土石坝安全监测技术研究

张苏波

摘要：20世纪70年代末以来，无论是数量方面还是高度方面，土石坝都明显高于混凝土坝。在一些超出300米的高坝中，其基本为土石坝。混凝土坝的造价成本明显高于土石坝，但相比于混凝土坝，土石坝所存在的风险比较高，一旦发生事故，将会产生严重的后果。这就需要针对土石坝的勘测、设计、施工、运行等环节，强化开展安全监测活动。通过土石坝安全监测技术的应用，可以针对实时数据，迅速开展科学的分析活动，在此前提条件下，还能系统评价并判定其安全性态，进而科学控制其安全运行情况。

关键词：土石坝;安全监测;监测技术

1土石坝变形监测的精度指标

关于土石坝变形监测的精度指标方面，不仅仅属于理论方面的推算活动，还可以与我国具体情形和当前的仪器、设备以及人员情况紧密联系起来，多方面综合开展有关制定活动。通过有关精度指标的确定，可以促使变形监测方案选择与建设的自主性与灵活性得到提升，还可以针对土石坝变形观测的新方法与新技术，开展有关研究活动。通过结合土石坝变形观测的研究与了解，并与其自身变形的特性紧密联系起来，进度指标主要可以划分为施工期与运行管理期两个阶段。关于位移量中误差方面，在坝体表面变形项目中，其施工期水平和垂直误差均为±10，运行期水平和垂直误差均为±5，在坝体内部变形项目中，其施工期水平和垂直误差均为±5，运行期水平和垂直误差均为±5，在心墙或面板变形项目中，其施工期水平和垂直误差均为±5，运行期水平和垂直误差均为±3，在滑坡监测项目中，其施工期水平和垂直误差均为±5，运行期水平和垂直误差均为±5，在岩层岸坡稳定监测项目中，其施工期水平和垂直误差均为±5，运行期水平和垂直误差均为±3，在坝体表面裂缝和接缝项目中，其施工期水平误差为±3，运行期水平误差为±3，在工作基点校核项目中，其施工期水平和垂直误差均为±3，运行期水平和垂直误差均为±3，在临时围堰监测项目中，其施工期水平误差为±5，垂直误差为±10，在基础回弹项目中，其施工期垂直误差为±3。

2土石坝变形监测项目和测次

现阶段，在我国大多数情况下利用人工观测的形式开展土石坝变形监测活动，具备比较低的自动化程度，测量次数。还可以控制在科学范围内，以长时间的工作经验为基础，对土石坝变形监测项目与测次作出了明确。在土石坝变形监测项目中，I、II、III级坝体表面变形项目属于必设项目，I级坝体内部变形项目属于必设项目，II级坝体内部变形项目可根据需求选择。I、II级心墙或面板变形项目属于必设项目，III级心墙或面板变形项目可根据需要选择。I级坝体表面裂缝和接缝项目属于必设项目，II级坝体内部变形项目可根据需求选择。I、II、III级岩层暗坡稳定监测项目可根据需要选择，I、II、III级滑坡监测项目可根据需要选择，I、II、III级工作基点校核项目属于必设项目，I级临时围堰监测项目属于必设项目，I、II级基础回弹项目可根据需要选择。在进入运行期之后，土石坝的变形情况变得比较平稳，存在着周期变化规律。倘若测次过少，很难查找出其中的变化规律。通常每年的数据不低于6次，这样可以将周期变化情况体现出来。

3表面变形水平位移工作基点和校核基点

在观测土石坝水平位移时，可以对激光准直法、前方交会法等方法进行运用。在运用任意一个方法时，需要选择工作绩点和校核基点的点位，并埋设有关标志。倘若土石坝处于平坦区域，可以在工作绩点的延长线上建设校核基点。倘若处于V型河谷地带，可以通过其它方式方法开展工作基点的校核活动。在工作基点中，墩式钢筋混凝土结构属于标石类型。在冻土层不低于1.5m的情况下，可以在其深度以下0.5米埋设标识，与地面相比较，观测墩可以高出1.2m，在其底部还可以设置底盘，底盘的尺寸为1.0m×1.0m×0.3m，只有这样，才能促使标墩的可靠性与平稳性得到保障。倘若在基岩上开展有关建设活动，可以将其开凿平整。在任意类型的观测墩中，都需要强制对中底盘开展建设活动。

4垂直位移各类基点的标石结构

在对垂直位移进行观测的过程中，静力水准、三角高程测量与水准测量等居于主要地位。在这些方法中，将垂直线确定为铅垂线，在此基础上，

对其在垂直线的长度开展观测活动。通常情况下，关于垂直位移的基点方面可以划分为基准点、校核基点与工作基点三个种类。倘若土石坝不大，可以不对校核基点做出设置，直接通过基准点开展有关测量活动。在三类基点的标石结构方面，可以存在一些差別，土石坝的原始点就是基准点，在进行垂直位移活动的过程中，其居于基础地位。无论是基准点的位置选择，还是有关埋设活动，均应确保其科学性与牢固性。与国家水准规范的基岩水准标石相比较，标识结构与埋设深度都应超出有关标准，基准点可以建设为基点组，各组所埋设的标石为3～4座，并且处于基岩中。通常在大坝下游2～3km位置设置基准点，为了避免大坝与水库对其造成过多影响，在中间位置处，通过深沟将其断隔开来。倘若基岩属于浅层，可以先将其开凿平整，并在其下方位置处凿坑，坑的尺寸为30cm×30cm×30cm，利用混凝土，开展铜标志或不锈钢标志的浇筑活动。

5水准法测量中闭合差之规定

在有关规范中明确提出，水准测量活动的开展，注重依据国家规范，然而闭合差三等应当等于或小于±1.4n-mm，二等应当等于或小于±0.72n-mm。需要认真对该规定作出有关研究与分析活动，其原因可以划分为以下几点：

第一，以测站为依据，在对闭合差的限差进行计算的过程中，实质上就是对测站高差中的具体误差作出明确，在国家水准测量规范中明确提出，以等级不同水准仪的技术参数，可以将mh计算出来，并对外界因素作出考量。依据计算情况，比如：二等水准m符小于等于0.5''，0.15mm为mh。三等水准m符小于等于0.65''，0.22mm为mh。三等水准m符小于等于1.50''，0.45mm为mh。如此可见，二等三等，高山地闭合差，应当低于±0.6n-mm、±0.9n-mm与±1.8n-mm。伴随着所运用仪器的不同，三等水准测量测站的测量中误差也应当有所差别，所以需要分别规定有关闭合差。

第二，无论所处的地区如何，在规范中，都要求按照同一公式计算闭合差的允许值。该规定存在一定的不合理之处，在每公里的测站数不高于45站的情况下，以测战术为依据，对允许闭合差的限制开展计算活动，就会过于严格，很难完成有关活动。鉴于该情况，可以对有关规定作出修改，在每公里测站数不低于45站的情况下，闭合差三等应当小于或等于±0.9n-mm或±1.8n-mm，二等则可以小于或等于±0.6n-mm。

6结束语

通过土石坝安全监测技术研究工作的开展，可以在第一时间发现运行过程中存在的缺陷与不足，针对土石坝的未来安全活动与发展情况可以迅速开展预测活动，有效避免灾害事故的产生。利用相关研究结果，对土石坝的运行情况做出科学控制，在确保大坝运行安全的条件下，还可以有效提升土石坝的工程效益，提升管理的科学性与合理性。与此同时，还可以总结经验与教训，推动后续工作的改进与创新，为设计提供强有力的指导，加快推动有关工作的顺利开展。

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