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1、万方数据第25卷第4期增刊仪器仪表学报2004年8月混凝土坝变形监测系统设计姜晨光1朱佑国1姜祖彬2刘华21(江南大学无锡214063)2(莱阳市古柳国土资源站莱阳265202)摘要以某混凝土大坝为例,介绍了混凝土大坝变形监测系统布置的基本原则,指出了各种观测设施的作用与意义,阐述了混凝土大坝变形监测与大坝运营安全及大坝优化设计的关系。关键词混凝土大坝变形监测系统设计大坝安全大坝设计DesignforDeformationObservationSystemofConcreteDamJiangChenguan91ZhuYougu01JiangZubin2LiuHua22(Southern
2、YangtzeUniversity,Wuxi214063,China)Z(GuliuTerritorialResourcesManagementCenterofLaiyangCity,Laiyang265202,China)AbstractForanexampleofaconcretedam,itintroducesthebasicprincipletosetthedeformationobservationsystemoftheconcretedam.Itpointsouttheaffectionandmeaningsofvariousobservationequipment.The
3、relationshipamongthedeformationobservationoftheconcretedam,thedamsafe,andthedamrationaldesignhasbeenelaborated.KeywordsConcretedamDeformationobservationsystemDesignDamsafeDamdesign1引言口1大坝安全至关重要。要确保大坝的运营安全,必须有最佳的大坝结构设计和最优的大坝施工质量,随着大坝运行龄期的增加,在各种动态的、交变的、不良的荷载作用下,大坝结构必然会产生各种各样的应变(即变形),当应变达到一定的程度就会出现
4、安全隐患,应变进一步加大就有可能导致大坝灾难(溃坝)。人类历史上大坝灾难屡见不鲜,大坝事故的发生是有很多前兆的,及时、有效的大坝变形监测是预防大坝灾难发生的关键。大坝变形监测内容繁杂,不同坝型其监测的内容也不尽相同。下面介绍混凝土大坝的变形监测系统设计问题。2混凝土大坝变形监测系统的设计乜1混凝土大坝变形监测系统主要有物理力学要素监测系统、坝体整体性空间应变信息(变形信息)监测系统、局部结构应变信息监测系统3大部分组成。物理力学要素监测系统主要有坝体迎水侧压力监测系统、绕坝渗流监测系统和扬压力监测系统组成。坝体迎水侧压力监测系统通过预置压力传感器来实现,压力传感器成排布置,每排传感器均
5、沿坝体迎水面由坝底到坝顶均匀排布在同一铅垂面内,压力传感器至少应沿坝体纵断面方向均匀布设3排(即坝中、距坝边1/3坝长处),长坝应增加排数,应保证排距的均匀性如图1、2。绕坝渗流监测系统通过埋设测压管实现,测压管的布置以能绘出绕流等水位线为原则。测压管应成排布置,主要布置在两岸坝头和河槽两侧阶地绕渗区中,测压管的布设排数至少2排、每排至少布设3根。测压管的进水管段应深入到透水层中、有些测压管的进水管段应深入强透水层,测压管的布置如图1。扬压力监测系统通常在水工结构物内埋设测压管进行,在观测扬压力的同时应观测相应的上下游水位及渗流量。扬压力测点应根据水工结构物的重要性、规模、断面大小、基
6、底地质状况等适当布置,扬压力测点通常布置在横向廊道中,如图2。坝体迎水侧压力监测的目的是为了分析坝体空间位移和坝体变形与拦蓄水体侧压力的关系,进而为反万方数据第4期增刊混凝土坝变形监测系统设计1021馈分析大坝设计理论提供重要的真实资料和基础数据。绕坝渗流监测的目的是为了了解坝头与岸坡以及混凝土接触处的渗流变化,借以判别这些部位的防渗与排水效果,并根据监测结果判别坝体的安全性、确定为确保坝体安全应采取的工程技术措施。所谓扬压力是指水工结构物处于尾水位以下部分所受的浮力和在上下游水位差作用下,水从基底及岩石裂隙中自上游流向下游所产生的向上的渗透压力的合力,向上的扬压力相应减少了坝体的有效
7、重量、降低了坝体的抗滑能力、影响了水工结构的稳定性,通过扬压力监测可以了解扬压力的分布与变化,判别水工结构的稳定性,当发现不稳征兆时及时采取补救措施。渗流测压管侧压测量器位移标点工作基点图1大坝变形监测系统平面布局示意图2坝体横断面内扬压力测压管布置示意坝体整体性空间应变信息(变形信息)监测系统主要有坝体水平位移监测系统和坝体竖直位移监测系统组成。坝体水平位移监测系统通过在坝体两端稳定山体上设置2对工作基点构建2条基准线来实现,在2条基准线决定
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