1、大坝安全监测大坝安全监测培训培训 深圳市水务工程检测有限公司深圳市水务工程检测有限公司 2010年年11月月13日日 我国大坝安全监测的现状我国大坝安全监测的现状1.水库基本情况水库基本情况v 19491949年，全国仅有大中型水库年，全国仅有大中型水库2323座；座；v 20072007年，全国各类水库年，全国各类水库8635386353座，其中大型座，其中大型529529座、中型座、中型31813181座、小型座、小型8264382643座；（座；（0909年鉴）年鉴）v 湘、粤、赣、川、鄂、滇湘、粤、赣、川、鄂、滇 6 6省水库占全国的省水库占全国的55%55%；v 湖南水库总数全国第一
2、，湖北大型水库最多，占全国大型湖南水库总数全国第一，湖北大型水库最多，占全国大型水库的十分之一；水库的十分之一；v 由水库提供灌溉水源的耕地由水库提供灌溉水源的耕地2.42.4亿亩，总灌溉面积的亿亩，总灌溉面积的1/31/3；v 北京、天津、深圳和香港等近百座城市全部或部分依靠水北京、天津、深圳和香港等近百座城市全部或部分依靠水库供水，库供水，200200亿立方米亿立方米/年；年；v 我国已建成水库是世界上水库最多的国家之一。我国已建成水库是世界上水库最多的国家之一。v 坝型坝高：土石坝占总数的坝型坝高：土石坝占总数的93%93%，坝高，坝高15m15m以上水库以上水库2.632.63万万，3
3、0m30m以上的水库以上的水库91919191座座 我国大坝安全监测的现状我国大坝安全监测的现状 2.大坝安全监测的现状大坝安全监测的现状v 多数大型水库的安全监测设施虽然较完整，但设施的技术多数大型水库的安全监测设施虽然较完整，但设施的技术水平落后，且损坏报废的很多，急需改造水平落后，且损坏报废的很多，急需改造v 中型水库中约中型水库中约50%50%有一些基本的监测设施，但大多也已损坏有一些基本的监测设施，但大多也已损坏而不能使用，另而不能使用，另50%50%左右基本没有安全监测设施左右基本没有安全监测设施v 小型水库中除少数小（小型水库中除少数小（1 1）型水库有几根测压管外，绝大多）型水
4、库有几根测压管外，绝大多数无任何监测设施数无任何监测设施v 就全国整体而言，水库大坝安全管理与信息化、现代化的就全国整体而言，水库大坝安全管理与信息化、现代化的差距很大。差距很大。v 大型水库已有较完善的大坝安全监测设施，其中相当一部大型水库已有较完善的大坝安全监测设施，其中相当一部分还实现了监测和资料整编自动化分还实现了监测和资料整编自动化安全监测目的与意义安全监测目的与意义 安全监测目的安全监测目的 （1）监测大坝施工期和运行期的安全）监测大坝施工期和运行期的安全 （2）将观测结果与设计预测进行对比，检验理论计算结）将观测结果与设计预测进行对比，检验理论计算结 果果 （3）掌握施工过程中大
5、坝的实际情况，据此完善设计理）掌握施工过程中大坝的实际情况，据此完善设计理论或施工技术方案论或施工技术方案 （4）配合工程科学研究及其他配合工程科学研究及其他 安全监测意义安全监测意义 （1）保障水库大坝运行安全）保障水库大坝运行安全 （2）推动工程设计与施工技术的进步）推动工程设计与施工技术的进步 （3）为病险工程的诊断和合理加固提供依据）为病险工程的诊断和合理加固提供依据 （4）现代化和法治化工程管理的需要）现代化和法治化工程管理的需要 现行安全监测法规、规范、规程现行安全监测法规、规范、规程 水库大坝安全管理条例水库大坝安全管理条例 土石坝安全监测技术规范土石坝安全监测技术规范（SL60
6、-94）混凝土大坝安全监测技术规范混凝土大坝安全监测技术规范（SDJ 336-89）混凝土坝安全监测技术规范混凝土坝安全监测技术规范（DL/T5178-2003）土石坝安全监测资料整编规程土石坝安全监测资料整编规程（SL169-96）混凝土坝安全监测资料整编规程混凝土坝安全监测资料整编规程（DL/T5209-2005 大坝安全监测自动化技术规范大坝安全监测自动化技术规范（DL/T5211-2005l 历年溃坝：历年溃坝：1954195420092009年年5656年间全国共发生水库溃坝年间全国共发生水库溃坝 35043504座，年均座，年均62.662.6座，其中小型座，其中小型3375337
7、5座（占座（占96%96%）l 过程分布：过程分布：溃坝高峰在大跃进、文革期间，最多溃坝高峰在大跃进、文革期间，最多19731973年溃年溃556556座，改革座，改革开放后快速减少，近年低位稳定开放后快速减少，近年低位稳定l 重大灾害：重大灾害：19751975年河南板桥、石漫滩溃坝，年河南板桥、石漫滩溃坝，19931993年青海沟后溃坝等，年青海沟后溃坝等，极大改变了大坝安全管理发展进程极大改变了大坝安全管理发展进程l 近期情况：近期情况：2000-20092000-2009年共年共4747座，年均座，年均4.74.7座，近几年是座，近几年是,07,07年年7 7座，座，0808年年1 1
8、座，座，0909年没有，年没有，1010年已有年已有8 8座座溃坝及危害溃坝及危害全球水库溃坝全球水库溃坝v 1928年美国年美国63m高的高的St.Francis(圣佛朗西斯圣佛朗西斯)重力坝重力坝溃决，死亡溃决，死亡421人。人。v 1963年意大利年意大利Vajont(瓦依昂瓦依昂)拱坝库岸滑坡，死亡拱坝库岸滑坡，死亡2000余人。余人。v 1963年中国河北东川水库溃坝，死亡年中国河北东川水库溃坝，死亡900余人。余人。v 1975年中国河南板桥水库溃坝，年中国河南板桥水库溃坝，26座水库相继溃决，座水库相继溃决，24万余人死亡，直接经济损失万余人死亡，直接经济损失34.97亿。亿。v
9、 1976年美国年美国93m高的高的Teton（提堂）土坝失事（提堂）土坝失事v 1993年青海省沟后水库溃坝，年青海省沟后水库溃坝，300余人死亡余人死亡v 2001年四川大路沟水库溃坝，伤亡近年四川大路沟水库溃坝，伤亡近40余人余人v 2009年三峡蓄水和降雨等因素影响，库区千将坪发生体年三峡蓄水和降雨等因素影响，库区千将坪发生体积约积约2400万万m3特大滑坡，直接经济损失特大滑坡，直接经济损失8000万万 l板桥水库：史上最严重溃坝 溃坝案例1975.8.8 板桥水库在河南境内，24.5m 高的粘土心墙砂壳坝，是“75.8”暴雨中溃决的一座大型水库。遭遇历史罕见暴雨洪水，1975年8月
10、8日1时30分溃决，造成巨大灾难。在国内外的大坝安全管理领域有重大影响，并深远影响了我国的水库管理、防洪标准、除险加固等一系列大坝安全工作 l沟后水库：小水库中大灾害 溃坝案例1993.8.27 沟后水库是一座小（1）型水库，位于青海省海南州共和县境内，71m高的混凝土面板砂砾石坝。由于坝顶防渗体系的隐患，库水自坝顶防浪墙与面板接缝进入坝体，造成顶部坝体湿陷及渗透破坏，于1993年8月27日溃决，使下游的海南州州府所在地恰卜恰镇等遭受重创。小水库也会出大问题，此次事故使人们重新审视小型水库的安全与管理问题 小海子水库：加固项目完工后溃坝 溃坝案例2007.4.19新疆兵团八一水库 2004青海
11、英德尔水库2005甘肃小海子水库2007内蒙古岗岗水库2007板桥水库板桥水库 水库概念水库概念 水库：水库：为防洪和兴利建设的蓄水利用工程，由枢纽、库区和下游等构为防洪和兴利建设的蓄水利用工程，由枢纽、库区和下游等构成的工程体系。大坝一般指枢纽成的工程体系。大坝一般指枢纽 规模：规模：按总库容大小将工程分为按总库容大小将工程分为 5 5级：即大（级：即大（1 1）型）型，大（大（2 2）型；中）型；中型；小（型；小（1 1）型，小（）型，小（2 2）型）型 山塘：山塘：库容低于库容低于1010万方的水库称为山塘、塘坝，暂不万方的水库称为山塘、塘坝，暂不 论坝高和下游影响，未纳入水库管理论坝高
12、和下游影响，未纳入水库管理（有些地区参照）（有些地区参照）非水库大坝：非水库大坝：拦沙坝（水保工程）、灰坝（火电附属拦沙坝（水保工程）、灰坝（火电附属 工程）、尾矿坝（冶金附属工程）工程）、尾矿坝（冶金附属工程）大坝安全监测大坝安全监测1.监测范围监测范围 （1）坝体：坝体：坝顶、迎水坡、背水坡及坝址坝顶、迎水坡、背水坡及坝址 （2）坝基和坝区：坝基和坝区：坝基、坝端、坝址近区、坝端岸坡、坝基、坝端、坝址近区、坝端岸坡、上游铺盖上游铺盖 （3）溢洪道溢洪道：进水段（引渠）、堰顶或闸室、闸墩、边：进水段（引渠）、堰顶或闸室、闸墩、边墙、胸墙、溢流面、底板、工作桥墙、胸墙、溢流面、底板、工作桥 （
13、4）输、泄水洞输、泄水洞：引水段、竖井、洞身、工作桥、出口：引水段、竖井、洞身、工作桥、出口 （5）闸门及启闭机闸门及启闭机：闸门及其开度指示器、门槽、止水：闸门及其开度指示器、门槽、止水、启闭机及备用电源、启闭机及备用电源 （6）观测及通讯设备观测及通讯设备：观测设备、通讯设施、照明及交：观测设备、通讯设施、照明及交通设施通设施2.监测手段监测手段 （1）巡视检查）巡视检查 （2）用仪器设备观测）用仪器设备观测大坝安全监测大坝安全监测3.监测内容监测内容 巡视检查巡视检查 环境量监测环境量监测 变形监测变形监测 渗流监测渗流监测 水力学观测水力学观测 结构内部应力、应变、压力、温度观测结构内
14、部应力、应变、压力、温度观测 监测阶段和测次表1.4.1 土石坝安全监测项目测次表 阶 段 和 测 次 观 测 项 目第一阶段（施工期）第二阶段（初蓄期）第三阶段（运行期）1.日常巡视检查104次/月308次/月42次/月 2.表面变开形；3.内部变形；4.裂缝及接缝；5.岸坡位移；6.混凝土面板变形63次/月104次/月104次/月63次/月63次/月104次/月3010次/月3010次/月104次/月104次/月62次/年124次/年124次/年124次/年124次/年 7.渗流量；8.坝基渗流压力；9.坝体渗流压力；10.绕坝渗流104次/月104次/月104次/月104次/月3010次
15、/月3010次/月3010次/月3010次/月63次/月63次/月63次/月63次/月11.孔隙水压力；12.土压力（应力）；13.接触土压力；14.混凝土面板应力63次/月63次/月63次/月按需要304次/月304次/月304次/月按需要63次/月63次/月63次/月按需要15.上、下游水位；16.降水量、气温；17.水温；18.波浪；19.坝前（及库区）泥沙；20.冰冻2次/日逐日量按需要按需要按需要按需要42次/日逐日量按需要按需要按需要按需要21次/日逐日量按需要按需要按需要按需要21,地震强震；22.动孔隙水压力按需要（自动测记加定期人工检查、校测）按需要（自动测记加定期人工检查、
16、校测）23.泄水建筑物水力学 按 需 要巡巡 视视 检检 查查巡视检查的分类巡视检查的分类 日常巡视检查 年度巡视检查 特殊巡视检查巡视检查方法巡视检查方法 常规方法常规方法：用眼看、耳听、手摸、鼻嗅、脚踩等直观方法，或采用简单的辅助工具对工程表面和异常现象进行检查。特殊方法特殊方法：采用开挖、钻井、钻孔取样、投放化学试剂、水下电视、水下摄影等对工程内部、水下部位或坝基进行检查。巡视检查记录和处理巡视检查记录和处理 检察人员要具备一定的工程知识和经验，相对固定人员，做好检查记录和现场填表，必要时可以附有图片、素描。现场记录及填表要及时整理，分析有无异常迹象，发现问题要及时的汇报，或采取必要的分
17、析研究工作，查明原因及时处理。巡视检查记录和整理表巡视检查记录和整理表 巡 视 检 查 部 位损 坏 或 异 常 情 况 坝 体 坝 顶防 浪 墙迎 水 面背 水 面坝 趾排 水 系 统导渗降压设施观 测 设 施 坝基和坝区坝 基基础廊道两岸坝端坝趾近区坝端岸坡上游铺盖观测设施 溢 洪 道进水段（引渠）堰 顶 或 闸 室溢 流 面消 能 工闸 门动力及启闭机工作（交通）桥下游河床及岸坡观 测 设 施 输、泄水洞（管）引 水 段进水塔（竖井）洞（管）身出 口消 能 工闸 门动力及启闭机工 作 桥观 测 设 施 其 他（包括备用电源等情况）环境量监测环境量监测环境量监测目的环境量监测目的 环境量监
18、测目的环境量监测目的是为了了解环境量的变化规律及对水工建筑物的变形、渗流和应力应变等的影响。环境量测监内容环境量测监内容 主要包括：主要包括：气温、水温、波浪、大坝上下游水位、坝前淤积、下游冲刷、地震及冰压力等环境量监测相关规范环境量监测相关规范 水位观测标准 GBJ138-90 降水量观测规范 SL21-90 水文普通测量规范 SL58-93 河流冰情观测规范 SL59-93环境量监测环境量监测水位观测水位观测监测断面及测点布置监测断面及测点布置 上游水位监测应设置在受泄流和风浪影响小、便于仪器安装埋设和监测的位置。下游水位监测应设置在受泄流影响小、水流平稳，便于仪器安装埋设和监测的位置。水
19、位监测断面应和测流断面统一布置。水位监测的方法水位监测的方法 水尺法（直立式、倾斜式、矮桩式和悬垂式）水位计法（浮子式、压力式、超声波）瞬时水位一般采用波浪仪器或电测水位计 注：水位监测的水准基面与水工建筑物的水准基注：水位监测的水准基面与水工建筑物的水准基 面应一致面应一致 环境量监测环境量监测降雨量监测降雨量监测降雨量监测点布置降雨量监测点布置 坝址区附近至少有一个观测点 观测点布置在空旷平坦，不受地形、树木、烟尘 的影响，同时应避开强风区。山区中的观测除布置在平坦空旷地段之外，还应使仪器口与山顶之间的仰角小于30降雨量观测的仪器降雨量观测的仪器 雨量器、虹吸式和翻斗式雨量计、杆式雨量计、
20、遥测雨量计、自动测报雨量计 注：雨量器、虹吸式和翻斗式雨量计注：雨量器、虹吸式和翻斗式雨量计 虹吸式雨量计翻斗式雨量计环境量监测环境量监测气温和水温监测气温和水温监测气温和水温监测布置气温和水温监测布置 坝址区附近至少有一个观测点。靠近上游坝面的库水中，布置测温垂线。土石坝的温度监测断面可设置在坝前或泄水建筑物进口前，断面上至少有3条测温垂线.观测方法观测方法 温度观测一般采用铂电阻温度计、铜电阻温度计和半导体温度计等。气温观测仪器应设在专用的百叶箱内。百叶箱的设置应符合有关气象观测规范和标准。百叶箱内应设直读式温度计，以便比测。库水温观测应将温度计牢固固定在设计测点，电缆应缚设套管保护环境量
21、监测环境量监测其他监测其他监测 v 波浪监测波浪监测 库面波浪监测 护坡波浪监测v 淤积监测淤积监测 水下部分一般用交会法，用测杆、测深锤、回声测深仪；水上部分用普通测量方法v 冰冻监测冰冻监测 土壤冻结深度监测 冰盖位移监测 冰压力监测v 地震反应监测地震反应监测 地震强震观测、动孔隙水压力观测变形监测变形监测变形监测目的变形监测目的 目的是掌握水工建筑物与地基变形的空间分析特征和随时间变化的规律，监控有害变形及裂缝等的发展趋势。项项目目主要指标主要指标部分习部分习惯名称惯名称观观测测方方法法常见设备常见设备表表面面变变形形坝面水平坝面水平位移（横位移（横向、纵向向、纵向），坝面），坝面竖直
22、位移竖直位移水平位水平位移，坝移，坝面沉降面沉降光光学学等等视准仪，引张视准仪，引张线；水准仪，线；水准仪，水管式沉降仪水管式沉降仪；全站仪；等；全站仪；等内内部部变变形形坝内水平坝内水平位移（横位移（横向、纵向向、纵向），坝内），坝内竖直位移竖直位移内部水内部水平位移，平位移，内部沉内部沉降降机机电电等等测斜仪；沉降测斜仪；沉降管，水管式沉管，水管式沉降仪；等降仪；等相相对对位位移移界面位移界面位移，裂缝开，裂缝开度度开裂，开裂，裂缝裂缝机机电电等等位移计，测缝位移计，测缝计；等计；等变形监测变形监测变形监测变形监测变形监测正负号的一般规定变形监测正负号的一般规定：水平位移水平位移 向下游或
23、向左岸为正，反之为负。竖向位移竖向位移 向下为正，向上为负。裂缝和接缝裂缝和接缝 开合度以张为正，闭合为负。倾斜监测倾斜监测 向下游、向左岸为正，反之为负。船闸闸墙的水平位移船闸闸墙的水平位移 向闸室中心为正，反之负 高边坡和滑坡体位移高边坡和滑坡体位移 向下、向左为正，反之负变形监测变形监测表面变形表面变形土石坝监测断面布置土石坝监测断面布置 横断面：横断面：一般不少于3个，且尽量布置在最大坝高处，地质条件复杂，地形突变处，坝内埋管或运行最可能发生异常的部位。纵断面：纵断面：一般不少于4个，通常在坝顶的上下游侧布设12个断面，下游坝坡半坝高以上布设1 3个断面，半坝高以下布设1 2个断面，对
24、于软基的坝体，还要在下游坝址外侧增设1 2个断面。在每个观测横断面和纵断面交点处布设表面变形观测点。在每个观测横断面和纵断面交点处布设表面变形观测点。基点布设：基点布设：起测基点起测基点可在每一纵排测点两端的岸坡上各布设一个，其高程宜与测点高程相近。水准基点水准基点一般在土石坝下游1 3km处布设2 3个。校核基点校核基点应在两岸同排工作基点连线的延长线上各布设1 2个，必要时可采用倒垂线或边角网定位。变形监测变形监测表面变形表面变形混凝土坝监测断面布置混凝土坝监测断面布置 横断面横断面一般布设在每个坝端或闸墩上，拱坝应布设在拱冠梁、拱端和14拱处 纵断面纵断面一般布设在平行于坝轴线的坝顶及坝
25、基廊道中 在每个观测横断面和纵断面交点处布设表面变形观测点。在每个观测横断面和纵断面交点处布设表面变形观测点。基点布设：基点布设：工作基点和校核基点可在每一纵排测点两端的岸坡稳定岩体上各布设1个，高程宜与测点高程接近，或布设在两岸山体的灌浆廊道内。也可以采用倒垂线作为基点。变形监测变形监测表面变形表面变形表面变形的监测方法表面变形的监测方法 水平位移观测：主要有视准线法、引张线法、水平位移观测：主要有视准线法、引张线法、垂线法、激光准直法、精密导线法、边角网法、垂线法、激光准直法、精密导线法、边角网法、交会法。交会法。竖向位移观测：精密水准法、静力水准法、三竖向位移观测：精密水准法、静力水准法
26、、三角高程法。角高程法。沉降用水准测量（工作三等，校验二等）沉降用水准测量（工作三等，校验二等）综合测量也有用全站仪，也有尝试综合测量也有用全站仪，也有尝试GPSGPS系统的。系统的。变形监测变形监测内部变形内部变形土石坝内部变形监测土石坝内部变形监测 包括分层竖向位移、分层水平位移、界面位移及深层应变监测。测点布设测点布设 分层竖向位移：分层竖向位移：布置在最大断面及特征断面上。可设13个断面。每个观测断面上可布设13条观测垂线，且有一条布设在坝轴线附近。水管式沉降仪的测点应分别布设在13、1 2、2 3坝高处。分层水平位移分层水平位移：和分层竖向位移相同。变形监测变形监测内部变形内部变形混
27、凝土坝内部变形监测混凝土坝内部变形监测 混凝土坝内部变形监测主要包括坝体挠度和倾斜。坝体挠度坝体挠度 观测点一般布设在靠近坝顶、坝基及垂线与廊道相交处。倾斜倾斜 坝体倾斜观测面应尽量设置在廊道内、坝基及垂线与廊道相交处，可以设置在坝体下游面。变形监测变形监测内部变形内部变形内部变形监测方法内部变形监测方法 竖向位移监测方法：竖向位移监测方法：水管式沉降仪、振弦式沉降仪法、连杆式分层沉降仪法。水平位移监测方法：水平位移监测方法：测斜仪法、钢丝水平位移计法。挠度观测：挠度观测：垂线法、测斜仪法。倾斜观测：倾斜观测：静力水准法、倾斜仪法。渗流监测渗流监测渗流概念 定义：水在孔隙介质中的运动 介质：渗
28、透系数K 渗流：水压力P、速度V、坡降J、渗流量Q 基本规律：达西定律V=KJ=k*（P/L）运动规律：运动方程、连续性方程 渗流场：空间区域的渗流运动的状态渗流监测渗流监测大坝渗流危害 1）土石坝：破坏防渗与排水设施，造成坝基坝体和结构渗流破坏，降低坝坡稳定性。2）混凝土坝：扬压力降低坝体稳定性，两岸地下水影响坝座和岩体稳定，对坝基和结构造成水化学侵害。3）此外：过大的渗漏损失减低工程效益。渗流分析 渗流分析是认识渗流场的方法，在介质与边界确定以后，渗流分析是渗流安全评价的重点。渗流场表达方式：渗流压力分布；函数与图表；流网、等势线与流线（浸润线）。渗流分析方法：原型监测、模型试验、数值计算
29、等。渗流监测渗流监测渗流性质 渗流性质主要反映为渗透系数K，K具有空间不均匀性和各向异性的特点，分析时简化处理。（cm/s）K的确定方法：现场试验（环坑注水、钻孔注水与压水等），室内试验，经验分析。渗流破坏 渗流破坏：渗流作用下的孔隙介质结构的改变，又称渗透变形 破坏形式：管涌、流土、冲刷 土的分类：管涌、流土、过渡型，Cu判断 破坏指标：渗透坡降J，J破坏、J允许 破坏判断：直观判断、分析比对渗流监测渗流监测渗流安全评判 在渗流场认识清楚以后，渗流的安全判断成为比较容易的问题。评判方法：破坏指标、设计条件、工程类比等。渗流控制 “上堵下排”原则，上堵措施有防渗体和防渗结构，下排措施有排水体和
30、反滤保护措施，通过这些措施将大坝渗流控制安全范围。渗流监测渗流监测坝体渗流压力观测 1）横断面布置：最大坝高处、地形或地质条件复杂坝段，一般不少于三个，尽量与变形等断面结合。2）观测孔布置：根据坝型结构及渗流场特征设34个，不少于上游、中游、下游三个。3）观测点布置：根据坝高、地层和渗流场特征，在不同高程上布置13个。观测设备 1）设备有测压管、渗压计两类。2）高坝、渗透系数小和压力变幅小的土层不宜测压管，测压管管径不宜大，渗流急变区的花管段不宜长、测点不宜少。3）观测设备的考证资料要准确，孔口要防雨水，数据采集设备要定期校验。4）造孔要干钻，反滤和分段止水要可靠。渗流监测渗流监测 观测目的及
31、内容 1）监控观测断面坝基的渗流安全变化。2）了解防渗排水措施的工作效能。3）掌握透水地基的渗压力大小及其分布。4）监控穿坝建筑物渗流安全。5）坝基范围包括天然岩土层，深入坝基的防渗排水设施等。观测布置 1）横断面布置：取决于地层结构、地质构造，断面数一般不少于 3 个，应顺流线方向布置，或与坝体渗流压力观测断面相重合。2）观测孔布置：根据建基面轮廓、坝基地质条件、防渗和排水型式，一般不少于3个。3）观测点布置：一般在不同高程布置 12个。如下示意。观测方法 与坝体观测一样，设备有测压管、渗压计两类，设备选用原则也同。一般坝基观测对测压管的限制放宽。渗流监测渗流监测渗流量渗流量 渗流量是渗流场
32、的另一大基本要素，是反应工程渗流安全问题最为敏感的效应量。它是反应渗流场介质变化最直观、最具综合的定量指标，尤其当渗透破坏征兆在渗流压力观测中反应不够充分的时，更具有特别重要作用。不论对何等工程都为必测项目。大坝的渗流量由三部分组成：坝体的渗流量、坝基的渗流量、通过两岸山体绕渗或两岸地下水补给的渗流量。渗流量观测过程中要综合考虑上下游水位、气温、水温、降雨量。对渗透水要定期取样分析。渗流量的观测布置渗流量的观测布置1）根据坝型和坝基地质条件、渗漏水出流和汇集条件，及所采用的测量方法等确定。2）对坝体、坝基、绕渗及导渗（含减压井和减压沟）的渗流量，应分区、分段进行测量。3）对明流和潜流尽可能完全
33、测量，有条件的工程宜建截水墙或观测廊道。透水层深厚不能观测是应在下游顺水流方向做地下水位观测。4）所有集水和量水设施应避免客水干扰。渗流监测渗流监测渗流量观测方法渗流量观测方法根据渗流量大小和汇集条件选用方法设备：1）容积法：流量小于1 L/s 时宜采用容积法。2）量水堰法：流量在 1300 L/s 之间时宜采用量水堰法。3）测流速法：当流量大于300 L/s 或受落差限制不能设量水堰时，可用测流速或典型断面水位的方法。渗流监测渗流监测量水堰法 量水堰类型量水堰类型 三角堰：当渗流量在：当渗流量在170 L/s之间时采用 （三角堰堰口为等腰三角形，底角为直角）梯形堰：当渗流量在10300 L/
34、s之间时采用 （一般采用1：2.5的边坡，底边宽度应 小于3倍的堰上水头，一般在0.25与1.5m之间）矩形堰：当渗流量大于50 L/s时采用 （堰口宽度应为2到5倍堰上水头，一般应在0.25与2m之间）渗流监测渗流监测量水堰的设置注意问题 1）量水堰应设在矩形断面排水沟的直线段，槽底和侧墙不漏水；2）堰板与侧墙和水流方向垂直，堰板平正，堰口水平；3）堰上水流为自由出流形式，不受其它（杂物）干扰；4）量水堰考证资料准确，存档备查。三角堰板结构示意图渗流监测渗流监测直角三角形量水堰 Q=1.4H52 式中：Q渗流量，m3/s；H堰上水头，m。梯形量水堰 Q=1.86bH3/2 式中：Q渗流量，m
35、3/s；H堰上水头，m；b堰口底宽，m。应力（压力）、应变应力（压力）、应变应力（压力）监测项目 土石坝的压力（应力）监测主要包括孔隙水压土石坝的压力（应力）监测主要包括孔隙水压力、土压力（应力）、接触土压力以及混凝土面力、土压力（应力）、接触土压力以及混凝土面板应力等。板应力等。混凝土坝的应力、应变及温度监测主要包括坝体混凝土坝的应力、应变及温度监测主要包括坝体（坝基）应力、应变、锚杆（锚索）应力、钢筋（坝基）应力、应变、锚杆（锚索）应力、钢筋应力、钢板应力及温度等。应力、钢板应力及温度等。应力（压力）、应变应力（压力）、应变孔隙水压力观测目的及内容了解土石坝坝身或坝基产生的孔隙水压力及其分
36、布了解土石坝坝身或坝基产生的孔隙水压力及其分布与消散情况与消散情况 了解孔隙水压力对施工阶段的施工质量、进度的影了解孔隙水压力对施工阶段的施工质量、进度的影响响 掌握大坝运用期间的渗流状态与坝身稳定，以确保掌握大坝运用期间的渗流状态与坝身稳定，以确保大坝安全大坝安全 提高设计和科研水平提高设计和科研水平 一般适用于饱和土及饱和度大于一般适用于饱和土及饱和度大于95%的非饱和粘的非饱和粘性土性土 观测内容包括均质土坝、水中填土坝、尾矿坝、松观测内容包括均质土坝、水中填土坝、尾矿坝、松软坝基，土石坝的土质防渗体、砂壳等影响安全软坝基，土石坝的土质防渗体、砂壳等影响安全的关键部位均需进行孔隙水压力观
37、测的关键部位均需进行孔隙水压力观测应力（压力）、应变应力（压力）、应变孔隙水压力观测设计 观测断面 根据工程重要程度、坝体尺寸、结构形式，地形地质条件及施工方法等确定 一般与沉降观测及土压力观测配合布置。观测点 每个横断面上测点数量决定于坝型和具体尺寸 以能给出所需的孔隙水压力等压线为原则应力（压力）、应变应力（压力）、应变观测仪器及其安装 仪器设备主要型式：水管式、测压管式、钢弦式、差动电阻式、电阻应变片式等。优先选用钢弦式孔隙水压力计 钢弦式孔隙水压力计的埋设，分填土中埋设和钻孔埋设两种孔隙水压力计填筑过程中埋设孔隙水压力计钻孔应力（压力）、应变应力（压力）、应变土压力土压力土压力监测目的
38、及内容土压力监测目的及内容 坝体内土压力观测坝体内土压力观测 土体或堆石体 接触土压力观测接触土压力观测 土和堆石与混凝土、岩面或圬工建筑物接触面上 目的目的 了解坝体受力情况、接触面的作用压力大小；为验证设计，判断工程安全 内容内容 土和堆石体的总应力（即总土压力）、垂直土压力、水平土压力 土和堆石与混凝土、岩面或圬工建筑物接触面上的土压力 土压力计测值为总土压力，土体有效应力土压力计测值孔隙水压力计应力（压力）、应变应力（压力）、应变坝体内土压力观测设计坝体内土压力观测设计观测断面 根据坝体结构、地质情况等因素确定，一般可选12个横断面作为观测断面观测点 在每个横断面不同高程上布置2-3排
39、测点。对心墙坝，每排的各测点可分别布置在心墙中心线、心墙与坝壳接触面上，以及下游坝壳内为计算大小主应力、剪应力，土压力计应成组埋设。对平面应力状态，在坝轴线上，每组应埋设2个土压力计，坝轴线的上游每组应埋设4个土压力计，坝轴线的下游每组应埋设3个土压力计；三向应力状态，每组应埋设6-7个压力计测点附近应埋设孔隙水压力计，以便求得该测点的有效应力。应力（压力）、应变应力（压力）、应变坝体内土压力观测方法坝体内土压力观测方法土压力计土压力计埋设 土压力计有非坑式和坑式两种埋设方法。一般土压力计的埋设宜按非坑式埋设方法进行，在堆石坝内埋设时最宜采用。安全监测自动化安全监测自动化自动化监测系统充分利用
40、现代先进的通信技术、计自动化监测系统充分利用现代先进的通信技术、计算机软硬件技术和自动化技术，集成数据采集、算机软硬件技术和自动化技术，集成数据采集、数据管理、数据整编。数据综合分析和反馈决策数据管理、数据整编。数据综合分析和反馈决策等功能与一体，对重要建筑物和构造物的安全状等功能与一体，对重要建筑物和构造物的安全状况实时监控和评判。况实时监控和评判。大坝安全监测自动化系统能够快速、准确地进行大大坝安全监测自动化系统能够快速、准确地进行大坝安全参数测量、数据采集和传输，并能进行自坝安全参数测量、数据采集和传输，并能进行自动资料整编和分析，监测资料的同步性好，能大动资料整编和分析，监测资料的同步
41、性好，能大大减少人为因素的不确定性。大减少人为因素的不确定性。安全监测自动化安全监测自动化安全监测自动化基本要求安全监测自动化基本要求可靠性 为了大坝安全监测自动化系统能长期、稳定运行，其可靠性是第一位的。只有自动监测系统具有低故障率和高可靠性，才能起到其监视大坝安全的作用。准确性 自动监测系统的准确性主要是指监测数据的准确性，这包括两个方面，即监测数据的正确性和精度经济实用性 自动化监测系统在满足的可靠性和准确性的基础上，还应考虑系统的经济实用性，主要是从系统的结构和系统的监测仪器和设备方面两个方面进行系统的优化资料整编分析资料整编分析监测资料分析利用原型观测资料，分析各效应量及监测资料分析
42、利用原型观测资料，分析各效应量及环境量之间的关系，及时掌握建筑物的运行动态环境量之间的关系，及时掌握建筑物的运行动态，对安全性态做出合理评价，从而保证大坝安全，对安全性态做出合理评价，从而保证大坝安全运行。运行。资料分析划分资料分析划分 按监测项目分类按监测项目分类 按建筑物类型分类按建筑物类型分类 按工程建设阶段分类按工程建设阶段分类监测资料分析的主要内容监测资料分析的主要内容 监测效应量的变化特征分析监测效应量的变化特征分析 环境量对监测效应量的影响分析环境量对监测效应量的影响分析 典型监测效应量的分布特征分析典型监测效应量的分布特征分析资料整编分析资料整编分析 混凝土坝的分析项目混凝土坝
43、的分析项目 坝体变形稳定坝体变形稳定 坝体强度安全坝体强度安全 坝基及坝肩稳定安全坝基及坝肩稳定安全 土石坝的分析项目土石坝的分析项目 坝与地基变形稳定性分析坝与地基变形稳定性分析 坝与地基渗流稳定性分析坝与地基渗流稳定性分析 水闸的分析项目水闸的分析项目 闸室稳定性分析闸室稳定性分析 闸室结构安全性分析闸室结构安全性分析 资料整编分析资料整编分析资料收集资料收集 监测仪器埋设及考证资料监测仪器埋设及考证资料 监测数据资料（变形、渗流、环境量等）监测数据资料（变形、渗流、环境量等）巡视检查资料巡视检查资料 相关的设计及施工资料相关的设计及施工资料资料分析资料分析 常规分析常规分析（特征值、变化率、相关分析、比较分析、分布特征分析）（特征值、变化率、相关分析、比较分析、分布特征分析）数学模型分析数学模型分析（正分析、反分析）（正分析、反分析）作图分析作图分析 安全评价安全评价（最终目的）（最终目的）谢谢 谢谢
