任务六 土石坝的渗流监测.ppt

项目一土石坝的监测与维护 任务六土石坝渗流观测 异常渗流 能引起土体渗透破坏或渗流量影响到蓄水兴利的渗流 正常渗流 渗水从原有防渗排水设施渗出 其逸出坡降不大于允许值 不会引起土体发生渗透破坏的渗流 任务六土石坝渗流观测 坝渗流监测的一般要求 1 大坝渗流监测各项目应相应配合 并同时观测大坝上下游水位 降雨量和大气温度等环境因素 2 土石坝浸润线和渗压的观测可采用测压管或渗压计 使用测压管观测 成本低 操作简便 但存在时间滞后的问题 滞后时间主要与坝料的渗透系数K有关 若K 10 3cm s 测压管观测的时间滞后影响可以忽略不计 若10 5cm s K 10 4cm s 则需考虑测压管滞后时间的影响 若K 10 6cm s 由于滞后时间的影响比较显著 故不宜用测压管进行观测 任务六土石坝渗流观测 坝渗流监测的一般要求 3 使用渗压计监测渗流压力时 精度不得低于总量程的5 1000 4 采用压力表量测测压管水头时 应估计管口可能产生的最大压力值 选用量程合适的精密压力表 保证读数在1 3 2 3量程范围内 同时 精度不能低于0 4级 5 渗流量通常采用体积法或量水堰进行监测 当采用水尺法量测量水堰的堰顶水头时 精度不得低于1mm 采用量水堰水位计或水位测针量测堰顶水头时 精度不得低于0 1mm 任务六土石坝渗流观测 坝体渗水压力 浸润线 观测 测压管和渗压计的选择1 上下游水位差小于2Om的坝 渗透系数K 10 4cm s的土中 渗流压力变幅小或防渗体需监视裂缝的部位 宜采用测压管 2 上下游水位差大于2Om的坝 渗透系数K 10 4cm s的土中 非稳定渗流的监测以及铺盖或斜墙底部接触面等不适宜埋设测压管的部位 宜采用渗压计观测 其量程应与测点实际可能出现的渗压相适应 任务六土石坝渗流观测 测点布置选择有代表性 能反映主要渗流情况以及预计有可能出现异常渗流的横断面 作为浸润线观测断面 横断面间距一般为100 200m 对于一般大型和重要的中型水库 浸润线观测断面不少于3个 一般中型水库应不少于2个 坝体渗水压力 浸润线 观测 任务六土石坝渗流观测 均质土坝 有反滤坝趾 测压管布置1 测压管 2 进水管段 3 浸润线 4 反滤坝趾 均质土坝 有水平反滤层 测压管布置1 测压管 2 进水管段 3 浸润线 4 水平反滤层 宽心墙坝测压管布置示意图1 测压管 2 进水管段 3 浸润线 4 反滤坝趾 5 宽心墙 窄心墙坝测压管布置示意图1 测压管 2 进水管段 3 浸润线 4 反滤坝趾 5 心墙 测点布置 坝体渗水压力 浸润线 观测 任务六土石坝渗流观测 斜墙坝测压管布置示意图1 测压管 2 进水管段 3 浸润线 4 反滤坝趾 5 斜墙 测点布置 坝体渗水压力 浸润线 观测 任务六土石坝渗流观测 浸润线观测方法 测压管法 单管式测压管 坝体渗水压力 浸润线 观测 任务六土石坝渗流观测 测压管水位的观测方法 测深钟法 测压管水位高程 管口高程 管口至水面高度 测深钟示意图 单位 mm 1 吊索 2 测深钟 浸润线观测方法 测压管法 坝体渗水压力 浸润线 观测 任务六土石坝渗流观测 测头构造示意图1 电线 2 金属短棒 3 电线头 4 隔电板 5 电极 由测头 指示器和吊尺组成 测压管水位高程 管口高程 管口至水面距离 测头入水引起水面升高值 测压管水位的观测方法 电测水位计法 浸润线观测方法 测压管法 坝体渗水压力 浸润线 观测 任务六土石坝渗流观测 浸润线观测方法 渗压计法 振弦式渗压计 由三部分构成 压力感应部件 感应板及引出电缆密封部件振弦式渗压计埋设于坝体或基岩内 渗透水压力自进水口经透水石作用在渗压计的弹性膜片上 将引起弹性膜片的变形 并带动振弦转变成振弦应力的变化 从而改变振弦的振动频率 电磁线圈激振振弦并测量其振动频率 频率信号经电缆传输至读数装置 即可测出水荷载的压力值 同时可同步测出埋设点的温度值 坝体渗水压力 浸润线 观测 任务六土石坝渗流观测 振弦式渗压计的一般计算公式为 浸润线观测方法 渗压计法 坝体渗水压力 浸润线 观测 任务六土石坝渗流观测 测压管或渗压计观测1 断面数一般不少于3个 渗压测点应沿渗流方向布置 每个观测断面不少于3个 2 测点一般设在强透水层中 3 防渗和排水设备的上下游都要安设测点 以了解防渗排水设施的效果 4 为掌握渗流出逸坡降及承压水作用情况 需在坝趾下游一定范围内布置若干测点 5 已经发生渗流变形的地方应在其四周临时增设测压管进行观测 坝基渗水压力的观测仪器和观测方法与坝体渗水压力观测一样 测压管的透水段和回填反滤料的长度宜小于1 0m 坝体渗水压力 浸润线 观测 任务六土石坝渗流观测 在均匀的沙砾层中具有水平防渗铺盖的均质坝坝基测压管布置图1 测压管 2 坝体 3 滤水坝趾 4 沙层 5 铺盖 在均匀的沙砾层中具有粘土截渗墙的土坝坝基测压管布置图1 测压管 2 心墙 3 滤水坝趾 4 沙层 5 沙壳 6 铺盖 坝体渗水压力 浸润线 观测 任务六土石坝渗流观测 测压管或渗压计观测 在均匀的沙砾石层中水平防渗铺盖下面及截水墙上下游坝基测压管布置图1 测压管 2 斜墙 3 沙层 4 铺盖 5 滤水坝趾 6 沙壳 在均匀的沙砾石层中垂直防渗体靠上游的土坝坝基测压管布置图1 测压管 2 斜墙 3 混凝土防渗墙 4 沙层 5 滤水坝趾 坝体渗水压力 浸润线 观测 任务六土石坝渗流观测 测压管或渗压计观测 双层结构透水基中坝基测压管布置图1 测压管 2 坝体 3 相对弱透水层 4 粗沙 5 基岩 6 出水口 多层透水基中坝基测压管布置图1 测压管 2 斜墙 3 透水层 4 承压层 5 不透水层 坝体渗水压力 浸润线 观测 任务六土石坝渗流观测 测压管或渗压计观测 绕坝渗流观测 绕坝渗流观测的原理和方法与坝体 坝基渗流观测相同 一般采用测压管或渗压计进行观测 测压管和渗压计应埋设于死水位或筑坝前的地下水位之下 绕坝渗流的一般规定如下 1 绕坝渗流监测的测点应根据枢纽布置 河谷地形 渗控措施和坝肩岩土体的渗透特性进行布置 2 绕坝监测断面宜沿着渗流方向或渗流较集中的透水层 带 布置 数量一般2 3个 每个监测断面上布设3 4条观测铅直线 含渗流出口 3 土工建筑物与刚性建筑物接合部的绕渗观测 应在对渗流起控制作用的接触轮廓线出设置观测铅直线 沿接触面不同高程布设观测点 4 岸坡防渗齿槽和灌浆帷幕的上下游侧应各设1个观测点 任务六土石坝渗流观测 渗流量观测 非常重要 渗流量观测必须与上 下游水位以及其他渗透观测项目配合进行 土石坝渗流量观测要与浸润线观测 坝基渗水压力观测同时进行 混凝土石坝和砌石坝 则应与扬压力观测同时进行 绕坝渗流观测 任务六土石坝渗流观测 观测方法 土坝渗流量观测设备布置1 土坝坝体 2 坝顶 3 集水沟 4 量水堰 集水沟设置在不受泄水建筑物泄水影响和不受坝面及两岸排泄雨水影响的地方 并应结合地形尽量使其平直整齐 便于观测 渗流量观测 非常重要 绕坝渗流观测 任务六土石坝渗流观测 容积法 量水堰法 测流速法 容积法容积法适用于渗流量小于1L s或渗流水无法长期汇集排泄的地方 观测时需进行计时 当计时开始时 将渗流水全部引入容器内 计时结束时停止 量出容器内的水量 已知记取的时间 即可计算渗流量 渗流量观测 非常重要 绕坝渗流观测 任务六土石坝渗流观测 量水堰法适用于渗流量为1 300L s范围内的情况 三角堰示意图适用于渗流量小于100L s的情况 梯形量水堰示意图适用于渗流量在10 300L s的情况 矩形堰适用于渗流量大于50L S的情况 渗流量观测 非常重要 绕坝渗流观测 任务六土石坝渗流观测 热渗流监测技术又称为温度示踪渗流监测技术 基本原理是 当坝体和坝基内无渗流水流动时 其温度是连续分布 均匀变化且具有一定规律性的 当有渗流 特别是集中渗流 流经坝体或坝基时 一方面由于渗流水与坝体或坝基介质的温度不同 必然改变坝体或坝基温度状态 温度分布规律性被破坏 另一方面 由于水是良好的热载体 其热传导流量比土体大几倍乃至几十倍 具有很强的吸热效应 必然导致坝体或坝基温度出现异常 特别是在渗流量发生变化时 这种异常将更加明显 据此 将大量具有较高灵敏度的温度传感器买入堤坝等土石介质的挡蓄水建筑物基础或内部 通过温度观测成果来判断渗流通道和渗透途径 绕坝渗流观测 任务六土石坝渗流观测 渗流水质监测渗流水的透明度测定清洁的水是透明的 而当水中含有悬浮物或胶体化合物时 其透明度便大大降低 水中悬浮物等的含量越大 其透明度越小 现场测定仪器由三部分组成 长度为150cm的带有刻度的木质或铁质直杆 杆上刻度的单位为1cm 最大刻度120cm 并以圆盘处为零点 用搪瓷板 木板或铁板制成的厚0 5cm 直径30cm的圆盘 小铅鱼 直杆顶端系绳索 方便测量时上下提放 绕坝渗流观测 任务六土石坝渗流观测 渗流水质监测渗流水的透明度测定室内测定透明度测定管 即带有刻度的内径为3cm 长度为35cm 50cm或100cm的玻璃管 其下放一白瓷片 瓷片上有宽度为1mm的黑色十字和4个直径为1mm的黑点 绕坝渗流观测 任务六土石坝渗流观测 透明度管示意图 单位 cm