大坝变形监测PPT课件
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大坝水位是资料分析核安全评价不可缺少的基础资料，如分析大 坝位移。通过分析发现，旬平均水位对位移的影响比日平均气温影 响大。
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温度监测
温度也是影响大坝变形、渗流、应力应变的原因之一，任何物体 都具有热胀冷缩的特性，大坝也不列外。气温和水温是影响大坝温 度变化的主要外界因素，因此环境温度是不可缺少的项目之一。
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裂缝，到目前为止，绝大多数混凝土大坝都产生过裂缝，一 般为表面裂缝，少数为贯穿性裂缝，如果对表面裂缝不加以 处理，表面裂缝就会变为贯穿性裂缝，对已产生的裂缝需跨 缝埋设裂缝针，监测裂缝是否发展。
钢筋应力的监测通常布设钢筋应力计，通过钢筋应力监测对 判断混凝土是否产生裂缝和是否需要加固处理是非常重要的。
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12.4 内部变形监测
12.4.1 应力应变及温度监测
外力的作用，物体内部产生的力为应力，物体的变形为应变 应力应变及温度是大坝安全监测的重要项目之一。如果说变形监
测主要是对大坝及基础岩体进行的宏观监控，那么应力应变监测就
是对其进行的微观监控。变形监测的一些监测设施要在大坝建成后
巡视检查主要有目视、耳听、手摸、鼻嗅等直观方法，辅以地 质锤、钎、皮尺、放大镜、望远镜、照相机、摄影机等工具进行。 如有必要还可采用坑（槽）探挖，钻孔取样或孔内电视等特殊方法 检查。
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12.4 工程实例
黄河小浪底水利枢纽工程位于河南省洛阳市孟津县与济源市 之间，三门峡水利枢纽下游130公里、河南省洛阳市以北40公里 的黄河干流上，是黄河干流上的一座集减淤、防洪、防凌、供水 灌溉、发电等为一体的大型综合性水利工程，是治理开发黄河的 关键性工程。
土压力测量用于土石坝基座应力、土坝内的土压力、大坝上 游面泥沙淤积压力、土石围堰防护墙两侧的土压力等的监测。 目前土压力计测得的成果都不令人满意，主要是因为仪器刚 度与埋设处材料刚度不匹配及埋设方式所致，但用于分析土 压力变化过程对评价大坝性态仍有重要意义。
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12.4.2 渗流量监测
小浪底水利枢纽主坝为壤土斜心Fra Baidu bibliotek土石坝，上游围堰为坝体 的一部分，坝基采用混凝土防渗墙，工程初步设计为斜墙坝型， 后优化为斜心墙坝型，两者的主要区别在于前者以水平防渗为主， 垂直防渗为辅；后者以垂直防渗为主，水平防渗为辅。
才能安装、观测，而应力应变及温度监测仪器则是随混凝土浇筑而
而埋入坝内随建筑物进程展开同步观测。
监测内容有：
混凝土坝的应力应变、接缝、温度、钢筋应力、预应力锚索应力
围堰防渗墙应力应变
土石坝沥青混凝土心墙应力应变
土坝土压力
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监测方法及意义： 混凝土重力坝的坝踵、坝趾及大坝内部常布置应变计组和无应
测缝计监测混凝与边坡和基岩的胶结情况。接缝监测的目的是
检验接缝灌浆效果和接缝缝面是否张开。
温度监测一般埋设电阻温度计或光纤传感器，对临时性监测可 埋设测温管，了解坝体温度变化过程是控制坝体温度变化，防
止产生裂缝的重要措施，大坝监测资料的反馈、计算、分析，
也需要各时期温度场分布。
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渗流监测项目
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测压管是进行渗透压力监测和地下水监测的基本设施，在渗 流检测中应用广泛。测压管的结构形式主要包括单管式、多管 式和U形测压管。U形测压管目前国内已基本不使用。
用于渗压监测的渗压计，目前普遍使用的是差动电阻式渗压 计和钢弦式渗压计
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力计，通过应力测值可了解坝体整体性能以及坝踵或坝体是否
产生裂缝，根据坝体的应力测值还可预计未来的应力变化
重力坝坝基和拱坝两岸拱座的基岩变形采用10m或15m的基岩 变形计进行监测，或采用在基岩附近的廊道内钻孔，布置30m 或45m深的多点位移计进行监测。
接缝监测有两种：一种是对混凝土与基岩胶结缝面的监测。另 一种是对混凝土与混凝土块之间的接缝监测。前一种通过埋设
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水位监测
大坝上下游水位产生的水压力是作用于大坝的外部荷载，是影响 大坝抗滑稳定的重要因素。水压力不仅作用于坝的上下游面，同时 也产生浮托力和渗透压力作用于坝体、坝肩、基岩和建基面（基岩 与坝体的接触面），影响大坝的抗滑稳定性。由于水压力关系大坝 的稳定与安全，因此对上下游水位监测是必要的。
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12.4.3 环境量监测
一般情况下，大坝变形除了受自重影响外，环境量是影响大坝 变形、渗流、应力应变、温度的主要原因。这些原因量包括大坝下 游水位、坝址地区的气温、降雨量、坝前淤积、水质变化等。只有 取得准确可靠的环境量数据，才能客观地分析效应量的成因和变化 规律，发现运行中异常的效应量，现对原因量的监测项目及其意义 分述如下：
大坝坝顶垂直位移，每年 7 ~ 8 月膨胀变形最大，即表现为上升； 每年 2 ~ 3 月气温较低，表现为收缩沉降。
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12.4.4 巡视监测
大坝巡视检查具有全面性、及时性和直观性等特点,是大坝仪器 监测及其自动化所不能代替的。据国内外有关资料统计，通过大坝 巡视检查发现大坝的重大安全隐患,约占出险水库总数的70%。
在大坝上下游水位差的作用下，坝体、坝基和坝肩会出现渗量现 象，渗流现象造成的危害主要有两个方面：
1. 会使一部分水量从坝体和坝基渗流到下游，造成一定水量的渗 漏损失，这在缺水地区和卡斯特地貌地区尤为重要。
2. 渗流会给坝体坝基结构稳定和渗透稳定造成不利影响，甚至可 能引起大坝的失事和损坏。
水工建筑物中的实际渗流量状况与设计阶段的渗流量计算结果有 一定出入，因此，在大坝建设过程中及建成后，必须进行渗流安全监 测，分析判断实际发生的渗流状况和其发展趋势是否正常，保证水库 大坝的安全运行。
大坝变形监测
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12.4 内部变形监测
12.4.1 应力应变及温度监测 12.4.2 渗流量监测 12.4.3 环境量监测 12.4.4 巡视检查
12.5 工程实例
12.5.1 首级水平控制网的布设及监测分析 12.5.2 二级水平控制网的布设及监测 12.5.3 大坝变形分析 12.5.4 大坝变形成因分析 12.5.5 大坝变形分析评价
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温度监测
温度也是影响大坝变形、渗流、应力应变的原因之一，任何物体 都具有热胀冷缩的特性，大坝也不列外。气温和水温是影响大坝温 度变化的主要外界因素，因此环境温度是不可缺少的项目之一。
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裂缝，到目前为止，绝大多数混凝土大坝都产生过裂缝，一 般为表面裂缝，少数为贯穿性裂缝，如果对表面裂缝不加以 处理，表面裂缝就会变为贯穿性裂缝，对已产生的裂缝需跨 缝埋设裂缝针，监测裂缝是否发展。
钢筋应力的监测通常布设钢筋应力计，通过钢筋应力监测对 判断混凝土是否产生裂缝和是否需要加固处理是非常重要的。
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12.4 内部变形监测
12.4.1 应力应变及温度监测
外力的作用，物体内部产生的力为应力，物体的变形为应变 应力应变及温度是大坝安全监测的重要项目之一。如果说变形监
测主要是对大坝及基础岩体进行的宏观监控，那么应力应变监测就
是对其进行的微观监控。变形监测的一些监测设施要在大坝建成后
巡视检查主要有目视、耳听、手摸、鼻嗅等直观方法，辅以地 质锤、钎、皮尺、放大镜、望远镜、照相机、摄影机等工具进行。 如有必要还可采用坑（槽）探挖，钻孔取样或孔内电视等特殊方法 检查。
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12.4 工程实例
黄河小浪底水利枢纽工程位于河南省洛阳市孟津县与济源市 之间，三门峡水利枢纽下游130公里、河南省洛阳市以北40公里 的黄河干流上，是黄河干流上的一座集减淤、防洪、防凌、供水 灌溉、发电等为一体的大型综合性水利工程，是治理开发黄河的 关键性工程。
土压力测量用于土石坝基座应力、土坝内的土压力、大坝上 游面泥沙淤积压力、土石围堰防护墙两侧的土压力等的监测。 目前土压力计测得的成果都不令人满意，主要是因为仪器刚 度与埋设处材料刚度不匹配及埋设方式所致，但用于分析土 压力变化过程对评价大坝性态仍有重要意义。
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12.4.2 渗流量监测
小浪底水利枢纽主坝为壤土斜心Fra Baidu bibliotek土石坝，上游围堰为坝体 的一部分，坝基采用混凝土防渗墙，工程初步设计为斜墙坝型， 后优化为斜心墙坝型，两者的主要区别在于前者以水平防渗为主， 垂直防渗为辅；后者以垂直防渗为主，水平防渗为辅。
才能安装、观测，而应力应变及温度监测仪器则是随混凝土浇筑而
而埋入坝内随建筑物进程展开同步观测。
监测内容有：
混凝土坝的应力应变、接缝、温度、钢筋应力、预应力锚索应力
围堰防渗墙应力应变
土石坝沥青混凝土心墙应力应变
土坝土压力
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监测方法及意义： 混凝土重力坝的坝踵、坝趾及大坝内部常布置应变计组和无应
测缝计监测混凝与边坡和基岩的胶结情况。接缝监测的目的是
检验接缝灌浆效果和接缝缝面是否张开。
温度监测一般埋设电阻温度计或光纤传感器，对临时性监测可 埋设测温管，了解坝体温度变化过程是控制坝体温度变化，防
止产生裂缝的重要措施，大坝监测资料的反馈、计算、分析，
也需要各时期温度场分布。
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渗流监测项目
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测压管是进行渗透压力监测和地下水监测的基本设施，在渗 流检测中应用广泛。测压管的结构形式主要包括单管式、多管 式和U形测压管。U形测压管目前国内已基本不使用。
用于渗压监测的渗压计，目前普遍使用的是差动电阻式渗压 计和钢弦式渗压计
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力计，通过应力测值可了解坝体整体性能以及坝踵或坝体是否
产生裂缝，根据坝体的应力测值还可预计未来的应力变化
重力坝坝基和拱坝两岸拱座的基岩变形采用10m或15m的基岩 变形计进行监测，或采用在基岩附近的廊道内钻孔，布置30m 或45m深的多点位移计进行监测。
接缝监测有两种：一种是对混凝土与基岩胶结缝面的监测。另 一种是对混凝土与混凝土块之间的接缝监测。前一种通过埋设
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水位监测
大坝上下游水位产生的水压力是作用于大坝的外部荷载，是影响 大坝抗滑稳定的重要因素。水压力不仅作用于坝的上下游面，同时 也产生浮托力和渗透压力作用于坝体、坝肩、基岩和建基面（基岩 与坝体的接触面），影响大坝的抗滑稳定性。由于水压力关系大坝 的稳定与安全，因此对上下游水位监测是必要的。
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12.4.3 环境量监测
一般情况下，大坝变形除了受自重影响外，环境量是影响大坝 变形、渗流、应力应变、温度的主要原因。这些原因量包括大坝下 游水位、坝址地区的气温、降雨量、坝前淤积、水质变化等。只有 取得准确可靠的环境量数据，才能客观地分析效应量的成因和变化 规律，发现运行中异常的效应量，现对原因量的监测项目及其意义 分述如下：
大坝坝顶垂直位移，每年 7 ~ 8 月膨胀变形最大，即表现为上升； 每年 2 ~ 3 月气温较低，表现为收缩沉降。
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12.4.4 巡视监测
大坝巡视检查具有全面性、及时性和直观性等特点,是大坝仪器 监测及其自动化所不能代替的。据国内外有关资料统计，通过大坝 巡视检查发现大坝的重大安全隐患,约占出险水库总数的70%。
在大坝上下游水位差的作用下，坝体、坝基和坝肩会出现渗量现 象，渗流现象造成的危害主要有两个方面：
1. 会使一部分水量从坝体和坝基渗流到下游，造成一定水量的渗 漏损失，这在缺水地区和卡斯特地貌地区尤为重要。
2. 渗流会给坝体坝基结构稳定和渗透稳定造成不利影响，甚至可 能引起大坝的失事和损坏。
水工建筑物中的实际渗流量状况与设计阶段的渗流量计算结果有 一定出入，因此，在大坝建设过程中及建成后，必须进行渗流安全监 测，分析判断实际发生的渗流状况和其发展趋势是否正常，保证水库 大坝的安全运行。
大坝变形监测
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12.4 内部变形监测
12.4.1 应力应变及温度监测 12.4.2 渗流量监测 12.4.3 环境量监测 12.4.4 巡视检查
12.5 工程实例
12.5.1 首级水平控制网的布设及监测分析 12.5.2 二级水平控制网的布设及监测 12.5.3 大坝变形分析 12.5.4 大坝变形成因分析 12.5.5 大坝变形分析评价