大坝安全监测方法措施研究

大坝安全监测方法措施研究

摘要：本文阐述了大坝安全监测，并介绍大坝安全监测常用的方法。

关键词：大坝；安全监测；位移；沉降；措施

1 大坝安全监测的重要性

大坝安全监测是人们了解大坝运行性态和安全状况的有效手段。大坝安全监

测有校核设计、改进施工措施和评价大坝安全状况的作用，且重在评价大坝安全。大坝安全监测的浅层意义是让人们准确掌握大坝性态；深层意义则是更好地发挥

工程效益、节约工程投资。水库大坝安全监测是水库大坝安全管理工作的重要组

成部分，是掌握水库大坝安全性态的重要手段，是科学调度、安全运行的前提。

通过安全监测和资料整编分析，掌握施工期工程建设质量、运行期大坝安全程度，及时发现存在的问题和安全隐患，从而有效控制施工、检验设计，监控大坝工作

状态，保证大坝安全运行。

2 大坝监测手段及方法

大坝安全监测的范围应根据坝址、枢纽布置、坝高、库容、投资及失事后果

等进行确定，根据具体情况由坝体、坝基推广到库区及梯级水库大坝；大坝安全

监测的时间应从设计开始直至运行管理；大坝安全监测的内容不仅包括坝体结构

及地质状况，还应包括辅助机电设备及泄洪消能建筑物等。

（1）水平位移观测：以某水库为例，大坝水平位移监测系统包括正倒垂和

引张线等监测项目。垂线系统有12根垂线，其中3根正垂分别设于#16坝段和升船机，9条倒垂线分别布置在#1、#4、#24、#26、#16、#17 坝段、左岸坝头、升

船机上，其中#17坝段上、下游各1条。#1、#4、#24、#26 坝段、左岸坝头倒垂

为引张线的工作基点。本工程采用武汉科衡地震仪器厂生产的 CG-2A 型固定式垂

线仪，该仪器设计合理、精度高、稳定性好，而且可以二维观测，比以往的便携

式仪器更方便。引张线监测系统包括坝顶引张线和廊道引张线。坝顶引张线分 2

段监测，中间固定在#26 坝段，共设28个测点，用于监测#1～#28 各坝段的坝顶

水平位移。

（2）沉降观测：主要在坝面安装垂直位移观测设备，常见的观测方法有精

密水准测量、静力水准测量、水管式沉降仪观测、垂直传高观测法等。土石坝的

沉降观测目前主要采用水管式沉降仪和电磁式沉降仪。岩滩大坝垂直位移包括坝顶、168.5 m 廊道、基础灌浆廊道、厂房及尾水平台等监测项目。垂直位移的观

测采用精密水准法，使用N3水准仪，按国家一等水准要求执行，一般每月监测

一次。

（3）渗流观测：渗流观测一般以埋设测压管，并在下游堆石棱体排水沟各

设三角形薄壁堰作为大坝渗流观测设备坝体浸润线观测设施埋设为主。以某水库

为例，主坝测压管在垂直坝轴线上分 4 个断面布置。其中，3 个断面设置 3 根测

压管，1个断面设置 2 根测压管，共埋设12根位移测压管。副坝测压管在垂直坝

轴线上布置1排共3 根测压管，三座副坝共9根测压管，监测大坝坝基和坝体的

渗流压力，同时分析浸润线。配套测压管涡流清淤器，争取利用部分测压管观测

资料。在主副坝下游堆石棱体排水沟各设三角形薄壁堰作为大坝渗流观测设备，

共设置3处。各建筑物应按运行管理制度进行巡视检查，定期进行沉陷、位移、

测压管浸润线观测，水位、雨量观测平时每日进行1次。在遇到特殊自然条件影

响时，应增加监测项目与频次，以便随时掌握工程运行情况，并提高资料的收集

精度，使工程运行、调度更精确。

（4）内部监测：内部监测是对施工期埋设在混凝土或围岩内部的仪器进行

监测。一般有坝体温度计、钢板计、钢筋计、测缝计、裂缝计、基岩变形计、断

层计、渗压计、无应力计和应变计。

（5）大坝巡视检查的检查方法：巡视检查通常用眼看，眼看是基本，即通

过察看迎水面大坝附近水面是否有旋涡；迎水面护坡块石是否有移动、凹陷或突

鼓的情况；防浪墙、坝顶是否出现新的裂缝或原存在的裂缝有无变化；坝顶有否

塌坑；背水坡坝面、坝脚及镇压层范围内是否出现渗漏和突鼓现象，尤其对长有

喜水性草类的地方要仔细检查，判断渗漏水的浑浊变化；大坝附近及溢洪道两侧

山体岩石是否有错动或出现新裂缝；通信、电力线路是否畅通等。首先对检查部

位的整体有一个感官的判断，然后对一些特别部位有针对性地采取耳听、手摸、

脚踩等直观方法，或辅以锤、钎、钢卷尺等简单工具对工程表面和异常现象进行

检查和量测。对大坝表面（包括坝脚、镇压层）要由数人列队进行检查，以防漏查。

4 监测中需注意的问题

（1）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%。因此，必须坚持科学发展观的先进

理念，进一步提高全局认识，按照大坝仪器监测与巡视检查相结合的原则，严格

规范大坝巡检工作，努力提高巡检人员的素质，对巡检中发现的问题及时做出准

确判断，保证大坝的安全运行。

（2）建立水文微波通信体系，配备有线和无线通信传呼设备，建立计算机

网络系统，争取实现防洪调度指挥的科学化和现代化。为满足交通、防汛抗洪的

要求，应配备防汛抢险车辆及船只。在泵站管理范围内建设专用防汛物资储蓄仓库，储备一定数量的防汛抢险用材料和工具。

（3）安全监测设施设备的施工阶段十分关键。简单地说，安全监测施工就

是将监测仪器系统按设计的位置根据土建施工进度进行安装或埋设。在理想的均

一状态下，坝体的施工期沉降与坝高的平方成正比，与密度成正比，与变形模量

成反比。由于大坝的非均质性，计算结果与实际值相差较大，但大坝的施工期沉

降与坝高、密度、变形模量的关系可以在一定程度上反映出来，即施工中可以通

过提高坝体密度和变形模量来减少坝体施工期的沉降。坝体施工期沉降的速度与

坝体上升速度基本同步，大坝的不稳定沉降过程，反映了大坝的实际堆石填筑加

荷过程。提高坝体上升速度可以有效缩短施工期的沉降时间。

（4）对大坝的监测数据进行分析，对加固效果进行评价，一定要从全局的

高度去看问题，一座大坝往往处在复杂的地理环境中，坝身、坝肩、坝坡的变形

和渗流之间都存在着必然的内在联系，经过对某水库大坝的观测数据进行分析，

对除险加固效果进行评价，要紧密贯彻以下几个结合：渗流压力分析要与渗流量

分析相结合，渗流数据分析与变形数据观测分析相结合。事物的变化都有其内在

规律，渗流数据和变形数据不可割裂的相互影响着，因此应用渗流和变形数据对

大坝性态进行分析和对加固效果进行评价，一定要综合予以考虑。

参考文献：

【1】邵乃辰差动电阻式仪器温度检验限差的讨论[J]. 水电自动化与大坝监测，2004（2）.