大坝及坝基渗流监测技术
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水库渗压监测施工方案及流程大坝安全监测1.1 渗流量监测小型水库开展渗流量监测,大坝存在渗漏明流且适宜安装监测设备的应设置渗流量监测点,其他情况根据需要设置。
(1)渗流量监测点根据工程规模和分区条件等设置。
(1)渗流量监测方式根据渗流量大小和汇集排水条件采用容积法或量水堰法。
1.2 渗流压力监测水库大坝应设置渗流压力监测,大坝渗流压力监测一般在最大坝高、穿坝建筑物附近或其他渗流、变形较大坝段设置1~2个监测横断面。
对坝长超过100m的可增加监测横断面,对坝高15m以上可根据绕坝渗流情况设置绕坝渗流监测断面。
渗流压力监测断面一般设置2~3个监测点,基本要求如下:(1)土石坝中均质坝、心墙坝、斜墙坝监测点一般设置在坝顶、坝脚,必要时在下游坝坡增设1个监测点,对坝下埋涵根据需要设置监测点;(2)混凝土坝及砌石坝根据廊道、帷幕和渗流情况设置扬压力监测点;渗流压力监测宜采用在测压管中安装渗压计进行自动监测,渗压计可采用振弦式等。
在测压管与渗压计渗流压力比测时,可采用测深钟、电测水位计观测测压管水位。
1.3 变形监测变形监测应根据工程规模、坝型特点、坝高坝长及下游影响确定。
对坝高超过30m或下游影响较大的土石坝,或坝高超过50m或下游影响大的混凝土坝、砌石坝,应设置表面变形监测设施。
其他小型水库,根据规范要求,结合工程实际,落实大坝变形监测设施设置。
土石坝以表面垂直位移监测为主,混凝土坝、砌石坝以表面水平位移监测为主。
变形监测断面根据坝型坝高等情况设置,宜在坝顶下游侧设置一个变形监测纵断面,对土石坝必要时可增设一个监测横断面。
大坝两侧选择基础稳定的部位至少分别设置1个工作基点,并设置1个校核基点。
大坝安全监测终端HLU-8600 是一款针对大坝安全监测的低功耗控制器,产品集数据采集和视频传输于一体。
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大坝渗流压力监测方案随着大坝建设的不断发展,渗流压力监测方案已经成为大坝设计一项关键的安全措施。
因此,在大坝设计和建设过程中,必须引入具有有效性和可靠性的监测方案来监测渗流压力的变化。
渗流压力监测方案包括以下几个方面:1. 监测设备的选择在大坝的建设过程中,需要选择可靠的监测设备,以监测渗流压力的变化。
常用的监测设备包括水压计、应力计、位移计等。
这些设备可以在特定的时间间隔内或实时地进行数据采集和处理,以获得渗流压力的变化情况。
2. 监测位置的确定确定监测位置是渗流压力监测方案的一个重要环节。
监测位置的选择应考虑到坝体内部的渗流状态和渗流路径。
一般情况下,可以在坝体内部不同深度的地层设置监测位置,以获得坝体深层部位的渗流压力变化。
3. 监测时间的确定确定监测时间也是渗流压力监测方案的一个重要环节。
常规情况下,监测时间应按照设计要求的周期性进行。
此外,在坝体渗流压力发生了变化或其他较大的灾害事件发生时,需要随时进行监测。
4. 监测数据的处理监测数据的处理包括数据采集、存储、传输和分析。
这些数据可以通过计算分析、绘图分析等手段进行处理。
数据处理过程中,需要充分考虑监测数据的可靠性和有效性,以便更好地进行坝体渗流压力的分析和预测。
总之,渗流压力监测方案是大坝建设过程中非常重要的一环。
其设计的合理性和有效性,以及由此得到的监测数据的正确性和可靠性,对于大坝的安全稳定运行具有重要的意义。
因此,在大坝的建设过程中,必须引入具有可靠性和有效性的监测方案,从而确保坝体渗流压力状态的准确监测。
混凝土大坝渗流监测的观测方法
【学员问题】混凝土大坝渗流监测的观测方法?
【解答】一、用压力表观测测压管水位时,压力值应读到最小估读单位,管内有气时,应先将气排出,待压力表指针稳定后,才可读数。
帷幕前的测压管不得任意排水,以防发生管涌。
二、采用电测水位计观测测压管内水位时,将测头缓慢放入管内,在指示器开始反应时,用测绳量出管口至孔内水面的距离。
三、渗漏量的观测方法:
1.容积法适用于渗漏量小于1l/s的情况,将渗漏水设法引人容器内,测定渗漏水的容积和充水时间(一般为1分钟,但不得小于10秒),即可求得渗漏量。
2.量水堰法:当采用水尺测量堰顶水头时水尺读至于1mm;采用水位测针测量堰顶水头时,读数至0.1mm.
四、水质分析:
1.所需水样应在规定的观测孔、排水孔或廊道排水沟时取得。
,
2.坝体混凝土中或基岩中的析出物,应取样作成分分。
析;检查是否有化学管涌或机械管涌发生。
3.若观测孔内的地下水对混凝土有较大侵蚀性时,可制作水泥砂浆试块放人孔内,隔一
定时间后取出,检验试件强度的变化。
4.在观测孔中取水样时,同时也应在水库内取水样,以便分析比较。
以上内容均根据学员实际工作中遇到的问题整理而成,供参考,如有问题请及时沟通、指正。
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大坝渗流压力监测方案
随着大坝的不断建设和使用,其渗流问题也越来越引起人们的关注。
渗流不仅会导致大坝的稳定性受到威胁,还会对大坝周围环境造成影响,因此渗流压力监测方案显得尤为重要。
大坝渗流压力监测方案的主要内容包括以下几个方面:
1. 监测点的选取:应选择大坝渗流压力分布较为均匀的区域作为监测点,同时应考虑到该区域地质情况、水文条件等因素。
2. 监测设备的选择:应选用高精度、高稳定性的压力传感器,同时应配备可靠的数据采集系统和数据传输系统。
3. 监测参数的选取:应监测大坝渗流压力的变化情况,包括压力大小、变化速度、变化趋势等参数。
4. 监测频率的确定:应根据大坝渗流的实际情况确定监测频率,一般建议对监测点进行24小时不间断监测,并将监测数据及时传输到监测中心。
5. 监测结果的分析和处理:应对监测结果进行分析和处理,及时发现问题并采取相应的措施,以保证大坝的安全稳定。
总之,大坝渗流压力监测方案的制定和实施是保障大坝安全的重要措施。
只有加强渗流监测,及时掌握大坝渗流情况,才能有效预防和应对潜在的安全风险。
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混凝土大坝渗流监测的坝基扬压力规定
1.扬压力观测应根据建筑物的类型、规模、坝基地质条件和渗流控制的工程措施等设计布置。
一般应设纵向观测断面1~2个,横向观测断面至少3个。
2.纵向观测断面宜布置在第一道排水幕线上,每个坝段至少应设一个测点;若地质条件复杂时,测点数应适当增加。
遇大断层或强透水带时。
可在灌浆帷幕和第一道排水幕之间增设测点。
3.横向观测断面直选择在最高坝段、岸坡坝段及地质构造复杂的谷岸台地坝段。
横断面间距一般为50~100m;如坝体较长,坝体结构和地质条件大体相同,则可加大横断面间距。
对支墩坝,横断面可设在支墩底部。
4.横断面上的测点应布置在各排水幕线上。
有横向基础廊道时,测点可适当加密。
在防渗墙或板桩后宜设测点。
有下游帷幕时,应在其上游侧布置测点。
5.地质条件良好的薄拱坝,经论证后可少作或不作扬压力观测。
6.坝后厂房的建基面上,宜设置扬压力测点。
7.扬压力观测孔在建基面以下的深度,不宜大于1m.
8.扬压力观测孔与排水孔不宜互相代用。
9.坝基扬压力一般埋设测压管进行观测,必要时,亦可埋设孔隙压力计。
10.坝基若有影响大坝稳定的浅层软弱带,应增设测压管。
测压管的进水管段应埋设在软弱带以下0.5~1m的基岩中。
应作好软弱带处导水管外围的止水,防止下层潜水向上渗漏。
大坝安全监测技术的创新应用大坝,作为水利工程的重要组成部分,承载着防洪、发电、灌溉、供水等重要使命。
其安全运行不仅关系到人民生命财产安全,也对经济社会的稳定发展具有重要意义。
而大坝安全监测技术,则是保障大坝安全的“眼睛”和“耳朵”,通过对大坝各种物理量的监测和分析,及时发现大坝可能存在的安全隐患,为大坝的运行管理和维护提供科学依据。
随着科技的不断进步,大坝安全监测技术也在不断创新和发展,为大坝的安全运行提供了更加强有力的保障。
一、传统大坝安全监测技术在过去,大坝安全监测主要依靠人工观测和简单的仪器设备。
例如,通过水准测量来监测大坝的沉降,通过经纬仪测量来监测大坝的水平位移,通过应变计和测缝计来监测大坝的内部应力和裂缝变化等。
这些传统的监测方法虽然在一定程度上能够反映大坝的运行状态,但存在着监测精度低、监测频率少、数据处理复杂等缺点,难以满足现代大坝安全管理的需求。
二、现代大坝安全监测技术的创新(一)传感器技术的发展传感器是大坝安全监测系统的核心部件,其性能的优劣直接影响着监测数据的准确性和可靠性。
近年来,随着传感器技术的不断发展,各种新型传感器不断涌现,如光纤传感器、GPS 传感器、智能传感器等。
光纤传感器具有抗电磁干扰、耐腐蚀、高精度、分布式测量等优点,能够实现对大坝结构的全方位监测。
例如,通过光纤光栅传感器可以测量大坝混凝土的应变和温度,通过分布式光纤传感器可以监测大坝的裂缝扩展和渗漏情况。
GPS 传感器则能够实现对大坝表面位移的高精度测量,不受天气和通视条件的限制。
通过在大坝上布置多个 GPS 监测点,可以实时获取大坝的三维位移信息,为大坝的稳定性分析提供重要依据。
智能传感器则具有自诊断、自校准、自补偿等功能,能够提高传感器的可靠性和稳定性,减少人工维护的工作量。
(二)数据采集与传输技术的进步传统的大坝安全监测数据采集通常采用人工读数或有线传输的方式,效率低下且容易受到环境因素的影响。
随着信息技术的发展,无线传输技术和自动化数据采集系统得到了广泛应用。
大坝监测方案大坝监测方案---一、背景介绍随着现代工程建设的发展,大坝在水利、能源等领域起到了重要的作用。
然而,大坝的安全问题一直是一个重要的关注点。
为了及时发现和解决潜在的安全隐患,大坝监测成为了必不可少的环节。
本文将介绍一种高效的大坝监测方案,旨在提供及时准确的监测数据,确保大坝的安全运行。
二、监测内容大坝监测方案的核心是对大坝各项参数进行实时监测。
主要监测内容如下:1. **水位监测**:通过水位传感器实时监测大坝上游和下游水位变化,及时发现洪水等异常情况。
2. **渗流监测**:使用渗流仪器对大坝周边土壤、岩石中的渗流进行监测,及时掌握渗漏情况,防止大坝安全事故的发生。
3. **地震监测**:安装地震仪,实时监测地震震级和震源位置,及时评估地震对大坝安全的影响。
4. **体积变形监测**:通过雷达测量或全站仪观测大坝表面的变形情况,包括水平位移和垂直位移等,以提前发现大坝的变形趋势。
5. **应力监测**:使用应力计等设备对大坝各关键结构进行应力监测,预警可能出现的结构失稳和破坏情况。
三、监测设备为了实现大坝的实时监测,需要配备一系列专业的监测设备。
以下是常见的监测设备:- 水位传感器:用于监测水位变化,可以选择压力传感器或超声波传感器。
- 渗流仪器:选择合适的渗流仪器,如孔隙水压力计、渗透流仪等。
- 地震仪:根据需要选择不同类型的地震仪,如三轴地震仪、加速度计等。
- 雷达测量仪器:选择适合大坝监测的雷达测量设备,如激光测距仪、高精度测距仪等。
- 全站仪:用于测量大坝表面的变形情况,可以选择精度高、适应性强的全站仪。
- 应力计:选择合适的应力计进行应力监测,如光纤应变传感器、电阻应变计等。
四、数据采集与处理大坝监测方案的关键在于高效准确地采集和处理监测数据。
以下是数据采集与处理的主要步骤:1. **数据采集**:根据监测内容安装相应的传感器和设备,实时采集监测数据。
采集的数据可以通过有线或无线方式传输至数据中心。
大坝及坝基渗流监测技术[摘要] 文中简要叙述了大坝及坝基渗流监测的传统监测方法,重点介绍了渗流监测中的热监测和CT监测新技术,并列举了这些新技术在工程中的应用,结果说明这些新技术为有效监测大坝及坝基的渗流提供了保证。
[关键词] 大坝坝基渗流监测 CT技术一、概述水库建成蓄水后,在上、下游水位作用下,坝体和坝基均会出现渗流现象。
渗流对坝体和坝基稳定有重要影响。
由于人们对客观规律认识的局限性,渗流计算和所考虑的防渗导渗措施往往不可能十分完善,在实际工程中,常发生超出设计预计的异常渗流现象,据国内外统计,由于渗流问题而失事的大坝,约占大坝总事故的40%左右。
由此可见,对渗流问题必须予以高度重视,决不可掉以轻心。
大坝在施工和建成后,为了确保大坝安全和水库蓄水效益,必须进行渗流监测,以确切掌握坝体及基础内部的渗流变化规律性,例如基础内各处的渗流强度、来源、流向及其变化;有无比较严重的集中渗流带;大坝蓄水后有无不利于基础安全的趋势性变化等,作为判断大坝稳定程度以及维修加固措施的重要依据。
二、传统的渗流监测方法坝体渗流压力的测点应根据水库的重要性和规模大小、坝型、断面尺寸、坝基地质情况以及防渗、排水结构等进行布置。
一般应选择最重要、最有代有性,而且能控制主要渗流情况以及预计有可能出现异常渗流的横断面,作为坝体渗流压力观测断面布置孔隙水压力计或测压管。
例如选择最大坝高、老河床、合龙段以及地质情况复杂处,设计时进行稳定和应力计算的断面。
对于混凝土坝坝基渗流观测,通常沿着坝轴线方向选择一个纵断面和垂直于坝轴线方向选择若干个横断面布置测压管或孔隙水压力计。
对于土石坝通常也在坝基内埋没孔隙水压力计或测压管来进行观测。
孔隙水压力计的品种多样,目前在国内使用较多的是差动电阻式和振弦式等。
差动电阻式孔隙水压力计根据传感器内的两电阻之间的比值变化,计算测点处的渗流压力,其计算公式为:T∆=(1)P∆-fbZ式中:P——测点处渗流压力;f——仪器灵敏度;b——温度修正系数;△Z——观测电阻比相对基准值变化量;△T——观测温度相对基准值变化量。
振弦式水压力计是利用钢弦自振频率的变化来反映测点处渗流压力的,其计算公式为:+=2(2)P∆∆ATbf式中:△A——观测之钢弦频率相对于基准值的变化量,其余符号意义见式(1)。
根据观测值求得各测点处渗流压力后,可求得各测点处的渗压水头。
测压管由压力表、测绳、水位计等测得管内渗流水位。
坝体和坝基渗流量监测,对于单孔渗流量仍然普遍采用量杯和秒表,集中后的渗流量使用量水堰法和测速法。
三、渗流监测的新技术上述的传统渗流监测方法无疑是非常重要的,也是最基本的方法,大多数工程均采用这些方法进行渗流观测。
对渗流观测资料大多采用统计分析方法,以库水位或坝址降雨、气温和时效作为自变量,建立与渗流之间的关系,对坝体和坝基渗流状态作分析和预报。
这些远不能满足工程的实际需要,原因其一,由于坝体材料和坝基岩石的不均匀性,所建立的统计回归方程有时不能较准确反映出坝体及坝基内在情况,为了掌握其变化规律和作出预报,还需做大量复杂的分析工作和寻找更多的第一手资料作为依据。
其二,传统方法不能有效确定坝体或坝基内各处的渗流强度、来源及流向,工程一旦出现渗流异常需补做防渗措施时,给加固设计带来一定困难。
因此,近年来,国内外发展了渗流监测新技术,如渗流热监测技术,渗流CT监测技术。
1、渗流热监测技术(1)基本思路对坝体或坝基渗流状态作分析时,过去常将温度这个物理量作为一个自变量来看待,但它本身实际上也是坝体和坝基内部渗流这个函数的因变量。
其原理是由于库底水温较低,受外界气温影响小,年变幅小,在库水通过的地方其温度应不同于基础内其他部位的温度。
由于坝体和坝基各处渗透系数不同则各处渗流速度也不同,渗流温度变化较之库水和地表集水的温度存在不同程度的差异。
通过研究这些差异,帮助我们认识和了解各处渗流的实际情况。
实现渗流热监测技术并非困难,由于多数工程均设置了范围广泛的扬压力孔、排水孔、绕坝渗流孔、土坝浸浸线观测孔等,若能在观测孔内水位的同时结合观测孔内水温、基础温度、库水温度和地表温度,就可对坝体和坝基的渗流状况进行更有效地分析。
渗流热监测作为一种行之有效地具有发展前途的渗漏探测方法,它是从勘探地下水所进行的地温研究得到启发而开始的。
从1958年到1961年,美国Occidental 大学在室内做了大量试验,以测试是否可根据地温变化寻找矿藏和沙漠区中的地下水。
为了验证试验结果的正确性,1961年10月31日对加利福尼亚洲的Johnson 流域(一小块沙漠区域)作全面的地温测试,获得了比较满意的结果,以后地温技术被广泛应用于其它许多不同的地质和气象环境部门,该技术于1965年由其发明者约西·伯曼(Joseph ·H ·Birman )申请了专利并转让给加洲地热测量公司。
美国于1965年开始将渗流热监测技术用于大坝渗流监测,原苏联在这个领域相继开展了大量的研究工作,瑞典也进行了类似研究。
我国于二十世纪八十年代中期开始利用温度监测资料分析大坝的渗流状况并取得了一定成效。
(2)工程实例实例1 美国于1965年5月开始,在加利福尼亚洲南部的Seminole 土坝上进行一项为期三年的温度研究。
该坝坝高8m ,坝长183m ,坝基为砾岩侵入砂岩。
1965年初发现南坝肩与坝基结合面和坝肩基岩渗漏严重,漏水量很大且淹没整个下游护坦。
为了查清该区域内的渗流情况,1965年5月开始,沿坝轴线间隔6.7m 钻一孔,孔深2.3m ,在孔内放置温度计后回填,坝顶以下2.3m 处共布置30支温度计,下游护坦处也布置了温度计网,约一个月测量一次。
除此之外,坝顶布置了7支渗压计以观测坝内渗压水位的变化。
通过3年观测,获得了以下成果:①通过温度观测发现,温度计6月份测出的低温区正是南坝端下游坝面渗流量较大区,低温与大量渗漏存在密切联系,由此可以认为,温度分布图像可以寻找渗漏区域。
②通过对坝上7支渗压计处的钻孔进行抽、注水试验,南坝肩渗漏量观测,坝内渗压水位观测,对库水温和坝温进行研究,得出渗透性与坝温的关系式为:142+-=LogP T式中:T ——为坝面以下2.3m 处的温度;P ——渗透系数。
通过研究,获得了渗流量与坝温之间的近似关系式:C C T W 25/)5.19(-=式中:W ——沿大坝单宽渗流量。
实例2 原苏联明盖恰乌尔冲填式土坝,该坝高80m ,为亚粘土——亚砂土心墙坝,在河床部位坝体与坝基接合处有一混凝土管道和引水廊道穿过坝体,该坝1953年投入运行。
经过几年运行观测发现测压管水头有反常变化,认为心墙下游面测压管内水位的异常升高,是由心墙上游部分透水区各段的渗流或沿混凝土建筑物的渗流增强所引起,为了揭示被观测过程的实质,评估建筑物的现行性态,验证上述假设,1980年开始在测压管、排水井和地面进水口处布置了MT-54型热敏电阻温度计,对坝内渗流水温进行观测。
通过温度观测发现,其一,若坝内温度值自6月到10月前增加,1月前转而冷却,在此期间内温度值呈单调升高,这一变化规律对应于强透水性区段;其二,若温度值自6月到10月前减小,而后在1月前升高,在此期间内温度值呈单调减小,这一变化规律对应于弱透水区段。
根据坝内温度变化规律确定了坝的强透水区域,并且证实了测压管水位反常并非在坝体与混凝土接合处产生集中渗漏通道,而是测压管老化失灵所致,这一结论为以后重新安装的测压管所证实。
综上所述,通过渗流热监测,确实能够确定坝体或坝基渗流区域,渗流来源以及渗流强度等。
2、渗流CT 监测技术所谓CT (Computerized Tomography )技术就是在不切开物体的情况下对其内部结构进行逐层剖析成像,达到了解物体的内部结构。
常用的办法是用波穿透物体,让波带出关于物体内部的信息。
波动现象分为电磁波和机械波两大系列,目前对大坝或坝基渗流多采用电磁波方法进行监测。
(1)基本原理理论研究与试验证明,电磁波在物体或介质中的传播速度V 与介质的相对介电常数r ε有如下关系:r C V ε/= (3)式中:C ——真空中的电磁波传播速度,一般C=0.3m/s 。
介质的介电常数r ε不仅与介质本身性质有关,而且与介质中含水率n 有如下近似关系:o wr mr r n n εφεεφε)()1(-+⋅+-= (4)式中:mr ε——介质中相对介电常数;wr ε——水的相对介电常数;o ε——空气相对介电常数,o ε=1;φ——介质的总孔隙度。
一般而言,对砼相对介电常数mr ε≈4~11,土料mr ε≈2.5~19,岩石坝基mr ε=5~12,而水wr ε=81。
由式(4)可见,介质中含水率n 的较小变化会引起介质r ε值的较大变化,介质中含水率增加,r ε值增大,则电磁波在介质中的传播速度下降。
根据波动理论中波速V 、波长λ、频率f 三者的关系:λ=V /f (5)当电磁波频率一定时,随介质速度的增加,所接收到的反射波波长加大,波速增加意味着介质中含水率减小;反之,介质波速降低,介质中含水率增加,而反射波的波长变小。
由此可见,电磁波对水的反映甚为敏感。
利用电磁波在物体中的传播规律,根据探测的目标体与周围介质的电性差异,可准确的确定大坝或坝基的渗漏部位、程度、状态与轮廓。
(2)工程实例实例1 位于黑龙江省境内的幺别拉河中游的西沟水库,水库的大坝为渣油沥青砼心墙堆石坝,存在较严重的渗漏问题。
为搞清楚渗漏的部位,长春科技大学与黑龙江水利勘测设计研究院联合采用地质雷达方法和自然电位相结合的方法,对西沟水库的大坝进行了探测,准确地搞清了大坝共有6处存在渗漏,为工程处理和安全评价提供依据。
实例2 河南省灵宝市某水库,建于60年代。
该水库自建成以来,虽经多次治漏处理但效果不佳。
主要原因是渗漏位置摸不清,治理方案不当。
中南大学采用探地雷达进行了探测,主要工作在水面进行。
探测数据非常清晰地显示了水库库底地形以及三套泥质细砂和砂卵砾石互层,结果表明,水库库底存在古河床的砂卵砾石层且有明显的断层特征,这是该水库渗漏的主要原因。
实例3 黄山民用机场跑道始建于1959年,跑道规模为600(长)×40m(宽),跑道道面为泥浆碎石。
跑道后经多次扩建,最终使跑道规模成为2200m×50m,道面加铺砼层,可供波音737等大型飞机起降。
黄山民用机场跑道的结构自上而下为:面层砼、石屑找平层、碎石嵌缝、石块基础或原道基础,总厚度为0.6m 左右,其下为土基。
该机场跑道自最后一次扩建使用后,发现在每年4~6月的雨季,跑道靠道肩两侧5~10m地段,有积水沿砼块板缝上冒,且随降雨量的大小而变化。
尤其是1997年遇特大洪水,跑道被淹。