基于大坝的变形监测要点分析

孙正强

摘  要：随着社会的不断进步，人们对于水利工程的重视变得愈来愈高。因此，加强对于大坝变形的监测，维护大坝的正常运行对于保证大坝的质量安全来说十分必要。大坝质量作为水利工程项目质量保证体系的基础环节，其质量水平存在安全隐患将会对水利工程质量的整体水平产生影响。大坝变形监测是其安全监测的重要组成部分，该文就大坝变形监测的作用、监测技术、监测要点进行详细分析。

关键词：大坝变形;监测作用;监测技术;监测要点

中图分类号：TV698.1            文献标志码：A

水利工程对于地区的经济发展来说有着重要的作用，同时也影响着各行各业发展的稳定性。因此，提高大坝的建设质量，保证大坝的可持续运行对于建设者来说是一项十分重要的课题。目前，在大坝的实际运用过程中由于外部环境造成的变形问题是导致大坝质量难以控制的首要因素。在进行质量控制时应着重加强对于大坝变形的监测，从而保证大坝的各个结构的稳定性不会受到影响，间接促进区域内的现代化建设。

1 大坝变形监测的作用

大坝属于相对特殊的建筑物，其具有以下3个特点。1）大坝的投资高、回报高，但是一旦受到损毁则会对下游打来毁灭性的灾害。2）大坝的运行环境、边界条件、结构形式相对来说比较复杂。3）大坝从建设到投入使用的整个过程——包含设计、施工、运行、管理等方面都具备很大的不确定性。因此，加强对其进行变形监测对于大坝的建设与安全运行来说具有十分重要的作用。首先，通过对监测数据的分析能够明确理论结果与实际结果的区别，当再进行大坝建设时能够有效建立大坝的变形预报模型;其次，通过相应的数据分析能够建立大坝的位移变化的数字模型，并通过分析数字模型找到最不利的工作条件，在大坝运行工作的过程中尽量规避不利条件;除此之外，通过对大坝的变形监测，能够科学预报大坝的变化，从而保证大坝的安全运行;最后，通过进行大坝变形监测还能够判断其运行在各种条件下的安全程度，通过了解其工作安全程度能够在保证安全的前提下充分发挥水利工程的效益，实现水利工程建设的真正意义。

2 大坝变形监测技术

2.1 光纤传感技术

所谓传感技术就是传感器技术，传感器分为机械式传感器、光敏式传感器、磁式传感器以及电式传感器。一般来说，磁式传感器与电式传感器在实际应用过程中应用的十分广泛。但是选择何种类型的传感器还需要结合实际需求来进行。就现阶段而言，光纤传感技术凭借其优势——测量对象广、灵敏性高、频带宽、容量大、耐水性强在大坝变形监测的过程中应用十分广泛。

2.2 GPS技术

GPS卫星定位技术在测量行业内应用十分广泛，对测量行业产生了深远的影响。就目前GPS监测系统的特征来看：首先，GPS监测系统本身安全性极高其抗干擾能力强;其次，GPS监测系统在进行大坝变形监测时的测量精度高，通过高精度的测量能够有效地实现洪水错峰，避免由于洪灾给人民群众带来的生命财产损失，在防灾减灾工作上起到了极大的作用。另外，GPS卫星定位技术应用在大坝变形监测工作中时还需要及时对硬件系统更新，保证满足实际的工作需要。

2.3 激光技术

激光技术在大坝变形监测技术中算是一项较为高效便捷的测量方式，主要应用于坝体与廊道的测量中。激光技术有其独特的优势，如测量灵敏度范围广、测量时条件限制较少、测量精度高。除此之外，激光技术应用在大坝变形监测中已经逐步实现了自动化测量，提高了对大坝监测的效率。但是，激光技术本身也存在着一定的局限性，如无法对拱坝、曲线坝进行测量。因此，需要利用到激光转角，通过利用激光转角也能在一定程度上拓展激光技术的应用范围。

3 大坝变形监测的要点

3.1 大坝沉降监测

在进行沉降监测时，首先，应确定沉降观测的基准，一般确定在大坝变形影响范围之外、距开挖边线50 m以上的范围位置。然后，再根据相关标准进行埋石。在埋石的过程中要保证其数量大于3，且要控制观测点设立在变形体上，一般间隔20 m进行一次埋设。除此之外，在部分位置还需要进行加密观测点的设置，如支护阳角位置、距坑基最近的原大坝位置、柱子上间隔2～3根柱子的位置、大坝外墙上每距离10 m～15 m间距的位置、大坝基础轴线对称的尾部、裂缝位置、伸缩缝位置、人工基地与天然基地接壤处、不同高度水工建筑交接处、新旧大坝交接处等等都需要进行观测点的设置。在观测点设置结束后需要利用高精度水准仪进行第一次观测，且保证第一次观测在大坝施工前进行。具体来说，在进行观测时需要每1～2层进行一次观测，以保证大坝的安全质量。当由于不可控因素造成的大坝在建设过程中产生长时间的停工状态时，需要着重注意停工前以及复工后的观测数据，避免大量沉降或严重裂缝产生而不自知的现象出现。如果一旦出现大量沉降则需要及时进行问题的解决并提高观测频率，避免安全事故的发生。另外，在工程竣工后也需要对大坝的沉降进行监测，一般来说频率为每月1次。总的来说，在进行观测后需要对观测数据进行分析，并及时调整高差闭合差，同时为了全面观测各沉降点随时间以及荷载变化发生的变化也需要进行沉降曲线的设置，从而更好地进行大坝变形的监测。

3.2 大坝位移监测

上文提及对大坝进行沉降监测的问题，在进行位移监测时需要先设置2个沉降点A、B，然后定期对沉降点A与沉降点B进行观测。除此之外，需要设置出大坝顶端与底端的竖向通道，在此过程中需要在大坝顶端选取适当的位置设置接收靶，而底端的位置则需要利用激光垂准仪进行设置，保证激光垂准仪能够准确投射到顶端的接收靶上。最后根据测量所得到的2个位移量Δu、Δv进行变相度、变相方位角的设置。除此之外，还需要对大坝的裂缝进行观测。在进行观测时主要针对裂缝的走向、分布、长度、宽度、变化进行监测。在进行裂缝监测时需要根据大坝的具体情况进行具体的分析，观测频率则要根据裂缝的变化速度进行调整。但是，在针对大坝裂缝进行观测时，需要对裂缝进行编号，并将每条裂缝都设置出2组观测值，一组观测值取在裂缝最宽处，而另一组观测值则应该取在裂缝的末尾处。首先，就面积较大的裂缝来说，当在进行人工测量时受到限制，则需要采取有效的方法对其进行测量，如：利用近景摄影的方式进行测量;其次，就面积较小的裂缝来说，可以利用小钢尺、游标卡尺等工具进行测量，或通过方格网板的方式进行定期测量。但是，无论是针对大面积的裂缝还是小面积的裂缝在进行观测时都需要绘制出每一次观测的裂缝的位置、形态及尺寸，进而绘制出裂缝的分布图，编制裂缝观测结果说明书，以便更好地对大坝变形进行监测，并控制大坝的稳定工作。

4 结语

综上所述，水利水电行业随着时代的进步在不断地发展，大坝工程的受重视程度也在逐渐提高。为了保证大坝工程的安全，加强大坝变形监测十分重要。笔者在文中对大坝变形监测的作用进行阐述，分析了现阶段进行大坝变形的部分监测技术，如：光纤传感技术、GPS技术、激光技术，并进一步探究了大坝变形监测的要点，即：对大坝的沉降监测、位移监测。希望通过笔者的浅见能为未来提高大坝工程的工程质量起到一定的促进作用。

参考文献

[1]胡奇秀.大坝的变形监测要点分析[J].地下水，2015，37（4）：258-259.

[2]王乙春.浅谈定期变形监测对大坝的重要性[J].东华理工大学学报（自然科学版），2016，39（S1）：40-41.

[3]袁宏昌.大坝变形监测自动化技术的运用与研究[J].农业科技与信息，2017（1）：116-117.

[4]杨正林.水利枢纽大坝外部变形监测及资料研究[J].黑龙江水利科技，2019，47（2）：84-86.