水工建筑物安全监控教案[精品].doc

第一章 绪 论 1.1 大坝安全概况 我国是举世闻名的治水大国，具有悠久的筑坝历史。50年代以来，我国的坝工建设向各种现代化坝型发展，建成了大、中、小型堤坝八万六千余座，15米以上的大坝约一万八千座，30米以上的大坝约三千多座，总装机约六千多万千瓦，万亩以上灌区有八千多处，灌溉面积超过八亿两千万亩。近年来，随着水利资源的深入开发，大坝的规模也向高、大方向发展，如近几年建成的150米以上的高坝有白山、龙羊峡、东江、李家峡、二滩等，在建的有三峡、小湾、溪洛渡、锦屏Ⅰ级、拉西瓦等高坝。毫无疑问，这些工程产生了巨大的经济效益和社会效益，为促进我国经济发展发挥了巨大的作用。然而，其中相当一部分大坝已经运行了三十多年，一些大坝逐渐老化和产生病变；另外由于水文、工程地质、施工质量等原因，部分大坝存在安全问题，影响这些工程效益的发挥，甚至威胁下游人民群众的生命财产安全。因此，大坝安全问题已经引起了政府和人民的普遍关注。 中国绝大多数大坝属于水利大坝，归水利部管理，这些大坝多在五、六十年代和七十年代我国两次兴修水利的热潮中建成。由于受当时客观条件限制，加之没有按照基本建设程序施工，主观上缺乏科学性，不少大坝存在防洪标准低、工程质量差和隐患多等问题，甚至成为病险大坝。据不完全统计，目前水利大坝中病险坝约占三分之一。可见水利大坝的安全状况不容乐观，应进一步加强监测和管理。 另外，我国还有130多座大坝为水电大坝，归国家电力公司管理，而这些大坝多为高库大坝。为了全面检查和评价水电站大坝的安全状况，10多年来我国水电部门做了不懈的努力，其中对大坝进行定期检查是最主要的措施。首轮定期检查的大坝建成于四十年代至八十年代，多数建成于六十年代至七十年代，所属工程等级绝大多数在三等以上，坝型大多数为混凝土坝，且大多为中、高坝。根据对首轮定检资料的统计，共查出影响大坝安全的主要问题和缺陷350多项，存在的问题和缺陷大致分为14类，即防洪标准问题、裂缝问题、坝基处理问题、渗流问题、结构与强度问题、抗滑稳定问题、混凝土性态问题、冲刷问题、水工金属结构问题、近坝岸坡稳定问题、监测设施问题、抗震问题、水库淤积问题和其它问题。占其中80％以上大坝的安全监测设施不同程度的存在问题。这些问题多数是观测设施陈旧、精度低、可靠性差；有的属于监测系统布置不合理，缺少某些必要的监测项目，或原有的设施已损坏失效；有些比较小的坝则根本没有安全监测设施。 因此，目前在我国，加强对水库大坝的安全监测，不断研究和探索大坝原型观测资料的分析方法，及时有效的对大坝性态做出评判，是新一代水利工作者的基本任务之一。 1.2 大坝安全监测资料分析的目的和意义 根据大坝不同的坝型、工程地质、水文地质等设定大坝监测项目并埋设相应的监测仪器后，大坝安全监测很重要的一部分任务就转化为对原型观测资料的分析和研究。 大坝原型观测资料中往往只展示了表面现象，要深入了解大坝的运行规律和其变形机理，找出存在的问题，对其安全性和可靠性做出准确的评价，为生产管理部门提供决策信息，就必须对数据进行分辩、解析、提炼和概括。一般情况下，坝在平常的变化是缓慢而微小的，然而变化一旦呈现明显的异常，往往已经对安全产生了严重威胁，甚至会迅速发展到不可救药的地步。通过对大坝安全监测资料的分析研究，可以认识大坝的各种变化和有关因素的关系，了解大坝的各个物理量变动范围和正常变化规律，在遇到观测值异常或出现不利的发展趋势时，就能及时发现问题并做出准确判断，从而采取预防措施防止大坝发生从量到质的剧变。而在遇到大洪水或大地震等异常情况时，通过对观测值的分析，如果证实大坝的变化仍在正常范围之内，就可以做出大坝处于安全状态的结论，做到心中有数，从容调度。在我国大坝安全管理中，通过分析监测资料迅速做出反应，有效保证大坝安全的成功实例已有不少，如湖北省丹江口水利枢纽大坝、安徽佛子岭大坝等。由于没有重视安全监测资料而造成的某些大坝失事则给我们留下了惨痛的教训，如著名的法国马尔巴赛拱坝等。 大坝安全监测资料分析除了作为判断大坝安全性的基本手段以外，还是检验大坝设计和施工的重要方法。由于工程实际的复杂性和坝工技术水平的限制，至今大坝设计理论还不够成熟和完善，一些设计前提带有一定的假定性，若干因素只能进行简化处理，作用在结构上的某些荷载还不能准确的算出，对结构的破坏机理、裂缝的发展过程等认识都不够清楚和准确。而大坝安全监测项目全、测点多、观测频次密、跨越时间长，能体现现场复杂的实际条件，反映大坝的真实状态，因此可以作为检验设计方法、计算理论、施工技术、工程质量、材料性能等的有效手段。 国外一直注重大坝安全监测资料分析的工作，早在1939年瑞典召开的第一届国际大坝会议上，第一个问题中就有“重力坝的内部温度及变形问题”。1959年法国马尔巴赛拱坝的失事更引起了国