大壩變形監(jiān)測課件

大壩變形監(jiān)測大壩變形監(jiān)測12.4內部變形監(jiān)測12.4.1應力應變及溫度監(jiān)測12.4.2滲流量監(jiān)測12.4.3環(huán)境量監(jiān)測12.4.4巡視檢查12.5工程實例12.5.1首級水平控制網的布設及監(jiān)測分析12.5.2二級水平控制網的布設及監(jiān)測12.5.3大壩變形分析12.5.4大壩變形成因分析12.5.5大壩變形分析評價12.4內部變形監(jiān)測12.4內部變形監(jiān)測12.4.1應力應變及溫度監(jiān)測外力的作用，物體內部產生的力為應力，物體的變形為應變應力應變及溫度是大壩安全監(jiān)測的重要項目之一。如果說變形監(jiān)測主要是對大壩及基礎巖體進行的宏觀監(jiān)控，那么應力應變監(jiān)測就是對其進行的微觀監(jiān)控。變形監(jiān)測的一些監(jiān)測設施要在大壩建成后才能安裝、觀測，而應力應變及溫度監(jiān)測儀器則是隨混凝土澆筑而而埋入壩內隨建筑物進程展開同步觀測。

監(jiān)測內容有：混凝土壩的應力應變、接縫、溫度、鋼筋應力、預應力錨索應力圍堰防滲墻應力應變土石壩瀝青混凝土心墻應力應變土壩土壓力12.4內部變形監(jiān)測12.4.1應力應變及溫度監(jiān)測

監(jiān)測方法及意義：混凝土重力壩的壩踵、壩趾及大壩內部常布置應變計組和無應力計，通過應力測值可了解壩體整體性能以及壩踵或壩體是否產生裂縫，根據(jù)壩體的應力測值還可預計未來的應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的基巖變形計進行監(jiān)測，或采用在基巖附近的廊道內鉆孔，布置30m或45m深的多點位移計進行監(jiān)測。接縫監(jiān)測有兩種：一種是對混凝土與基巖膠結縫面的監(jiān)測。另一種是對混凝土與混凝土塊之間的接縫監(jiān)測。前一種通過埋設測縫計監(jiān)測混凝與邊坡和基巖的膠結情況。接縫監(jiān)測的目的是檢驗接縫灌漿效果和接縫縫面是否張開。溫度監(jiān)測一般埋設電阻溫度計或光纖傳感器，對臨時性監(jiān)測可埋設測溫管，了解壩體溫度變化過程是控制壩體溫度變化，防止產生裂縫的重要措施，大壩監(jiān)測資料的反饋、計算、分析，也需要各時期溫度場分布。監(jiān)測方法及意義：

裂縫，到目前為止，絕大多數(shù)混凝土大壩都產生過裂縫，一般為表面裂縫，少數(shù)為貫穿性裂縫，如果對表面裂縫不加以處理，表面裂縫就會變?yōu)樨灤┬粤芽p，對已產生的裂縫需跨縫埋設裂縫針，監(jiān)測裂縫是否發(fā)展。鋼筋應力的監(jiān)測通常布設鋼筋應力計，通過鋼筋應力監(jiān)測對判斷混凝土是否產生裂縫和是否需要加固處理是非常重要的。土壓力測量用于土石壩基座應力、土壩內的土壓力、大壩上游面泥沙淤積壓力、土石圍堰防護墻兩側的土壓力等的監(jiān)測。目前土壓力計測得的成果都不令人滿意，主要是因為儀器剛度與埋設處材料剛度不匹配及埋設方式所致，但用于分析土壓力變化過程對評價大壩性態(tài)仍有重要意義。

12.4.2滲流量監(jiān)測

在大壩上下游水位差的作用下，壩體、壩基和壩肩會出現(xiàn)滲量現(xiàn)象，滲流現(xiàn)象造成的危害主要有兩個方面：會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。滲流會給壩體壩基結構穩(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。水工建筑物中的實際滲流量狀況與設計階段的滲流量計算結果有一定出入，因此，在大壩建設過程中及建成后，必須進行滲流安全監(jiān)測，分析判斷實際發(fā)生的滲流狀況和其發(fā)展趨勢是否正常，保證水庫大壩的安全運行。12.4.2滲流量監(jiān)測滲流監(jiān)測項目滲流監(jiān)測項目

測壓管是進行滲透壓力監(jiān)測和地下水監(jiān)測的基本設施，在滲流檢測中應用廣泛。測壓管的結構形式主要包括單管式、多管式和U形測壓管。U形測壓管目前國內已基本不使用。用于滲壓監(jiān)測的滲壓計，目前普遍使用的是差動電阻式滲壓計和鋼弦式滲壓計測壓管是進行滲透壓力監(jiān)測和地下水監(jiān)測的基本設施，在12.4.3環(huán)境量監(jiān)測一般情況下，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、應力應變、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、水質變化等。只有取得準確可靠的環(huán)境量數(shù)據(jù)，才能客觀地分析效應量的成因和變化規(guī)律，發(fā)現(xiàn)運行中異常的效應量，現(xiàn)對原因量的監(jiān)測項目及其意義分述如下：12.4.3環(huán)境量監(jiān)測

水位監(jiān)測

大壩上下游水位產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，同時也產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。由于水壓力關系大壩的穩(wěn)定與安全，因此對上下游水位監(jiān)測是必要的。

大壩水位是資料分析核安全評價不可缺少的基礎資料，如分析大壩位移。通過分析發(fā)現(xiàn)，旬平均水位對位移的影響比日平均氣溫影響大。水位監(jiān)測

溫度監(jiān)測

溫度也是影響大壩變形、滲流、應力應變的原因之一，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。

溫度監(jiān)測12.4.4巡視監(jiān)測大壩巡視檢查具有全面性、及時性和直觀性等特點,是大壩儀器監(jiān)測及其自動化所不能代替的。據(jù)國內外有關資料統(tǒng)計，通過大壩巡視檢查發(fā)現(xiàn)大壩的重大安全隱患,約占出險水庫總數(shù)的70%。巡視檢查主要有目視、耳聽、手摸、鼻嗅等直觀方法，輔以地質錘、釬、皮尺、放大鏡、望遠鏡、照相機、攝影機等工具進行。如有必要還可采用坑（槽）探挖，鉆孔取樣或孔內電視等特殊方法檢查。12.4.4巡視監(jiān)測12.4工程實例黃河小浪底水利樞紐工程位于河南省洛陽市孟津縣與濟源市之間，三門峽水利樞紐下游130公里、河南省洛陽市以北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，是治理開發(fā)黃河的關鍵性工程。

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，工程初步設計為斜墻壩型，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。12.4工程實例黃河小浪底水利樞紐工程位于河大壩變形監(jiān)測課件大壩變形監(jiān)測課件12.5.1首級水平控制網的布設及監(jiān)測首級水平控制網由黃委會勘察規(guī)劃設計院測量總隊負責設計、造標和觀測。此項工作自1991年9月開始投入，于1992年上半年完成設計，1993年完成造標。從控制網的精確性、可靠性、經濟型、可檢測性四方面出發(fā)，結合小浪底水利樞紐工程地質條件復雜、工程建筑物多、工程量大且布置范圍廣的特點，主體建筑物區(qū)和滑坡區(qū)分別布設。12.5.1首級水平控制網的布設及監(jiān)測首級水平控制網由黃委會主體建筑物區(qū)首級水平控制網有固1、固2、固3、固4組成邊角全測大地四邊形。如下圖：主體建筑物區(qū)首級水平控制網有固1、固2、固3、固4組成邊角滑坡體區(qū)首級水平控制點由HG01、HG02、HG03組成邊角全測的完全三角形。如下圖：滑坡體區(qū)首級水平控制點由HG01、HG02、HG03組成首級水平控制網均按一等邊角網觀測，具體觀測技術要求：水平角采用方向觀測法且在兩個以上時間段完成，邊長觀測采用方向觀測法、每條邊對向觀測且在兩個時段內完成，天頂距觀測采用中絲法。（參看P233）儀器：T3000(0.5″)電子經緯儀ME5000激光測距儀首級水平控制網均按一等邊角網觀測，具體觀測技術要求：水平角采1994年9月至11月對首級水平控制網連續(xù)進行兩次觀測。為提高基準值精度，將兩次觀測值疊加在一起進行聯(lián)合平差，方向、邊長均取兩次觀測值的加權平均值。主體建筑物區(qū)首級水平控制網各點的坐標取用兩次觀測值的聯(lián)合平差結果，滑坡體區(qū)首級水平控制網各點的坐標取用兩次觀測平差結果的平均值。1994年9月至11月對首級水平控制網連續(xù)進行兩次觀測。為提為監(jiān)測各平面基準點的穩(wěn)定性，與1996年12月至1997年1月進行第一次復測，1997年10月至11月進行第二次復測。觀測結果采用秩虧自由網平差方法處理，為使各期觀測成果具有可比性，平差時，各期網點近似坐標均采用同一數(shù)據(jù)。各期復測各點位移量參看下表，分析結果參看課本P234。為監(jiān)測各平面基準點的穩(wěn)定性，與1996年12月至1997年112.5.2首級水平控制網的布設及監(jiān)測布設了8條視準線，監(jiān)測點均采用強制對中標墩，標墩下部設有水準標志。每條視準線兩端和壩軸線轉折點設工作基點，但在觀測中按動點進行監(jiān)測。大壩二級水平控制網（工作基點）的布置圖如下：12.5.2首級水平控制網的布設及監(jiān)測布設了8條視準線，小浪底大壩變形較大，除常規(guī)視準線觀測法外，還采用了其它觀測法：下游邊坡監(jiān)測采用多測站邊角交會和直接水準法，上游坡采用測量機器人觀測。試用GPS觀測，3臺接收機在一定操作下（參看P235），測量結果平面中誤差為3mm，高程中誤差為9mm。用GPS進行土石壩變形觀測是可行的。小浪底大壩變形較大，除常規(guī)視準線觀測法外，還采用了其它觀測法12.5.3大壩變形分析1.一般變形特征

參看下圖，可知2條283視準線變化規(guī)律一致，各測點變化連續(xù)、平順、無突變，呈現(xiàn)出河床最大壩高處位移量大，向兩岸逐漸減少趨勢，累計變化量逐年增加，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，大壩變形逐漸穩(wěn)定，符合土石變形一般規(guī)律。12.5.3大壩變形分析1.一般變形特征2.不均勻變形

參看下圖，不均勻變形