水工建筑物安全监测总结(20200606174923)

一、名词解释（包括填空题）

监测—对某个对象的运行发展过程进行抽查、测量以便掌握其发展状况的行为。

检测—对某个对象进行量测，与要求的指标进行对比，以便判定其质量是否发到要求的

行为。

水工建筑物类型：水坝、水闸、水工隧洞、泵站、渠道、堤防、竖井···

水电工程安全由科学先进的设计、高质量的施工和运行中的维护管理所决定，其中后两者离不开检测和监测。

大坝破坏的7种类型：管涌、散浸、滑坡、空洞、脱坡、崩岸、漫顶。

安全监测的目的：设置安全监测系统，按时科学观测，并用科学的方法进行资料分析，

及时发现问题，及时处理；除了及时掌握建筑物的工作状态，确保期安全外，其还有诊断、

预测、法律、研究等方面的作用。（1）诊断的需要：包括验证设计参数、改进设计；

对施工技术进行评估和改进；对不安全迹象和险情的诊断并采取措施进行加固等。（2）预测的需要：运用长期积累的观测资料掌握变化规律，对建筑物的未来状态做出及时有效的

预报。（3）法律的需要：对由于工程事故而引起的责任和赔偿问题，观测资料有助于确

定原因和责任，以便法庭作出公正判决。（4）研究的需要：观测是建筑物工作形态的真

实反映，可为未来设计提供定量信息等。

传感器（英文名称：transducer/sensor）是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能

将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。

数据采集器（Bar code Hand Terminal），又称盘点机、掌上电脑。它是将条码扫描装置与数据终端一体化，带有电池可离线操作的终端电脑设备。具备实时采集、自动存储、即时显示、即时反馈、自动处理、自动传输功能。

大坝安全监测技术的现状与发展：国外——人工观测（人工观测是观测人员用仪器测量、用肉眼观察的方法）；自动化观测（监测系统通常包括传感器、数据采集器、传输网

络和中心数据处理系统。）

自动化监测系统经历了如下几个发展阶段：（1）自动数据记录仪；（2）自动化采集系统（自动化监测采集系统根据其结构形式的不同分为集中式系统、分布式系统和混合式系统。）（3）自动化采集系统的现代化。集中式数据采集系统结构如下：

主机

（中控室）

采集器

集线箱集线箱

····

········

集线箱集线箱

····

········第n类传感器第n类传感器····

采集器

集中式数据采集系统结构缺点主要有：①每一个采集器只能接受一种类型的传感器（如差阻式仪器只能接入差阻式集线箱），且采集器置于主机附近，使得传感器不能就近入箱，

总线过长。②众多仪器连接在一条总线上，一旦总线或某台仪器出现故障，势必影响其他

仪器的正常测量；③缺乏灵活性，一般工程测量中，每个项目的测点数量是不均匀的，差别很大，而集中式系统中子系统的划分与测点数量无关，使得各个子系统的负载很不平衡。

分布式数据采集系统结构的优点：①技术简单，②适应能力强，③可靠性高，④观测速

度快，⑤维护及方便，⑥电缆用量少。P57

国内外安全监测自动化系统的发展现状：1．分布式的体系结构采用分布式结构；2．测控系统结构模块化；3．通信方式多样化；4．供电方式多样化；5．防雷和抗干扰能力得到

加强。

存在的问题：普遍存在系统的可靠性不高和设备更新换代困难等问题。因此，需要从监测系统结构、通信制式和标准化上开展研究，以提高监测系统的可靠性，并解决设备的更新换代问题。

今后的发展：（1）加强监测手段和监测方法的研究（大坝安全监测自动化必将完成由“点”向面、由标量向矢量、由小范围向大空间、由单参数向多参数的转变。）（2）加快技术进步，适应用户要求：1）加快系统应用软件研究；2）加强自动化系统设备的环境适应性、长期稳

定性和实用性，使其安装调试方便、造价低廉、维护简单；3）增加测控装置（数据采集单元）的智能性，真正实现数据采集网络的“网络化”；4）大坝安全监测自动化系统应具有与

水情测报自动化系统、闸门监控自动化系统、气象数据接口实现资源共享的功能。

安全监测的基本方法

工程三大问题：（1）强度问题（稳定问题）；（2）变形问题—沉降与不均匀沉降；（3）渗透与渗透破坏。（反映状态的关键物理量：应力、位移、孔隙水压力）

监测内容(项目)：一、仪器监测： 1. 变形监测； 2. 渗流监测； 3. 应力监测。（1-3反映结构物反应量） 4. 水文、气象监测； 5. 水力学监测（4-5反映环境量）

大坝变形：大坝建成水库蓄水投入运行后，由于基础与地基本身形状的改变，由于外力的作用和外界（如水的压力变化、渗透、侵蚀和冲刷、温度变化与地震等）的影响；由于坝

体内部应力的作用等，会产生沉陷、位移等变化。土坝变形观测，包括水平位移、垂直

位移、裂缝观测。混凝土坝除水平位移、纯挚位移和裂缝观测外，还有挠度和伸缩缝观测。

大坝变形指标：

坝体变形：一、表面位移，包括垂直位移和水平位移（后者有垂直坝轴线和平行坝轴线）；

二、内部位移，包括垂直位移和水平位移（后者有垂直坝轴线和平行坝轴线）；三、整体位移，包括弯曲,用挠度表示；倾斜,用倾斜度表示；裂缝,用裂缝开度表示。

大坝变形

表面水平位移观测表面水平位移观测；

垂直位移观测（包括坝体表面、内部）垂直位移观测（包括坝体表面、内部）；

挠度（与以上联合，表征内部位移）挠度（与以上联合，表征内部位移）；

倾斜度倾斜度；

裂缝情况（变形的极端情况）裂缝情况（变形的极端情况）；

布点

一般在表面布设的点多一点，原因是：方一般在表面布设的点多一点，原因是：方

便、也是位移变化最大的部位便、也是位移变化最大的部位；

内部和各方向上的布点一般应该大于内部和各方向上的布点一般应该大于 3 个。

观测断面的布设：

土石坝：一、位移观测，横断面一般不少于2～3个；纵断面一般上游1～2个（正常高水位以上），下游2～5个；内部断面：在横断面布设1～3个，每个断面布设1～3个观测垂线，各观测垂线与观测纵断面保持一致。二、挠度观测（倾斜观测与挠度观测设置一致），同一坝段设置2～3条垂线即可，同一垂线设置多个测点。三、裂缝观测（设在接缝、突变

部位和重点部位）。四、其中面板堆石坝一定在周边缝上设置裂缝观测。

混凝土坝（重力坝、拱坝等）：一、位移观测，纵断面：在坝顶与廊道中各设置一个，

坝高时在坝中间部位增设置1～2纵断面；内部断面（横断面）：布置在最大坝高断面上及结

构复杂断面处，1～2个。二、挠度观测（倾斜观测与挠度观测设置一致），同一坝段设置2～3条垂线即可，同一垂线设置多个测点。三、裂缝观测（设在接缝、突变部位和重点部位）。

水平位移观测的方法：引张线法，视准线法，激光准直法，交会法，测斜仪与位移计

，卫星定位法，导线法（全站仪）。

各方法的适用性：（如下表）