大壩變形監(jiān)測(cè)

大壩變形監(jiān)測(cè)編輯ppt12.4內(nèi)部變形監(jiān)測(cè)12.4.1應(yīng)力應(yīng)變及溫度監(jiān)測(cè)12.4.2滲流量監(jiān)測(cè)12.4.3環(huán)境量監(jiān)測(cè)12.4.4巡視檢查12.5工程實(shí)例12.5.1首級(jí)水平控制網(wǎng)的布設(shè)及監(jiān)測(cè)分析12.5.2二級(jí)水平控制網(wǎng)的布設(shè)及監(jiān)測(cè)12.5.3大壩變形分析12.5.4大壩變形成因分析12.5.5大壩變形分析評(píng)價(jià)編輯ppt12.4內(nèi)部變形監(jiān)測(cè)12.4.1應(yīng)力應(yīng)變及溫度監(jiān)測(cè)外力的作用，物體內(nèi)部產(chǎn)生的力為應(yīng)力，物體的變形為應(yīng)變應(yīng)力應(yīng)變及溫度是大壩安全監(jiān)測(cè)的重要項(xiàng)目之一。如果說(shuō)變形監(jiān)測(cè)主要是對(duì)大壩及基礎(chǔ)巖體進(jìn)行的宏觀監(jiān)控，那么應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè)就是對(duì)其進(jìn)行的微觀監(jiān)控。變形監(jiān)測(cè)的一些監(jiān)測(cè)設(shè)施要在大壩建成后才能安裝、觀測(cè)，而應(yīng)力應(yīng)變及溫度監(jiān)測(cè)儀器則是隨混凝土澆筑而而埋入壩內(nèi)隨建筑物進(jìn)程展開(kāi)同步觀測(cè)。

監(jiān)測(cè)內(nèi)容有：混凝土壩的應(yīng)力應(yīng)變、接縫、溫度、鋼筋應(yīng)力、預(yù)應(yīng)力錨索應(yīng)力圍堰防滲墻應(yīng)力應(yīng)變土石壩瀝青混凝土心墻應(yīng)力應(yīng)變土壩土壓力編輯ppt

監(jiān)測(cè)方法及意義：混凝土重力壩的壩踵、壩趾及大壩內(nèi)部常布置應(yīng)變計(jì)組和無(wú)應(yīng)力計(jì)，通過(guò)應(yīng)力測(cè)值可了解壩體整體性能以及壩踵或壩體是否產(chǎn)生裂縫，根據(jù)壩體的應(yīng)力測(cè)值還可預(yù)計(jì)未來(lái)的應(yīng)力變化重力壩壩基和拱壩兩岸拱座的基巖變形采用10m或15m的基巖變形計(jì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，或采用在基巖附近的廊道內(nèi)鉆孔，布置30m或45m深的多點(diǎn)位移計(jì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。接縫監(jiān)測(cè)有兩種：一種是對(duì)混凝土與基巖膠結(jié)縫面的監(jiān)測(cè)。另一種是對(duì)混凝土與混凝土塊之間的接縫監(jiān)測(cè)。前一種通過(guò)埋設(shè)測(cè)縫計(jì)監(jiān)測(cè)混凝與邊坡和基巖的膠結(jié)情況。接縫監(jiān)測(cè)的目的是檢驗(yàn)接縫灌漿效果和接縫縫面是否張開(kāi)。溫度監(jiān)測(cè)一般埋設(shè)電阻溫度計(jì)或光纖傳感器，對(duì)臨時(shí)性監(jiān)測(cè)可埋設(shè)測(cè)溫管，了解壩體溫度變化過(guò)程是控制壩體溫度變化，防止產(chǎn)生裂縫的重要措施，大壩監(jiān)測(cè)資料的反饋、計(jì)算、分析，也需要各時(shí)期溫度場(chǎng)分布。編輯ppt

裂縫，到目前為止，絕大多數(shù)混凝土大壩都產(chǎn)生過(guò)裂縫，一般為表面裂縫，少數(shù)為貫穿性裂縫，如果對(duì)表面裂縫不加以處理，表面裂縫就會(huì)變?yōu)樨灤┬粤芽p，對(duì)已產(chǎn)生的裂縫需跨縫埋設(shè)裂縫針，監(jiān)測(cè)裂縫是否發(fā)展。鋼筋應(yīng)力的監(jiān)測(cè)通常布設(shè)鋼筋應(yīng)力計(jì)，通過(guò)鋼筋應(yīng)力監(jiān)測(cè)對(duì)判斷混凝土是否產(chǎn)生裂縫和是否需要加固處理是非常重要的。土壓力測(cè)量用于土石壩基座應(yīng)力、土壩內(nèi)的土壓力、大壩上游面泥沙淤積壓力、土石圍堰防護(hù)墻兩側(cè)的土壓力等的監(jiān)測(cè)。目前土壓力計(jì)測(cè)得的成果都不令人滿(mǎn)意，主要是因?yàn)閮x器剛度與埋設(shè)處材料剛度不匹配及埋設(shè)方式所致，但用于分析土壓力變化過(guò)程對(duì)評(píng)價(jià)大壩性態(tài)仍有重要意義。編輯ppt12.4.2滲流量監(jiān)測(cè)

在大壩上下游水位差的作用下，壩體、壩基和壩肩會(huì)出現(xiàn)滲量現(xiàn)象，滲流現(xiàn)象造成的危害主要有兩個(gè)方面：會(huì)使一部分水量從壩體和壩基滲流到下游，造成一定水量的滲漏損失，這在缺水地區(qū)和卡斯特地貌地區(qū)尤為重要。滲流會(huì)給壩體壩基結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和滲透穩(wěn)定造成不利影響，甚至可能引起大壩的失事和損壞。水工建筑物中的實(shí)際滲流量狀況與設(shè)計(jì)階段的滲流量計(jì)算結(jié)果有一定出入，因此，在大壩建設(shè)過(guò)程中及建成后，必須進(jìn)行滲流安全監(jiān)測(cè)，分析判斷實(shí)際發(fā)生的滲流狀況和其發(fā)展趨勢(shì)是否正常，保證水庫(kù)大壩的安全運(yùn)行。編輯ppt滲流監(jiān)測(cè)項(xiàng)目編輯ppt

測(cè)壓管是進(jìn)行滲透壓力監(jiān)測(cè)和地下水監(jiān)測(cè)的基本設(shè)施，在滲流檢測(cè)中應(yīng)用廣泛。測(cè)壓管的結(jié)構(gòu)形式主要包括單管式、多管式和U形測(cè)壓管。U形測(cè)壓管目前國(guó)內(nèi)已基本不使用。用于滲壓監(jiān)測(cè)的滲壓計(jì)，目前普遍使用的是差動(dòng)電阻式滲壓計(jì)和鋼弦式滲壓計(jì)編輯ppt12.4.3環(huán)境量監(jiān)測(cè)一般情況下，大壩變形除了受自重影響外，環(huán)境量是影響大壩變形、滲流、應(yīng)力應(yīng)變、溫度的主要原因。這些原因量包括大壩下游水位、壩址地區(qū)的氣溫、降雨量、壩前淤積、水質(zhì)變化等。只有取得準(zhǔn)確可靠的環(huán)境量數(shù)據(jù)，才能客觀地分析效應(yīng)量的成因和變化規(guī)律，發(fā)現(xiàn)運(yùn)行中異常的效應(yīng)量，現(xiàn)對(duì)原因量的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目及其意義分述如下：編輯ppt

水位監(jiān)測(cè)

大壩上下游水位產(chǎn)生的水壓力是作用于大壩的外部荷載，是影響大壩抗滑穩(wěn)定的重要因素。水壓力不僅作用于壩的上下游面，同時(shí)也產(chǎn)生浮托力和滲透壓力作用于壩體、壩肩、基巖和建基面（基巖與壩體的接觸面），影響大壩的抗滑穩(wěn)定性。由于水壓力關(guān)系大壩的穩(wěn)定與安全，因此對(duì)上下游水位監(jiān)測(cè)是必要的。

大壩水位是資料分析核安全評(píng)價(jià)不可缺少的基礎(chǔ)資料，如分析大壩位移。通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，旬平均水位對(duì)位移的影響比日平均氣溫影響大。編輯ppt

溫度監(jiān)測(cè)

溫度也是影響大壩變形、滲流、應(yīng)力應(yīng)變的原因之一，任何物體都具有熱脹冷縮的特性，大壩也不列外。氣溫和水溫是影響大壩溫度變化的主要外界因素，因此環(huán)境溫度是不可缺少的項(xiàng)目之一。

大壩壩頂垂直位移，每年7~8月膨脹變形最大，即表現(xiàn)為上升；每年2~3月氣溫較低，表現(xiàn)為收縮沉降。

編輯ppt12.4.4巡視監(jiān)測(cè)大壩巡視檢查具有全面性、及時(shí)性和直觀性等特點(diǎn),是大壩儀器監(jiān)測(cè)及其自動(dòng)化所不能代替的。據(jù)國(guó)內(nèi)外有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，通過(guò)大壩巡視檢查發(fā)現(xiàn)大壩的重大安全隱患,約占出險(xiǎn)水庫(kù)總數(shù)的70%。巡視檢查主要有目視、耳聽(tīng)、手摸、鼻嗅等直觀方法，輔以地質(zhì)錘、釬、皮尺、放大鏡、望遠(yuǎn)鏡、照相機(jī)、攝影機(jī)等工具進(jìn)行。如有必要還可采用坑（槽）探挖，鉆孔取樣或孔內(nèi)電視等特殊方法檢查。編輯ppt12.4工程實(shí)例黃河小浪底水利樞紐工程位于河南省洛陽(yáng)市孟津縣與濟(jì)源市之間，三門(mén)峽水利樞紐下游130公里、河南省洛陽(yáng)市以北40公里的黃河干流上，是黃河干流上的一座集減淤、防洪、防凌、供水灌溉、發(fā)電等為一體的大型綜合性水利工程，是治理開(kāi)發(fā)黃河的關(guān)鍵性工程。

小浪底水利樞紐主壩為壤土斜心墻土石壩，上游圍堰為壩體的一部分，壩基采用混凝土防滲墻，工程初步設(shè)計(jì)為斜墻壩型，后優(yōu)化為斜心墻壩型，兩者的主要區(qū)別在于前者以水平防滲為主，垂直防滲為輔；后者以垂直防滲為主，水平防滲為輔。編輯ppt編輯ppt編輯ppt12.5.1首級(jí)水平控制網(wǎng)的布設(shè)及監(jiān)測(cè)首級(jí)水平控制網(wǎng)由黃委會(huì)勘察規(guī)劃設(shè)計(jì)院測(cè)量總隊(duì)負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)、造標(biāo)和觀測(cè)。此項(xiàng)工作自1991年9月開(kāi)始投入，于1992年上半年完成設(shè)計(jì)，1993年完成造標(biāo)。從控制網(wǎng)的精確性、可靠性、經(jīng)濟(jì)型、可檢測(cè)性四方面出發(fā)，結(jié)合小浪底水利樞紐工程地質(zhì)條件復(fù)雜、工程建筑物多、工程量大且布置范圍廣的特點(diǎn)，主體建筑物區(qū)和滑坡區(qū)分別布設(shè)。編輯ppt主體建筑物區(qū)首級(jí)水平控制網(wǎng)有固1、固2、固3、固4組成邊角全測(cè)大地四邊形。如下圖：編輯ppt滑坡體區(qū)首級(jí)水平控制點(diǎn)由HG01、HG02、HG03組成邊角全測(cè)的完全三角形。如下圖：編輯ppt首級(jí)水平控制網(wǎng)均按一等邊角網(wǎng)觀測(cè)，具體觀測(cè)技術(shù)要求：水平角采用方向觀測(cè)法且在兩個(gè)以上時(shí)間段完成，邊長(zhǎng)觀測(cè)采用方向觀測(cè)法、每條邊對(duì)向觀測(cè)且在兩個(gè)時(shí)段內(nèi)完成，天頂距觀測(cè)采用中絲法。（參看P233）儀器：T3000(0.5″)電子經(jīng)緯儀ME5000激光測(cè)距儀編輯ppt1994年9月至11月對(duì)首級(jí)水平控制網(wǎng)連續(xù)進(jìn)行兩次觀測(cè)。為提高基準(zhǔn)值精度，將兩次觀測(cè)值疊加在一起進(jìn)行聯(lián)合平差，方向、邊長(zhǎng)均取兩次觀測(cè)值的加權(quán)平均值。主體建筑物區(qū)首級(jí)水平控制網(wǎng)各點(diǎn)的坐標(biāo)取用兩次觀測(cè)值的聯(lián)合平差結(jié)果，滑坡體區(qū)首級(jí)水平控制網(wǎng)各點(diǎn)的坐標(biāo)取用兩次觀測(cè)平差結(jié)果的平均值。編輯ppt為監(jiān)測(cè)各平面基準(zhǔn)點(diǎn)的穩(wěn)定性，與1996年12月至1997年1月進(jìn)行第一次復(fù)測(cè)，1997年10月至11月進(jìn)行第二次復(fù)測(cè)。觀測(cè)結(jié)果采用秩虧自由網(wǎng)平差方法處理，為使各期觀測(cè)成果具有可比性，平差時(shí)，各期網(wǎng)點(diǎn)近似坐標(biāo)均采用同一數(shù)據(jù)。各期復(fù)測(cè)各點(diǎn)位移量參看下表，分析結(jié)果參看課本P234。編輯ppt12.5.2首級(jí)水平控制網(wǎng)的布設(shè)及監(jiān)測(cè)布設(shè)了8條視準(zhǔn)線(xiàn)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)均采用強(qiáng)制對(duì)中標(biāo)墩，標(biāo)墩下部設(shè)有水準(zhǔn)標(biāo)志。每條視準(zhǔn)線(xiàn)兩端和壩軸線(xiàn)轉(zhuǎn)折點(diǎn)設(shè)工作基點(diǎn)，但在觀測(cè)中按動(dòng)點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。大壩二級(jí)水平控制網(wǎng)（工作基點(diǎn)）的布置圖如下：編輯ppt小浪底大壩變形較大，除常規(guī)視準(zhǔn)線(xiàn)觀測(cè)法外，還采用了其它觀測(cè)法：下游邊坡監(jiān)測(cè)采用多測(cè)站邊角交會(huì)和直接水準(zhǔn)法，上游坡采用測(cè)量機(jī)器人觀測(cè)。試用GPS觀測(cè)，3臺(tái)接收機(jī)在一定操作下（參看P235），測(cè)量結(jié)果平面中誤差為3mm，高程中誤差為9mm。用GPS進(jìn)行土石壩變形觀測(cè)是可行的。編輯ppt12.5.3大壩變形分析1.一般變形特征

參看下圖，可知2條283視準(zhǔn)線(xiàn)變化規(guī)律一致，各測(cè)點(diǎn)變化連續(xù)、平順、無(wú)突變，呈現(xiàn)出河床最大壩高處位移量大，向兩岸逐漸減少趨勢(shì)，累計(jì)變化量逐年增加，表現(xiàn)為水平位移向下游方向，垂直位移向下沉陷的變化規(guī)律。年度變化量呈逐年減少趨勢(shì)，大壩變形逐漸穩(wěn)定，符合土石變形一般規(guī)律。編輯ppt2.不