巖土工程中,滲流路徑的精確監測是評估大壩、堤防穩定性的關鍵。傳統測壓管等方法只能提供點狀信息,難以捕捉連續的滲流場變化。激光位移傳感器以其高精度、非接觸的獨特優勢,在此領域實現了從“點”到“面”的創新性監測。
核心原理:從表面形變反演內部路徑
該技術的創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)地實時測量模型或實體邊坡表面的微小位移,來反演內部滲流場的動態變化。當水分在土體中滲流并積聚時,會導致局部孔隙水壓力上升,引發土體膨脹、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。
應用場景與創新價值
模型試驗可視化:在室內物理模型中,利用單點或多點傳感器陣列掃描模型表面,可以清晰、動態地“描繪”出水分入滲、優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。
早期預警與定位:對于實體邊坡或堤壩,在關鍵斷面布設傳感器網絡,能夠敏銳地捕捉到因內部滲透破壞(如管涌發展)前期所引發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生,為險情提供了寶貴的超前預警信號和精準定位。
技術優勢與挑戰
其核心優勢在于非接觸、高分辨率、響應快,避免了埋設傳感器對原狀土的擾動。挑戰則在于需排除環境溫度、振動等干擾,且對數據解譯的準確性高度依賴對巖土體力學特性的深刻理解。
結論
激光位移傳感器將表面形變監測與滲流力學分析相結合,為理解和預警滲透破壞提供了一種全新的技術視角,是實現巖土基礎設施智慧化安全監控的一項創新利器。