水利工程的變形監(jiān)測

1、2022-3-3編輯編輯ppt1變形監(jiān)測與數據處理第十四章水利工程變形監(jiān)測第十四章水利工程變形監(jiān)測 2022-3-3編輯編輯ppt2主要內容主要內容概述監(jiān)測項目及要求監(jiān)測系統(tǒng)設計小浪底大壩安全監(jiān)控系統(tǒng)設計大壩安全評判專家系統(tǒng)設計第十四章水利工程變形監(jiān)測2022-3-3編輯編輯ppt31 1概述概述 第十四章水利工程變形監(jiān)測第十四章水利工程變形監(jiān)測 變形監(jiān)測與數據處理2022-3-3編輯編輯ppt4監(jiān)測工作的重要性監(jiān)測工作的重要性建國以來，我國共修建8.3萬余座堤壩，其中15米以上大壩有1.9萬多座，30米以上大壩有近3000座，這些工程在國民經濟中發(fā)揮了巨大的作用。然而，相當一部分大壩存在著某

2、些不安全因素，這些因素不同程度地影響工程效益的發(fā)揮，甚至威脅著下游千百萬人民的生命財產安全。世界范圍內的最新統(tǒng)計結果表明，本世紀已建壩總的失事比例約為1%，一旦大壩失事，將引起難以估計的災難，這已引起各國政府和人民的普遍關注。 第1節(jié)概述2022-3-3編輯編輯ppt5監(jiān)測系統(tǒng)研究進展監(jiān)測系統(tǒng)研究進展 監(jiān)測數據的自動采集 監(jiān)測信息處理系統(tǒng)的研究開發(fā) 綜合評判專家系統(tǒng)的開發(fā)研究第1節(jié)概述2022-3-3編輯編輯ppt62 2監(jiān)測項目及要求監(jiān)測項目及要求第十四章水利工程變形監(jiān)測第十四章水利工程變形監(jiān)測 變形監(jiān)測與數據處理2022-3-3編輯編輯ppt7工作原則工作原則（1）監(jiān)測儀器和設施的布置，應

3、明確監(jiān)測目的，緊密結合工程實際，突出重點，兼顧全面，相關項目統(tǒng)籌安排，配合布置。應保證具有在惡劣氣候條件下仍能進行重要項目的監(jiān)測。（2）儀器設備要耐久、可靠、實用、有效，力求先進和便于實現自動化監(jiān)測。（3）儀器的安裝和埋設必須及時，必須按設計要求精心施工，應保證第一次蓄水期能夠獲得必要的監(jiān)測成果，并應做好儀器的保護；埋設完工后，及時作好初期測讀工作，并繪制竣工圖、填寫考證表，存檔備查。（4）儀器監(jiān)測嚴格按照規(guī)程規(guī)范和設計要求進行，相關監(jiān)測項目力求同時監(jiān)測；針對不同監(jiān)測階段，突出重點進行監(jiān)測；發(fā)現異常，立即復測；做到監(jiān)測連續(xù)、數據可靠、記錄真實、注記齊全、整理及時，一旦發(fā)現問題，及時上報。（5）

4、儀器監(jiān)測應與巡視檢查相結合。第2節(jié)監(jiān)測項目及要求2022-3-3編輯編輯ppt8基本要求基本要求（1）可行性研究階段。提出安全監(jiān)測系統(tǒng)的總體設計專題、監(jiān)測儀器及設備的數量；監(jiān)測系統(tǒng)的工程概算。（2）招標設計階段。提出監(jiān)測系統(tǒng)設計文件，包括監(jiān)測系統(tǒng)布置圖、儀器設備清單、各監(jiān)測儀器設施的安裝技術要求、測次要求及工程預算等。（3）施工階段。提出施工詳圖，應做好儀器設備的檢驗、埋設、安裝、調試和保護，應繪制竣工圖，編寫埋設記錄和竣工報告；應固定專人進行監(jiān)測工作，保證監(jiān)測設施完好和監(jiān)測數據連續(xù)、可靠、完整，應按時進行監(jiān)測資料分析，評價施工期大壩安全狀況，為施工提供決策依據。（4）首次蓄水階段。應制定首次

5、蓄水的監(jiān)測工作計劃和主要的設計監(jiān)控技術指標；按計劃要求做好儀器監(jiān)測和巡視檢查；擬定基準值，定時對大壩安全狀態(tài)作出評價并為蓄水提供依據。（5）運行階段。應進行經常的和特殊情況下的監(jiān)測工作；定期對監(jiān)測設施進行檢查、維護和鑒定，以確定是否應報廢、封存或繼續(xù)觀測、補充、完善和更新，定期對監(jiān)測資料進行整編和分析。第2節(jié)監(jiān)測項目及要求2022-3-3編輯編輯ppt9工作狀態(tài)劃分工作狀態(tài)劃分應定期對監(jiān)測結果進行分析研究，并按下列類型對大壩的工作狀態(tài)作出評估： （1）正常狀態(tài)，指大壩（或監(jiān)測的對象）達到設計要求的功能，不存在影響正常使用的缺陷，且各主要監(jiān)測量的變化處于正常情況下的狀態(tài)。 （2）異常狀態(tài)，指大壩

6、（或監(jiān)測的對象）的某項功能已不能完全滿足設計要求，或主要監(jiān)測量出現某些異常，因而影響正常使用的狀態(tài)。 （3）險情狀態(tài)，指大壩（或監(jiān)測的對象）出現危及安全的嚴重缺陷，或環(huán)境中某些危及安全的因素正在加劇，或主要監(jiān)測量出現較大異常，若按設計條件繼續(xù)運行將出現大事故的狀態(tài)。第2節(jié)監(jiān)測項目及要求2022-3-3編輯編輯ppt10變形監(jiān)測符號變形監(jiān)測符號第2節(jié)監(jiān)測項目及要求2022-3-3編輯編輯ppt11水工建筑物監(jiān)測項目（水工建筑物監(jiān)測項目（1 1）第2節(jié)監(jiān)測項目及要求2022-3-3編輯編輯ppt12水工建筑物監(jiān)測項目（水工建筑物監(jiān)測項目（2 2）第2節(jié)監(jiān)測項目及要求2022-3-3編輯編輯ppt1

7、3安全監(jiān)測次數安全監(jiān)測次數第2節(jié)監(jiān)測項目及要求2022-3-3編輯編輯ppt143 3監(jiān)測系統(tǒng)設計監(jiān)測系統(tǒng)設計第十四章水利工程變形監(jiān)測第十四章水利工程變形監(jiān)測 變形監(jiān)測與數據處理2022-3-3編輯編輯ppt15監(jiān)測斷面布置監(jiān)測斷面布置( (土石壩土石壩) )（1）觀測橫斷面。布置在最大壩高、原河床處、合龍段、地形突變處、地質條件復雜處、壩內埋管或運行可能發(fā)生異常反應處。一般不少于23個。（2）觀測縱斷面。在壩頂的上游或下游側布設12個，在上游壩坡正常蓄水位以上1個，正常蓄水位以下可視需要設臨時斷面，下游壩坡25個。（3）內部斷面。一般布置在最大斷面及其它特征斷面處，可視需要布設13個，每個斷

8、面可布設13條觀測垂線，各觀測垂線還應盡量形成縱向觀測斷面。 界面位移一般布設在壩體與岸坡連接處，不同壩料的組合壩型交界處及土壩與混凝土建筑物連接處。第3節(jié)監(jiān)測系統(tǒng)設計2022-3-3編輯編輯ppt16監(jiān)測斷面布置監(jiān)測斷面布置( (混凝土壩混凝土壩) )（1）觀測縱斷面。通常平行壩軸線在壩頂及壩基廊道設置觀測縱斷面，當壩體較高時，可在中間適當增加12個縱斷面。當缺少縱向廊道時，也可布設在平行壩軸線的下游壩面上。（2）內部斷面。布置在最大壩高壩段或地質和結構復雜壩段，并視壩長情況布設13個斷面。應將壩體和地基作為一個整體進行布設。拱壩的拱冠和拱端一般宜布設斷面，必要時也可在l/4拱處布設。第3節(jié)

9、監(jiān)測系統(tǒng)設計2022-3-3編輯編輯ppt17監(jiān)測斷面布置監(jiān)測斷面布置( (滑坡體滑坡體) )（1）兩壩肩附近的近壩區(qū)巖體。垂直壩軸線方向各布設12個觀測橫斷面。（2）滑坡體順滑移方向布設13個觀測斷面，包括主滑線斷面及其兩側特征斷面。（3）必要時可大致按網格法布置。第3節(jié)監(jiān)測系統(tǒng)設計2022-3-3編輯編輯ppt18水平位移觀測點布置水平位移觀測點布置( (位移標點位移標點) )（1）土石壩。在每個橫斷面和縱斷面交點等處布設位移標點，一般每個橫斷面不少于3個。位移標點的縱向間距，當壩長小于300m時取3050m，壩長大于300m時，一般取50 100m。（2）混凝土壩。在觀測縱斷面上的每個壩

10、段、每個垛墻或每個閘墩布設一個標點，對于重要工:程也可在伸縮縫兩側各布設一個標點。（3）近壩區(qū)巖體及滑坡體。在近壩區(qū)巖體每個斷面上至少布設3個標點，重點布設在靠壩肩下游面。在滑坡體每個觀測斷面上的位移標點一般不少于3個，重點布設在滑坡體后緣起至正常蓄水位之間。第3節(jié)監(jiān)測系統(tǒng)設計2022-3-3編輯編輯ppt19水平位移觀測點布置水平位移觀測點布置( (工作基點工作基點) )（1）土石壩。在兩岸每一縱排標點的延長線上各布設一個工作基點。當壩軸線為折線或壩長超過500m時，可在壩身每一縱排標點中部增設工作基點兼作標點，工作基點的間距取決于采用的測量儀器。（2）混凝土壩。可將工作基點布設在兩岸山體的

11、巖洞內或位移測線延長線的穩(wěn)定巖體上。（3）近壩區(qū)巖體及滑坡體。選擇距觀測標點較近的穩(wěn)定巖體建立工作基點。第3節(jié)監(jiān)測系統(tǒng)設計2022-3-3編輯編輯ppt20水平位移觀測點布置水平位移觀測點布置( (校核基點校核基點) )（1）土石壩。一般仍采用延長方向線法，即在兩岸同排工作基點連線的延長線.上各設12個校核基點，必要時可設置倒垂線或采用邊角網定位。（2）混凝土壩。校核基點可布設在兩岸灌漿廊道內，也可采用倒垂線作為校核基點，此時校核基點與倒垂線的觀測墩宜合二為一。（3）近壩區(qū)巖體及滑坡體。可將工作基點和校核基點組成邊角網或交會法進行觀測。有條件時也可設置倒垂線。第3節(jié)監(jiān)測系統(tǒng)設計2022-3-3

12、編輯編輯ppt21垂直位移測點布置垂直位移測點布置在通常情況下，垂直位移采用精密水準測量方法觀測。水準測量的基準點應根據工程建筑物的規(guī)模、受力區(qū)范圍、地形地質條件及觀測精度要求等綜合考慮，原則上要求這種類型的點能長期穩(wěn)定，且變形值小于觀測誤差。水準基點的形式可采用土基標、地表巖石標、深埋鋼管標、雙金屬管標等，具體形式可根據實際情況確定。一般分別在壩頂及壩基處各布設一排沉降監(jiān)測標點，在高混凝土壩中間高程廊道內和高土石壩的下游馬道上，也應適當布置觀測標點。沉降標點可根據實際需要采用綜合標、混凝土標、鋼管標、墻上標等形式。第3節(jié)監(jiān)測系統(tǒng)設計2022-3-3編輯編輯ppt22水平位移監(jiān)測方法（水平位移

13、監(jiān)測方法（1 1）第3節(jié)監(jiān)測系統(tǒng)設計2022-3-3編輯編輯ppt23第3節(jié)監(jiān)測系統(tǒng)設計水平位移監(jiān)測方法（水平位移監(jiān)測方法（2 2）2022-3-3編輯編輯ppt24垂直位移監(jiān)測方法垂直位移監(jiān)測方法第3節(jié)監(jiān)測系統(tǒng)設計2022-3-3編輯編輯ppt254 4小浪底大壩安全監(jiān)控系統(tǒng)設計小浪底大壩安全監(jiān)控系統(tǒng)設計 第十四章水利工程變形監(jiān)測第十四章水利工程變形監(jiān)測 變形監(jiān)測與數據處理2022-3-3編輯編輯ppt26工程概況工程概況小浪底水利樞紐是我國目前在建的最大水利樞紐工程之一，工程位于河南省洛陽市以北約40km的黃河干流上，是一座以防洪、防凌、減淤為主，兼顧發(fā)電、灌溉、供水等綜合利用的水利樞紐工

14、程。樞紐由大壩、泄洪排沙建筑物、水電站等組成。大壩為壤土斜心墻堆石壩，最大壩高154m，總庫容126.5億m3， 泄洪排沙建筑物由三條孔板泄洪洞、三條明流泄洪洞、三條排沙洞和正常溢洪道及非常溢洪道組成，水電站系統(tǒng)由六條引水洞發(fā)電、地下廠房和三條尾水洞組成，電站裝機6臺，總容量1800MW，地下廠房長250. 15m，寬26.20m。 第4節(jié)小浪底大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)設計2022-3-3編輯編輯ppt27小浪底水利樞紐工程小浪底水利樞紐工程第4節(jié)小浪底大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)設計2022-3-3編輯編輯ppt28基本觀測斷面基本觀測斷面大壩觀測儀器主要布置在三個橫斷面和兩個縱斷面上；AA觀測斷面位于F1斷層

15、破碎帶處，F1斷層對大壩的影響較大，是重點觀測部位； BB觀測斷面位于最大壩高處，而且覆蓋層最深(70多米)，是壩體的典型觀測斷面； CC觀測斷面位于左岸，該斷面防滲體基本上處于巖石基礎和河床覆蓋層的交界部位，同時斷面下游壩軸線上有一基巖陡坎，使其變形比較復雜，有引起裂縫的可能。兩個縱斷面為沿斜心墻軸線的斷面DD及沿壩軸線的斷面EE。第4節(jié)小浪底大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)設計2022-3-3編輯編輯ppt29小浪底大壩外部監(jiān)測系統(tǒng)布置小浪底大壩外部監(jiān)測系統(tǒng)布置第4節(jié)小浪底大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)設計2022-3-3編輯編輯ppt30變形監(jiān)測變形監(jiān)測大壩的外部變形觀測分為水平變形和豎直變形兩部分。壩體表面的觀測標

16、點既可作為水平變形測量的標點又可當作豎直變形測量的標點。大壩外部變形共布設測線8條，156個測點，順河流方向的水平位移采用視準線法或小角度法觀測；沿壩軸線方向的水平位移采用量距法進行觀測；壩體的沉陷采用二等精密水準進行施測。壩體內部變形觀測主要有水平位移觀測、垂直位移觀測及界面相對錯動觀測，主要采用四種方法進行觀測，分別是：測斜儀、堤應變計、界面應變計及鋼弦式沉降計。大壩共設有17支測斜管，分別以垂直向、傾斜向及水平向三種方式埋設，并在一定的間距安裝有沉降環(huán)，以測量壩體三個方向的變形。第4節(jié)小浪底大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)設計2022-3-3編輯編輯ppt31滲流監(jiān)測滲流監(jiān)測壩基滲流是該工程的重點監(jiān)測項

17、目，監(jiān)測的重點部位是沿整個大壩防滲線及斜心墻基礎面的滲壓力。監(jiān)測項目包括繞壩滲流、壩體內的孔隙水壓力和浸潤線分布。對F1斷層兩側及右岸灘地也需要監(jiān)測其滲流穩(wěn)定性。壩體滲壓監(jiān)測儀器主要布置在三個橫向觀測斷面內，另外，在 BB觀測斷面上游堆石體內布置了6支滲壓計。為了監(jiān)測F1斷層及其兩側破碎帶的滲流穩(wěn)定性，沿F1斷層壩基下共布設有15支滲流觀測儀器。第4節(jié)小浪底大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)設計2022-3-3編輯編輯ppt32土壓力監(jiān)測土壓力監(jiān)測土壓力監(jiān)測分為土體中應力和邊界土壓力兩類，前者設置在壩體主觀測斷面內，后者設置在基礎界面上。壩體應力觀測采用土壓力計。由于大壩河谷較寬，故考慮按平面問題布設測點。結合

18、壩體的計算情況，沿壩高設兩排共11組土壓力計組。第4節(jié)小浪底大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)設計2022-3-3編輯編輯ppt33地震反應監(jiān)測地震反應監(jiān)測壩址區(qū)基本烈度為7度，地震反應監(jiān)測對象主要是3度以上的地震反應。設置兩個橫向、一個縱向觀測斷面和一個基礎效應臺，共設10個監(jiān)測點，儀器采用數字式三分量強震儀。第4節(jié)小浪底大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)設計2022-3-3編輯編輯ppt34混凝土防滲墻監(jiān)測混凝土防滲墻監(jiān)測混凝土防滲墻分為主壩防滲墻和圍堰防滲墻監(jiān)測。主壩防滲墻墻外設滲壓計和邊界土壓力計、墻內設應變計、鋼筋計、無應力計等應力應變監(jiān)測；另設傾角計和堤應變計進行墻體變形監(jiān)測。第4節(jié)小浪底大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)設計2022

19、-3-3編輯編輯ppt355 5大壩安全評判專家系統(tǒng)設計大壩安全評判專家系統(tǒng)設計 第十四章水利工程變形監(jiān)測第十四章水利工程變形監(jiān)測 變形監(jiān)測與數據處理2022-3-3編輯編輯ppt36基本要求基本要求（1） 合理的開發(fā)環(huán)境（2） 完整的系統(tǒng)功能（3） 先進的處理方法（4） 美觀的用戶界面（5） 可靠的評判結果第5節(jié)大壩安全評判專家系統(tǒng)設計2022-3-3編輯編輯ppt37基本結構基本結構（1）數據庫及其管理子系統(tǒng)；（2）模型庫及其管理子系統(tǒng)；（3）方法庫及其管理子系統(tǒng)；（4）知識庫及其管理子系統(tǒng)；（5）綜合分析推理子系統(tǒng)。第5節(jié)大壩安全評判專家系統(tǒng)設計2022-3-3編輯編輯ppt38知識庫模

20、型庫方法庫數據庫總控數據庫管理子系統(tǒng)模型庫管理子系統(tǒng)方法庫管理子系統(tǒng)知識庫管理子系統(tǒng)綜合推理子系統(tǒng)大壩安全評判專家系統(tǒng)結構大壩安全評判專家系統(tǒng)結構第5節(jié)大壩安全評判專家系統(tǒng)設計2022-3-3編輯編輯ppt39系統(tǒng)總控系統(tǒng)總控建立各子系統(tǒng)之間的聯系，提供系統(tǒng)主菜單及選單功能，控制各庫和各子系統(tǒng)的協調運行。第5節(jié)大壩安全評判專家系統(tǒng)設計2022-3-3編輯編輯ppt40數據庫及其管理子系統(tǒng)數據庫及其管理子系統(tǒng)是面向數據信息存儲、查詢的計算機軟件系統(tǒng)，是整個專家系統(tǒng)運行的基礎。數據庫的主要內容包括：工程檔案庫、觀測儀器特征庫、觀測數據庫等。數據庫的管理工作主要包括：數據資料的采集、錄入、存儲、整編

21、、查詢、傳輸、報表和圖示等。第5節(jié)大壩安全評判專家系統(tǒng)設計2022-3-3編輯編輯ppt41方法庫及其管理子系統(tǒng)方法庫及其管理子系統(tǒng)是用于方法信息的存儲和調用管理的計算機軟件系統(tǒng)。方法庫的方法主要包括：觀測數據預處理和檢驗、觀測數據統(tǒng)計分析、監(jiān)控數學模型、結構分析程序集、滲流場分析程序集、反分析程序集、綜合分析模塊、輔助決策模塊等。方法庫的管理工作主要包括：方法的添加、刪除、修改、調用等。第5節(jié)大壩安全評判專家系統(tǒng)設計2022-3-3編輯編輯ppt42模型庫及其管理子系統(tǒng)模型庫及其管理子系統(tǒng)主要提供各類建模程序和儲存建筑物不同部位及測點的各類模型數據，并對模型數據進行系統(tǒng)管理。模型庫的主要模型包括：統(tǒng)計模型、確定性模型、混合模型、空間位移場模型等。模型庫的管理工作主要包括：模型的建立、查詢、修改、刪除等。第5節(jié)大壩安全評判專家系統(tǒng)設計2022-3-3編輯編輯ppt43知識庫及其管理子系統(tǒng)知識庫及其管理子系統(tǒng)是用于知識信息的存儲和使用管理的計算機軟件系統(tǒng)。本模塊的主要知識內容包括：建筑物的監(jiān)控指標、日常巡視檢查評判標準、觀測中誤差限值、力學規(guī)律指標、領域專家的知識和經驗、規(guī)程、規(guī)范的有關條款等。對知識庫的管理主要是對知識庫進行輸入、查詢、修改、刪除等。第5節(jié)大壩安全評判專家系統(tǒng)設計2022-3-3編輯編輯ppt44綜合分析推理子系統(tǒng)綜合分析推理子系統(tǒng)對工程觀測信息進行綜