大坝安全监测的设计

大坝安全监测的设计水利部南京水利水文自动化研究所

目录

1 安全监测的重要性及失事举例

2 安全监测的设计

2.1混凝土坝的监测设计

2.1.1 变形监测

2.1.2渗流监测

2.1.3 内部监测

2.2 土石坝的监测设计

2.2.1 渗流监测

2.2.2变形监测

3 观测仪器

3.1 垂线坐标仪、引张线仪

3.2 差阻式仪器

4 自动化系统的设计

1 安全监测的重要性及失事举例

大坝建造在地质构造复杂、岩土特性不均匀的地基上，在各种荷载的作用和自然因素的影响下，其工作性态和安全状况随时都在变化。如果出现异常，又不被及时发现，任其发展，其后果不堪设想。

国内外大坝失事的实例不少。1975年8月暴雨洪水导致板桥水库和石漫滩水库失事，造成大面积水灾和人员伤亡，京广线也被局部冲毁，损失巨大。1993年8月27日沟后水库失事，造成水库下游13km 处的恰卜恰镇500人伤亡，直接经济损失1.53亿元。

如果事先运用有效的观测手段对这些工程进行监测，就能及时发现问题，采取有效的工程措施，就能避免灾难。1962年安徽梅山连拱坝右岸基岩发现大量漏水，右岸13#垛垂线坐标仪，观测三天内向左岸倾斜57.2mm，向下游位移了9.4mm，且右岸各垛陆续发现大裂缝，经过分析是右岸基岩发生错动。在垂线坐标仪监测下放空水库进行加固处理，避免了一场溃坝事故。1985年6月12日在长江三峡的新滩，发生大滑坡，2000万m3堆积体连带新滩古镇一起滑入江中。可是险区居民全部提前安全撤出，无一伤亡，这全靠安全监测所作出的准确预报。

大坝失事的原因是多方面的，从世界上300多座大坝失事的原因分析，认为35%是泄洪能力不足，在勘测、设计中洪水计算和防洪能力方面存在问题，大部分失事是洪水以外的工程原因，有一个量变到质变的过程，可以用监测方法及早发现的。为了保证大坝、下游人民生命财产的安全及社会的安定，我们国家对水库大坝的安全制定了相应的法律法规及规范，来加强水库大坝运行期的安全管理。

●土石坝安全监测技术规范（SL60-94）

●混凝土坝安全监测技术规范(SDJ336-89)，能源部,水利部,1989

年

●混凝土坝安全监测技术规范(DL/T 5178-2003)，国家经济贸易位

员会

●水库大坝安全管理条例，国务院，1991年

●水电站大坝安全管理办法，电力工业部，1997年

●水电站大坝安全监测工作管理规定，电力工业部，1997年

●大坝安全监测自动化系统设备基本技术条件（SL268-2001），水利

部，2001年

2 大坝安全监测的设计

岩土工程的安全监测设计应该看成整个工程设计的一个重要组成部分，根据建筑物的等级确定监测项目，监测设计必须与所有其他工程设计一样统一安排。监测设计贯穿于工程设计、施工以及整个工程寿命期内，合理的监测设计可以获得作为工程安全状况的正确评估，还可以改进大坝的设计、指导大坝的施工，使未来的设计、施工和运行更合理、更安全。

大坝安全监测工作一般分以下几个阶段：

●可行性研究阶段。应提出监测系统的总体设计方案、观测项目及

其所需要的仪器设备的数量和投资估算（一般约占主体建筑物总投资的1~3%）。

●初步设计阶段。应优化监测系统的总体设计方案、测点布置、观

测设备及仪器的数量和投资概算。

●招投标设计阶段。应提出观测仪器设备的清单、各主要观测项目

及测次；各观测设施安装技术要求和投资预算。

●施工阶段。应根据监测系统设计和技术要求，提出施工详图。承

包商应编制施工规程，做好仪器设备的安装、埋设、调试和保护、电缆走线、施工期观测及施工期观测资料分析，及时指导大坝施工，并应保证观测设施的完好率及观测数据连续、准确、完整。

工程竣工时，应将观测设施和竣工图、埋设记录、施工期观测记录、以及整理分析等全部资料汇编成正式文件，移交管理单位。

●正常运行阶段。应根据正常运行阶段的监测设计，进行正常的合

特殊巡视检查与观测。对监测系统的设施进行检查、维护、校验、更新、完善，定期委托科研院所等专业机构对监测资料进行整编、分析、作出工程性态评价，提出监测报告和安全预报意见。

2.1 混凝土坝的监测设计

在混凝土大坝安全监测技术规范（DL/T5178-2003）中按照大坝的级别对各个监测项目的设定有明确的规定(见附表1)，对新建大坝各个观测项目规定了观测周期。各个监测项目应该相互协调和同步，变形监测、渗流渗压监测和应力应变温度等监测仪器仪器宜在同一重要观测坝段上布置，以便相互校核和补充。

观测断面的选择和观测仪器的布置应该根据工程规模、建筑物等级、结构特点及监测目的确定。仪器布置应该选择有代表性的坝段进行，所谓有代表性的坝段，一般指最大坝高坝段或观测成果易于与设计比较的坝段。当地基存在地质问题时，如软弱夹层、泥化夹层，监测重点应是基础和与基础结合的混凝土坝内的坝踵、坝址部位。

重力坝可以选取溢流坝段或非溢流坝段作为重点观测坝段，对地质复杂的工程可增设一个坝段，作为次要观测坝段,其他作为一般观测坝段；拱坝拟选择拱冠梁和拱座作为重点观测坝段，对于高拱坝还可以在1/4拱、3/4拱处各选择一个坝段作为次要观测坝段；对于支墩坝一般选择一个坝高较大的支墩作为重点观测坝段，对于重要和基础地质情况复杂的工程，可以增设观测坝段，并作为次要观测坝段，其他作为一般观测坝段。

2.1.1 变形监测

混凝土坝的变形监测项目主要有坝体变形、接缝、裂缝，以及坝基变形、滑坡体和高边坡的位移等。在混凝土大坝安全监测技术规范中规定了各个监测量的精度要求和符号约定，各个项目测量时应该尽量同步。

2.1.1.1 变形监测的精度和符号

●变形监测的精度一般按照表1要求。

●变形量的正负号遵守如下规定

1 水平位移：向下游为正，向左岸为正，反之为负。