土石坝表面变形监测的全面解析

2024年02月06日 11:08

  通过对土石坝表面变形监测,掌握土石坝表面变形规律,为安全运行提供科学依据。 土石坝是以土石方为主要建筑材料,通过一定的压实或堆填工艺建造的大坝,由于坝体填筑料的性质、堆筑方法及施工质量等因素的影响,以及坝体各部位受力情况的不同,会引起坝体表面的变形。其中变形监测是指对土石坝及其上下游边坡等相关设施进行长期、连续、实时的变形监测。其主要目的是通过对观测资料进行分析,了解土石坝表面变形规律及变化趋势,以指导大坝运行管理,对工程安全和效益具有重要意义。

  一、概述

  土石坝表面变形监测的目的是了解大坝在施工期和运行期的变形规律,评价坝体填筑质量,并及时发现隐患,提出防治措施,以保证大坝的安全运行。其中变形监测资料分析是其关键环节之一。

  土石坝表面变形监测主要包括:大坝表面沉降观测、坝面水平位移观测和坝顶垂直位移观测。在土石坝施工、运行和水库蓄水过程中,由于填筑材料的物理力学性能、坝体结构以及施工工艺等方面的影响,土石坝各部位的变形往往不同于混凝土坝。因此,在对大坝表面变形进行监测时,应充分考虑材料的物理力学性能以及结构的受力状况,结合工程设计规范和坝体施工技术要求进行观测。

  一般应根据不同的观测目的确定相应的监测断面和测点布置方式。

  二、坝面变形监测设施

  坝面变形监测设施主要有:

  (1)水准基点:布置于坝面或上下游坡面,一般采用埋石、埋条或埋管形式;

  (2)变形观测墩:布置于坝面或上下游坡面,一般采用混凝土结构形式;

  (3)变形计:布置于坝体或上下游坡面,一般采用金属结构形式;

  (4)位移监测自动化系统:采用计算机进行数据采集和处理,能自动记录、存储、传输、分析和显示观测数据的系统;

  (5)自动化监测预警系统:通过先进的传感技术,对变形数据进行实时监测,并根据分析结果发出预警信号,使工作人员及时发现问题和处理问题,保证大坝的安全运行。

  三、测点布置

  测点网布置主要根据土石坝的坝型、设计断面和周边缝的结构特点以及上游坝脚和下游坝脚的布置情况而定,主要根据坝体填筑料性质、堆筑方法及施工质量等因素的影响,以及上游坝体下游坡面结构的不同而定,同时根据实际情况兼顾大坝整体美观和变形观测工作的方便进行。测点网布置应充分考虑土石坝坝面的几何形态,如平面形状、纵坡、走向,以及上下游边线位置和走向等,并应遵循由上而下、由内而外、由近及远、由细到粗的原则。

  四、监测资料分析

  为了更好地掌握土石坝表面变形规律,更准确地预测大坝运行状态,必须对观测资料进行分析,了解各监测部位的变形规律和变化趋势,以指导大坝运行管理。目前,土石坝表面变形监测分析主要包括三方面:

  (1)位移统计分析。利用位移观测资料进行统计分析,得到坝体不同部位的变形量和位移分布规律;

  (2)坝体表面变形量值分析。通过对大量观测数据进行分析、处理,获取反映坝体内部变形的信息,如各部位的变形量、变形速率及发展趋势等。

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