大坝安全监测技术浅谈

大坝安全监测技术浅谈 科技信皇 工程技术 大坝安至监测技术浅谈 佛山市顺德区水利水电勘测 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 院有限公司 黄成国 华东勘测设计研究院 胡士兵 摘 要本文论述了不同监测技术的优缺点,阐述了大坝安全监测技术的发展 概况和发展方向,为全面了解大坝安全技术和提高安 全监测水平提供了参考。 关键词 大坝安全监测 监测技术 监测自动化 资料分析 .前言 直、水平位移的系统,随着技术及激光图像处理技术的发展,其测 国内外大量 程实例 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明,对水利水电工程实行全面的监测和监 量精度和可靠性都有很大提高。静力水准是监测坝体、基础沉降倾斜 控,是保证工程安全运行的重要措施之一。同时,将监测和监控的资料 的重要手段,因测量要求精度高、长期测量稳定可靠,目前的遥测静力 及时反馈给设计、施工和运营管理部门,又可为提高水利水电工程的设 水准仪多采用位移测量方式测量液面变化来获得建筑物变形,主要有 计及运行管理水平提供可靠的科学依据。现代化的监测系统,应当具 电容感应式、差动电感式、步进马达式、钢弦式以及涡流式、超声传感器 有数据采集、数据管理、对工程安全状况做出实时分析和评价及对其异 式遥测静力水准仪。准直法引张线、真空激光准直测量 、静力水准等 常或险情做出辅助决策等功能,因此,大坝安全监测系统包括监测技 测量方法测得的是相对位移,需要借助大地测量法或者垂线法作为丁 术、监测自动化技术、资料分析及安全评价技术三部分。 作基点。 .大坝监测技术及监测仪器 . 内部观测 . 外部观测 大坝内部变形监测项目一般有内部变形、应力应变、渗漏、温度、裂 大坝外部观测主要指大坝外部变形观测。变形测量主要采用大地 缝等。 测量、垂线、准直法、静力水准等方法。监测仪器有水准仪、经纬仪、测 土石坝中常需测量内部变形,内部变形包括垂直位移和水平位移, 距仪、全站仪、垂线坐标仪、引张线、真空激光准直系统、、合成孑 径 垂直位移主要采用水管式沉降仪、振弦式沉降仪、电测垂直水平位移测 雷达干涉技术等。 量仪等仪器进行观测;水平位移主要采用引张线式水平位移计、测斜管 常规大地测量是用水准仪、经纬仪、测距仪、全站仪等测量仪器采 等进行观测。水管式沉降仪、振弦式沉降仪利用连通管原理测量沉降, 水『伟法、交会法测得大坝垂直和水平位移。经纬仪和水准仪是传统 因此易受掺气、渗漏影响;引张线式水平位移计易受坝体不均匀沉降的 的外部变形观测手段,从上世纪 年代起,测绘仪器开始朝电子化和 影响。这三种仪器安装埋设受施工干扰较大,对于大断面坝体无法做 自动化方向发展。电磁测距仪的出现开创了距离测量的新纪元,电子 到全断面上升,导致仪器必须分段埋设,仪器埋设后无法及时进行监 测,其监测成果不能真实反映坝体施工期变形。电测垂直水平位移测 经纬仪取代光学经纬仪后与电磁测距仪组合就成了智能型全站仪,智 能型全站仪集测距、测角、计算 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 于一体,并具备自动搜索功能,俗称 量仪是通过埋设在坝体中测斜兼沉降管,采用活动式测斜仪和电磁式 “测量机器人”,它可真正做到无人值守,操作简便、自动化程度高,尤其 沉降仪进行监测,它可以从填筑施 一开始就进行埋设和监测,对位移 适应在地势狭窄、气候恶劣等不适应人 观测的位置使用。测量机器 进行累加,可获得施?二期全部位移情况,但这类仪器埋设时易受施 影 人观测精度可达 / . ”。水准仪、全站仪测量原理是利用光 响受损,不易埋设好。 波反射,所以常规大地测量需要仪器与测点之间满足通视要求,这是常 大坝应力应变、温度、渗漏、裂缝等项目监测长期以来主要采用差 规大地测量法的不足之处。 动电阻式和振弦式两类仪器。差动电阻式仪器又称卡尔逊式仪器,是 近年来大地测量法新技术不断出现,主要有法、合成孔径雷达 利用电阻丝变形与电阻比成正比的原理研制成功的,这种仪器具有密 干涉测量技术等。是随着现代科学技术的迅速发展而建立起来的 封性能好、测试方法简单、可兼测温度等优点,其电缆导线电阻及其变 新一代精密卫星定位系统。由美国国防部于年开始研制,历经方 差带来的电阻比测量误差已被五芯观测系统及利用恒流源技术的观测 案论证、系统论证、生产实验三个阶段,于年建设完成。该系统是 仪表解决,所以差动电阻式仪器已被广泛运用。但差动电阻式仪器稳 以 星为基础的无线电导航定位系统,有三大组成部分,即空间星座部 定性、 耐久性不如弦式仪器好。振弦式仪器是利用钢弦振动频率随钢 分、地面监控部分和用户设备。的定位原理是利用空间分布的卫 丝应力变化的原理制成的,通过电磁铁激振钢弦,测量由磁铁线圈感应 星以及卫星与地面点间进行距离交会来确定地面点位置,从测量的角 钢弦振动频率得知钢丝应变,该型仪器具有精度高、分辨率高、量程大、 度看,则相似于测距后方交会。具有全天候、连续性和实时 定位 受环境影响小、可长距离传输、便于进行自动化观测等优点,且传感器 功能,能提供测点的三维坐标。目前一般测地型接收机的标称精 可做得很小。 度为,实践表明平面位置精度相当好,高程方面稍逊一些,国 光纤传感器近几年得到快速发展,它是一种集光学、电子学为一体 内 程上通过改进接收机接收方式、多站联测、对电离层和对流层折射 的新兴技术,具有灵敏度高、动态性能好、耐候性好、抗干扰能力强、自 进行修正、对天线强制对中等措施,高程测量可达二等水准测量精度甚 动化程度高、可实现分布式测量等优点,其运用已从单一的温度测量发 至更高。法测量原理类似于后方交会法,因此对于用户设备的展到渗漏、变形、位移、应力等内容监测。分布式光纤被认为是目前最 接收天线同一时刻可见卫星需在 颗以上,因此地面测点需要满足卫 有前途的安全监测技术。 星高度角的要求,山区滑坡监测时滑坡体前缘测点受对岸山体遮挡有 .监测自动化技术 时不易满足。合成孔径雷达干涉测量技术是利用一定时间间隔和轻微 . 自 动化监测内容 的轨道偏离相邻两次轨道间隔为几十米至一公里左右重复成像,借助 大坝外部变形可采用垂线坐标仪、引张线读数仪、接收机、测 覆盖同一地区的两个图像的相位差来获得地表变形,随着干涉和 量机器人等方法进行自动化观测;内部应力应变、扬压力、钢筋应力、温 差分技术的发展,该测量技术精度将不断提高。由于合成孔径雷达干 度、接缝等主要采用差动电阻式和振弦式传感器仪器进行自动化观测; 涉测量技术是利用地球同步卫星载系统,所以不能实现地表位移 环境量 水位、水温、气温、降雨量等通常由水文气象测报系统进行自 的连续观测。 动化观测。 垂线法是大坝变形监测的重要手段,用于监测大坝水平位移,分正 . 自动化结构模式 垂线法和倒垂线法,正垂线法只能测得相对位移,倒垂线法将垂线下端 自动化采集系统按采集方式分为集中式、分布式和混合式三种结 买埋人稳定基岩,可测得绝对位移。倒垂线法常与正垂线法组合形成 构模式。集中式适用于仪器种类少、测量数量不多、布置相对集中和传 正倒垂组,倒垂还常与极坐标法、引张线法结合测量大坝水平位移,此 输距离不远的中小型工程中。分布式结构测量控制单元可以安装在靠 时倒垂作为校核基点。垂线法读数仪叫垂线坐标仪,垂线坐标仪从人 近传感器的地方,传感器的信号不需要传输较远的距离,信号的衰减和 工观测发展到自动遥测,遥测垂线坐标仪从接触式发展到非接触式,非 外界 的干扰可以大大减轻。分布式体系结构既可适合于传感器分布 接触式坐标仪从步进马达光学跟踪式到近十几年发展起来的式和 广、数量多、种类多、总线距离长的大中型『 程的自动化监测系统中,也 能适合于传感器数量少的小型工程的自动化监测系统中,使用方便灵 感应式垂线坐标仪。其中感应式垂线坐标仪具有测试精度高、长期稳 活。混合式是介于集中式和分布式之间的一种结构模式。 定性好、自动化程度高、结构简单、防水性能好、成本低等特点,特别适 合在环境恶劣的大坝监测中应用。正垂线需要设在坝体设孔洞,测孔 目前具有代表性的监测自动化系统产品有意大利的 系统、 不易太多,而且需要和倒垂联合使用;倒垂线需要钻孔至基岩,成本较 美国的 / 和 等分布式系统、南京南瑞集团公司的 系 高,一般仅设置少量作为校核基准点。 统、南京水文自动化研究所的 系统、北京木联能工程科技有限公司 研制的 ~ 开放型分布式系统。东风、二滩、天荒坪、小浪底等 引张线法用于观测大坝水平位移,双向引张线法自动测量技术可 同时测量水平和垂直位移。引张线读数仪与垂线坐标仪原理一样,除 工程安装了 系统, 年代初岩滩、大化等新建工程安装 了南京自动化研究院的集中式系统,年葛洲坝安装了南京水文自 了电容感应式,还有电磁感应式、步进电机光电跟踪式。真空激光准直 动化所的分布式系统,年新安江、水口等工程还曾安装过南瑞公司 测量系统是在激光准直测量基础上消除大气折射影响的一种测量大垂