刍议大坝的变形监测
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摘要：变形监测就是利用专用的仪器和方法对变形体的变形现象进行持续观测、对变形体变形性态进行分析和变形体变形的发展态势进行预测等的各项工作。大坝变形是坝体和基础状态的综合反映。也是衡量大坝运行时结构是否正常、安全、可靠的重要标志。因此，变形监测一直被列为大坝的主要观测项目，特别受到运行管理单位的重视！
关键词：变形监测 影响因素 加强措施
1. 大坝变形的影响因素
1.1环境潮湿
有的大坝变形监测系统布设在廊道、坝腔、竖井等处，这些地方在一年中，有时干燥，有时潮湿，还有的常年潮湿。其原因是多方面的，一是湿度过大结露；二是坝体漏水造成设备积水；三是垂线及设备管道漏水；四是设备封闭经不住时间考验而进潮气。
1.2外界条件干扰
1.2.1自然条件影响。用视准线观测大坝变形时，在寒冷地区，冬季仪器转动困难，强行转动后，给观测带来误差。为了防寒和保护监测设施，一些大坝又修建了观测房，寒冷和保护问题解决了，但因房内与房外温差有增大了折光影响。
1.2.2人为因素。在有人的地方，观测设施往往受到不同程度的破环和无意损害。因此，对观测设施均应修建保护房屋，并加锁，防止人为因素有意和无意的影响。
1.2.3动物影响。好多大坝的变形观测因此而受害不浅。引张线在观测时，原以调试完毕，但因动物的碰撞而使数据作废，有的因未发现而使变形出现假象。为了免受其害，不少大坝采用封闭措施，防止动物进入。其中封堵严密的，取得很好效果。
1.3折光影响
视准线及大气激光监测大坝变形时，受折光影响很大。折光是视准线观测中主要误差来源之一，这一问题在观测界已取得共识。折光对水平位移的影响已受到普遍的重视，但对垂直位移的影响往往被忽视。在进行垂直位移观测时，整个路线的环境和条件不可能一样，因折光的影响也会带来很大的误差。
1.4测点变形
测点混凝土冻胀变形。这一问题在寒冷地区比较普遍。大坝在施工时，为坝面找平或装修等原因，到坝顶混凝土往往不浇筑到设计高程。一般留有0．3―0．8 m的厚度．同时隔很长时问后才浇筑二期混凝土达到坝顶商程。水平施工缝进水后会发生冻胀，坝顶的观测点如设在这一范围内，则免不了要受冻胀的影响，因此，大坝变形监测在设计时应注意这一问题．不然在以后的观测中会出现冻胀变形。
2. 大坝变形监测方案2.1水平角观测
水平角观测采用方向观测法，观测12测回。具体观测方法和要求按《水电规范》和《三角规范》中相关要求执行。水平方向观测度盘及测微器位置如下表：
测回序号 度盘及测微器位置
水平角观测应分两个时段进行，即上午、下午，每个时段各观测6测回，特殊情况下，一个时段观测测回数最多不超过8测回。
2.2天顶距观测
天顶距观测使用DJ1型光学经纬仪采用中丝法观测4测回（分两个时段）具体观测方法和要求按《水电规范》和《三角规范》中相关要求执行。对于测距边高差过大的边（超过《水电规范》中高差允许值），为保证其精度，其垂直角观测为8个测回，并分上午（2测回）、中午（4测回）、下午（2测回）三个时段进行，以提高垂直角精度。
2.3仪器高观测
仪器、棱镜及照准标志至观测墩面高度量测应精确至0.1mm，并在观测前后各量取一次（量取墩面四周取平均值），较差小于0.3mm时取平均值。
2.4水准观测
水准观测采用二等水准方法观测。
2.4.1观测技术指标
测站观测限差单位：mm
上下丝平均值与中丝读数的差 基辅分划读数的差 基辅分划所测高差之差 检测间歇点高差之差
（K、L、F、R为线路的长度，以km为单位）
同时各项闭合差还应不得大于±0.72mm(n为测站数)。
2.4.2观测方式
①二等水准路线采用单路线往返观测。即：一条路线的往返测，必须使用同一类型的仪器和尺垫，沿同一路线进行，同一测段的往测（或返测）须是同一观测员完成，在此之间不得更换观测员。
②在每一区段内，先连续进行所有测段的往测（或返测），随后再连续进行该区段的返测（或往测）。
③同一测段的往测（或返测）与返测（或往测）应分别在上午与下午进行。在日间气温变化不大的阴天和观测条件较好时，若干里程的往返观测可在上午或下午进行。但这种里程的总站数，不应超过该区段总站数的30%。若同一测段的往测（或返测）不能在同一光段进行，应做间歇，其返测（或往测）应根据往测（或返测）间歇前后所测的距离来区分光段。
④测站的视线长度、前后视距差、视线高度按下表规定执行
3. 加强大坝变形监测的措施3.1完善坝的设计和施工
简单地提高大坝的安全系数 ,并不一定能达到提高大坝安全的目的。安全系数失之过高或过低都是不妥的。可靠度设计通过作用和抗力的不均匀性及其他不定因素 ,以统计概率理论进行计算 ,要求满足一定的可靠度指标 ,这样确定的大坝可靠度是较为合适的。要重视地质勘测、水文气象及规划设计工作。合理选定作用及抗力的各种参数 ,对可能对大坝构成风险隐患的地方 ,在设计中应给予特别重视 ,进行专门分析和论证 ,如洪水的峰和量 ,大坝枢纽的调洪泄洪能力 ,大坝及各种建筑物抗御各种自然及特殊灾害的能力以及大坝地基抗滑抗渗稳定等等。总之在上节 3中述及的各种风险均应在设计中认真进行研究并提出对策 ,在大坝设计中排除各种风险的产生是十分重要的。一个好的设计还必须有一个好的施工质量来保证。目前设计施工中对材料抗力的选择和控制都是遵循统计概率理论 ,以离差系数 CV和保证率 P为判定标准。因此设计施工必须配套。 3.2做好大坝管理
施工及运行期间管理都十分重要 ,当然一个好的施工管理 ,对工程的影响极大 ,往往会建造成一座高质量的大坝。需要提出的是施工期间对工程各种质量检查和大坝监测的观测十分重要 ,特别是大坝蓄水前的观测初始值尤为重要。这些资料对今后大坝的查考、分析和研究是非常重要的 ,甚至对大坝的安危也是至关重要的。 近年来对现代大坝提出要进行风险管理。即针对工程施工及运行过程中可能出现的各种风险进行识别、研究、评估和处理。对风险的可能性和产生的后果进行综合评价。不仅要在技术上提出措施 ,在财务上亦应提出对策 ,如确定投保范围和限额等。做好各种大坝管理和风险管理有助于大坝安全。 3.3加强大坝安全监测
要按照规定经常对大坝安全进行监测 ,定期进行安全检查和鉴定。对观测资料及时进行整理和分析。大坝监测具有长期性、连续性 ,必须持之以恒 ,同时它还具有一定的特殊性和突发性等。故大坝观测资料整理分析必须及时 ,发现异常情况必须及时处理 ,否则会延误时机 ,酿成大祸。据悉国外有的工程 ,设有预警装置 ,一旦观测分析知有险情 ,当即发出警报 ,必要时通知下游居民转移 ,这些经验值得我们借鉴。近年来我国大坝原型观测进展较快 ,观测资料分析除统计模型外 ,在反分析的基础上又发展了确定性模型 ,这样可以预测在今后高水位或其他特殊情况下大坝的性态 ,以判断大坝的实际安全度。如发现异常迹象 ,可及时进行加固或处理 ,以保证大坝安全。大坝的及时监测分析和及时维护处理对提高大坝安全具有重要的现实意义。
4. 参考文献 [1] JGJ/T 8-97,建筑变形测量规程[S]. [2] SDJ 336-89,混凝土大坝安全监测技术规范[S].
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
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