m廊道內(nèi) |
1 |
電纜使用絕緣鍍鋅套管進(jìn)行保護(hù)。壩頂▽1739上增設(shè)的5個(gè)三分量力平衡加速度計(jì)均使用鑄鋁防護(hù)盒和防水接頭進(jìn)行保護(hù)。并采用fora多通道數(shù)據(jù)采集儀進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。
AC-73
AC-73傳感器是一款為寬頻地震監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)的真正的機(jī)電系統(tǒng)三向加速度計(jì),監(jiān)測(cè)應(yīng)用都需要高靈敏度的、堅(jiān)固的傳感器,且要求維護(hù)少,定期測(cè)試方法簡(jiǎn)單。應(yīng)用于寬頻地震,天然地震,結(jié)構(gòu)測(cè)量和監(jiān)測(cè)等。已通過中國(guó)地震局組織的地震監(jiān)測(cè)專業(yè)設(shè)備定型。
項(xiàng)目施工
在所有準(zhǔn)備工作就緒后,自6月1日起歐美大地的項(xiàng)目工程師開始正式施工。施工內(nèi)容包括13個(gè)強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)臺(tái)站的布設(shè),此項(xiàng)工作分為三個(gè)部分:
以及對(duì)舊觀測(cè)臺(tái)、原通信電纜及觀測(cè)間進(jìn)行拆除和維修換新等工作。
傳感器電纜截取
傳感器(三分量力平衡加速度計(jì)AC-73)電纜截取。按照前期踏勘測(cè)量要求,分別對(duì)13個(gè)測(cè)點(diǎn)所需的電纜長(zhǎng)度進(jìn)行再次核實(shí),每根12芯瑞士GeoSIG原廠電纜均留有15米左右冗余,確保從5樓強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)房到各觀測(cè)臺(tái)站的電纜長(zhǎng)度充足。
傳感器電纜穿套管
根據(jù)各觀測(cè)臺(tái)站截取的電纜長(zhǎng)度,分別對(duì)其進(jìn)行穿管處理。套管選用鍍鋅可彎曲金屬管,外包黑色絕緣膠皮,并在套管連接處用防水膠帶加以防護(hù)。
電纜布線
5樓1690米廊道的4個(gè)觀測(cè)臺(tái)站(另外1個(gè)8號(hào)臺(tái)站在強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)房?jī)?nèi)部,直接電纜連接)直接沿原電纜走線貼壁(線管卡扣固定)匯聚到電纜豎井上方的橋架,進(jìn)入強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)房。
4樓1673米高度、3樓1660米高度、1樓1615米高度廊道內(nèi)的3個(gè)觀測(cè)臺(tái)站,通過電纜豎井往上走線,到達(dá)5樓1690米后,也進(jìn)入同一橋架,最終進(jìn)入強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)房。7樓1739米壩頂?shù)?個(gè)觀測(cè)臺(tái)站,則通過大壩樓梯間,打孔下穿(PVC管固定)到5樓1690米,通過橋架進(jìn)入強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)房。
觀測(cè)臺(tái)站的傳感器安裝
傳感器安裝要求Y軸指向真北方向,用尋北儀逐個(gè)確定好安裝方向,做好標(biāo)記后開始安裝。
每個(gè)AC-73三分量力平衡加速度計(jì)均有12芯針腳,需要將上面拉到各觀測(cè)臺(tái)站附近的電纜進(jìn)行壓線處理后,連接到AC-73的接線端子上,并用萬用表測(cè)試連通性。AC-73通過M8單螺栓和三個(gè)調(diào)平螺栓進(jìn)行固定。AC-73本身具有IP65的防塵防水等級(jí),無需特別防護(hù)。
5樓1690米廊道的4個(gè)觀測(cè)臺(tái)站(另外1個(gè)8號(hào)臺(tái)站在強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)房?jī)?nèi)部,直接安裝在地表混凝土臺(tái)面上),4樓1673米高度、3樓1660米高度、1樓1615米高度廊道內(nèi)的3個(gè)觀測(cè)臺(tái)站均直接安裝在原有的觀測(cè)間內(nèi)。
//廊道觀測(cè)間內(nèi)改造前后對(duì)比
// 一樓1615米廊道觀測(cè)間前后對(duì)比
7樓1739米壩頂?shù)?個(gè)觀測(cè)臺(tái)站,因?yàn)樘た睍r(shí)原設(shè)計(jì)的安裝點(diǎn)位安裝了瓷磚面板,需要切割瓷磚,進(jìn)行挖孔后打磨平整,再安裝AC-73,最后加上鑄鋁防護(hù)罩,地表結(jié)合處用防水膠處理,做必要的防水保護(hù)工作。
強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)房?jī)?nèi)多通道數(shù)據(jù)采集儀fora安裝
將13根進(jìn)線電纜分別壓線做好針腳后,連接到fora的接線端子上。fora采用多路冗余供電,機(jī)柜內(nèi)置2塊50Ah蓄電池,并與擁有3塊100Ah蓄電池的UPS相連接,再接入機(jī)房AC端。
傳感器觀測(cè)間安裝不銹鋼門
5樓1690米廊道的4個(gè)觀測(cè)間(另外1個(gè)8號(hào)臺(tái)站在強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)房?jī)?nèi)部,無觀測(cè)間),4樓1673米高度、3樓1660米高度、1樓1615米高度廊道內(nèi)的3個(gè)觀測(cè)間,將原有鐵皮門拆除,重新安裝不銹鋼門。同時(shí)重新安裝7樓1739米壩頂因從樓梯間布線而拆除的窗戶一扇。
//觀測(cè)間改造前后對(duì)比
通信光纖維護(hù)
fora采用網(wǎng)絡(luò)通信,通過光纖將數(shù)據(jù)分別發(fā)送至電廠的大壩安全中心和甘肅省地震局。其中電廠的大壩安全監(jiān)測(cè)中心需要將原4樓機(jī)房搬至1樓,在4樓進(jìn)行熔纖處理后,延長(zhǎng)光纖通過樓頂下放到對(duì)面1樓新機(jī)房?jī)?nèi)。
設(shè)備調(diào)試及運(yùn)行
通過瀏覽器查看/修改多通道數(shù)據(jù)采集儀fora的配置信息。并進(jìn)行觸發(fā)、通道、傳輸服務(wù)器等功能設(shè)置。
設(shè)置結(jié)束后,進(jìn)行觸發(fā)測(cè)試,下圖為6號(hào)臺(tái)站觸發(fā)的結(jié)果示意圖。
由于壩頂1-5號(hào)臺(tái)站安裝在防護(hù)盒內(nèi),人為觸發(fā)較為困難,下圖為3號(hào)臺(tái)站震動(dòng)實(shí)時(shí)波形。
歐美大地與瑞士GeoSIG深度合作,實(shí)施了多項(xiàng)結(jié)構(gòu)和震動(dòng)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目,如大理市經(jīng)開區(qū)高層建筑結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)項(xiàng)目。在項(xiàng)目實(shí)施過程中,積累了豐富的安裝調(diào)試及施工經(jīng)驗(yàn),綜合考慮各工程實(shí)際情況,保質(zhì)、保量、保時(shí)完成各項(xiàng)任務(wù)。
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