水布垭面板堆石坝周边缝渗流监测新技术.pdf

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1、第41卷第14期人民长江Vo1．41．NO．142010年7月YangtzeRiverJuly，2010文章编号：1001—4179(2010)14～0087—03水布垭面板堆石坝周边缝渗流监测新技术许小东，燕乔，吴长彬(三峡大学水利与环境学院，湖北宜昌443002)摘要：将高灵敏度温度传感器埋设在面板堆石坝土石介质挡水建筑物内部的不同深度，当此处有渗流水通过时，土中热量传递的强度就发生改变，在研究此处正常地温及参考水温后，就可确定测量点处温度异常是否由漏水引起，从而找出渗漏点。水布垭大坝周边渗漏监测范围1200m，共划分10个监测单元，每个单元内放置5O～80个光纤光栅温度传感

2、器，间距1．5～3．0m。采用这一方法对大坝蓄水前后的渗漏情况进行监测．结果表明：水库蓄水后，监测点处温差变化不大，无明显异常变化。监测结果与实情相符。这一方法是对传统监测理论和方法的创新，可为同类工程借鉴。关键词：高面板堆石坝；周边缝；渗流监测；光纤光栅渗流监测系统；水布垭工程中图法分类号：TV641．43文献标志码：A混凝土面板作为面板堆石坝的主要防渗体，对大面的监测，连续监视周边缝在施工期和运行期的工作坝的安全和正常运行起着关键作用。以往工程实践研性态，为大坝安全运行状况的评估和预报提供可靠的究表明：周边缝是混凝土面板坝变形最敏感部位，成为监测资料。目前水布垭大坝采用准分布

3、式光纤光栅渗混凝土面板坝最可能漏水的通道。因为在高水头流监测系统对周边缝渗流进行连续监测，以快速准确的作用下周边缝将产生复杂的三向位移，虽然最新的地探明渗漏所在位置，进而及时有效地处理面板堆石施工技术对周边缝采用了多道止水铜片，但是周边缝坝周边缝渗流给大坝带来的安全隐患。的止水铜片在强大的坝体变形情况下仍然极易被拉1光纤光栅渗流监测结构和原理开。一旦止水结构被破坏，面板堆石坝将会在高水头的作用下沿周边缝漏水，进而引起坝体渗漏，由此产生一般情况下，面板堆石坝的渗流场主要受库水位、的渗流可能会引起堆石体不均匀沉降，降低堆石体抗周边山体渗漏水、地下水、大气降水等因素的影响，且剪能力，从

4、而引起局部或大面积失稳，甚至引起坝体渗呈现一定的规律性。当坝体挡水层遭破坏时，坝体渗透破坏，同时加速坝体溶蚀、冻融、钢筋锈蚀等，从流量会增大，但在初期或这种破坏很小时，更多的表现而导致其耐久性降低，给大坝安全带来很大隐患。如在坝体渗流场的改变。若将高灵敏度温度传感器埋设西北口混凝土面板的严重开裂现象，株树桥面板堆在面板堆石坝土石介质挡水建筑物的基础或内部的不石坝面板断裂、止水结构破坏、大量漏水冲刷严重，万同深度，如测量点处或附近有渗流水通过和迁移的地安溪坝曾发现可能与不均匀变形有关的岸边面板顶部方，当土中热量传递的强度发生改变时，将打破该测量有与周边缝平行的裂缝，大河水库面板底部

5、曾发现因点处附近温度分布的均匀性及温度分布的一致性。在反渗水压力引起的水平裂缝。研究该处正常地温及参考水温后，就可确定测量点处对于高面板堆石坝，周边缝渗流破坏将成为面板温度异常是否由渗漏水活动引起，从而可以找出渗漏堆石坝的致命点。一旦周边缝张开或止水失效，将会点。在面板堆石坝中，面板与趾板间的接缝(周边缝)造成严重的渗漏问题，影响到大坝的安全运行。因此，处理是保证大坝安全运行的关键技术，为监视水布垭为了保证大坝的安全运行，需要对周边缝部位进行全面板堆石坝周边缝的运行情况，沿周边缝布设了准分收稿日期：2009—1l一30作者简介：许小东，男，硕士研究生，主从事水工结构和基础处理方面

6、的研究。E88人民长江布式光纤光栅测温系统。监测系统，对周边缝渗流情况进行全面而持续的监测。光纤光栅渗流监测系统布置如图1所示。光纤光2．2系统布置栅传感器探头沿大坝周边缝布置。光纤光栅探头是系水布垭大坝周边渗漏监测范围1200m，系统沿大统的核心部件之一，他是利用光纤芯层材料的光敏特坝周边缝每100m分为1段，每段构成1个测量单元，性，通过紫外准分子激光器采用掩模曝光的方法使一共划分l0个测量单元，在每单元内放置50～80个光段约8mm的光纤纤芯的折射率发生永久性改变，形纤光栅温度传感器，间距1．5～3m。由于水布垭坝高成布喇格光栅结构。探头对环境温度非常敏感，微小233m，水

7、库深处水温较低，为能准确监测到较小流量的温度变化都会导致探头反射光波长的漂移。的渗漏，系统配备了光缆加热装置。图2为光纤光栅渗流监测系统沿面板周边缝的布置示意。大坝现场旦控制室内⋯⋯⋯圈1光纤光栅探头2连接光缆3加热电缆4传输光缆5控糊计算机图1光纤光栅渗流监测系统示意图2光纤光栅传感器在大坝周边缝的分布示意光纤光栅渗流监测系统采用电热脉冲法进行测每个监测段的光纤光栅传感器相互串接，前后两量，和梯度法相比，该方法能克服其他外界条件的干端各用1根光缆引入控制室，一端接信号处理器，另