大坝安全监测新技术

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1、大坝安全监测新技术我国大坝安全监测起步于20世纪50年代，在20世纪末本世纪初取得飞速发展，基本上监理了比较完整的大坝安全监测体系。随着坝工技术进步，特别是现代计算机、人工智能技术的飞速发展，在传统的监测仪器基础上涌现出一大批新的安全监测技术，并在工程上得到应用。1．大坝CT技术大坝CT技术是计算机层析成像技术在大坝安全监测中的应用。它是用某种波在坝体中传播的若干射线束，在探测区内部构成切面，根据切面上每条穿过探测区的波的初至信号，利用计算机进行数学处理，重建探测区坝体材料弹模分布或强度分布，以定量地反映坝体磁疗性质分布和老化情况、病害及缺陷部位，进而达到大坝监测的目的。用于大坝

2、CT监测的波主要有声波和电磁波两种。声波型大坝CT是在大坝适当位置布置若干发射点（震源）和若干接收点（震波监测器），一次激震各发射点后，在各接收点记录声波从个发射点到各接收点的走时T，然后利用走时T计算坝内各点上的波速V，由于波速与材料弹性有关，因此可以通过波速来了解坝体材料性质和老化缺陷分布情况。声波型大坝CT系统包括检测设备和计算机设备，其中检测设备包括发射、接受和记录三个部分。发射部分由动能源和驱动装置组成。动能源用于产生弹性波，可以布置在坝面、廊道、钻孔或探坑内，起震后能立即使弹性波在被测体传播。大坝CT的动能源主要是电雷管和甘油炸药，也可以用电火花发生器或起落锤来起震。

3、驱动设备与记录设备相连，用于检测弹性能源产生的波瞬时，具有镜头记录功能。接收部分是能感知震波的拾震传感器，包括地下测音器（速度型地震仪）以及水下测音器（加速度型传感器）等型号。记录部分是一个多频道的数字式振动示波器，用于距离七宝时间及弹性波形。电磁波型大坝CT是利用一个天线发射高频宽带电磁波，另一个天线接收来自坝体或坝基内介质面的反射波。由于电磁波的路径、强度及波形与所通过介质的电性质和几何形态有关，因此，可以根据接收波的双程走时、幅度及波形来推断坝体材料性质和老化分布情况。声波法成本较高，工作量较大，如果受坝体结构的制约，布点数量有限，则检测结果精度受到影响。电磁波法要求电磁波

4、发射功率较大，有效检测深度有限，且比较适合介质差别较大的物体，对混凝土大坝等均质性材料，其检测效果受到影响。大坝CT技术的应用范围：（1）内部材料特性（如弹模、强度等）分布状况监测；（2）内部材料老化、病害及裂缝部位、程度及进程监测；（3）施工质量监测、不强加固效果监测。如大坝混凝土蜂窝、空洞、不密实区检测，大坝接缝、裂缝灌浆效果监测，预应力锚固效果监测；（4）基础特性及处理效果监测。如帷幕工作形态、断层破碎带及软弱夹层成像及处理效果、基础灌浆效果监测等。（5）内部预埋构件（钢筋、金属埋件等）部位及状态监测；（6）施工爆破及动洞室开挖对大坝结构的影响监测；（7）高边坡及近坝库区稳

5、定监测。2．GPS监测技术GPS(GlobalPositioningSystem)是以卫星为基础的全球定位系统。目前已在大坝变形监测、高边坡变形监测等方面得到了应用，可以解决其他监测手段所不能解决的一些难题，实用前景广阔。基于GPS的大坝位移监测系统主要包括空间星座、地面监控和大坝监测用户设备等三部分。其中，空间星座和地面监控部分是用户应用该系统进行定位的基础，由美国控制的卫星定位系统提供，大坝监测用户设备由用户开发。GPS的空间星座部分由基本上均匀分布在6个轨道平面内的24颗卫星组成。地面监控部分主要由分布在全球的5个地面站组成，包括卫星检测站、主控站和信息注入站。GPS的大坝

6、位移监测用户设备部分主要由GPS数据采集系统、数据传输系统和数据处理系统构成。数据采集系统包括GPS基准站和监测站。基准站用于改正监测站的GPS信号误差；监测站用于接收GPS卫星定位信号，以确定监测点位置的三维坐标。数据传输系统分有线传输和无线传输，有线传输主要用监测站与总控中心的数据传输，无线传输主要用于基准站与总控中心的数据传输。数据处理系统由总控软件、数据自动处理软件、数据管理软件以及大坝安全分析软件等构成。GPS大坝位移监测点的定位主要有绝对定位和相对定位。绝对定位的精度一般较低，因此，在GPS大坝位移监测中，应采用相对定位。GPS相对定位是用两台GPS接收机分别安置在基

7、线的两端，并同步观测相同的GPS卫星，以确定基线端点在协议地球坐标系中的相对位置或基线相量。这种方法可以推广到多台接收机安置在若干基线的端点，通过同步观测GPS卫星以确定多条基线相量的情况。2．光纤监测技术光纤技术是一种集光学、电子学为一体的新兴技术，其核心技术是光纤传感器。1979年美国国家航空航天局最早在航空领域开展光纤传感技术研究，此后与加拿大在复合材料固化、结构无损检测、材料损伤监测、识别及评估等方面开展了大规模的光纤应用技术研究。我国于20世纪9O年代后期在新疆石门子水