加州圣迭戈县的北县运输区(NCTD)决定,德尔马海岸峭壁上的三段铁路轨道应该监测危险的斜坡移动。这导致了沿3300英尺(1000米)轨道的连续监测系统的开发。由于需要监测的长度,使用传统的单点监测系统,如多倾斜仪或就地倾斜仪(IPIs)是不切实际的。虚张性故障可能发生在轨道上的任何地方,因此使用单点仪器将需要大量的传感器和监视器。相反,建议沿轨道高度关注的部分安装水平时域反射仪(TDR)同轴电缆传感器。

TDR监测系统的工作原理与雷达类似。它使用同轴电缆作为传感器,任何倾斜移动都会在移动位置变形或剪切电缆。当来自反射计的电压脉冲遇到变形或传感器的末端时,反射能量的量与变形的程度成正比。反射计精确地确定变形的位置和运动的相对程度,正如反射的大小所指出的。

网站描述

监测区域由易受侵蚀的海岸断崖和相对较小的块体破坏组成。悬崖高出海滩约50英尺(15米)。沿着悬崖的铁轨从20英尺(6米)到100英尺(30米)不等。

虽然悬崖看起来很稳定,但也存在一些侵蚀问题,需要兵桩墙、排水增强和喷射混凝土加固。此外,大约五十年前,悬崖的一个部分倒塌了,造成了一列货运火车的残骸。

这些断崖由相对坚固(但断裂和节理)的砂岩和柔软的可侵蚀粉砂岩组成。波浪作用和大量的景观灌溉地下水对粉砂岩的软化和软化有一定的作用。结果是砂岩的破坏,随之而来的是局部海岸断崖的破坏。

仪器概述

远程数据采集设备包括数据记录器、多路复用器和通信设备。此外,还需要软件来编程和与数据记录器交互。TDR是一种比较新的监测边坡运动的方法。该技术最初是为定位通信和电力线的断路和故障而开发的,采用同轴电缆作为传感器和时域反射计进行测量。

一个多路复用器被用来允许多个传感器附加到一个单一的数据记录器。多路复用器连接到数据记录器上的一组端口上。数据由记录器按顺序收集。多路复用器甚至可以互相复用,创造了读取大量仪器的能力。

监控系统设计

监测系统由一个中央控制和监测单元和三个热带病评估监测站组成。中央监控单元负责检查各监测站的状态,控制系统的报警通知功能。TDR监测站每个轮测两根TDR传感器电缆,以防止电缆变形或断裂。

每个监测站都有一个Campbell Scientific CR10X数据记录器、SDMX50 TDR多路复用器和TDR100反射计。数据记录器每隔4分钟征询两根水平TDR电缆,并将反射波形与基线特征进行比较。如果反映的数据显示电缆变形或断裂,则向中央控制和监控单元的CR23X微型记录器监测的一根导线施加5 Vdc的警报信号。在那里,一个自动电话拨号器通知铁路工作人员可能有虚张声势的行动。工作人员可以通过电话与系统联系,确定电缆变形的位置,以便对断崖和轨道进行安全检查。

该数据记录器能够区分低级别警报(电缆变形表明有轻微移动)和高级别警报(电缆被剪断和可能的大规模边坡破坏)。TDR传感器电缆铺设在轨道下,并安装在与轨道平行的浅沟中。电缆被密封在水泥/砂浆中,以确保在发生边坡移动时发生变形。总共安装了大约3300英尺(1000米)的传感器电缆。

电信

每个数据记录器都连接到Campbell Scientific MD9多滴接口。使用RG59同轴电缆连接这些网络节点。在中央监测站,另一个MD9通过电话线访问网络数据记录器。

除了调制解调器,三个自动拨号器也使用电话线。当激活时,拨号器可以呼叫多达8个电话号码,并发送适用于所需操作类型的警报信息。

建设

同轴传感器电缆安装使用拖拉机安装的挖沟机。壕沟被切割成2英尺(0.7米)深,平行于轨道,距离轨道中心线13英尺(4米),在轨道和悬崖边缘之间。在沟槽底部铺上一层2英寸(50毫米)的贫混凝土,并在顶部铺设传感器电缆。在电缆顶部额外放置了1英尺(0.3米)的混凝土。混凝土凝固后,用压实填料回填沟槽的剩余部分。

创新技术应用

该项目是迄今为止具有移动报警能力的TDR斜坡监测最大的单一应用之一。警报功能的一个主要好处是,每个监测站可以拨打多达8个不同的电话号码,以通知人员可能出现的故障情况。这三个拨号器分别用于一个远程监测站。例如,如果2号远程监测站的传感器发生变形,就会向8个人发出电话,提醒他们2号监测站附近可能有斜坡移动。此外,监测区域的范围在保护受到危险斜坡移动威胁的铁路和公路方面具有很大的潜力。

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案例研究总结

应用程序

利用时域反射仪进行虚张声势监测

位置

加州圣地亚哥

产品使用

TDR100 CR10X SDMX50 MD9

贡献者

威廉·凯恩博士-凯恩地质科技有限公司

参与组织

圣地亚哥县

测量参数

边坡运动

控制设备

通过电话自动拨号发送警报

参与顾问/集成商

凯恩GeoTech公司。
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