大坝变形监测
大坝安全监测变形观测
目录
• 大坝安全监测概述 • 大坝变形观测技术 • 大坝安全监测系统的设计与实施 • 大坝变形分析与应用 • 大坝安全监测的未来发展
01
大坝安全监测概述
大坝安全监测的定义
• 定义：大坝安全监测是通过一系列的仪器和设备，对 大坝的各个部位进行实时、定期的观测和检测，以获 取大坝的工作状态、性能和安全状况等信息。
02
大坝变形观测技术
变形观测的基本原理
01
02
变形观测是利用测量技术对变形体的各种物理量进行测量，分析其变 化规律，从而研究变形体的变形规律和原因。
变形观测的基本原理包括基准面选择、变形监测网布设、测量方法选 择和数据处理分析等。
变形观测的主要方法
水平位移监测
通过大地测量、GPS、全站仪等手段进 行监测。
01
对监测到的变形数据进行处理，包括数据清洗、滤波、去噪等
，提取有效的变形信息。
数据分析
02
利用数学和物理方法对变形数据进行深入分析，揭示大坝变形
的规律和机理。
数据应用
03
将变形数据应用于大坝的安全评估、维护保养和加固改造等方
面，为大坝的管理和决策提供科学依据。
05
大坝安全监测的未来发展
大坝安全监测技术的发展趋势
输和处理监测数据。
大坝安全监测系统的实施
03
监测点安装
数据采集与传输
数据处理与分析
按照设计要求，准确安装监测设备，确保 设备稳定、可靠。
定期采集监测数据，并通过数据传输系统 将数据传输至数据处理中心。
对采集到的数据进行处理、分析，提取变 形信息，评估大坝安全状况。
大坝安全监测系统的运行维护
大坝变形监测技术综述
大坝变形监测技术综述大坝是人类用于蓄水、发电、灌溉等目的的重要水利工程。
随着大坝的运行和使用年限的增加，大坝的变形监测逐渐成为确保大坝安全运行的关键任务。
本文将综述目前常用的大坝变形监测技术，包括测量原理、监测方法、优缺点以及应用案例等内容。
1. 测量原理大坝的变形监测通过测量大坝的形变变化来判断其安全性。
常用的测量原理包括全站仪测量、GPS测量、激光雷达测量、振动传感器监测等。
全站仪利用现代光学技术测量地面的三维坐标，可以测量大坝的形变位移。
GPS技术通过卫星信号测定接收器的三维坐标变化，精度较高。
激光雷达利用激光束扫描目标，通过测量反射回来的激光信号来计算目标物体的位置和形状。
振动传感器则通过测量大坝的振动，来判断其变形情况。
2. 监测方法大坝变形监测方法多种多样，可以分为定点测量和连续监测两种方式。
定点测量通常采用全站仪、GPS等测量仪器，在不同的时间点对大坝进行测量。
这种方法适合对局部区域或特定地点的变形进行测量。
连续监测则是采用激光雷达、振动传感器等设备，可以实时地监测大坝的变形情况。
这种方法适合对大坝整体的变形进行长期监测。
3. 优缺点不同的大坝变形监测技术有各自的优点和缺点。
全站仪测量方法精度较高，但需要专业人员操作，且测量时间较长。
GPS技术可以实时监测大坝的变形，但精度受到卫星定位精度的限制。
激光雷达测量方法速度较快，但在大坝表面有遮挡物时会影响测量结果。
振动传感器能够实时监测大坝的振动情况，但只能监测到振动造成的变形，无法测量其他形变。
4. 应用案例大坝变形监测技术在实际工程中得到广泛应用。
例如，中国的三峡大坝项目采用了全站仪、GPS和振动传感器等多种监测技术，对大坝的变形进行定期检测。
根据监测数据，可以及时发现大坝的异常变形，采取相应的维护和保护措施。
在国外，美国的背水坝坝体变形监测系统可以实时监测大坝的变形情况，并通过无线传输技术将数据传输到远程维护中心。
结论:大坝变形监测技术的发展与进步为大坝的安全运行提供了重要的保障。
大坝变形监测施工与观测方法及要求
（一）大坝变形监测施工与观测方法及要求1.技术标准和规范：承建工程变形监测仪器设备的检验、率定、埋设安装与施工期观测，应严格执行现行国家行业技术标准和规范，以及设计文件、承包合同要求。
应执行的现行国家行业技术标准和规范主要有（但不限于）：（1）《混凝土大坝安全监测技术规范》（SDJ336—89）（2）《土石坝安全监测技术规范》（SL60—94）（3）《国家一、二等水准测量规范》（GB12897—91）（4）《国家三角测量规范》（GB/T17942-2000）（5）《水利水电工程测量规范》（SL197—97）（6）《水利水电工程施工测量规范》（SL52—93）2.变形监测仪器设备购置、加工：变形监测仪器设备购置、加工应按照经监理工程师批准的设计图纸、仪器设备清单进行。
仪器设备购置、加工前应向监理工程师报送：（1）仪器设备购置、加工计划：（2）仪器设备检验、率定计划。
仪器设备运抵施工现场后，应会同监理工程师开箱检查验收，应向仪器设备供应方索取仪器设备出厂合格证，计量检测证。
仪器、设备检验合格后应妥善保管。
3.倒垂孔、钢管标、钢铝管双金属标造孔施工与埋设安装：倒垂孔、钢管标、钢铝管双金属标应在施工部位形成后进行。
按照设计坐标、高程进行钻孔孔位定位、放样。
钻机就位，应认真进行校正。
经校正安装固定的钻机，主轴必须严格垂直，钻孔孔位定位精度须满足设计要求。
钻孔施工过程中应每进尺1 m～2m，采用倒垂浮体组配合弹性导中器进行钻孔垂直度检测，以控制钻孔质量，进而指导调整钻孔施工。
倒垂孔钻孔垂直度应满足保护管安装埋设完成后，其保护管有效孔径必须在大于100mm。
钢管标、钢、铝管双金属标钻孔垂直度应满足保护管安装埋设的要求。
钻孔进尺满足设计要求后，应通知设计、地质、监理工程师，参加钻孔终孔验收，并进行单项工程阶段性验收签证。
终孔验收后，及时进行倒垂孔保护管、钢管标、钢、铝管双金属标安装埋设。
各类金属管材、材质型号、加工均应满足设计要求。
水利工程中的大坝变形监测与维护要点分析
水利工程中的大坝变形监测与维护要点分析大坝变形监测与维护是水利工程中非常重要的一项工作，它有助于确保大坝的稳定性和安全性。
下面是对大坝变形监测与维护的要点分析：1. 监测设备的选择：合适的监测设备对于准确监测大坝的变形是至关重要的。
常用的监测设备包括测斜仪、位移传感器、压力传感器、应变计等。
根据大坝的具体情况和监测需求，选择合适的监测设备，并确保设备的准确度和稳定性。
2. 监测点的布置：布置监测点是确定大坝变形情况的关键一步。
应根据大坝的结构形式、材料特性和变形特点等因素，合理布置监测点。
一般来说，应布置在大坝的重要部位，如坝顶、坝身、坝基等。
3. 监测数据的采集与处理：监测设备会生成大量的监测数据，因此需要采用有效的方法进行数据采集和处理。
可以使用自动采集系统，将监测数据实时传输到监测控制中心，并进行数据处理和分析，以便发现异常情况和预测变形趋势。
4. 变形预警与应急措施：通过对监测数据的分析和对边坡、土体等的变形特征的研究，可以预测大坝的变形趋势，并提前发出预警。
一旦发现预警信号，应及时采取应急措施，如加固坝体、卸荷处理等，以确保大坝的安全性。
5. 定期巡视与维护：定期巡视大坝，检查坝体的变形情况，发现问题及时处理。
维护工作包括对大坝的各个部位进行检修和保养，如坝面的漏水处理、坝体的渗漏处理、溢洪道的维护等，以确保大坝的稳定运行。
6. 环境监测与保护：要关注大坝周围环境的变化情况，检测附近地质、水文等方面的变化，以防止环境因素对大坝产生影响。
在大坝建设和运行过程中，要采取措施保护周围的生态环境，减少对生态系统的破坏。
7. 监测数据的存储和使用：大坝变形监测的数据是宝贵的资料，应做好数据的存储和备份工作，并建立健全的数据库系统。
这些数据可以为大坝的日常管理和长期评估提供参考依据，以及开展科学研究、进行工程优化等方面的应用。
大坝变形监测方案
大坝变形监测方案1. 简介大坝是人类工程中保护水源、调节水量的重要设施之一。
由于大坝长期承受水压和地质运动的力量，随着时间的推移，大坝可能会发生变形。
为了保障大坝的安全性，需要进行定期的变形监测。
本文档将介绍一种大坝变形监测方案，帮助工程师进行科学有效的大坝变形监测。
2. 监测目标大坝变形监测的主要目标是提前发现大坝的变形情况，以防止严重事故的发生。
监测的主要内容包括以下几个方面：•大坝的水平位移变形：主要指大坝在水平方向上的位移情况，通过测量水平位移来判断大坝是否存在下滑或滑坡的风险。
•大坝的竖向位移变形：主要指大坝在垂直方向上的位移情况，通过测量垂直位移来判断大坝是否存在沉降的风险。
•大坝表面的裂缝情况：通过监测大坝表面的裂缝情况，可以了解大坝是否存在结构破裂或渗漏的风险。
3. 监测方法3.1 测量仪器选择为了进行大坝变形的定量测量，需要选择合适的测量仪器。
以下是一些常见的大坝变形监测仪器：•GPS测量仪：可用于测量大坝的水平位移变形，具有高精度、实时性强的特点。
•倾斜仪：可用于测量大坝的竖向位移变形，一般采用水平方向和垂直方向两个方向的倾斜角度进行测量。
•应变计：可用于测量大坝表面的应变情况，一般通过电阻、电容或光纤等方式进行测量。
3.2 监测方案设计根据大坝的具体情况，制定相应的监测方案。
以下是一个常见的大坝变形监测方案设计示例：1.确定监测点位：根据大坝的结构和地质条件，确定监测点位，包括水平位移监测点和竖向位移监测点。
2.布设测量仪器：根据监测点位，布设相应的测量仪器。
GPS测量仪可以布设在大坝上不同位置进行水平位移监测，倾斜仪可以布设在大坝表面进行竖向位移监测，应变计可以布设在大坝表面的关键部位进行应变监测。
3.数据采集与处理：定期采集测量仪器的数据，并进行数据处理。
可以使用专业的监测设备自带的软件对数据进行分析和展示，也可以使用MATLAB或Excel等软件进行数据处理。
4.结果分析与报告：对监测数据进行分析，判断大坝的变形情况，并及时生成监测报告。
大坝变形监测数据分析与处理研究
大坝变形监测数据分析与处理研究引言：大坝是一种重要的水利工程结构，它承担着调节水流、防洪、发电等多种功能，对于社会、经济和环境的稳定发展具有重要作用。
然而，由于大坝的使用时间长、工作环境复杂等原因，大坝会出现各种问题，如变形现象。
因此，对大坝的变形进行监测十分必要，而对监测数据进行分析与处理则能为大坝的安全运行提供有效保障。
一、大坝变形监测数据概述大坝的变形监测数据通常包括水平位移、竖向位移、沉降位移等方面的数据。
这些数据的采集可以通过传感器进行实时监测，也可以通过定期测量的方式获取。
在获取这些监测数据之后，需要对其进行分析与处理，以便及时发现大坝变形的异常情况，并采取相应的措施。
二、大坝变形监测数据分析方法1. 统计分析方法：统计分析方法是对大量监测数据进行整体分析的一种方法。
通过对监测数据进行统计，我们可以获得大坝变形的一些基本统计量，如平均值、标准差、极差等，从而判断大坝的稳定性。
此外，还可以通过统计分析来探索大坝变形与其他因素的相关性，如年龄、水位变化、降雨量等。
2. 趋势分析方法：趋势分析方法是利用大坝变形数据的变化趋势来判断其稳定性的一种方法。
通过对一段时间内的数据进行趋势分析，我们可以判断大坝的变形是否呈现出增长或减小的趋势，并根据趋势预测未来可能出现的问题。
常见的趋势分析方法包括线性回归分析、指数平滑法等。
3. 频谱分析方法：频谱分析方法是利用大坝变形数据的频谱信息来判断其稳定性的一种方法。
频谱分析可以将时域的变形数据转化为频域数据，从而揭示出变形数据中的主要频率成分。
通过对频谱进行分析，我们可以识别出大坝变形的周期性变化，并判断其是否处于危险状态。
三、大坝变形监测数据处理方法1. 数据清洗：数据清洗是指对采集到的监测数据进行预处理的过程。
在数据清洗中，我们需要检查数据的完整性、准确性和一致性，并对异常数据进行处理。
同时，还需要对数据进行去噪处理，以消除测量误差和干扰。
2. 数据可视化：数据可视化是将监测数据以图表、曲线等形式展示出来的过程。
大坝变形监测技术与数据分析
大坝变形监测技术与数据分析大坝是水力工程中重要的建筑物，用于蓄水、防洪和发电等目的。
然而，由于长期受到水压和土体的作用，大坝可能会发生变形，导致其结构稳定性和安全性受到威胁。
因此，大坝变形监测技术和数据分析在保障大坝的安全运行方面起到了至关重要的作用。
一、大坝变形监测技术1. GPS技术：GPS（全球定位系统）是一种通过卫星定位测量的技术，可用于测量大坝的位移变形。
通过安装在大坝上的GPS接收器，可以精确测量大坝的坐标变化，并实时监测其变形情况。
通过GPS技术，可以及时发现大坝的变形趋势，为进一步的分析和预测提供数据支持。
2. 建筑物振动监测技术：震动传感器和振动检测设备可用于监测大坝的振动情况。
通过安装在大坝上的传感器，可以实时测量大坝的振动频率、振幅和振动模态等参数，从而判断大坝的结构变形情况。
这些数据可以帮助工程师监测大坝的状况，并进行相应的结构分析和评估。
3. 应变监测技术：应变测量传感器可用于测量大坝结构的应变情况。
通过在大坝表面安装应变测量设备，可以获取到大坝不同部位的变形情况。
这些数据对于分析大坝的结构稳定性和安全性非常重要，可以帮助工程师判断大坝是否存在变形问题，并采取相应的措施进行修复。
二、大坝变形数据分析1. 数据处理与分析：收集到的大坝变形数据需要进行处理和分析。
首先，需要对原始数据进行筛选和去噪，排除异常值和干扰因素。
然后，将数据进行整理和归类，建立适当的数据库。
接下来，可以利用统计学和数据分析方法来分析大坝的变形趋势、变形速率等参数，以及变形与其他因素的关系，如降雨量、温度等。
2. 变形预警与预测：通过对大坝变形数据的分析，可以建立变形的预警模型。
根据大坝的历史数据和相关参数，可以进行变形预测，及时发现潜在的变形趋势，并采取必要的措施进行修复和加固。
预测模型的准确性将直接影响到大坝的安全性和可靠性。
3. 结构健康评估：通过大坝变形数据的分析，可以对大坝进行结构健康评估。
大坝变形监测系统的设计与应用
大坝变形监测系统的设计与应用一、引言随着大坝建设的不断推进，大坝的安全性和稳定性越来越受到人们的关注。
大坝变形是一个重要的监测指标，因为它能够反映大坝的稳定性和安全情况。
本文将介绍大坝变形监测系统的设计与应用。
二、系统设计1. 系统结构大坝变形监测系统主要包括传感器、数据采集设备、数据传输设备和数据处理与显示设备。
2. 传感器选择在大坝变形监测系统中，常用的传感器有测斜仪、应变计和水准仪。
测斜仪用于测量大坝的倾角变化，应变计用于测量大坝的应力变化，水准仪用于测量大坝的高程变化。
3. 数据采集设备数据采集设备的主要作用是将传感器采集到的数据进行处理和存储。
根据实际需求，可以选择单片机、嵌入式系统或者计算机作为数据采集设备。
4. 数据传输设备数据传输设备用于将数据从数据采集设备传输到数据处理与显示设备。
常用的数据传输方式有有线传输和无线传输两种。
有线传输通常使用以太网、RS485等协议，无线传输可以选择蓝牙、Wi-Fi、GPRS等协议。
5. 数据处理与显示设备数据处理与显示设备主要用于存储、处理和展示监测数据。
可以使用计算机、云服务器或者移动终端等设备进行数据处理与显示。
三、系统应用大坝变形监测系统在实际应用中具有重要意义，主要体现在以下几个方面：1. 大坝安全性评估通过对大坝变形的监测，可以了解大坝在不同时间段的变形情况，进而对其安全性进行评估。
一旦发现大坝变形超过安全范围，及时采取措施进行修复，以确保大坝的安全稳定运行。
2. 施工监控在大坝建设过程中，变形监测系统可以实时监测施工过程中的变形情况，及时发现并处理施工中的问题，减少施工风险，保证施工的顺利进行。
3. 运行监测大坝建成后，随着时间的推移，可能会出现一些隐患，如渗漏、沉降等问题。
通过大坝变形监测系统，可以对大坝的运行情况进行实时监测，及时发现问题并进行预防性维修，延长大坝的使用寿命。
4. 灾害预警大坝作为重要的防洪设施，其灾害风险十分重大。
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监测方法及意义： 混凝土重力坝的坝踵、坝趾及大坝内部常布置应变计组和无应
力计，通过应力测值可了解坝体整体性能以及坝踵或坝体是否 产生裂缝，根据坝体的应力测值还可预计未来的应力变化 重力坝坝基和拱坝两岸拱座的基岩变形采用10m或15m的基岩变 形计进行监测，或采用在基岩附近的廊道内钻孔，布置30m或 45m深的多点位移计进行监测。 接缝监测有两种：一种是对混凝土与基岩胶结缝面的监测。另 一种是对混凝土与混凝土块之间的接缝监测。前一种通过埋设 测缝计监测混凝与边坡和基岩的胶结情况。接缝监测的目的是 检验接缝灌浆效果和接缝缝面是否张开。 温度监测一般埋设电阻温度计或光纤传感器，对临时性监测可 埋设测温管，了解坝体温度变化过程是控制坝体温度变化，防 止产生裂缝的重要措施，大坝监测资料的反馈、计算、分析， 也需要各时期温度场分布。
裂缝，到目前为止，绝大多数混凝土大坝都产生过裂缝，一 般为表面裂缝，少数为贯穿性裂缝，如果对表面裂缝不加以 处理，表面裂缝就会变为贯穿性裂缝，对已产生的裂缝需跨 缝埋设裂缝针，监测裂缝是否发展。
钢筋应力的监测通常布设钢筋应力计，通过钢筋应力监测对 判断混凝土是否产生裂缝和是否需要加固处理是非常重要的。
12.4 内部变形监测
12.4.1 应力应变及温度监测
外力的作用，物体内部产生的力为应力，物体的变形为应变 应力应变及温度是大坝安全监测的重要项目之一。如果说变形监 测主要是对大坝及基础岩体进行的宏观监控，那么应力应变监测就 是对其进行的微观监控。变形监测的一些监测设施要在大坝建成后 才能安装、观测，而应力应变及温度监测仪器则是随混凝土浇筑而 而埋入坝内随建筑物进程展开同步观测。 监测内容有： 混凝土坝的应力应变、接缝、温度、钢筋应力、预应力锚索应力 围堰防渗墙应力应变 土石坝沥青混凝土心墙应力应变 土坝土压力
12.4 工程实例
黄河小浪底水利枢纽工程位于河南省洛阳市孟津县与济源市 之间，三门峡水利枢纽下游130公里、河南省洛阳市以北40公里 的黄河干流上，是黄河干流上的一座集减淤、防洪、防凌、供水 灌溉、发电等为一体的大型综合性水利工程，是治理开发黄河的 关键性工程。
小浪底水利枢纽主坝为壤土斜心墙土石坝，上游围堰为坝体 的一部分，坝基采用混凝土防渗墙，工程初步设计为斜墙坝型， 后优化为斜心墙坝型，两者的主要区别在于前者以水平防渗为主， 垂直防渗为辅；后者以垂直防渗为主，水平防渗为辅。
渗流监测项目
测压管是进行渗透压力监测和地下水监测的基本设施，在渗 流检测中应用广泛。测压管的结构形式主要包括单管式、多管 式和U形测压管。U形测压管目前国内已基本不使用。
用于渗压监测的渗压计，目前普遍使用的是差动电阻式渗压 计和钢弦式渗压计
12.4.3 环境量监测
一般情况下，大坝变形除了受自重影响外，环境量是影响大坝 变形、渗流、应力应变、温度的主要原因。这些原因量包括大坝下 游水位、坝址地区的气温、降雨量、坝前淤积、水质变化等。只有 取得准确可靠的环境量数据，才能客观地分析效应量的成因和变化 规律，发现运行中异常的效应量，现对原因量的监测项目及其意义 分述如下：
12.4.4 巡视监测
大坝巡视检查具有全面性、及时性和直观性等特点,是大坝仪器 监测及其自动化所不能代替的。据国内外有关资料统计，通过大坝 巡视检查发现大坝的重大安全隐患,约占出险水库总数的70%。
巡视检查主要有目视、耳听、手摸、鼻嗅等直观方法，辅以地 质锤、钎、皮尺、放大镜、望远镜、照相机、摄影机等工具进行。 如有必要还可采用坑（槽）探挖，钻孔取样或孔内电视等特殊方法 检查。
土压力测量用于土石坝基座应力、土坝内的土压力、大坝上 游面泥沙淤积压力、土石围堰防护墙两侧的土压力等的监测。 目前土压力计测得的成果都不令人满意，主要是因为仪器刚 度与埋设处材料刚度不匹配及埋设方式所致，但用于分析土 压力变化过程对评价大坝性态仍有重要意义。
12.4.2 渗流量监测
在大坝上下游水位差的作用下，坝体、坝基和坝肩会出现渗量现 象，渗流现象造成的危害主要有两个方面：
水位监测
大坝上下游水位产生的水压力是作用于大坝的外部荷载，是影响 大坝抗滑稳定的重要因素。水压力不仅作用于坝的上下游面，同时 也产生浮托力和渗透压力作用于坝体、坝肩、基岩和建基面（基岩 与坝体的接触面），影响大坝的抗滑稳定性。由于水压力关系大坝 的稳定与安全，因此对上下游水位监测是必要的。
大坝水位是资料分析核安全评价不可缺少的基础资料，如分析大 坝位移。通过分析发现，旬平均水位对位移变形、渗流、应力应变的原因之一，任何物体 都具有热胀冷缩的特性，大坝也不列外。气温和水温是影响大坝温 度变化的主要外界因素，因此环境温度是不可缺少的项目之一。
大坝坝顶垂直位移，每年 7 ~ 8 月膨胀变形最大，即表现为上 升；每年 2 ~ 3 月气温较低，表现为收缩沉降。
大坝变形监测
12.4 内部变形监测
12.4.1 应力应变及温度监测 12.4.2 渗流量监测 12.4.3 环境量监测 12.4.4 巡视检查
12.5 工程实例
12.5.1 首级水平控制网的布设及监测分析 12.5.2 二级水平控制网的布设及监测 12.5.3 大坝变形分析 12.5.4 大坝变形成因分析 12.5.5 大坝变形分析评价
12.5.1首级水平控制网的布设及监测
首级水平控制网由黄委会勘察规划设计院测量总队 负责设计、造标和观测。此项工作自1991年9月开始 投入，于1992年上半年完成设计，1993年完成造标。
1. 会使一部分水量从坝体和坝基渗流到下游，造成一定水量的渗 漏损失，这在缺水地区和卡斯特地貌地区尤为重要。
2. 渗流会给坝体坝基结构稳定和渗透稳定造成不利影响，甚至可 能引起大坝的失事和损坏。
水工建筑物中的实际渗流量状况与设计阶段的渗流量计算结果有 一定出入，因此，在大坝建设过程中及建成后，必须进行渗流安全监 测，分析判断实际发生的渗流状况和其发展趋势是否正常，保证水库 大坝的安全运行。