一种综合式水下振动冲击波监测方法与流程

1.本发明属于水下爆破监测技术领域，特别是涉及一种综合式水下振动冲击波监测方法。


背景技术：

2.目前，水下爆破作业已被广泛应用于国民经济的许多领域，如沉管隧道、水电站、港口码头、桥梁等结构的建造，海洋湖泊、运河港湾航道的疏通，以及大坝的修建、沉船的打捞等领域。我们国家在大力利用水下爆破开发水下资源时，遇到了很多问题，其中重要的一点表现为爆破水中冲击波及振动危害。主要包括对附近水域中的水工结构物影响、对附近水面船舶的影响、对爆炸水域中水中生物以及对附近水域中工作人员的影响等。
3.目前，传统的监测冲击波及振动均是分别进行监测，且监测装置设计存在一定缺陷，现场监测存在一定问题，导致振动测量指向性差，冲击波监测受流水干扰较大。


技术实现要素：

4.本发明为解决现有技术存在的问题，提供了一种综合式水下振动冲击波监测方法，采用该方法进行振动和冲击波监测，数据质量好，且监测设备结构设计合理、实用性高、稳定性高。
5.本发明是这样实现的，一种综合式水下振动冲击波监测方法，包括如下步骤：
6.s1、利用交通船到达确定位置后，将调节模块的方向控制调节绳系好，然后垂直将爆破振动监测模块及压载重物放入水中，待爆破振动监测模块完全入水后，标尺式拉力绳受力，缓慢下放标尺式拉力绳，使爆破振动监测模块在水中保持垂直状态；
7.s2、在爆破振动监测模块下放过程中，将固定在标尺式拉力绳上的爆破冲击波监测模块下放水中，并及时在爆破冲击波监测模块上方的标尺式拉力绳上安装浮漂；
8.s3、待标尺式拉力绳受力突然变小，此时整个监测设备底部触地，缓慢拉紧标尺式拉力绳，然后向上提标尺式拉力绳约0.5m，使得整个监测设备具有调节能力，利用调节模块的方向控制调节绳调节爆破振动监测模块指向，使爆破振动监测模块水平；然后同时下放标尺式拉力绳及方向控制调节绳，控制标尺式拉力绳下放长度间隔为0.1m，使得整个监测设备底部着床；
9.s4、整个监测设备沉放完成后，查看爆破振动监测模块中倾斜传感器的倾角数据，若倾角满足要求，适当冗余下放标尺式拉力绳，即可进行正常监测作业，开启冲击波传感器及振动传感器测量；若倾角过大，拉起标尺式拉力绳使得整个监测设备提起0.5m高度，适当平移标尺式拉力绳位置，然后再按照步骤s3进行操作调节爆破振动监测模块指向，直至水平。
10.在上述技术方案中，优选的，所述步骤s1中，缓慢下放标尺式拉力绳，下放过程中提前控制方向控制调节绳下放长度，严禁方向控制调节绳受力及混搅。
11.在上述技术方案中，优选的，所述爆破振动监测模块包括压力密封罐、倾斜传感
器、振动传感器和法兰封板，所述压力密封罐固定在标尺式拉力绳底部，所述倾斜传感器、振动传感器固定于压力密封罐内，压力密封罐内其余空间填充泡沫塑料，所述压力密封罐顶部开孔，并在开孔处设置用于引出数据线的锁扣式接头；所述压力密封罐底部四周设置有法兰盘，所述法兰封板与法兰盘连接固定使压力密封罐密封。
12.在上述技术方案中，进一步优选的，所述法兰封板与法兰盘之间设置有o型密封圈。
13.在上述技术方案中，优选的，所述压载重物环绕系紧于爆破振动监测模块外围，所述压载重物下沉力不小于200n。
14.在上述技术方案中，优选的，所述爆破冲击波监测模块可设置多个，爆破冲击波监测模块逐一下放水中。
15.在上述技术方案中，优选的，所述爆破冲击波监测模块包括冲击波传感器、弹簧和冲击波框架，所述冲击波传感器上部固定安装在冲击波框架上，冲击波传感器下部通过弹簧固定安装在冲击波框架上，所述冲击波框架固定在标尺式拉力绳上。
16.在上述技术方案中，优选的，所述浮漂的浮力为爆破冲击波监测模块及标尺式拉力绳在水中下沉力的1.2～1.5倍，其中，下沉力为重力减去浮力得到。
17.在上述技术方案中，优选的，所述步骤s3中，利用调节模块的方向控制调节绳调节爆破振动监测模块方向的方法为：在水面沿监测点分别向指向爆心方向及反向爆心方向，或与爆心方向呈垂直的两端各布设一个交通船，轻拉方向控制调节绳，即可快速调节底部爆破振动监测模块平面指向。
18.在上述技术方案中，优选的，所述调节模块包括方向调节杆和方向控制调节绳，所述方向调节杆设置有四个，分别位于所述爆破振动监测模块的法兰封板的四周呈90度间隔设置，每个所述方向调节杆的末端均设置有调节孔，所述方向控制调节绳系在调节孔上。
19.本发明具有的优点和积极效果是：
20.1、采用本发明的方法进行监测，数据方向位置准确，能获得准确标高位置下冲击波压力及水下振动三维指向；数据精确度高，能有效消除施工环境条件下冲击波及振动环境噪音。且该监测设备已成功应用于大连湾海底隧道建设工程沉管基槽爆破开挖监测。
21.2、本发明的爆破振动监测模块通过倾斜传感器及方向调节，突破性的解决了水下振动监测的方向性缺失问题，极大提高了水下振动方向精度，使得水下振动监测方向可控。
22.3、本发明的爆破冲击波监测模块采用刚性外框，保证冲击波传感器下放过程中冲击波传感器免受标尺式拉力绳直接拉拽的问题；且采用柔性弹簧，保证冲击波传感器受拉力稳定，避免了传统砝码加载条件下水流引起荷载变化。
23.4、本发明考虑水下爆破特点，需关注监测设备使用环境，利用泡沫塑料削减水下爆破冲击波，保障了振动及倾斜监测设备的安全，消除了冲击波对振动采集的干扰，提高了振动监测精度及稳定性。
24.5、本发明的监测设备结构设计合理，易于使用安装，不易损坏，安全稳定性高，造价低，通过压力密封罐及冲击波框架，有效保护水下爆破恶劣条件下仪器设备安全，可将水下爆破冲击波及振动准确获得，确保监测数据满足研究分析要求；并且减小了监测安全风险，最终实现了水下爆破冲击波及振动监测的精准和方便。
25.6、本发明适用于满足监测要求几乎全部水下冲击波及振动传感器，不仅限于特定
厂家型号传感器，具有广谱适用性。
附图说明
26.图1是本发明的实施例提供的监测设备的结构示意图。
27.图中：1、压力密封罐；2、倾斜传感器；3、振动传感器；4、法兰封板；5、泡沫塑料；6、压载重物；7、方向调节杆；8、调节孔；9、冲击波传感器；10、弹簧；11、冲击波框架；12、标尺式拉力绳；13、浮漂；14、数据线。
具体实施方式
28.为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
29.实施例
30.请参阅图1，本发明的实施例提供一种综合式水下振动冲击波监测方法，采用监测设备进行水下振动冲击波监测，包括如下步骤：
31.s1、利用交通船到达确定位置后，将调节模块的方向控制调节绳系好，然后垂直将爆破振动监测模块及压载重物6放入水中，待爆破振动监测模块完全入水后，标尺式拉力绳12受力，缓慢下放标尺式拉力绳12，使爆破振动监测模块在水中保持垂直状态；缓慢下放标尺式拉力绳12，下放过程中提前控制方向控制调节绳下放长度，严禁方向控制调节绳受力及混搅。
32.所述爆破振动监测模块包括压力密封罐1、倾斜传感器2、振动传感器3和法兰封板4，所述压力密封罐1固定在标尺式拉力绳12底部，所述倾斜传感器2、振动传感器3固定于压力密封罐1内，压力密封罐1内其余空间填充泡沫塑料5，倾斜传感器2用以判断压力密封罐1是否处于竖直状态，用以提高振动监测的方向精度，若倾斜度较大，需要抬起压力密封罐1，重新调整位置，直到倾斜度满足监测要求；填充泡沫塑料5，用于保护处于剧烈冲击波条件下倾斜传感器2及振动传感器3仪器安全免受冲击波作用，提高监测稳定性，保障监测仪器设备精度。所述压力密封罐1顶部开孔，并在开孔处设置用于引出数据线14的锁扣式接头；所述压力密封罐1底部四周设置有法兰盘，所述法兰封板4与法兰盘连接固定使压力密封罐1密封。具体的，所述法兰封板4与法兰盘之间设置有o型密封圈，保证压力密封罐1密封效果，避免水下高压环境下罐内渗漏水现象。
33.所述压载重物6环绕系紧于爆破振动监测模块外围，具体设置时位于压力密封罐1外围，用于提高水下振动监测精确度，压载重物6在满足运输安装条件下越重越好，一般所述压载重物6下沉力不小于200n，下沉力为重力减去浮力得到。
34.所述调节模块包括方向调节杆7和方向控制调节绳，所述方向调节杆7设置有四个，分别位于所述法兰封板4的四周呈90度间隔设置，每个所述方向调节杆7的末端均设置有调节孔8，所述方向控制调节绳系在调节孔8上。
35.s2、在爆破振动监测模块下放过程中，将固定在标尺式拉力绳12上的爆破冲击波监测模块下放水中，并及时在爆破冲击波监测模块上方的标尺式拉力绳12上安装浮漂13。所述爆破冲击波监测模块可设置多个，爆破冲击波监测模块逐一下放水中，以监测不同水深下的爆破冲击波，此时在最后一个爆破冲击波监测模块上方0.5～1m高度安装浮漂13。
36.所述浮漂13的浮力为爆破冲击波监测模块及标尺式拉力绳12在水中下沉力的1.2～1.5倍，其中，下沉力为重力减去浮力得到；用于保持冲击波监测标高位置稳定，不因沉放固定后标尺式拉力绳12松紧导致冲击波标高变动，要求浮漂13尽可能小，本实例中浮漂13浮力在满足将冲击波框架绷紧后，剩余浮力不大于30n。
37.在标尺式拉力绳12下放过程中，若无爆破冲击波监测模块，固定长度(默认5m)位置安装小的浮漂13，浮漂13浮力约为区间标尺式拉力绳12下沉力的1.1～1.2倍。
38.所述爆破冲击波监测模块包括冲击波传感器9、弹簧10和冲击波框架11，所述冲击波传感器9上部固定安装在冲击波框架11上，冲击波传感器9下部通过弹簧10固定安装在冲击波框架11上，冲击波框架11为新型刚柔一体式结构，外面为刚性框架，为冲击波传感器9提供安装位置及起到相应保护作用，内部为柔性弹簧10，起到增强冲击波传感器9的稳定性效果；所述冲击波框架11固定在标尺式拉力绳12上，用于上下调整水下冲击波监测相对水底高度及在布设监测设备时从水面快速获得水深，获得准确冲击波安装标高。
39.s3、待标尺式拉力绳12受力突然变小，此时整个监测设备底部触地，缓慢拉紧标尺式拉力绳12，然后向上提标尺式拉力绳12约0.5m，使得整个监测设备具有调节能力，利用调节模块的方向控制调节绳调节爆破振动监测模块指向，也就是调节振动监测指向，使爆破振动监测模块水平；然后同时下放标尺式拉力绳12及方向控制调节绳，控制标尺式拉力绳12下放长度间隔为0.1m，使得整个监测设备底部着床。
40.利用调节模块的方向控制调节绳调节爆破振动监测模块方向的具体方法为：在水面沿监测点分别向指向爆心方向及反向爆心方向，或与爆心方向呈垂直的两端各布设一个交通船，轻拉方向控制调节绳，即可快速调节底部爆破振动监测模块平面指向问题；方向控制调节绳对称使用，标尺式拉力绳12拉起压力密封罐1后，通过方向控制调节绳即可调整振动水平方向，获得某一特定方向振动。
41.s4、整个监测设备沉放完成后，查看爆破振动监测模块中倾斜传感器2的倾角数据，若倾角满足要求，适当冗余下放标尺式拉力绳12，即可进行正常监测作业，开启冲击波传感器9及振动传感器3测量；利用相关无线传输装置即可实现远程实时数据传输，同样可添加太阳能电池组实现长期监测功能。若倾角过大，拉起标尺式拉力绳12使得整个监测设备提起0.5m高度，适当平移标尺式拉力绳12位置，然后再按照步骤s3进行操作调节爆破振动监测模块指向，直至水平。
42.本发明的监测数据方向位置准确，能获得准确标高位置下冲击波压力及水下振动三维指向；数据精确度高，能有效消除施工环境条件下冲击波及振动环境噪音，确保监测数据满足研究分析要求。
43.以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。