大坝安全监控理论与应用课程(36p)课件

1、大坝安全监控理论与应用Tel：83786581Email：大坝安全监控理论与应用*第1页，共37页。绪 论 大坝安全监测必要性大坝安全监控的“大坝”常具有“水库”、“水利枢纽”、“拦河坝”等综合性含义。大坝安全监测-各种水工建筑物的安全监测。监测的必要性： 设计、施工、运行复杂，失事后果严重隐患病害和老化 ，掌握水工建筑物健康状态和有效寿命反馈设计、施工和运行防灾减灾大坝安全监控理论与应用 第2页，共37页。水工建筑物堤防沟渠、渡槽水电站涵洞、水闸大坝（含灰坝、尾矿坝）船闸、航道码头水井、基坑高边坡地下洞室大坝安全监控理论与应用 第3页，共37页。大坝的寿命可分为运行初期、正常运行期和老化期三

2、个阶段。大坝运行初期和老化期，最容易出现问题。许多隐患在施工期落下，运行期管理不当和环境变化常是诱因。大坝失事概率坝龄运行初期正常运行期老化期 大坝各龄期失事概率示意大坝安全监控理论与应用 第4页，共37页。19542003年历年溃坝数量统计 70年代各省市自治区溃坝数占相应区域50年中溃坝数比例大坝安全监控理论与应用 第5页，共37页。96座大、中型水电站大坝的主要缺陷和隐患 大坝安全监控理论与应用 第6页，共37页。206座土石坝事故原因占事故总数百分比 1000座病险水库事故类型分布 大坝安全监控理论与应用 第7页，共37页。教训1975年河南板桥、石漫滩两座大型水库、两座中型水库和58

3、座小型水库垮坝，致使29个县市1100万亩农田遭受毁灭性灾害，冲毁铁路102km，直接经济损失100亿元，死亡人数达9万人。这次垮坝堪称是世界最大垮坝惨剧；1963年海河大水，5座中型水库垮坝，死亡达1000多人；1993年青海沟后小(一)型水库垮坝，死亡320余人。 大坝安全监控理论与应用 第8页，共37页。1864年，英国戴尔戴克水库在蓄水中发生裂缝垮坝，死亡250人，800所房屋被毁。1889年，美国约翰斯敦水库洪水漫顶垮坝，死亡400010000人。1959年，西班牙佛台特拉水库发生沉陷垮坝，死亡144人。1959年，法国玛尔帕塞水库因地质问题发生垮坝，死亡421人。1960年，巴西奥

4、罗斯水库在施工期间被洪水冲垮，死亡1000人。1961年，苏联巴比亚水库洪水漫顶垮坝，死亡145人。1963年，意大利瓦伊昂拱坝水库失事，死亡2600人。1967年，印度柯依那水库诱发地震，坝体震裂，死亡180人。1979年，印度曼朱二号水库垮坝，死亡500010000人。 教训大坝安全监控理论与应用 第9页，共37页。大坝安全监控理论与应用 国内外水工程安全教训薄拱坝坝高60m，底宽6.26m,顶宽1.5m，修建在片麻岩上。1959年12月2日，当水库接近满库时45分钟内坝体突然崩溃。500名士兵丧生，下游10km一城镇变成废墟。1、法国马尔帕赛双曲拱第10页，共37页。坝下朝左岸视图右岸残

5、留坝体国内外水工程安全教训大坝安全监控理论与应用 第11页，共37页。右岸残留坝体右岸残留坝体国内外水工程安全教训大坝安全监控理论与应用 第12页，共37页。国内外水工程安全教训失事原因：基础大坝安全监控理论与应用 第13页，共37页。2、意大利瓦依昂水库滑坡国内外水工程安全教训坝高267m，是当时世界上最高的双曲拱坝。库区蓄水后，山体突然以高达2530m/s的速度下滑，近2亿方土石迅速淤满水库，掀起高过坝顶100余米的涌浪，冲毁下游3km处的村镇，造成3000人死亡，水库变为石库。大坝安全监控理论与应用 第14页，共37页。国内外水工程安全教训水库变为石库大坝安全监控理论与应用 第15页，共

6、37页。国内外水工程安全教训3、青海沟后大坝失事 大坝长265m，上游坡11.6，下游坡11.5，下游坡设有两道马道。面板厚3060cm，面板纵缝间距：河床部位14m，两岸7m，高程3255m处设一道水平缝，单层钢筋设于面板中部，配筋率0.35%0.5%。坝顶有5m高的混凝土防浪墙。 1989年9月完工，10月下闸蓄水，历时四年多。1992年9月底通过竣工验收。大坝安全监控理论与应用 第16页，共37页。青海沟后大坝失事国内外水工程安全教训大坝安全监控理论与应用 第17页，共37页。失事过程与原因分析1993年8月27日，库水位升高至3277.40m(超过了已沉陷的防浪墙)。13时，值班人员见

7、到库水漏进防浪墙和面板顶部的裂缝以及水平缝。下游坡多处漏水，下游坡台阶上能听到坝内有喷气声和水跌落声。2030，村民见到下游坡3260m和3240m马道之间涌水像自来水。21时值班人员在值班室听到闷雷般巨响，出门看到坝上喷水，土石翻滚，水雾中见到石块相碰的火花。22时，溃坝口门底部高程达到3250m。溃坝总水量为268万m3。最大流量3267m3。2340，溃坝洪水到达恰卜恰镇，死亡300多人。由于大量砂砾随水流冲失，混凝土面板悬臂临空、随之折断被水冲走，溃坝流量进一步扩大，这一过程像漫顶溃坝一样。大坝溃决后溃口形状为倒梯形，上口宽139m，下口宽61m，下口底高为3232.33m，有9块宽1

8、4m的面板折断。国内外水工程安全教训大坝安全监控理论与应用 第18页，共37页。溃坝的主要原因: 面板顶端与防浪墙底板接缝橡胶止水片因质量低劣而破坏，严重漏水，使防浪墙底板与砂卵石间产生接触冲刷以及坝体砂卵石产生管涌，导致防浪墙沉陷倾倒，库水漫过防浪墙冲刷坝体。其他原因有：(1)监测资料分析不及时充分分析，疏于管理。大坝出现异常现象时，未能开闸放水，以减轻事故破坏。失事前早已发现大坝下游面(坡脚以上)有渗水，防浪墙沉陷严重，而未能采取有效的处理措施。(2)坝体填筑时分区不清，分层明显，排水达不到自由排水。国内外水工程安全教训大坝安全监控理论与应用 第19页，共37页。国内外水工程安全教训4、奥

9、斯丁重力坝失事美国宾夕法尼亚州奥斯丁重力坝失事大坝安全监控理论与应用 第20页，共37页。国内外水工程安全教训大坝安全监控理论与应用 第21页，共37页。5、吉布森大坝漫顶 国内外水工程安全教训大坝安全监控理论与应用 第22页，共37页。6、梅山连拱坝坝肩破裂 1962年右岸大量漏水，大坝三天内向左岸倾斜57.2mm,向下游位移9.4mm，右岸各坝垛出现大量裂缝。国内外水工程安全教训大坝安全监控理论与应用 第23页，共37页。国内外水工程安全教训7、滑坡（1）1989 年 1 月 10 日在中国云南漫湾水电站大坝坝肩开挖过程中发生的滑坡，耗资近亿元治理， 150 万 kW 的水电站推迟发电近一

10、年，损失巨大。（2）天生桥二级电站闸首滑坡大坝安全监控理论与应用 第24页，共37页。8、河南75.8洪水 1975年8月8日 在一场特大暴雨中 包括板桥水库、石漫滩水库在内的两座大型水库、两座中型水库、数十座小型水库和两个滞洪区在短短数小时内相继垮坝溃决 使河南驻马店地区猝然间沟壑横溢、顿成泽国 数以万计的人失去了生命。 打捞到的尸体10万多具，后续因缺粮、感染、传染引起的死亡14万，共24万多人死亡。（ 据说在discovery中为“10 top technological catastrophe in the world”）。 管理责任缺位、应急预警缺失引起灾害扩大。国内外水工程安全教训

11、大坝安全监控理论与应用 第25页，共37页。国内外水工程安全教训9、俄罗斯萨扬.舒申斯克水电站事故水电站大坝为圆柱形的混凝土重力拱坝，坝高242m，坝顶长1074m，坝顶宽25m。2009年8月17日，俄罗斯水力发电开放式股份公司以聂泊罗日尼命名的萨扬舒中斯克水电站分公司由于水力机组有设计缺陷、设备使用和维护不当及调度管理不善等多方面因素，发生了世界水电史上罕见的重大事故，造成75人死亡，13人受伤，电站10台机组全部损坏或损毁，部分厂房结构被摧毁等重大损失。事故直接起因:水力发电机组多次穿越不建议运行区，导致产生交变的附加荷载，使水力发电机组的固定节点，连同水轮机顶盖发生和发展了疲劳损伤，引

12、发螺栓破坏，导致水轮机顶盖和水力发电机组引水通道的密封被撕裂。最终水淹厂房。大坝安全监控理论与应用 除机组设备和运行调度原因外，至少还包括：（1）没有振动监测;（2）定期检查，仅采用目测，关键部位没有采用无损检测方法;（3）管理措施不到位，无危险性综合防护和应急措施第26页，共37页。国内外水工程安全教训尾矿坝失事2000年1月30日，罗马尼亚Baia Mare尾矿坝失事，100,000 m3 含氰化物和重金属的水涌入下游河道，造成下游生态灾难，200万人的饮用水严重污染。意大利stave尾矿坝年的溃坝导致了近人死亡和巨大的财产损失。2000年广西南丹尾矿库垮塌，造成20多人死亡；2006年陕

13、西镇安某黄金尾矿坝溃坝，造成17 人死亡。 2008年9月8日山西襄汾尾矿坝溃坝 ，事故遇难人数达259人。大坝安全监控理论与应用 第27页，共37页。 贵州盘县电厂”1灰坝发生泄漏。约30米高的灰坝的底部盖板被冲开，在巨大的压力下，灰坝内所囤积的灰渣直接排入拖长江中，整个过程持续了4个多小时，据有关专家估计约有30万吨左右的灰渣废水直接排入了拖长江，给拖长江、北盘江水质造成了污染。 2008年牙买加Kingston 煤电厂32.4平方米的灰坝溃决，冲毁1.62平方公里区域，造成生态灾难，12户人家被毁。灰坝失事国内外水工程安全教训大坝安全监控理论与应用 第28页，共37页。工程失事的主要原因

14、客观技术条件限制（勘测、设计、施工）施工阶段遗留的隐患运行管理制度、不利工况、检查和监测工程老化 环境变化、材料和结构 大坝安全监控理论与应用 第29页，共37页。监测应用典型实例株树桥混凝土面板堆石坝 最大坝高78 m，1986年动工兴建，1990年11月建成并首次蓄水水库投人运行后不久，大坝即出现严重渗漏。渗漏量每年汛期随水库水位增高而增加，而非汛期只轻微减少，且渗漏量有逐年增加的趋势。 1999年11月放空水库检查,损坏情况如下：周边缝、竖缝止水损坏，混凝土面板塌陷，混凝土面板裂缝，垫层不均匀沉陷,混凝土面板脱空，垫层料细粒流失。大坝安全监控理论与应用 第30页，共37页。三板溪混凝土面

15、板堆石坝监测应用典型实例2002年开工，2006年1月7日下闸蓄水，6月库水位上升至429m（坝前最大水深约100m），2006年12月主、副坝防浪墙及坝顶结构施工完成。期间最大渗漏量27.2L/s，大坝工作性态正常。2007年6月，水库水位再次蓄水，库水位快速上涨过程中，相继出现渗漏量和幕后坝基部分渗透压力突增，总渗漏量最大达303L/s，部分监测仪器测值异常或失效。2008年1月10日，库水位降至426.25m（死水位425），检查发现12块面板一二期施工缝部位多处局部破损，外侧钢筋向外弯曲，破损最大宽度4m，最大深度达40cm。水平施工缝挤压破损！原因：河谷形状和面板结构（引起应力集中）

16、，沉降不均匀，水位上升速度过快。大坝安全监控理论与应用 第31页，共37页。1981年8月，龙羊峡遇150年特大洪水，依靠围堰混凝土心墙48支观测仪器，决定加高围堰4m抗洪。1985年6月，长江三峡新滩，监测预警，大滑坡2000万方，安全撤离，无一伤亡。洪门、南水、大洪河3座水电厂，经监测分析和补强加固，提高汛前水位，每年增加电能5700万kw.h。1998年凤滩、五强溪、柘溪三座水库在防洪关键时刻，经监测分析预测，多拦蓄洪峰洪量27亿方，相当于洞庭湖高水位时1m库容。柘林水库，经实时监测下，超过历史最高水位1.32m运行，为保证京九高速公路和京九铁路安全，起到关键作用。监测应用典型实例大坝安

17、全监控理论与应用 第32页，共37页。对策和监控技术水电站水工程： 大坝、进（引）水建筑物、厂房、边坡（含库区）、金属结构、相关交通桥梁等大坝安全状态： 施工期、蓄水期、运行期大坝结构的运行状况安全： 以设计规范、安全评价导则、安全评价细则以及国家和行业规范为依据。安全等级 电力部门：险坝、病坝、正常坝 “水电站大坝安全检查实施细则” 水利部：一类坝、二类坝、三类坝“水库大坝安全评价导则”大坝安全监控理论与应用 第33页，共37页。正常状态 指大坝（或监测的对象）达到设计要求的功能，不存在影响正常使用的缺陷，且各主要监测量的变化处于正常情况下的状态。异常状态 指大坝（或监测的对象）的某项功能已

18、不能完全满足设计要求，或主要监测量出现某些异常，因而影响正常使用的状态。险情状态 指大坝（或监测的对象）出现危及安全的严重缺陷，或环境中某些危及安全的因素正在加剧，或主要监测量出现较大异常，若按设计条件继续运行将出现大事故的状态。对策和监控技术大坝安全监控理论与应用 第34页，共37页。对策和监控技术充分掌握： 水工建筑工程建设和运行中发生的各种可能危害、事故基础：工程特征信息监控内容：应力、变形、渗流、动力特性、水流特性方法： （1）工程类比已发生危害事件或事故的经验； （2）综合运用自然科学、技术科学和管理科学等方面的有关知识，识别和预测建设、运行活动中存在的不安全因素，并采取有效的控制措

19、施防止危害、事故发生。大坝安全监控理论与应用 第35页，共37页。课程参考文献:吴中如 水工建筑物安全监控理论及其应用赵志仁 大坝安全监测的原理与应用水利水电工程质量质量检测人员从业资格考核培训系列教材（测量与监测类 监测篇）李珍照 大坝安全监测岩土工程监测手册水工建筑物观测工作手册顾冲时 大坝与坝基安全监控理论和方法及其应用混凝土坝安全监测技术规范DLT5178-2003土石坝安全监测技术规范SL60-94水工建筑物强震动安全监测技术规范（电力报批稿）观测数据的分析与处理第36页，共37页。1、不是井里没有水，而是你挖的不够深。不是成功来得慢，而是你努力的不够多。2、孤单一人的时间使自己变得

20、优秀，给来的人一个惊喜，也给自己一个好的交代。3、命运给你一个比别人低的起点是想告诉你，让你用你的一生去奋斗出一个绝地反击的故事，所以有什么理由不努力!4、心中没有过分的贪求，自然苦就少。口里不说多余的话，自然祸就少。腹内的食物能减少，自然病就少。思绪中没有过分欲，自然忧就少。大悲是无泪的，同样大悟无言。缘来尽量要惜，缘尽就放。人生本来就空，对人家笑笑，对自己笑笑，笑着看天下，看日出日落，花谢花开，岂不自在，哪里来的尘埃!5、心情就像衣服，脏了就拿去洗洗，晒晒，阳光自然就会蔓延开来。阳光那么好，何必自寻烦恼，过好每一个当下，一万个美丽的未来抵不过一个温暖的现在。6、无论你正遭遇着什么，你都要从落魄中站起来重振旗鼓，要继续保持热忱，要继续保持微笑，就像从未受伤过一样。7、生命的美丽，永远展现在她的进取之中;就像大树的美丽，是展现在它负势向上高耸入云的蓬勃生机中;像雄鹰的美丽，是展现在它搏风击雨如苍天之魂的翱翔中;像江河的美丽，是展现在它波涛汹涌一泻千里的奔流中。8、有些事，不可避免地发生，阴晴圆缺皆有规律，我们只能坦然地接受;有些事，只要你愿意努力，矢志不渝地付出，就能慢慢改变它的轨迹。9、与其埋怨世界，不如改变自己。管好自己的心，做好自己的事，比什么都