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文檔簡介

1、水工建筑物安全監(jiān)控理論水工建筑物安全監(jiān)控理論一 水工建筑物安全監(jiān)控的發(fā)展和教訓(xùn)18301838年,法國,格羅斯博斯壩根據(jù)觀測指導(dǎo)施工1891年,德國埃施巴赫混凝土重力壩開始變形觀測1903年,美國對布恩頓重力壩進(jìn)行溫度觀測19081909,澳大利亞在拱壩進(jìn)行變形觀測19191920,瑞士布置了世界上第一座永久觀測儀器的拱壩20世紀(jì)50年代,中國開始研制大應(yīng)變計(差阻式卡爾遜儀器),70年代,垂線、引張線,激光照準(zhǔn)現(xiàn)在:GPS、光纖、激光三維、聲發(fā)射(一)發(fā)展水工建筑物安全監(jiān)控理論(二)工程教訓(xùn)1、法國馬爾帕賽雙曲拱 薄拱壩壩高60m,m,m,修建在片麻巖上。1959年12月2日,當(dāng)水庫接近滿庫

2、時45分鐘內(nèi)壩體突然崩潰。500名士兵喪生,下游10km一城鎮(zhèn)變成廢墟。水工建筑物安全監(jiān)控理論2、四川永川縣陳食水庫壩基滲漏在壩基附近岸坡坡腳處,風(fēng)化泥巖中發(fā)育一組與岸坡走向平行的陡傾斜卸荷裂隙,有的開口達(dá)20cm之大,滲漏造成的。水工建筑物安全監(jiān)控理論 3、梅山連拱壩壩肩破裂 1962年右岸大量漏水,大壩三天內(nèi)向左岸傾斜,向下游位移,右岸各壩垛出現(xiàn)大量裂縫。水工建筑物安全監(jiān)控理論 壩高267m,是當(dāng)時世界上最高的雙曲拱壩。庫區(qū)蓄水后,山體突然以高達(dá)2530m/s的速度下滑,近2億方土石迅速淤滿水庫,掀起高過壩頂100余米的涌浪,沖毀下游3km處的村鎮(zhèn),造成3000人死亡,水庫變?yōu)槭瘞臁?、意

3、大利瓦依昂水庫滑坡水工建筑物安全監(jiān)控理論5、鮑爾德溫山水庫的潰決 庫區(qū)距一知名的大斷裂帶僅300m,有幾條小斷層從庫底下穿過。水沿斷層滲透使地基中的粉砂巖、細(xì)砂巖受到潛蝕,潛蝕洞穴塌陷造成壩體突然潰決。水工建筑物安全監(jiān)控理論6、滑坡1972年夏天,香港半山區(qū)一座27層大樓因變坡滑動倒塌,并切斷一座大樓和一片房屋。1989 年 1 月 10 日在中國云南漫灣水電站大壩壩肩開挖過程中發(fā)生的滑坡,耗資近億元治理, 150 萬 kW 的水電站推遲發(fā)電近一年,損失巨大。 1981 年雨季寶成鐵路共發(fā)生滑坡 289 處,中斷行車 2 個多月 搶建費用達(dá) 2.56 億元。 撫順西露天礦自 1914 年投產(chǎn)以

4、來為保持邊坡穩(wěn)定共剝離巖石 1 億方。水工建筑物安全監(jiān)控理論天生橋二級電站閘首滑坡寶成鐵路 K190 段滑坡水工建筑物安全監(jiān)控理論1972 年發(fā)生于香港島半山區(qū)的滑坡長江大堤江西馬湖滑坡水工建筑物安全監(jiān)控理論7、板橋水庫和石漫灘水庫等五十八座中小型水庫潰壩 1975年河南板橋水庫垮壩,打撈到的尸體10萬多具,后續(xù)因缺糧、感染、傳染引起的死亡14萬,共24萬多人死亡。( 據(jù)說在discovery中為“10 top technological catastrophe in the world”),官方為萬。8、青海溝后水庫水工建筑物安全監(jiān)控理論截止1980 年全世界( 不包括中國)已建成15 m

5、以上大壩16 000 余座,年均潰壩1 2 座,死亡133 人. 由此得出年均每座壩的死亡人數(shù)為0. 0083 人(這一統(tǒng)計包括了較早年代的資料). 目前,我國已建壩約85 000 余座,若也按該標(biāo)準(zhǔn)要求,則年均潰壩死亡人數(shù)應(yīng)不超過85 人. 實際上,我國大壩安全似未達(dá)到這一水準(zhǔn). 在1954 1990 年間,湖南省共建大壩12 820 座,垮壩292 座,死亡681 人。水工建筑物安全監(jiān)控理論監(jiān)測應(yīng)用實例1981年8月,龍羊峽與150年特大洪水,依靠圍堰混凝土心墻48支觀測儀器,決定加高圍堰4m抗洪。1985年6月,長江三峽新灘,監(jiān)測預(yù)警,大滑坡2000萬方,安全撤離,無一傷亡。洪門、南水、

6、大洪河3座水電廠,經(jīng)監(jiān)測分析和補(bǔ)強(qiáng)加固,提高汛前水位,每年增加電能5700萬。1998年鳳灘、五強(qiáng)溪、柘溪三座水庫在防洪關(guān)鍵時刻,經(jīng)監(jiān)測分析預(yù)測,多攔蓄洪峰洪量27億方,相當(dāng)于洞庭湖高水位時1m庫容。柘林水庫,經(jīng)實時監(jiān)測下,超過歷史最高水位運行,為保證京九高速公路和京九鐵路安全,起到關(guān)鍵作用水工建筑物安全監(jiān)控理論1.工程安全信息采集系統(tǒng) 2.工程安全信息分析評價系統(tǒng) 變形監(jiān)測滲流監(jiān)測應(yīng)力監(jiān)測水文及水力學(xué)監(jiān)測地震監(jiān)測信息管理系統(tǒng)分析評價系統(tǒng)決策支持系統(tǒng)專家系統(tǒng)二 安全監(jiān)測系統(tǒng)組成水工建筑物安全監(jiān)控理論(一)信息采集系統(tǒng)1.確定性(量化)信息(1) 變形監(jiān)測水平位移垂直位移撓 度傾 斜接縫及裂縫揚

7、壓力滲流壓力孔隙壓力繞壩滲流地下水位滲流量水質(zhì)監(jiān)測(2)滲流監(jiān)測2.不確定性(模糊)信息原因量(荷載、環(huán)境)變形滲流應(yīng)力水文及水力學(xué)地震水工建筑物安全監(jiān)控理論常規(guī)監(jiān)測爆破松動塑性變形錨桿灌漿飽合度(砂漿粘結(jié)錨桿)巖土體及材料物理力學(xué)特性 巖體聲發(fā)射、電阻率、聲速有害氣體和放射性巖體松動范圍水工建筑物安全監(jiān)控理論水文及水力學(xué)監(jiān)測流速動水壓力空化摻氣霧化沖刷調(diào)壓井水位專項監(jiān)測水工建筑物安全監(jiān)控理論地震監(jiān)測位移速度加速度動空隙水壓力動應(yīng)變、應(yīng)力動水壓力地殼變形專項監(jiān)測水工建筑物安全監(jiān)控理論(1)差動電阻式(卡爾遜儀器) (2)鋼弦式利用儀器內(nèi)部的彈性鋼絲作為傳感元件。鋼絲受到拉力作用將產(chǎn)生彈性變形,

8、其變形與電阻變化之間有如下關(guān)系:傳感器敏感元件為一跟金屬絲(稱鋼弦或弦),利用鋼弦的自振頻率與鋼弦張緊力的關(guān)系測得物理量。差動電阻式鋼弦式電感式電阻應(yīng)變片式電容式壓阻式固體受力后,電阻 (率)發(fā)生變化。司服加速度計式等水工建筑物安全監(jiān)控理論(3)電感式 一種變磁阻式傳感器,利用線圈的電感的變化進(jìn)行測量。 通過銜鐵和鐵芯之間的空氣隙變化,引起磁路中磁阻變化,從而引起線圈電感變化。(4)電阻應(yīng)變片式將機(jī)械構(gòu)件上應(yīng)變的變化轉(zhuǎn)換為電阻變化的傳感元件。金屬導(dǎo)體的電阻隨所受到的機(jī)械變形大小而變化。水工建筑物安全監(jiān)控理論(1)變形監(jiān)測位移水平、垂直、轉(zhuǎn)動、洞身收斂等沉陷地表、地中、分層、地基等其他隆起、撓度

9、、縫位移、自生體積、溫度、膨脹、巖爆等方法:(1)經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀、電子測距儀激光準(zhǔn)直儀。(2)埋設(shè)儀器水工建筑物安全監(jiān)控理論視準(zhǔn)線法水平位移觀測方法水工建筑物安全監(jiān)控理論前方交會法水工建筑物安全監(jiān)控理論引張線法水工建筑物安全監(jiān)控理論引張線測點正垂線垂線法水工建筑物安全監(jiān)控理論白山拱壩正垂線倒垂線水工建筑物安全監(jiān)控理論垂直位移觀測方法固定連通管式水工建筑物安全監(jiān)控理論水工建筑物安全監(jiān)控理論(2)滲流監(jiān)測壓力或水位:測壓管、滲壓計、壓力表、測深錘滲流量:量水堰、量杯水質(zhì):混濁度、化學(xué)成分(3)應(yīng)(壓)力監(jiān)測采用應(yīng)力應(yīng)變計(組)、壓應(yīng)力計、基巖變形計、位移計、收斂儀、無應(yīng)力計、鋼筋計、鋼板計、土壓力計、圍巖壓力、錨桿(索)等觀測。水工建筑物安全監(jiān)控理論2.不確定性(模糊)信息(1) 現(xiàn)場巡查(巡視檢查)(2)現(xiàn)場檢測日常檢查年度檢查特別檢查時間、路線和檢查程序汛期檢查特大洪水、地震、安全事故檢查方法:錘、釬、鋼尺、放大鏡、望遠(yuǎn)鏡、量杯、石蕊紙、回彈儀、照相機(jī)、錄像機(jī)、閉路電路、潛水員等。采用無損探測方法,包括探地雷達(dá)、電磁剖面儀、電阻率探傷儀、紅外溫度探測儀、超聲檢測儀、水聲探測儀、水下

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