水利大坝健康监测系统
一、监测内容
1.地表大地变形监测(包括水平和垂直位移)、地表两点相对位置变化的监测(变形突出部位),采用卫星定位系统实现;
2.地下深部滑动面附近变形监测,采用钻孔侧斜仪进行;
3.地表裂缝宽度监测(系统建立前应对大坝裂缝进行普查),采用裂缝观测传感器仪进行;
4.地下水位或者水压力监测,采用渗压计监测;
二、大坝变形监测
大坝的破坏,一般总是有相当长的变形发展期,并不是突然发生的。通过大坝的变形测量,不但可以预测其失稳滑动,根据大坝的动态变化规律还可以及早采取处治加固措施。
1.地表变形监测
地表变形远程监测主要依靠卫星定位系统实现。系统包括:基于GPS的通讯型用户接收机(基准点、监测点);数据通讯;数据管理。
大坝地表变形监测内容包括水平、竖直位移以及变化速率,这要求首先建立大坝位移观测网。监测网包括变形观测的基准点以及覆盖大坝的观测点。监测网的形成不但在平面上,更重要的是应体现在空间上的展开布置,如:主滑面和可能滑动面上、地质分层及界限面、不同风化带上都应有测点,这样可以使监测工作在不同阶段做到有的放矢。对于关键部位如可能形成的滑动带,重点监测部位和可疑点应增加局部加强网。由于卫星定位系统测量精度是整个自动监测系统精度的重要指标,所以在安装接收机的调试和检验工作是系统施工的非常重要的一环。
2.大坝深部位移的监测
深部位移监测不但能够测到大坝内部的蠕变,更为重要的是可以了解大坝深部尤其是滑动带的位移情况。
深部位移常用的监测手段为钻孔倾斜仪。钻孔深部位移监测常按断面布置。监测断面通常选在地质条件差、变形大、可能破坏的部位,或坡度高、稳定性差的部位等。另外,主轴断面一般应设为监测断面。监测断面需布置多个时,断面宜根据地质条件的好坏、大坝坡度的高低等来划分主要断面和次要断面,主要断面布置的监测项目和仪器应比次要断面的多。
测斜仪是在测斜管的导向槽内测量钻孔的测向位移。测斜管的埋设必须保证测斜仪测头可靠的定位,因此必须遵循正确的安装步骤。埋设要点如下:
选择安装地点时,应考虑地面地形和地下不同深度可能发生的位移度。测斜管应安装在足以容纳测斜孔及填料的稳定钻孔内,深达无水平位移处,土石坝中的测斜管应深入基岩下1.5~2.0m。
三、大坝地下水监测
地下水是大坝失稳的主要诱因,福建地区雨水丰富,地下水的动态监测也是一项重要的内容。
1.地下水位监测
采用两台地下水动态监测仪,在专业观测孔位分别观测两处大坝的水位。
2.孔隙水压监测
主要采用孔隙水压计进行观测。测点位置宜选择不同的观测深度,形成一个观测剖面,监测坡体内水压变化情况及对坡体的影响。
3.降水量收集
降雨是大坝塌方的外因,收集降水量资料可以总结大坝塌方的成因与规律,进而为预警预报提供参数信息。
四、现场施工图片
五、监测效果
水利大坝健康监测可实现健康监测数据的处理、大坝安全评估以及对监测的远程控制、预警报警等功能。
大坝健康监测可实现以下功能:
1.数据存储管理与查询应用系统
可对所监测的大坝变形和地下水的信息进行查询和有效管理,分别进入相应的管理数据库。
2.服务水准安全报警系统
根据大坝的测试结果,与经验值、理论计算值等进行综合分析,根据预警机制,对大坝的安全状况进行评估,如超过预警值,则进行报警。