1、1.2 水工建筑物安全監(jiān)測的目的意義水工建筑物安全監(jiān)測的目的是認真貫徹“預防為主、安全第一”的方針，通過安全監(jiān)測工作及早發(fā)現(xiàn)問題和隱患，及時補強加固，防患于未然，保證水工建筑物持久安全地運行。安全監(jiān)測是水工建筑物管理工作的耳目，是水工建筑物管理工作中必不可少的重要組成部分。如果不對水工建筑物進行檢查觀測，不了解其工作情況和狀態(tài)變化，盲目地進行運用是十分危險的。如法國的馬爾帕塞拱壩，高66.5m，1954年建成，由于該壩運行期未進行安全監(jiān)測，1959年左岸拱座發(fā)生異常變形導致整個壩瞬間潰決。另一方面，水工建筑物的任何事故和破壞，都不是偶然發(fā)生的，均有一個量變至質變的發(fā)展過程。對其進行認真系統(tǒng)的檢
2、查觀測，就能及時掌握其性態(tài)變化。發(fā)生不正常情況時，及時采取處理和加固措施，把事故消滅在萌芽狀態(tài)中，就能確保水工建筑物的安全運行。如果馬爾帕塞拱壩在運行期間進行系統(tǒng)的變形監(jiān)測，及時掌握拱座的變形情況（事后分析，該壩在1958年拱座就發(fā)生了異常變形），采取有效措施，就可以避免垮壩事故。如我國梅山連拱壩因壩基地質問題在運行期通過安全監(jiān)測發(fā)現(xiàn)右岸山坡有嚴重滲漏，變形監(jiān)測測出13#壩垛向左岸傾斜達57mm，后及時放空水庫進行加固處理，避免了一起惡性事故。此類正反例子屢見不鮮。總體上講，水工建筑物的安全監(jiān)測工作具有十分重要的意義，可以達到下述目的：1）監(jiān)視掌握水工建筑物的狀態(tài)變化，及時發(fā)現(xiàn)不正常跡象，分析
3、原因采取措施，改善運用方式，防止發(fā)生破壞事故，確保其安全。2）掌握水位、蓄水量等情況，了解水工建筑物在各種狀態(tài)下的安全程度，為正確運用提供依據(jù)，確定科學合理的運行方案，發(fā)揮工程最大效益。3）及時掌握施工期間水工建筑物的狀態(tài)變化，據(jù)以指導施工，保證工程質量。4）分析判斷水工建筑物的運用和變化規(guī)律，驗證設計數(shù)據(jù)，鑒定施工質量，為提高設計施工和科學研究工作水平提供資料。做好大壩安全監(jiān)測及管理，施工及運行期間管理都十分重要。當然一個好的施工管理，對工程的影響極大，往往會建造成一座高質量的大壩。需要提出的是施工期間對工程各種質量檢查和大壩的安全監(jiān)測十分重要，特別是大壩蓄水前的監(jiān)測初始值尤為重要。這些資料
4、對今后大壩的查考、分析和研究是非常重要的，甚至對大壩的安危也是至關重要的。要按照規(guī)定經(jīng)常對大壩安全進行監(jiān)測，定期進行安全檢查和鑒定。對監(jiān)測資料及時進行整理和分析。大壩監(jiān)測具有長期性、連續(xù)性，必須持之以恒，同時它還具有一定的特殊性和突發(fā)性等。故大壩監(jiān)測資料整理分析必須及時，發(fā)現(xiàn)異常情況必須及時處理，否則會延誤時機，釀成大禍。國外有的工程，設有預警裝置，一旦監(jiān)測分析知有險情，當即發(fā)出警報，必要時通知下游居民轉移，這些經(jīng)驗值得借鑒。近年來我國大壩安全監(jiān)測進展較快，監(jiān)測資料分析除統(tǒng)計模型外，在反分析的基礎上又發(fā)展了確定性模型，這樣可以預測在今后高水位或其他特殊情況下大壩的性態(tài)，以判斷大壩的實際安全度。
5、如發(fā)現(xiàn)異常跡象，可及時進行加固或處理，以保證大壩安全。大壩的及時監(jiān)測分析和及時維護處理對提高大壩安全具有重要的現(xiàn)實意義。1.3 安全監(jiān)測工作的內容及要求1）監(jiān)測設計：包括監(jiān)測項目、監(jiān)測方法的確定和布置，監(jiān)測設備的采用，儀器設備的埋設和安裝，并繪制監(jiān)測設計總圖、主要監(jiān)測設備布置和結構圖。所需投資和設備應一并列入基建計劃。各監(jiān)測項目、測次、時間要確定，要有明確的目的和針對性，既要全面，又要有重點，以便監(jiān)視工程的工作情況，掌握工程狀態(tài)變化規(guī)律。2）監(jiān)測儀器設備的埋設安裝：要嚴格按設計要求進行，編制監(jiān)測設備的施工計劃，指定專人負責安裝埋設，要注意埋設質量和安全保護，防止損壞，并負責施工期的監(jiān)測工作。竣
6、工后要繪制竣工圖和編制考證表。管理部門應派人員參加這項工作。在驗收交接工程時，施工單位應將所有的監(jiān)測設備以及全部考證圖表和監(jiān)測資料，一起移交工程管理單位，由管理單位繼續(xù)進行監(jiān)測工作。3）現(xiàn)場觀測：組織巡視檢查和儀器監(jiān)測。要制定切實可行的檢查觀測工作制度，加強崗位責任。根據(jù)規(guī)定的監(jiān)測項目、測次、時間，在現(xiàn)場進行觀測記錄，要制定切實可行的檢查觀測工作制度，加強崗位責任。做到“四無”（無缺測、無漏測、無不符合精度要求、無違時）；“五隨”（隨觀測、隨記錄、隨計算、隨校核、隨整理）；“四固定”（固定人員、固定儀器、固定測次、固定時間）。必須宣傳群眾，發(fā)動群眾、充分依靠群眾，使專業(yè)人員與群眾密切結合，做好
7、檢查觀測工作。4）監(jiān)測資料的整理分析：現(xiàn)場觀測資料要進行校對，防止差錯，及時繪制過程線等圖表并進行分析。監(jiān)測成果應及時分析，研究判斷建筑物工作變化規(guī)律。發(fā)現(xiàn)異常情況應找出原因，提出并采取措施。如一時查不清，應加強監(jiān)測。分析成果應及時上報。對監(jiān)測資料定期進行資料整編，并對監(jiān)測工作進行技術總結。對建筑物工作狀態(tài)作出鑒定，提出工程運用和維修意見。1.4 常規(guī)監(jiān)測項目及常用配套儀器水工建筑物的現(xiàn)場安全監(jiān)測類別主要分為：巡視檢查、環(huán)境量監(jiān)測（水文、氣象等）、變形監(jiān)測、滲流監(jiān)測、應力應變及溫度監(jiān)測等。（1）環(huán)境量監(jiān)測環(huán)境量監(jiān)測主要包括水位、庫水溫、氣溫、降水量等。這些項目大部分可納入水情自動測報系統(tǒng)。（2
8、）變形監(jiān)測變形監(jiān)測包括大壩表面變形、內部變形、近壩庫岸邊坡變形、接縫及裂縫變位等監(jiān)測。表面變形監(jiān)測采用的大地測量儀器如：全站儀如TC（A）2003/1201/1800以及光學經(jīng)緯儀如WILD T3、WILD T2、國產J2；水準儀如DNA03、NA3003、NA2、NI002、NI005、NI007、國產S05、S1等。表面變形監(jiān)測常采用的方法：視準線法（分為活動覘標法、小角度法，兩者精度基本相等）。活動覘標法（適合于工作基點與位移測點高差較小時如10m以內使用），直觀、簡單、高效，須配合活動覘標人工照準目標；小角度法，任何場合、尤其是全站儀采用自動目標識別時，操作簡單高效、采用全站儀觀測時精
9、度比活動覘標法高。三維坐標法、極坐標法、邊角交會法（包括前方交會、后方交會及單三角形等）、邊角網(wǎng)觀測法、導線法。精密水準法觀測垂直位移及傾斜。人工觀測為主、直觀可靠、觀測工作量較大，精度較容易達到，也可實現(xiàn)自動化監(jiān)測。垂線（正、倒垂）監(jiān)測大壩水平位移和撓度，可用作引張線、激光準直及整個變形監(jiān)測網(wǎng)的基準點，簡單實用、維護方便、直觀可靠、精度高，人工、自動化均易實現(xiàn)，適用于多種壩型。引張線監(jiān)測大壩水平位移，簡單易行、維護方便、直觀可靠、精度高，人工、自動化均易實現(xiàn)，適用于長度小于500m的直線型大壩，引張線兩端至少有一端（如測線長度小于200m以內時可采用一端）作加力自由端。激光準直法（大氣激光準
10、直法及真空管道激光準直法）監(jiān)測大壩水平、垂直位移，用于自動化監(jiān)測較為可靠，一次性投入較大。靜力水準法監(jiān)測大壩垂直位移，簡單直觀，人工、自動化均均實現(xiàn)，要求各測點包括基準點必須在大致相同的高度，配用雙管標、基巖標。內部變形監(jiān)測常采用監(jiān)測大壩壩體、基礎及邊坡變形的多點位移計、基巖變位計、沉降儀、水平位移計、測斜儀、傾斜儀、收斂計等；監(jiān)測接縫及裂縫變位的測縫計、鋼板縫隙計等。這些儀器一般有振弦式、差阻式、電位器式等電測儀器，較易實現(xiàn)自動化監(jiān)測。測縫計（機械彎板式三向測縫計、單向測縫桿；差阻式、振弦式、電位器式測縫計以及測縫計組）監(jiān)測大壩接縫及裂縫，簡單實用、維護方便、直觀可靠、精度高、人工觀測。（3
11、）滲流監(jiān)測滲流監(jiān)測包括滲流量監(jiān)測、揚壓力（滲流壓力、滲透壓力）監(jiān)測、繞壩滲流監(jiān)測、地下水位監(jiān)測及水質監(jiān)測等項目。滲流監(jiān)測常采用的設備及方法：測壓管（繞壩滲流孔、地下水位孔）：用于混凝土大壩揚壓力、土石壩浸潤線、繞壩滲流、地下水位等監(jiān)測，簡單有效、人工觀測采用電測法和壓力表觀測法，采用滲壓計等傳感器較易實現(xiàn)自動化監(jiān)測。量水堰：監(jiān)測滲流量，簡單實用、直觀可靠，人工、自動化均易實現(xiàn)。排水管：監(jiān)測單孔滲流量，簡單實用、直觀可靠、精度高，人工觀測為主。水質分析：一般一級、二級建筑物工程進行簡分析以了解庫水、地下水等對大壩筑壩材料和基礎的影響以及判明庫水經(jīng)過大壩或基礎后的水質變化情況。光纖溫度監(jiān)測系統(tǒng)：因
12、大壩庫水滲流后產生溫度分布的變化，通過監(jiān)測溫度變化推測水流情況，用于面板壩周邊縫滲漏定位及堤壩防滲漏定位監(jiān)測，在國外已有成功的經(jīng)驗，國內正處于推廣應用階段。施工埋設簡單、費用低廉、抗環(huán)境影響較強、使用壽命長達30年以上。壩內監(jiān)測儀器：用于監(jiān)測壩體及基礎滲壓的滲壓計。（4）應力應變及溫度監(jiān)測應力應變及溫度監(jiān)測主要用于一級高壩等建筑物、二級混凝土壩應設置混凝土溫度監(jiān)測項目。應力、應變監(jiān)測主要包括大壩混凝土應力、應變監(jiān)測，鋼筋應力監(jiān)測，鋼板應力監(jiān)測、溫度監(jiān)測，接觸土壓力、防滲體應力及溫度等。常用的振弦式、差阻式儀器有，用于應力應變監(jiān)測的鋼筋計、錨桿應力計、錨索應力計、壓應力計、應變計等；溫度監(jiān)測的銅電阻溫度計、弦式溫度計等。在施工期埋設于壩體及基礎內部作長期監(jiān)測，精度高，穩(wěn)定性較好，人工、自動化均易實現(xiàn)。隨著光通信技術的發(fā)展，二十世紀九十年代以光纖光柵技術為基礎的光纖光柵傳感器正成為傳感器的新興產物。根據(jù)光纖光柵的中心波長隨溫度及應變的變化而發(fā)生變化的原理，光纖光柵傳感器可用于水利水電、巖土等工程進行建筑物變位、滲流、應力應變及溫度等監(jiān)測。與傳統(tǒng)的電傳感器相比，光纖光柵傳感器具有可靠性好，抗雷擊、電磁干擾（光纖光柵傳感器和接收儀器之間采用的是光纖連接）、腐蝕能力強，傳輸距離遠等優(yōu)點。目前已在國內外的許多領域及工程得以應用。
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