水工建筑物安全监测技术

1、水工建筑物安全监控理论及其应用水工建筑物安全监控理论及其应用 安全监测技术与方法安全监测技术与方法郑郑 东东 健健一一 水工建筑物安全监控的发展和教训水工建筑物安全监控的发展和教训 1830183018381838年，法国，格罗斯博斯坝根据观测指导年，法国，格罗斯博斯坝根据观测指导施工施工 18911891年，德国埃施巴赫混凝土重力坝开始变形观测年，德国埃施巴赫混凝土重力坝开始变形观测 19031903年，美国对布恩顿重力坝进行温度观测年，美国对布恩顿重力坝进行温度观测 1908190819091909，澳大利亚在拱坝进行变形观测，澳大利亚在拱坝进行变形观测 1919191919201920，

2、瑞士布置了世界上第一座永久观测仪，瑞士布置了世界上第一座永久观测仪器的拱坝器的拱坝 2020世纪世纪5050年代，中国开始研制大应变计（差阻式年代，中国开始研制大应变计（差阻式卡尔逊仪器），卡尔逊仪器），7070年代，垂线、引张线，激光照准年代，垂线、引张线，激光照准 现在：现在：GPSGPS、光纤、激光三维、声发射、光纤、激光三维、声发射1.工程安全信息采集系统 2.工程安全信息分析评价系统 变形监测变形监测渗流监测渗流监测应力监测应力监测水文及水力学监测水文及水力学监测地震监测地震监测信息管理信息管理系统系统分析评分析评价系统价系统决策支持系统决策支持系统专家系统二二 安全监测系统组成安全

3、监测系统组成（一）信息采集系统（一）信息采集系统1.确定性（量化）信息确定性（量化）信息（1） 变形监测变形监测水平位移垂直位移挠 度倾 斜接缝及裂缝扬压力渗流压力孔隙压力绕坝渗流地下水位渗流量水质监测（2）渗流监测）渗流监测2.不确定性（模糊）信息不确定性（模糊）信息原因量（荷载、环境）原因量（荷载、环境）变形变形渗流渗流应力应力水文及水力学水文及水力学地震地震常规监测常规监测 爆破松动 塑性变形锚杆灌浆饱合度锚杆灌浆饱合度（砂浆粘结锚杆）（砂浆粘结锚杆）岩土体及材料物理力学特性岩土体及材料物理力学特性 岩体声发射、电阻率、声速岩体声发射、电阻率、声速有害气体和放射性有害气体和放射性岩体松动

4、范围岩体松动范围水文及水力学监测水文及水力学监测 流速流速 动水压力动水压力 空化空化 掺气掺气 雾化雾化 冲刷冲刷 调压井水位调压井水位专项监测专项监测地震监测地震监测 位移位移 速度速度 加速度加速度 动空隙水压力动空隙水压力 动应变、应力动应变、应力 动水压力动水压力 地壳变形地壳变形专项监测专项监测（二）定量信息的监测方法（二）定量信息的监测方法（1 1）变形监测）变形监测变形监测是了解大坝工作状态及安全管变形监测是了解大坝工作状态及安全管理的重要内容。变形监测项目主要包括理的重要内容。变形监测项目主要包括：水平位移、垂直位移、挠度、倾斜、：水平位移、垂直位移、挠度、倾斜、裂缝等。裂缝

5、等。 环境量监测：水位、气温、降雨变形监测内容变形监测内容位移水平、垂直、转动、洞身收敛等位移水平、垂直、转动、洞身收敛等沉陷地表、地中、分层、地基等沉陷地表、地中、分层、地基等其他隆起、挠度、缝位移、自生体积其他隆起、挠度、缝位移、自生体积、膨胀等、膨胀等方法：方法：（1）经纬仪、水准仪、电子测距仪）经纬仪、水准仪、电子测距仪激光准直仪。激光准直仪。（2）埋设仪器）埋设仪器一、监测布置一、监测布置 在最大坝高、原河床处、合龙段、地在最大坝高、原河床处、合龙段、地形突变处、地质条件复杂处、坝内埋形突变处、地质条件复杂处、坝内埋管或运行可能发生异常反应处管或运行可能发生异常反应处 。横向、纵向、

6、内部。1 土石坝(含堆石坝) 2 混凝土坝(含支墩坝、砌石坝) 3 近坝区岩体及滑坡体 (一)观测断面 水平位移 (二)观测点 1位移标点2工作基点 3校核基点 图1-1二、监测方法二、监测方法 部位部位方法方法适用范围适用范围 重重力力坝坝引张线引张线视准线视准线激光准直激光准直一般坝体、坝基均适用一般坝体、坝基均适用坝体较短时用坝体较短时用包括大气和真空激光包括大气和真空激光, ,坝体较长时可用坝体较长时可用真空激光真空激光拱拱坝坝视准线视准线导线导线交会法交会法重要测点用重要测点用 一般均适用一般均适用, ,可用光电测距仪测导线边可用光电测距仪测导线边长长交会边较短、交会角较好时用交会边

7、较短、交会角较好时用 土土石石坝坝视准线视准线大气激光大气激光卫星定位卫星定位(GPS)(GPS)测斜仪测斜仪位移计位移计交会法交会法坝体较短时用坝体较短时用有条件时用有条件时用, ,可布设管道可布设管道 坝体较长时用坝体较长时用测内部分层及界面位移用测内部分层及界面位移用 同拱坝同拱坝近坝近坝区岩区岩体体测斜仪测斜仪交会法交会法卫星定位卫星定位多点位移计多点位移计一般均适用一般均适用同拱坝同拱坝范围较大时用范围较大时用也可用于滑坡体及坝基也可用于滑坡体及坝基高边高边坡、坡、滑坡滑坡体体视准线视准线卫星定位卫星定位直线测距直线测距边角网边角网同轴电缆同轴电缆(TDR)(TDR)一般均适用一般均

8、适用范围较大时用范围较大时用用光电测距仪或因钢线位移计、收用光电测距仪或因钢线位移计、收敛计敛计 一般均适用一般均适用, ,包括三角网、测边网包括三角网、测边网及测边测角网及测边测角网可测定位移深度、速率及滑动面位可测定位移深度、速率及滑动面位置置二、监测方法二、监测方法 （续）（续）断层断层、夹、夹层层断层监测仪断层监测仪变位计变位计测斜仪测斜仪倒垂线倒垂线可测断层水平及垂直三维位移可测断层水平及垂直三维位移可测层面水平及垂直位移可测层面水平及垂直位移一般均适用一般均适用必要时用必要时用校核校核基点基点岩洞稳定点岩洞稳定点倒垂线倒垂线边角网边角网延长方向线延长方向线伸缩仪伸缩仪也可精密量距或

9、测角也可精密量距或测角一般均适用一般均适用有条件时用有条件时用 有条件时用有条件时用 用于基准点传递和水平位移观测用于基准点传递和水平位移观测 二、监测方法二、监测方法 （续）（续）视准线法水平位移观测方法水平位移观测方法前方交会法引张线法引张线法引张线测点正垂线垂线法垂线法白山拱坝正垂线倒垂线垂直位移垂直位移 一、监测方法 部位方法说明混凝土坝一等或二等精密水准三角高程激光准直坝体、坝基均适用 可用于薄拱坝 两端应设垂直位移工作基点 土石坝二等或三等精密水准三角高程激光准直坝体、坝基均适用 可配合光电测距仪使用或用全站仪两端应设垂直位移T作基点 近坝区岩体一等或二等精密水准三角高程观测表面、

10、山洞内及地基回弹位移 观测表面位移 高边坡及滑坡体二等精密水准三角高程卫星定位(即GPS法)观测表面及山洞内位移 可配合光电测距仪使用或用全站仪 范围大时用 内部及深层沉降板沉降仪多点位移计变形计固定式，观测地基和分层位移 活动式或固定式，可测分层位移 固定式，可测各种方向及深层位移 观测浅层位移 高程传递垂线因钢带尺光电测距仪竖直传高仪一般均适用一般需利用竖井要用旋转镜和反射镜可实现自动化测量，但维护比较困难垂直位移监测方法垂直位移监测方法 (1)土基标：由标志和底盘组成，在标柱的顶土基标：由标志和底盘组成，在标柱的顶箍标志的副点以作校核。底盘应埋设于最大箍标志的副点以作校核。底盘应埋设于最

11、大冻土深度以上。冻土深度以上。(2)岩石标：适用于岩石覆盖层较薄的地表岩岩石标：适用于岩石覆盖层较薄的地表岩石标，也可用于混凝土表面。石标，也可用于混凝土表面。 1水准基点 (一一)精密水准法精密水准法 (3)深埋钢管标：如岩石覆盖层较厚，为了深埋钢管标：如岩石覆盖层较厚，为了使水准基点埋设于新鲜岩石上，可设计如下使水准基点埋设于新鲜岩石上，可设计如下图的深埋钢管标。钢管深入新鲜基岩图的深埋钢管标。钢管深入新鲜基岩2m以下以下。(4)双金属管标：在地表覆盖层较厚，全年双金属管标：在地表覆盖层较厚，全年温度变化幅度较大的地方，为了避免温度变温度变化幅度较大的地方，为了避免温度变化影响基点高程，可

12、采用双金属管标化影响基点高程，可采用双金属管标。 (5)平洞标：在平洞内埋设水准标志是比平洞标：在平洞内埋设水准标志是比较稳定可靠的，为避免视线通过不同气温较稳定可靠的，为避免视线通过不同气温层产生折光影响，可在洞口设一过渡室，层产生折光影响，可在洞口设一过渡室，观测时，先将内标点的高程传至外标点，观测时，先将内标点的高程传至外标点，然后再传至洞外然后再传至洞外 (1)土基标土基标(2)岩基标，也适用于埋设在混凝土上。岩基标，也适用于埋设在混凝土上。2工作基点工作基点 （1 1）综合标：将水平和垂直位移标点结合）综合标：将水平和垂直位移标点结合起来，多用于坝面。起来，多用于坝面。（2 2）混凝

13、土标：适用于坝顶、廊道及其他）混凝土标：适用于坝顶、廊道及其他混凝土建筑物，也可用于基岩。混凝土建筑物，也可用于基岩。（3 3）钢管标：适用于当基础部位浇注的混）钢管标：适用于当基础部位浇注的混凝土较厚时，用来观测地基岩石的位移。凝土较厚时，用来观测地基岩石的位移。（4 4）墙上标：多用于净空较矮的廊道内，）墙上标：多用于净空较矮的廊道内，不便竖立不便竖立3 m3 m长的水准尺时，可在廊道墙上长的水准尺时，可在廊道墙上埋设墙上标，用特制的微型水准尺进行观测埋设墙上标，用特制的微型水准尺进行观测。该尺也可用于外表面的标点观测。该尺也可用于外表面的标点观测 3位移标点位移标点 (二二) 三角高程法

14、三角高程法 (三三) 遥测法遥测法 1沉降仪法沉降仪法 沉降仪主要用于监测土石坝及滑坡体内沉降仪主要用于监测土石坝及滑坡体内部沿导管或测斜管轴向多点的垂直位移，部沿导管或测斜管轴向多点的垂直位移，读数精度一般为读数精度一般为1mm，测值为相对于沉降，测值为相对于沉降管管口或管底的位移。如要求监测绝对值管管口或管底的位移。如要求监测绝对值，则应先测定管口或管底高程。，则应先测定管口或管底高程。 沉降仪可分电磁式、钢弦式、电感式、沉降仪可分电磁式、钢弦式、电感式、干簧管式、水管式及横梁式等多种，有干簧管式、水管式及横梁式等多种，有的还可同时测量温度。分层沉降观测一的还可同时测量温度。分层沉降观测一

15、般多采用电磁式沉降仪。般多采用电磁式沉降仪。 2多点位移计法多点位移计法位移计分单点和多点两种，主要用来测量围岩或近坝区岩体钻孔孔口与锚固端之间的轴向位移及其位移速率，已广泛用于大坝、地基、边坡及地下洞室等变形监测，可在垂直的、水平的或任何方向无套管的钻孔内安装。 位移计主要由传感器、锚头及传递钢杆组成，国外还采用玻璃纤维杆，其温度膨胀系数很小，约相当于因钢。按其读数方式可分为机械式和电测式两种，钻孔深度可达200 m，测量变形范围为可达20 cm，分辨率可达0.010.02 mm，量测精度较高，约为0.1 mm。3变形计法变形计法 变形计可用来测量大坝、围岩及界面的垂直、水平或任意方向沿仪器

16、轴向变形。它与位移计的区别是仅适用于表面附近，最大钻孔深度一般为10 m。该仪器可由测缝计改装而成，测量范围一般为12 mm，最大可达100mm，分辨率为0.010.02 mm。 垂直位移观测方法垂直位移观测方法固定连通管式固定连通管式（2）渗流监测）渗流监测根据国内外统计，因渗流问题引起的大坝失事占工程总数的40。因此，渗流监测受到国内外坝工界的高度重视。 国际大坝委员会第国际大坝委员会第2323号会刊的报告中指号会刊的报告中指出：出：“坝基扬压力和渗流量的观测是最坝基扬压力和渗流量的观测是最直接的也是最有意义的安全措施。如果直接的也是最有意义的安全措施。如果是重力坝，这些观测是头等重要的是

17、重力坝，这些观测是头等重要的”。 渗流监测目的渗流监测目的混凝土坝和砌石坝基础与地基结合面上混凝土坝和砌石坝基础与地基结合面上的扬压力是由渗流引起的作用在大坝上的重的扬压力是由渗流引起的作用在大坝上的重要的外荷载。坝体内的一种扬压力，对坝体要的外荷载。坝体内的一种扬压力，对坝体应力、变形及稳定都有一定影响。应力、变形及稳定都有一定影响。 观测土坝坝基和岸坡中渗流沿程压力分观测土坝坝基和岸坡中渗流沿程压力分布，可以了解土坝防渗和排水设施的作用，布，可以了解土坝防渗和排水设施的作用，估算实际水力坡降，推算潜水是否可能形成估算实际水力坡降，推算潜水是否可能形成管涌、流土和接触冲刷等变形破坏。管涌、流

18、土和接触冲刷等变形破坏。绕坝渗流。如果坝与岸坡连接不好，岸绕坝渗流。如果坝与岸坡连接不好，岸坡过陡，产生裂缝，或岸坡中有强透水层，坡过陡，产生裂缝，或岸坡中有强透水层，就可能发生集中渗流，造成变形或漏水，威就可能发生集中渗流，造成变形或漏水，威胁坝的安全和蓄水效益。胁坝的安全和蓄水效益。 在渗流处于稳定状态时，其流量在渗流处于稳定状态时，其流量与水头保持稳定的相应变化。若渗与水头保持稳定的相应变化。若渗流量显著增加，有可能发生管涌或流量显著增加，有可能发生管涌或集中渗流通道，反之可能是排水体集中渗流通道，反之可能是排水体堵塞的反映。在正常情况下，随着堵塞的反映。在正常情况下，随着坝前泥沙淤积，

19、渗流量会逐年减小坝前泥沙淤积，渗流量会逐年减小。 渗流水浑浊不清，可能在水中带渗流水浑浊不清，可能在水中带有泥沙颗粒或可溶盐成分，反应出有泥沙颗粒或可溶盐成分，反应出坝基或两岸接头岩土受到溶滤或被坝基或两岸接头岩土受到溶滤或被渗流水带出。这些现象往往是管涌渗流水带出。这些现象往往是管涌、内部冲刷或化学侵蚀的先兆。当、内部冲刷或化学侵蚀的先兆。当地下水含有高浓度硫酸盐成分时，地下水含有高浓度硫酸盐成分时，可能会对混凝土产生侵蚀作用，甚可能会对混凝土产生侵蚀作用，甚至使之成为酥松状态至使之成为酥松状态。 渗流监测项目渗流监测项目 1 1扬压力及渗流压力监测；扬压力及渗流压力监测；2 2孔隙压力监测

20、；孔隙压力监测；3 3绕坝渗流及地下水位监测；绕坝渗流及地下水位监测；4 4渗流量及渗流水质监测。渗流量及渗流水质监测。 压力或水位压力或水位：测压管、渗压计、压力表测压管、渗压计、压力表、测深锤、测深锤 渗流量渗流量：量水堰、量杯量水堰、量杯 水质水质：水温计水温计 、pH计计 、电导率计、电导率计 、透、透明度计明度计 、自动水质监测仪、自动水质监测仪 渗流监测方法渗流监测方法 对混凝土坝和砌石坝进行扬压力观测对混凝土坝和砌石坝进行扬压力观测土石坝进行渗流压力观测土石坝进行渗流压力观测 浸润线如何监测？浸润线如何监测？渗流压力观测渗流压力观测 渗流量观测渗流量观测 渗流量观测包括渗漏水的总

21、流量、分渗流量观测包括渗漏水的总流量、分区流量。区流量。 对坝体、坝基、绕渗及导渗对坝体、坝基、绕渗及导渗( (包括土包括土坝减压井和减压沟坝减压井和减压沟) )的渗流量，应分的渗流量，应分区分段进行观测。所有集水和量水设区分段进行观测。所有集水和量水设施，设计时应避免客水干扰。施，设计时应避免客水干扰。 (一一)下游渗流量下游渗流量 当土坝下游有渗漏水出逸时，一般在下当土坝下游有渗漏水出逸时，一般在下游坝趾附近能汇集渗流的地方设导渗沟游坝趾附近能汇集渗流的地方设导渗沟( (可可分区分段设置分区分段设置) )，在导渗沟的出口处布置量，在导渗沟的出口处布置量水堰水堰 。将坝基内向下游排泄的水量。

22、将坝基内向下游排泄的水量( (潜流潜流) )视为常数。视为常数。 渗流量观测方法渗流量观测方法(1)当流量小于当流量小于1L/s时采用容积法。时采用容积法。(2)当流量在当流量在1300L/S之间时采用量水堰法之间时采用量水堰法。(3)当流量大于当流量大于300L/s或受落差限制不能设或受落差限制不能设量水堰时，应将渗流水引入排水沟中，采用量水堰时，应将渗流水引入排水沟中，采用流速仪法。流速仪法。(4)流量计法。流量计法。1混凝土坝混凝土坝渗流量分区时，可按不同地段进行设计，如按河床坝渗流量分区时，可按不同地段进行设计，如按河床坝段、边坡坝段、电站坝段、溢流坝段等进行分区观测渗段、边坡坝段、电

23、站坝段、溢流坝段等进行分区观测渗流量。流量。( (二二) )分区渗流量分区渗流量 2土坝土坝 将各分区间用横向不透水隔墙将各段分将各分区间用横向不透水隔墙将各段分开。开。 在各分区心墙或斜墙下游的基槽内铺设在各分区心墙或斜墙下游的基槽内铺设排水管，分别将各区渗流量引向设在下游坝排水管，分别将各区渗流量引向设在下游坝趾的观测房内。排水管的直径及进水段花管趾的观测房内。排水管的直径及进水段花管的长度应根据设计计算的渗流量而定，以排的长度应根据设计计算的渗流量而定，以排水管内是无压流为条件。水管内是无压流为条件。3面板堆石坝面板堆石坝可在防渗面板背面汇集或分区汇集透过可在防渗面板背面汇集或分区汇集透

24、过防渗面板的水，并引至下游或检查廊道内防渗面板的水，并引至下游或检查廊道内进行观测。进行观测。此外，在心墙或下游基槽的下游侧，可此外，在心墙或下游基槽的下游侧，可视需要设置纵向不透水隔墙，墙顶略高于视需要设置纵向不透水隔墙，墙顶略高于下游最高水位，以避免下游回水的影响下游最高水位，以避免下游回水的影响。( (三三) )廊道渗流量廊道渗流量 对设有检查廊道的混凝土坝、心墙坝、对设有检查廊道的混凝土坝、心墙坝、斜墙坝、面板堆石坝等，可在廊道内分区、斜墙坝、面板堆石坝等，可在廊道内分区、分段设置量水堰，进行观测。分段设置量水堰，进行观测。 ( (四四) )坡降法渗流量坡降法渗流量当透水层深厚、地下水

25、位低于地面时，当透水层深厚、地下水位低于地面时，可在坝基河床中顺水流方向布设渗压计或测可在坝基河床中顺水流方向布设渗压计或测压管测点，两测点间距压管测点，两测点间距1020m，其中一测，其中一测点布设在下游坝趾处，通过观测坝基地下水点布设在下游坝趾处，通过观测坝基地下水渗流坡降结合坝基河床过水断面积及透水层渗流坡降结合坝基河床过水断面积及透水层渗透系数计算出渗流量。渗透系数计算出渗流量。在垂直水流方向，可根据控制过水断面在垂直水流方向，可根据控制过水断面及其渗透系数的需要布置适当排数。及其渗透系数的需要布置适当排数。( (五五) )减压井渗流量减压井渗流量单井流量、井组流量和总汇流量的观测单井

26、流量、井组流量和总汇流量的观测。必要时每年汛后可量测减压井淤积量并对。必要时每年汛后可量测减压井淤积量并对淤积物进行颗粒分析。淤积物进行颗粒分析。 适用于渗流量大适用于渗流量大于于50L/s时采用时采用 适用于渗流量10300L/s时采用 适用于渗流量小适用于渗流量小于于70L/s时采用时采用 行进流速、行进流速、水流与堰口接触为一直线水流与堰口接触为一直线 、自由出流自由出流 、堰口上游堰口上游3 35 5倍堰上水头处倍堰上水头处测读测读水质监测水质监测 (一一)监测内容监测内容主要包括物理指标和化学指标两部分。主要包括物理指标和化学指标两部分。其中物理指标有：渗漏水的温度、其中物理指标有：

27、渗漏水的温度、pH值、值、电导率、透明度、颜色、悬浮物、矿化度电导率、透明度、颜色、悬浮物、矿化度等；化学指标有：总磷、总氮、硝酸盐、等；化学指标有：总磷、总氮、硝酸盐、高锰酸盐、溶解氧、生化需氧量、有机金高锰酸盐、溶解氧、生化需氧量、有机金属化合物等。属化合物等。(二二)监测部位监测部位 人工采集水样及自动化监测部位，均应人工采集水样及自动化监测部位，均应在相对固定的水库及渗流出口、观测孔或在相对固定的水库及渗流出口、观测孔或堰口进行。堰口进行。 水质分析水质分析主要分析物理指标，将渗漏水质分析与主要分析物理指标，将渗漏水质分析与水库水质分析结果进行对比。若发现有析水库水质分析结果进行对比。

28、若发现有析出物或有侵蚀性的水流出等问题时，则应出物或有侵蚀性的水流出等问题时，则应进行化学分析进行化学分析 。（一）物理分析（一）物理分析 (二二)化学分析化学分析 化学分析时，主要增加有机污染物的化化学分析时，主要增加有机污染物的化学指标分析，同时也可了解水库富营养化学指标分析，同时也可了解水库富营养化程度，一般需在采取水样后在实验室内进程度，一般需在采取水样后在实验室内进行分析。行分析。 （3）应（压）力监测）应（压）力监测采用应力应变计（组）、压应力计、基采用应力应变计（组）、压应力计、基岩变形计、位移计、收敛仪、无应力计、钢岩变形计、位移计、收敛仪、无应力计、钢筋计、钢板计、土压力计、

29、围岩压力、锚杆筋计、钢板计、土压力计、围岩压力、锚杆（索）等观测。（索）等观测。（一）混凝土应力及应变（一）混凝土应力及应变 根据坝型、坝高、结构特点及地质条件根据坝型、坝高、结构特点及地质条件选择关键的有代表性的部位进行布置选择关键的有代表性的部位进行布置 。测点的应变计支数和方向根据应力状测点的应变计支数和方向根据应力状态而定，空间应力状态宜布置态而定，空间应力状态宜布置7 79 9向应向应变计，平面应力状态宜布置变计，平面应力状态宜布置4 45 5向应变向应变计，主应力方向明确的部位可布置计，主应力方向明确的部位可布置1 13 3向应变计。向应变计。 5 5向应力应变计组布置向应力应变计

30、组布置 7 7向应力应变计组布置向应力应变计组布置 3311224455（二）岩体应力及应变（二）岩体应力及应变 （1 1）根据大坝或地下工程基岩及围岩力）根据大坝或地下工程基岩及围岩力学性质和结构情况合理布置测点，以便掌握学性质和结构情况合理布置测点，以便掌握岩体变形、应变和应力的变化规律和发展趋岩体变形、应变和应力的变化规律和发展趋势。势。（2 2）深层特定结构面发生滑移）深层特定结构面发生滑移 、拱坝坝拱坝坝肩岩体应力及左右岸应变差异肩岩体应力及左右岸应变差异 ，观测近坝观测近坝区岩体及高边坡和消能区山体的稳定状态，区岩体及高边坡和消能区山体的稳定状态，包括裂缝、压缩、剪切应变的发展情况

31、。包括裂缝、压缩、剪切应变的发展情况。（3 3）观测坝基、坝肩和洞室围岩经锚固）观测坝基、坝肩和洞室围岩经锚固、洞塞、混凝土置换等基础处理结构的应力、洞塞、混凝土置换等基础处理结构的应力、应变状态，以了解处理效果。、应变状态，以了解处理效果。 （三）钢材应力及应变（三）钢材应力及应变 在水工建筑物的底孔、廊道、闸墩、隧在水工建筑物的底孔、廊道、闸墩、隧洞、管道、厂房等钢筋混凝土结构内，根据洞、管道、厂房等钢筋混凝土结构内，根据工程需要布设适量的钢筋应力观测断面工程需要布设适量的钢筋应力观测断面。对于影响工程运行安全的重要的钢管、对于影响工程运行安全的重要的钢管、蜗壳等结构，布没钢板应力观测断面

32、。蜗壳等结构，布没钢板应力观测断面。 （四）自由体积应变（四）自由体积应变 混凝土自由体积应变包括温度变形、湿混凝土自由体积应变包括温度变形、湿度变形和自生变形度变形和自生变形3 3部分部分 一、混凝土无应力计一、混凝土无应力计 二、岩体无应力计二、岩体无应力计在进行岩体应力和应变观测时，应布设在进行岩体应力和应变观测时，应布设岩石无应力计。在靠近岩石表面钻成环形岩石无应力计。在靠近岩石表面钻成环形槽，以便与周围介质受力条件隔开，中心槽，以便与周围介质受力条件隔开，中心钻孔安装岩石应变计。钻孔安装岩石应变计。 （四）土压力（四）土压力 (1)(1)土压力土压力( (应力应力) )观测包括土与堆

33、石观测包括土与堆石体的总应力体的总应力( (即总土压力即总土压力) )、垂直土压力、垂直土压力、水平土压力及大、小主应力等的观测、水平土压力及大、小主应力等的观测。 (2)(2)土壤或堆石体的大、小主应力，土壤或堆石体的大、小主应力，通过采用不同埋设方向的土压计组的观通过采用不同埋设方向的土压计组的观测结果间接确定。测结果间接确定。一、坝内土压力一、坝内土压力( (一一) )监测内容监测内容 接触土压力监测包括土和堆石接触土压力监测包括土和堆石体等与混凝土、岩石或圬工建筑物体等与混凝土、岩石或圬工建筑物接触面上接触面上( (边界边界) )的土压力观测，以的土压力观测，以及混凝土坝上游淤沙压力观

34、测。采及混凝土坝上游淤沙压力观测。采用的仪器为边界式土压计。用的仪器为边界式土压计。对于混凝土与岩体接触面上的压对于混凝土与岩体接触面上的压力，则应属于混凝土压应力观测，力，则应属于混凝土压应力观测，而不应作为接触土压力观测。而不应作为接触土压力观测。二、接触土压力二、接触土压力（五）温度、地震（五）温度、地震考虑结构温度场的状态，在温度梯度较考虑结构温度场的状态，在温度梯度较大的部位，如坝面或孔口附近的测点宜适大的部位，如坝面或孔口附近的测点宜适当加密。当加密。坝体、坝面、基岩等各种温度应结合布坝体、坝面、基岩等各种温度应结合布设。设。 一一 温度温度 1 1混凝土坝混凝土坝(1)(1)重力

35、坝可分别在溢流和非溢流坝段各选一个有代重力坝可分别在溢流和非溢流坝段各选一个有代表性的观测坝段布设观测点。拱坝的观测断面宜选择在表性的观测坝段布设观测点。拱坝的观测断面宜选择在拱冠和拱座部位，以观测到最大地震反应为原则。拱冠和拱座部位，以观测到最大地震反应为原则。(2)(2)观测点一般布设在坝顶和坝基廊道内，必要时可观测点一般布设在坝顶和坝基廊道内，必要时可在其间及其他薄弱部位增加测点。但对薄拱坝一般应在在其间及其他薄弱部位增加测点。但对薄拱坝一般应在2/32/3坝高处增设测点。坝高处增设测点。2 2土石坝土石坝(1)(1)土石坝观测断面宜选择在最大坝高或重点观测基土石坝观测断面宜选择在最大坝

36、高或重点观测基面处及地质条件复杂部位。面处及地质条件复杂部位。(2)(2)测点一般布设在坝顶和坝趾部位，必要时可在半测点一般布设在坝顶和坝趾部位，必要时可在半坝高处增设测点。坝高处增设测点。 3 3附属建筑物附属建筑物 大坝的主要附属建筑物如闸墩、进水塔、升船机等抗大坝的主要附属建筑物如闸墩、进水塔、升船机等抗震的薄弱环节，也可布设少量测点。震的薄弱环节，也可布设少量测点。 二 地震 a、地震强震、地震强震 b、动孔隙压力、动孔隙压力 (1)(1)动孔隙压力观测的重点部位是土石动孔隙压力观测的重点部位是土石坝的砂壳底部、松软坝基和高含水量粘土坝的砂壳底部、松软坝基和高含水量粘土宽心墙等。宽心墙

37、等。 (2)(2)观测布置可参照孔隙压力部分进行观测布置可参照孔隙压力部分进行。但对于心墙砂壳坝靠近心墙的上游砂壳。但对于心墙砂壳坝靠近心墙的上游砂壳底部附近，以及有较大的砂透镜体或砂夹底部附近，以及有较大的砂透镜体或砂夹层的松软坝基，可适当增设观测点。层的松软坝基，可适当增设观测点。 (3)(3)对混凝土坝可在上游面不同高程布对混凝土坝可在上游面不同高程布设少量动孔隙压力计作为观测上下游方向设少量动孔隙压力计作为观测上下游方向地震动水压力的测点。地震动水压力的测点。 对地震基本烈度对地震基本烈度7 7度及其以上地区的度及其以上地区的1 1、2 2级级大坝，论证有必要时可进行坝体地震反应大坝，

38、论证有必要时可进行坝体地震反应监测。如果发现达到或超过设计标准的水监测。如果发现达到或超过设计标准的水库诱发地震时，应加强地震观测。库诱发地震时，应加强地震观测。 测震系统测震系统 (1)(1)测震系统包括传感器、放大器和记录测震系统包括传感器、放大器和记录器器3 3部分部分( (包括触发、启动、时钟、电源等记包括触发、启动、时钟、电源等记录服务系统录服务系统) )。对于地震强震观测一般采用。对于地震强震观测一般采用的传感器为数字式强震仪，观测物理量为加的传感器为数字式强震仪，观测物理量为加速度，重要测点采用三分量强震仪，一般测速度，重要测点采用三分量强震仪，一般测点可采用顺水流方向的横向或沿坝轴线方向点可采用顺水流方向的横向或沿坝轴线方向的纵向单分量强震仪。的纵向单分量强震仪。(2)(2)数字式强震仪采用数字式磁带记录，数字式强震仪采用数字式磁带记录，这种仪器采用了计算机的存储器，加进了绝这种仪器采用了计算机的存储器，加进了绝对时标，便于多台记录进行相位对比，数据对时标，便于多台记录进行相位对比，数据处理速度快，精度高，还可兼作结构振动观处理速度快，精度高，还