水库大坝安全监测方案

.大坝安全监测设计方案.1概述工程背景和意义益的供水工程。水库位于古偿河水库工程位于柳州市鹿寨县黄冕乡古偿村上游3km的古偿河上，坝址距黄冕乡约9km，距鹿寨县城约40km，至柳州67km。，雨量丰沛，植被良好。偿河水库建工程由拦河坝、溢洪道、输水系统、上坝大路等建筑物组成。9380万m3，远期42.6万m3，枢纽主要建筑物包括碾压混凝土重力坝(含溢流表孔、泄洪冲沙中孔)、取水建筑物及输水管线等，次要建筑物主要包括上坝大路及交力坝段、右岸非溢流重力坝段组成。我国共有3482座水库垮坝。七十年月平均每年垮200多座，其中1973年高达201975万余人死亡，损失沉重。如图1图11975.8.图2大坝安全关系到百姓的生命财产安全全监测措施是格外有必要的。工程内容及目标工程内容大坝安全监测是通过仪器观测和人工的现场检查监视，对大坝坝算和分析对工程的工作状态进展评估作用。:..仪器监测仪器监测安全检查变形监测现场巡察检查渗流监测现场监视应力监测水文气象监测工程目标安全监测除了准时把握建筑物的工作状态，确保安全外，其还有诊断、推测、法律、争辩等方面的作用。改进；对担忧全迹象和险情的诊断并实行措施进展加固等；状态做出准时有效的预报；助于确定缘由和责任，以便法庭作出公正判决；定量信息等。开发原则设备根底原则接口故障不影响其他系统，故障自诊断和远程维护，防潮、防腐、耐湿、抗风、防雷警任务。牢靠性原则设备具有备用电源，假设以太阳能为根本电源，确保其牢靠。对于其它设备，要充分考虑其可能面临的应急断电问题，包含安全型继电器。稳定性原则7*24到达工业级标准。安全性原则防火墙两个角度进展数据保密工作，防止受到攻击、窃取、恶意篡改等非法访问，同时供给数据自动备份功能，保护数据库本身的安全。可扩展性原则本次开发的系统包括硬件和软件两大局部内容享。可维护性原则行状态监视、故障定位、故障智能识别及故障报警。开发依据有关规程标准和技术标准。《降雨量观测标准》《水利水电工程设计洪水计算标准》SL44-2022〕7号令，《水库大坝安全治理条例》1991水利部，《土石坝安全监测技术标准》SL10-9〕《水文情报预报标准》SL250-2022〕《水文自动测报系统标准》SL61-9〕《水文自动测报系统设备根本技术条件》SL/T102-1995(GB11931-89)《水文测报装置遥测水位计》GB11930-8〕2 总体设计一个监测系统主要由现场的监测仪器、导线、采集测控单元，通讯装置、计算机及其相应的监测软件等构成。以下图为监测系统的根本构造图：变变形监测外表位移水平位移垂直位移内部位移水平位移垂直位移缝隙整体位移倾斜弯曲大坝安全监测软件平台渗流监测扬压力地下水位孔隙压力渗流量混凝土应力监测安全检查岩体钢材土压力水文气象监测温度雨量安全监测工作贯穿于坝工建设与运行治理的全过程，根本3个阶段。工程设计阶段主要是完成一个监测工程恰当、测点布局合理、监测规模适宜的安全监测设计。施工阶段主要是完成监测设施的施工，并为工程施工方案供给依据。运行治理阶段主要是准时把握大坝构造性态.变形监测简介大坝变形的的主要概念有：外表位移、内部位移和整体位移。外表和内部位移都包含垂直水平位移两方面，整体位移包含含弯曲、倾斜、裂缝三方面。以下图为大坝变形示意图：这些指标中，通过以下几个观测工程可以反映大坝变形外表水平位移观测垂直位移观测〔包括坝体外表、内部〕挠度〔与以上联合，表征内部位移〕倾斜度裂缝状况〔变形的极端状况〕.布点一般在外表布设的点多一点，缘由是：便利、也是位移变化最大的部位；内部和各方向上的布点一般应当大3个观测断面的布设本大坝属于混凝土〔重力坝或拱坝等位移观测1~2纵继面内部断面〔横断面〕：布置在最大坝高断面上，与构造简单断面处1~2个挠度观测〔倾斜观测与挠度观没设置全都〕2~3条垂线即可，同一垂线设置多个测点裂缝观测〔设在接缝、突变部位和重点部位横断面与纵断面应当相互穿插，共用一个测点水平位移的观测法、测斜仪与位移计、卫星定位法和导线法〔全站仪〕，本节着重介绍引张线法、视准线法的使用。.引张线法原理：:布设位置.在坝体外表沿坝轴线方向布置观测基点一般设在坝体两端的不受坝体变形影响的基岩上或廊道里坝顶与下游侧布线多，上游侧布线少视准线法根本原理与引张线法根本全都，但是其固定不动的“线”，是经纬仪的光线：观测基点构造：基点固定在坝两侧相对不变形的位置上步位移。强制对中。.观测方法限与篇幅，不做多讲。垂直位移的观测观测方法有周密水准法，沉降仪法，沉降板法，多点位移计法，这里着重介绍沉降仪法和沉降板法。沉降仪法：本工程用钢弦式，其内部构造见以下图：该传感器随着外界压力的变化，频率也会发生变化，其数学模型是：.1 Ff 2 ml沉降板法：适用于监测分层垂直位移，坝体内部垂直位移。挠度观测简介挠度指坝体的分层变样子况，有正垂线、倒垂线两种方法，混凝土坝一般布置在最高坝段面，拱冠处。正垂线法.倒垂线法3.4倾斜观测混凝土坝常用的是倾斜仪法和周密水准法。.用于外表倾斜测量。3.4裂缝观测原理宽度：利用固定在裂缝两侧的位称传感器或卡尺测量长度：钢尺人工测量深度：探地雷达，超声波等。.面板坝的面板具有防渗作用一般用三向测缝仪进展监测，即使在水下由于防水，固不影响工作。渗流监测重要性1988~1994年对世界溃坝进展统计分析认为，各种坝形溃坝比例根本全都，渗透破坏导致的30%18%，坝基渗透12%。因此：对坝体渗透状况进展监测是格外有必要的。内容混凝土坝：.扬压力监测：坝基个，帏幕、排水孔下游侧或排水帏幕线上3~5个点坝体数量较坝基少，并与坝基结合。在分缝初设1~个横断面。上游密，排水孔上下游各设观测点.有测压管和渗压计两种观测方法：.孔隙压力监测监测土体固结时孔隙水的压力变化一般应用于监测土坝施工期的饱和土固结过程，或监测脆弱地基在施工中的固结过程，保证施工期安全。方法与上同。绕坝渗流监测概念.监测部位坝体两岸坝肩及局部山体灌浆帏幕与两岸结合等送键部位。观测断面与观测点观测方法测压管渗压计留意事项进水段不能太长，否则失真多层地层时，留意分层封堵深度到达死水位、原地十水位以下其他原理等同上节地下水位与渗压观测原理一样，观测的是地下水位。.4.4渗流量观测内容总渗流量分区渗流量各坝段渗流量〔河床、溢流段等〕坝体、坝基、绕渗流量导渗渗流量，如减压井、排水井等布置混凝土坝一般在下游检查廊道内进展，也可以在坝后设置留意：坝后坝面上设排水沟，导出地面径流避开泄洪流和下游回水干扰切实做好分区渗流的分隔用导渗沟将渗流导渗与集中部位，以便于观测观测方法1L/s，容积法流量在1~300L/s,量水堰法太大时用导渗沟如排水沟，流速仪法量水堰法.量水堰设在矩形平直的渠段上，隔水堰板与水流垂直堰口为自由出流堰板为不锈钢平板，其堰口下游边45度斜角3~5倍堰顶水位处7倍堰顶水头，其中上游段应当大5倍堰顶水头应力监测.简介混凝土坝的应力分布坝体应力是表片大坝安全的重要指标大坝应力状况是大坝设计者关心的问题，也是大坝治理者关心的问题坝体应力的观测较为简单混凝土的应力监测根本原理.混凝土应力监测的原理是通过大混凝土中坦设应变计来测定混凝土测，同时是通过测定水平小主应力值。弹性模量与混凝土的龄期有关观测对象总应变温度与湿度引起的应变混凝土各龄期下弹性模量试验混凝土蠕变和松弛试验观测方法.应力计〔单向、多项〕：测定总应变无应力计：测定由于温度、湿度和化学变化引起的应变应变计通过内部应变片电阻的变化测定坝体的应变，分为：单应变计、应变计组〔7~9向、3~5向〕埋在混凝土内部的应变计.绑在钢筋上的应变计无应力计分为混凝土、钢筋、岩体三种，筒内材料与所测材料应当全都，变形应当不受坝体变形的影响。.4.2岩体的应力监测监测部位坝基地下工程坝肩岩体洞室观测方法与仪器岩基应变计〔即：大应变计，标距长度1~2m),多点位移计，滑动测微计岩石弹性模量可用室内试验或钻孔弹模仪测定测点布置对于重力坝应当重点在坝踵与坝趾区基岩，对于拱坝重点在两岸坝肩高边坡监测可承受多点位移计观测洞室应力监测应当用收敛仪、三向位移计、多点位移计等，对于锚杆可以用锚杆测力计。计算方法由应变计算应力：由位移计算应变，再计算应力。4.2钢材的应力监测监测方法埋设钢筋计和钢筋无应力计钢筋计.要求钢筋计应当焊接在同始终径的受力钢筋的轴线上，无应力计也应当布置在四周1.5m,不使传感器弯曲。土压力监测简介土体根本上不能承受拉力，主要承受压力，因此土体应力监测以压力监测为主。通过土压力计可以测出总应力值，通过孔隙水压力计可以测出也隙压力，通过吸力计可以测定土体的吸力，这样可以计算出土体的有效应力在两个相互垂直的方向上设置一组土压力计，就可以计算出土体的大小主应力值坝体内部土压力监测.观测断面：1~2个横断面2~32~3个观测点。接触土压力观测观测目的：监测土或堆石与混凝土、面板、岩石和建筑物接触面的土压力，也用于监测上游淤砂压力的监测。3~5个观测点。.温度监测观测断面坝体内部依据不同的坝型以网格法布置，以可以绘制温度等值线为宜基岩、坝面也应当布置测点气温观测可以包括在气象观测站上进展，但是能距离坝体太远。观测仪器电阻温度计6软件平台印各种雨量报表和水位报表；可以查询各个要素的图表信息。员通过本系统查阅数据和打印报表。其主要作用是值班时使用。.翻开系统之后，系统供给一套地图呈现功能，用户可以替换成自己流域的地图〔map.jp掩盖到系统名目下即可可以看到整个流域每个测站的全部要素信息。信息查询系统可以不用部署到采集效劳器上，可以部署到值班室的计算机终端要安装了打印机即可随时打印数据表格。.15分钟的系统监控数据信息，用户可以查询任何一天监测的数据信息。图表形式呈现，清楚明白。择要填写数据的日期，将各种参数填入保存即可。.五、施工方法更直观的觉察问题，以便准时的实行应对措施。1.15.1变形监测系统施工方法1.1.15.1.1变形监测基准网的布设与安装超过标准的要求。1～3km。工作基点..设副标志点，用作检测。竖向位移标点0.5m。埋设安装时应实行措施，防止雨水冲刷和人为破坏。水准观测应严格按相关标准要求施测。水准基点与工作基点的联测最好安排在一样的月份进展，以削减各种外界因素的系统影响。1.1.25.1.2水平位移坝安全监测技术标准》(DL／T5178-2022)的要求执行。基点的选点、埋设及标志，地基稳定且能长期保存的地方，视线离障碍物〔上、下和旁侧〕不宜2.0m。制对中底盘应调整水平，倾斜角不得大于4。各基点四周应有醒目的保护装置，以防止破坏。观测墩应建立在稳固的基岩上。大坝水平位移标点水下位移承受视准线法观测。J11.5mm；承受小角度法时，两测回观测值之差不得超过3体要求见《混凝土大坝安全监测技术标准》(DL／T5178-2022)附录。1.1.35.1.3竖直传高仪竖直传高预留孔应以测量把握点准确放样，放样误差应小于±2cm。不得以预留孔与建筑物构造的相对尺寸进展放样。500mm×55mm〔内径×壁厚)承插式钢筋混凝土预制管，管段长度由承包人依据现场混凝土分层厚度以及安装工艺自定。每层混凝土浇筑前，应先在预留孔位四周用钢筋焊放样架(样架应高出预埋管)，在放样架上标定通过孔心并井相互垂直的两条方向线。2cm。混凝土浇筑过程中，需有专人对埋管进展保护，并检查孔位，觉察问题准时处理。预埋管必需加盖保护，严禁掉物入内。预埋管的有效孔径不得小于30cm。1.1.45.1.4振弦式多点位移计50cm。钻孔：先钻1.0m深0200的孔，再改用091钻孔至设计深度。钻孔孔斜0.01m/m。钻孔岩芯应进展地质素描。仪器埋设前钻孔应用高压水进展冲洗。安装过程中，测杆和护管的各接头要连接结实，护管测杆应作标号，以防混淆。安装就位后进展孔内灌浆，置。1.1.55.1.5振弦式测斜仪测斜管埋设探头、数字式测读仪三部份组成:测斜管内有四条十字型对称分布的凹型导槽，值显示在测读仪上。如测斜管外局部设置金属套管保护，测斜管管口处砌筑窨井，并加盖。50cm。钻孔：先钻1.0m深 200的孔，再改用 孔斜偏差不应大于0.01m/m。钻孔岩芯应进展地质素描。应进展处理或舍去。15，以保证测斜仪探头沿导槽方向畅通无阻。灌浆后，应用压力水将测孔内壁冲洗干净，并在孔口加盖保护。记录每一测斜管接头的深度，测定导槽的方位。测试方法，自下而上沿导槽全长每隔0.5m测读一次，每次测量时，应将测头稳定在某一位置上。测量完毕后，将测头旋转180°插入同一对导槽，按以上方法重复测3孔口水平位移量对深层水平位移量进展校正。1.1.65.1.6振弦式测缝计测缝计埋设时，必需垂直缝面。凝土浇筑至测点所在部位时，再安装测缝计。求。，筒口与孔口平齐。然后将螺纹口涂上机油，筒内填满棉纱，旋上筒盖。〔5〕48h后翻开套筒盖，取出填塞物，旋上测缝计，用预拉架将预拉仪器满量混凝土浇筑时在仪器四周应人工振捣密实，防治仪器损坏。准时填写仪器埋设考证表。1.1.75.1.7振弦式裂缝计混凝土浇至高出仪器埋设位置20cm时，挖去捣实的混凝土。料布包裹并涂以沥青，两端保持干净。将传感器连接到锚杆上并预拉仪器满量程的l/4，将埋入所需监测的混凝土中回填混凝土并密实。0.2mm。5.2渗流监测系统施工方法质监测。2.1.15.2.1测压管埋设安装测压孔应在山体排水洞两侧的排水孔施工完毕并经检验合格后才能施钻。测压孔钻孔孔位与设计孔位偏差不超过5cm，孔深应到达设计深度，孔斜0.02m/m。测压孔钻孔开孔直径为110mm，终孔孔径为76mm，到达设计深度后应进展灵敏度检查，灵敏度检查的水压力为0.1～0.2Mpa，当漏水量极微或根本不漏水时，应准时通知工程监理，打算是否加深钻孔或重钻孔。钻孔岩芯应进展地质素描。测压孔在钻孔过程中，如觉察集中漏水(无回水)、掉钻、掉块、塌孔等情施。值观测。2.1.25.2.2渗压计埋设渗压计埋设前，必需依据有关规定要求进展室内检验，并依据《标准》的要求进展埋设安装。透水石必需浸泡饱和，安装时要排解前盖空腔和透水石中的气泡。缆引入指定测站，牵引过程中需加以保护。埋设时应用饱和细砂袋将测头包好，确保渗压计进水口通畅。2.1.35.2.3量水堰安装堰口水流形态必需为自由式。量水堰应设在排水沟的直线段上，堰槽段应承受矩形断面。堰扳为平面，局部不平处不大于±2mm，堰口局部不平处不大于±1mm；堰1／500，直角三角堰的直角误差不得小于±5mm，堰板与侧墙相互垂直，误差小于30″．两侧墙问局部距离误差小于±10mm45°角。堰板应与堰槽两侧墙和来水流向垂直。堰板应平正和水平，高度应大于5倍的堰上水头。1mm。在水尺或测针安装处用带隔栅的防污管做个静止观测井，安装量水堰计。量水堰安装完毕，应具体填写考证表，存档备查。2.1.45.2.4渗流监测方法验。帷幕前的测压管不得任意排水，以防发生管涌。承受电测水位计量测测压管内水位时，应将测头缓慢放入管内，在指示器开头反响时，测量出管口至孔内水面的距离。两次读数之差不应大于1cm。数。5.3应力应变监测系统施工方法应力、应变及温度监测工程主要有应力、应变监测、锚杆〔锚索、应力监测等。凝土进展热学力学及徐变自身体积膨胀等性能试验。设计选用的仪器设备和电缆、其性能和质量应满足监测工程的需要。3.1.15.3.1振弦式应变计埋设验．并对电桥进展检验。50M；全部传感器在温度为-10～60℃、水压力为0.5MPa时，其绝缘电阻应≥50M。当将仪器直接浇筑到构造中时，安装时应避开对两端施加过大的力，可用绑扎丝直接将仪器绑扎到仪器的保护管上就位。绑扎丝不能捆得太紧，确保仪器在纵向不受张拉或受压。同时必需留神以免由于振捣器损坏电缆，坏仪器。3.1.25.3.2振弦式应力计埋设与振弦式应变计组之间的距离一般为1.5m；应力计筒内的混凝土应与相应的应变计组处的混凝土一样，以保证温度、湿度条件一样。3.1.35.3.3温度计埋设5cm5～10cm。土后用人工捣实。0.6m。置。3.1.45.3.4电缆聚胺脂或聚乙烯。电缆牵引应按设计过中要求的方向实施，尽可能削减电缆接头。电缆牵引必要时应实行止水措施。电缆水平牵引时可挖槽埋入混凝土内，垂直牵引时可用钢管保护，保护钢管的直径应大于电缆束的1.5~2.0倍。跨缝时，应实行措施使电缆有伸缩的余地。10cm3.1.55.3.5观测需更换仪表时，应先检验是否有互换性。长及集线箱检修等状况。做好记录。集线箱及测控装置应保持枯燥。及四周的温度等，从初期各次合格的观测值中选定。5.4巡察检查〔如摄像机、照相机、望远镜、对讲机等〕或具备肯定的检移倒塌征兆或其他特别迹象应分析缘由。监理单位批准后执行。巡察检查的主要内容如下：4.1.15.4.1坝体主要检查如下内容：相邻坝段之间的错动；伸缩缝开合状况和止水的工作状况；上下游坝面、宽缝内及廊道壁上有无裂缝，裂缝中漏水状况；混凝土有无破损；混凝土有无溶蚀、水流侵蚀或冻融现象；坝体排水孔的工作状态，渗漏水的漏水量和水质有无显著变化；坝顶防浪墙有无开裂、损坏状况。4.1.25.4.2坝基和坝肩主要检查如下内容：根底岩体有无挤压、错动、松动和鼓出；坝体与基岩〔或岸坡〕结合处有无错动、开裂、脱离及渗水等状况；两岸坝肩区有无裂缝、滑坡、溶蚀及绕渗等状况；4.1.35.4.3泄水建筑物主要检查如下内容：〔洞身消能设施有无磨损冲蚀和淤积状况；下游河床及岸坡的冲刷和淤积状况；水流流态；上游拦污设施的状况。4.1.45.4.4近坝区岸坡主要检查如下内容：地下水露头及绕坝渗流状况；岸坡有无冲刷、塌陷、裂缝及滑移迹象。5.5现场设施的保护、防护方案时，要充分考虑周边环境对测点的影响，制定最为安全、可行的方案。维护工作应依据现场条件状况设专人负责，或由仪器埋设人员兼任；仪器在仓号内安装定位后，混凝土或砾土料介质未掩盖前应严格看管，以防止人或机械碰撞仪器或牵动电缆；50cm1m如测读消灭特别马上查找缘由并排解0.6m；导管，导管直径与电缆根数关系可参照有关规定确定。仪器电缆垮缝时应承受伸缩节等措施处理，以防止缝面张开时拉断电缆。5.6信息化施工与信息反响准时、分析正确、措施到位，将施工状况始终纳入有效监测掌控之中。信息化监测和反响根本流程包括：应准时通知监理及施工单位，并做进一步监测验证。数据录入计算机，进展数据处理。生成成果报告，工程总工审核、批准。假设处理计算过程中觉察监测数值过大，到达到戒备值，应加大监测频率，实行把握位移变形的施工措施。〔5)〕假设监测数值过大，到达了把握值，马上紧急通知施工单位，并启动相关解除，可以施工为止。报及分析结论和监测总结报告。2。施工施工施工监测反响分析推测变形量实行技术措施与把握值比较调整施工参数是是否安全否图2-监测反响程序图5.7自动化系统7.1.15.7.1系统功能方式进展数据采集；统组成、过程曲线、报警状态显示窗口等；的提示；修改系统配置、进展系