大坝安全检测技术

第一章绪论第二章现场检查第三章位移监测第四章混凝土坝挠度及倾斜监测第五章渗流监测第六章混凝土坝温度及应力监测第七章土石坝的应力监测第八章基岩变形及滑坡监测第九章水文监测第十章监测自动化《大坝安全检测技术》1/26/20241第一节坝工监测的目的和意义第二节监测的内容和要求第三节大坝安全监测发展概述第一章绪论1/26/20242第一节现场检查的必要性第二节混凝土坝可能产生的缺陷第三节现场检查的范围第四节现场检查的方法第五节土坝的现场检查第六节安全改善与应急措施第二章现场检查1/26/20243第一节表面位移监测第二节土坝内部位移监测第三节裂缝与伸缩缝监测第四节建筑物变形监测资料的整理第三章位移监测1/26/20244第一节挠度监测第二节倾斜监测第四章混凝土坝挠度及倾斜监测1/26/20245第一节土坝的渗流监测第二节坝基渗水压力和绕坝渗流监测第三节土坝渗流监测资料整理第四节扬压力监测第五节渗流水质监测第五章渗流监测1/26/20246第一节内部监测系统第二节监测仪器介绍大应变计、小应变计、钢筋计、压应力计、渗压计(孔隙压力计)、测缝计、温度计、水工比例电桥、集线箱等。第六章混凝土坝温度及应力监测1/26/20247第一节孔隙水压力监测第二节上压力监测第七章土石坝的应力监测1/26/20248第一节监测的目的和意义第二节基岩相对变形监测第三节基岩绝对变形监测第四节滑坡监测第八章基岩变形及滑坡监测1/26/20249第一节监测的目的和意义第二节水位监测第三节水深监测第四节流态监测第五节水温监测第六节气温监测第九章水文监测1/26/202410第一节大坝安全监测系统及其自动化第二节分布式大坝安全监测系统的应用第三节大坝安全监控管理系统第十章监测自动化1/26/2024111确保大坝安全运用2充分发挥工程效益3验证设计数据，提高设计水平4鉴定施工质量，加快施工进度5提供科研资料1.1监测目的和意义1/26/2024121)工作条件观测：上下游水位、冰冻、岸坡地下水位、气温、坝前水深、坝体温度、坝前淤积、坝区地震活动。2)渗流观测：坝体及坝基渗漏量、水质分析，土石坝坝体浸润线及坝基测压管水位，混凝土坝坝基杨压力及坝体渗压力。3)变形观测：水平位移、垂直位移(沉陷)、裂缝、土石坝内部分层固结、混凝土坝挠曲、倾斜、结构缝变化。4)结构内部观测：混凝土温度、应变、应力、钢筋应力、填土压力、土体内应力、应变、孔隙压力。1.2

监测的内容和要求1/26/202413第三章位移监测第一节表面位移监测第二节土坝内部位移监测第三节裂缝与伸缩缝监测第四节建筑物变形监测资料的整理1/26/202414第一节表面位移监测水工建筑物及其地基在荷载作用下将产生水平和竖直位移，建筑物的位移是其工作条件的反映。根据位移的大小及其变化规律，可以判断其工作状况是否正常和安全，是否有产生裂缝、滑动和倾覆的可能性。通常先在建筑物上设置固定的标点，然后测量铅直方向和水平方向的位移。对于水平位移，通常是用经纬仪进行观测。对于竖直位移，则采用水准仪或连通管测量其高程的变化。1/26/202415

工程实例1/26/202416第二节土坝内部位移监测1/26/202417第三节裂缝与伸缩缝监测1/26/202418第四章混凝土坝挠度及倾斜监测第一节挠度监测第二节倾斜监测1/26/202419第一节挠度监测1/26/202420第二节倾斜监测1/26/2024211/26/2024221/26/202423第五章渗流监测第一节土坝的渗流监测第二节坝基渗水压力和绕坝渗流监测第三节土坝渗流监测资料整理第四节扬压力监测第五节渗流水质监测1/26/202424第六章混凝土坝温度及应力监测

第一节内部监测系统第二节监测仪器介绍1/26/202425温度及应力监测内容通常都把传感器埋在坝体内部，故称“内部监测”。包括：坝内的应力、应变、体积变化、伸缩缝开合度、温度、渗压、裂缝、钢筋应力等项目。1/26/202426按观测对象分为1)坝面荷载观测：如水压力、泥沙压力等；2)温度观测：如坝面温度、内部温度、基岩温度、水温3)应力应变观测：如混凝土应力、钢筋应力、钢板应力、混凝土应变、岩石应变4)变形观测：如基岩变形；5)坝和裂缝开度观测：如坝的纵缝和横缝、裂缝、钢板和混凝土之间的缝隙等。6)扬压力和孔隙压力观测：如基础面上的扬压力，混凝土相地基内的孔隙压力等。1/26/202427内部观测仪器的技术要求1)性能长期稳定，有效寿命十年以上；2)具有一定的观测精度，测值受到的环境温度影响和长距离传输的影响易于消除；3)仪器结构牢固，便于在工地现场恶劣条件埋没安装；4)防潮密封性好，并能承受一定水压力；5)能在很大的温度范围内(例如从-25℃至+60℃)正常工作。1/26/202428第一节

内部监测系统

(1)观测仪器：埋设在混凝土改基岩内部的仪器，用以收集需要观测的各种信息，通过仪器内部结构变换为电压、电流或频率等可以远传的信号。因此这种仪器又称变换器或传感器。有时称之为“一次仪表”。(2)集线箱：分散的观溯仪器通过电缆和“集线箱”连接。集线箱内安装切换开关，可以人工或自动控制，达到切换测点的目的。集线箱有时又称切换器，它是“外围装置”。(3)读数装置：这一部分是必不可少的，是用来接受电缆传来的观测仪器的信号，使其用数字反映出来成为“观测值”或“观测资料”。读数装置有时又称检测装置或接收装置，相应于一次仪表而称之为“二次仪表”。(4)电子计算机：这是自动观测系统必须具备的设备，通过检测装置测量的数据进一步输入到电子计算机内，计算机按照预定的计算程序进行计算，得到最后的观测成果，将这些成果和一定的“安全控制标准”对比就可以判别工程的工作状态是正常还是异常？1/26/202429第二节

监测仪器介绍20世纪以来广泛用于混凝土坝的遥测仪器有钢弦式观测仪器、差动电阻式观测仪器。由于近代电子技术和计算机技术的发展应用。这两种类型的仪器的性能有了很大改进，而且实现了自动化。一些新型的仪器也相继制成或在研究发展中，例如利用差动变压器或差动电感元件制成的电感式观测仪器；利用差动电容元件制成的电容式仪器，利用电阻片制成的贴片式观测仪器，有些已投入大坝观测实际应用。1/26/2024301．应变计应变计分大小两种，大应变计长250mm，用于混凝土内部或表面的应变观测、也可用于浆砌块石、完整基岩中作应变观测之用；小应变计长100mm，用于薄拱坝或其它小尺寸混凝土建筑物的应变观测，也可以用于钢板应力观测。它们由三部分构成：电阻传感部件、外壳、引出电缆密封室。应变计有一定刚度，大应变计弹性模量为400~500MPa，小应变计弹性模量约为200MPa。1/26/2024311/26/202432

2．钢筋计钢筋计又称钢筋应力计，用以测量水工钢筋混凝土的钢筋应力，使用时需在钢筋制作时焊接在钢筋上，然后浇注在混凝土内。钢筋计也可兼测埋设点的温度。1/26/2024333．压应力计利用应变计测量混凝土的应力时，要进行复杂的计算，因为所测应变包含许多非应力因素引起的应变，混凝土的徐变特性又使应力不断松弛。必须将这些因素考虑在内，使用压力计测量混凝土的应力，计算简单，直接反映测点应力的大小。1/26/2024344．渗压计用于测量混凝土内或基岩内的渗透水压力，又称孔隙压力计，也可兼测埋没点的温度。和动态测试仪表(如动比例电桥、示波仪、动态应变仪)等配合使用也可以测量脉动压力或水位。1/26/2024351/26/2024365．测缝计测缝计用于测量坝缝或裂缝开度的仪器，一般埋设在混凝土内部，也可以加工一些专用夹具，安装在混凝土表面监测裂缝的发展。利用测缝计改制成岩石变形计，用以测量基岩变形，这是一种重要监测项目。在各种应用情况测缝计皆可监测埋没点的温度。1/26/2024376.温度计电阻温度计是普遍使用的观测仪器、用以测量混凝土、基岩和水的温度。其结构比较简单，由电阻线圈，引出电缆相密封外壳构成。电阻线圈是测温度的元件，采用高强度漆包线按一定工艺绕制在瓷管上做成，其冰点电阻调制成统一的数值46.6欧姆，电阻湿度系数调制成5℃/欧姆，使用时计算方便。1/26/2024387.水工比例电桥水工比例电桥是用于量测差动电阻式仪器的两种观测值即电阻比和电阻值的专用接收仪表。这种仪表使用方便，操作简单，便于携带，只需2节1号电池作为电源，特别适用于施工现场使用。现在生产和常用的水工比例电桥由机壳、锰铜丝电阻、指针式检流计及电源等组成。1/26/2024398．集线箱集线箱是为了便于集中观测，切换测点而研制的专用设备。观测仪器进行施工埋没以后将仪器电缆引出到一个合适地点焊接到集线箱上，用电桥测量时只需将集线箱上一根连接电缆和水工比例电桥接线柱连接，即可逐点切换进行测量，比单支仪器测量方便。1/26/202440第七章土石坝的应力监测第一节孔隙水压力监测第二节土压力监测1/26/2024411/26/202442土压力盒是由两块圆形不锈钢板焊接而成，面板间构成约1mm的空腔，腔内充满硅油介质，用一根不锈钢管与传感器连接，形成一个封闭的承压系统。1/26/202443第八章基岩变形及滑坡监测第一节监测的目的和意义第二节基岩相对变形监测第三节基岩绝对变形监测第四节滑坡监测1/26/2024441/26/202445岩石应变观测，一般适用于浅孔。对岩石相对变形的观测，适用于中等深度的孔，孔深或标距为20m以内。而对于岩石绝对变形的观测，则需要钻深孔，一般孔深或标距要在20m以上，才能找到稳定不变的基准点，以便观测绝对变形。为此，除可采用倒垂线等方法外，还可采用以下几种方法。

1/26/202446一、多点位移计为了探测基岩的变形范围，可在钻孔孔口附近埋设一个固定点，孔内埋设多点位移计，观测埋置于不同深度的各个测点对应于固定点间的变形。位移计的最深点一般固定在基岩变形范围之外，底部用灌浆锚拴与岩体牢固连结，以防止爆破