理论教育 江垭水库大坝观测设计:五大系统详解

江垭水库大坝观测设计:五大系统详解

时间:2023-10-28 理论教育 版权反馈
【摘要】:大坝的观测设计分为五大系统,即大坝变形观测系统、渗流监测系统、内部观测系统、水力学观测系统和检测及计算机系统。此外,Ⅱ、Ⅲ断面在坝踵处EL115m也设有应变计组和无应力计,用来观测坝踵的应力应变。此外,还在3个观测断面的地表钻孔,在孔深0m、1.5m、3m及5m等处埋设一系列电阻温度计观测地温。

江垭水库大坝观测设计:五大系统详解

大坝的观测设计分为五大系统,即大坝变形观测系统、渗流监测系统、内部观测系统、水力学观测系统和检测及计算机系统。

(一)大坝变形观测系统

1.水平位移观测

1)坝顶视准线。坝顶靠下游侧平行坝轴线布置一条视准线。其工作基点设在大坝两端的山坡上,在两岸山体、视准线的延长线上各设了两个校核基点。大坝坝顶共设有17个位移观测标点,位移标点高出坝顶1.2m,采用钢筋混凝土柱直接埋设于坝体混凝土上,柱顶埋设插入式强制对中设备,以安置活动标。由于视准线过长,故利用4号、8号坝段的正、倒垂线来校核视准线的端点,并把垂线布设点作为工作基点进行分段观测。

2)坝内引张线。根据变形要求,分别在坝内EL200m廊道、EL160m廊道内设置两层引张线。引张线两端点处设有倒垂线用来测量端点处的水平位移。

2.坝体挠度

在3号、4号、8号坝段各设1套正、倒垂线用来观测坝体挠度和基础的水平位移,正、倒垂线在EL160m廊道内结合。

3.垂直位移观测及倾斜观测

1)静力水准测量系统。分别在坝内EL200m、EL160m及EL120m廊道内各设了1套静力水准系统用来监测大坝不同高程的垂直位移,采用正、倒垂线作为观测基点。其中EL200m、EL160m观测廊道内的静力水准测量仪不仅能观测纵向垂直位移,而且可以通过设在左右两岸的横向廊道内的静力水准仪观测大坝的倾斜度。

2)坝基沉陷点水准。在基础灌浆廊道和第一层灌浆洞内共设了17个沉陷点,与坝下一等水准网相连接。

(二)大坝渗流监测系统

1.坝基扬压力观测

在底层灌浆廊道(洞)内设纵向观测断面1个,布置在第一道排水幕线上,设14个测压管,测压管在建基面以下的深度为0.75m。另在坝轴桩号STA 0+089.5m、STA 0+134.5m、STA 0+190m和STA0+232.5m共设了4个横向观测断面,其中STA0+089.5m断面EL160m横向廊道中采用测压管分别布置在帷幕前后、排水廊道前后,另外3个断面则通过埋设在建基面的孔隙压力计分别观测建基面上的帷幕及排水前后坝基扬压力。

2.坝体扬压力观测

分别位于5号、7号、8号坝段,坝轴桩号分别为:0+232.5m(Ⅰ断面)、0+190.0m(Ⅱ断面)、0+134.5m(Ⅲ断面),在8号坝段EL150m,5号、7号坝段EL154m布设了孔隙压力计,以监测坝体扬压力及坝体排水效果。

3.坝体、坝基渗漏量

大坝的排水原则是高水自流排水,低水进入坝基集水井抽排,为此大坝左右岸两层灌浆洞的出口(离出口5~6m处)各设了1个量水堰,利用这4个量水堰可测出左右岸的坝基渗漏量。在大坝左右岸挡水坝段EL200m和EL160m横向廊道下游出口(离出口5~6m处)各设1个量水堰,以测出坝体的渗漏量及两岸山体渗水。

4.绕坝渗流观测

在大坝左右岸顺帷幕方向设置了测压管系统,以测量绕坝渗流。(www.daowen.com)

5.坝前库水位

在3号、9号坝段各设了一个上游水位计,固定在上游坝面,以观测上游水位。

(三)大坝内部观测系统

1.大坝的应力应变

在大坝的5号、7号、8号坝段设有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ共3个观测断面。Ⅰ断面在EL141m和EL183.5m分别设了1层五向应变计组和无应力计,Ⅱ断面在EL120、EL149m 和EL183.5m各设了1层五向应变计组和无应力计,以观测坝基和坝体的应力应变。此外,Ⅱ、Ⅲ断面在坝踵处EL115m也设有应变计组和无应力计,用来观测坝踵的应力应变。

2.基岩变形

大坝的基岩变形的测点也布设在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ观测断面上,在坝踵部位各设了2个相交的多点基岩变位计及1个裂缝计,用来观测坝踵部位的基岩变形及大坝与基岩的接合情况。在坝趾处也各设有1支多点基岩变位计,用来监测坝趾部位的基岩变形。

3.温度观测

在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ观测断面按网格状布置了电阻温度计,网格间距为8~15m,坝基及坝体的应力应变测点同时也作为温度点来观测坝体温度。在Ⅰ、Ⅲ观测断面的上游坝面10cm沿高程布置了水温测点,在下游坝面布置了平行于坝面的温度计以测出混凝土的导温情况。此外,还在3个观测断面的地表钻孔,在孔深0m、1.5m、3m及5m等处埋设一系列电阻温度计观测地温。

4.接缝和裂缝开度

在8号、9号坝段分缝处EL170m和EL197m分别布置了4支和3支测缝计,用来监测大坝横缝的开合度。在岸坡坝段的斜坡段设了一系列裂缝计,用来监测坝体混凝土与基岩的结合情况。

5.钢筋应力观测

在大坝中孔工作弧门闸墩射向钢筋上布置钢筋应力计,观测各受力钢筋应力。

(四)水力学观测

在1号表孔、2号表孔及2号中孔流道上布置了脉动压力传感器、时均压力传感器、流速仪、掺气浓度仪、等设备,以对大坝水力学进行原型观测。观测主要内容有动水压力、流速、泄流量、空蚀空化、通气量、掺气浓度、水面线及挑流轨迹、上下游流态、下游雾化、下游冲淤地形等项目。

(五)检测系统及计算机系统

该工程采用分布式自动化检测系统。变形、扬压力、内部观测(温度、应力、应变、渗压等)经电缆接入前方测控单元MCU,经过MCU量测后以数字传输方式接入地面副厂房监测室的中央监测控制系统CCU,并经过中央处理器计算分析,输出大坝各种运行情况的图表。

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