文档介绍：第十四章大坝安全监测
教学内容:
1、  了解大坝安全监测的目的、内容
2、  各阶段的监测工作
3、  变形监测、渗流监测等监测仪器
讨论问题:
1、  大坝失事的后果。
2、  各种坝型主要监测目标。
教学安排:
主要介绍第一节;其余各节为自学内容。
第一节       概述
一、大坝安全监测及其目的
1、  定义:大坝安全监测(Safety Monitoring of Dams)是通过仪器观测和巡视检查对大坝坝体、坝基、近坝区岸坡及坝周围环境所作的测量及观察。
大坝:泛指与大坝有关的各种水工建筑物及设备
监测:包括对坝固定测点的仪器观测,也包括对大坝外表及内部大范围对象的定期或不定期的直观检查和仪器探查。
2、  目的:
a、  监视建筑物在初次蓄水期间及随后长期运行的安全,为判断大坝安全提供信息。
水利枢纽运行条件十分复杂,不确定性因素很多,大坝的安全运行关系到上下游广大人民生命财产安全和生态环境保护。大坝蓄水带来显著的经济效益和社会效益,但一旦失事对下游人民生命财产造成巨大损失。尽管设计中采用了一定的安全系数,使大坝能承担各种荷载组合,但由于设计不可能预见所有不利变化,施工质量也不能完美无缺,大坝在运用过程中存在失事的可能。
国际大坝委员会(ICOLD)对33个国家统计,,有105座发生破坏。以下是历史上著名的溃坝事件:
(圣佛朗西斯)重力坝失事;
1976年美国93m高的Teton(提堂)土坝首次蓄水时溃决,4亿美元的经济损失;
1959年法国Malpasset(马尔巴塞)拱坝垮坝;
1963年意大利的Vajont(瓦依昂)拱坝因库库岸大滑坡导致涌浪翻坝、水库淤满失效;
1975年中国板桥和石漫滩土坝洪水漫坝失事。
大量的事实也证明,大坝发生破坏事故,事前是有预兆的,对水库进行系统的观测,就能及时掌握水库的状态变化,在发生不正常情况时,及时采取加固补救措施,把事故消灭在萌芽状态中,从而保证水库的安全运行。
河南省南谷洞水库堆石坝,通过检查观测发现水平垂直位移及下游漏水险情,通过观测及分析研究,采取砼防渗墙处理后,使严重的变形及浑水渗漏情况得到了展出改善,转危为安。
b、    通过对大坝的系统观测,可根据观测结果推断大坝在各种水位下的安全度,确定安全控制水位,指导大坝的运行,在保证安全的前提下充分发挥工程效益。
湖南酒埠江土坝,1960年建成后,因为担心施工质量有问题,一直低水位运行,后来通过系统的观测和资料分析,认为大坝质量是好的,从1981年起抬高水位运行,产生了巨大的经济效益。刘家峡水库主坝,根据系统的观测及资料分析,表明大坝的工作偏于安全,,在观测、分析、,产生了巨大的经济效益。
c、    施工过程中不断反馈,提高设计和施工水平;通过实际工作性态的反分析,检验设计和施工,为提高和修正水工设计理论提供科学依据。
由于实际情况的复杂性和坝工科技水平的限制,大坝设计理论还不够成熟和完善,一些设计前提都带有很多假定,若干因素只能简化处理,作用于结构上的某些荷载还不能准确算出,对结构破坏机理、发展过程、安全界限等的认识不够清楚和准确,坝体和坝基各部位的物理力学参数更难以精确给定。而大坝监测项目齐全、测定多,观测频次密、跨越时期长,能体现现场复杂的实际条件及反映大坝的真实状态,因此可以作为检验设计方法、计算理论、施工措施、施工质量、材料性能能的有效手段。可改变和加深人民对坝工有关问题的认识,开发更合理的设计准则,概述设计和施工,促进坝工学科的发展。例如:混凝土坝坝基扬压力的存在和分布规律的了解、对帷幕及排水降压作用的验证、对混凝土坝变形与应力受温度变化影响的认识、对地震时坝体加速度分布图形的掌握以及根据应力应变实测值对拱坝试载法的验证等,都是通过监测得到的。
如北京官厅水库运用初期,通过观测,发现土坝坝基渗漏严重,采用了灌浆防渗的措施。经过测压管观测资料分析,帷幕前后水位仅差2~3米,渗流量只减少约15%~20%,效果不太显著。因而放弃了灌浆处理,改用了上游抛土,下游打排水孔的措施,效果显著,保证了大坝安全。
大坝失事的主要原因
 
土石坝
混凝土坝
1950~1959
1960~1969
1970~1975
1950~1959
1960~1969
1970~1975
建成坝数
1421
2708
/
858
868
/
失事数
108
195
72
79
50
11
漫顶
42
49
16
20
18
6
地基和结构问题
28
59
27
14