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大坝结构安全在线监测系统测点布设

大坝监测必要性:

由于每座大坝在结构、地质、运行工况和周边环境等方面存在差异,且随着时间的推移,大坝的运行环境发生变化,材料也逐年老化,大坝的安全状况和安全风险越来越大,大坝安全自动化监测是当前最有效的大坝安全管理方法,能最大程度上确保大坝的安全,帮助管养人员及时发现安全隐患,监测项目的设计和测点布置作为大坝安全监测工作的重要环节,需要技术人员严格按照相关要求落实各项监测标准,结合现场实际情况设计并实施具针对性的自动化监测系统,对减少大坝安全风险具有十分重要的意义。

测点布设

仪器的安装布设工作是监测项目中的重要环节,这个环节若没做好,监测系统就不能体现出其价值,甚至不能正常使用,因此仪器的安装布设应事前做好设计和各种施工前的准备工作,安装仪器时应尽量减少对其它施工的干扰,下面按仪器种类分别叙述安装布设的要求。

(一)变形监测

坝体表面位移监测:

针对坝体表面位移变化情况,可通过在大坝断面、地基、合拢断、地质条件复杂处等关键位置安装位移传感器进行监测,需注意测点和基点的结构必须牢固可靠,不易变形。

沉降监测:

在坝体上并行安装一排静力水准仪,无需抄平,测点之间高差最大可以达一米,具体安装数量根据大坝整体长度设定。

内部位移监测:

针对水库大坝的坝体内部位移,本方案通过在原河床、和垄断、坝体结构及施工薄弱处安装自动化测斜仪来监测坝体内部的位移情况。

倾斜监测:

在坝体上方安装倾角传感器,用于监测坝体的倾斜角度。

裂缝监测:

在坝体出现裂缝或有裂缝痕迹的位置安装裂缝传感器。

(二)应力、应变及温度监测

应力应变监测:

内部监测主要包括坝体(坝基)应力监测、锚杆(锚索)应力监测、钢筋应力监测、钢板应力监测及温度监测等。在进行内部监测的同时,应与变形监测、渗流监测项目相结合。

土压力监测:

监测点需要和孔隙水压力装在同一断面,了解坝体受力情况和土与混凝土建筑物的作用压力大小。

(三)渗流监测

水位监测:

测点的布置根据坝型、筑坝及排尾方式确定,应设置在基本能代表库内平稳水位,并能满足设备管理和监测资料分析需要的地方。一般宜在库内排水构筑物、岸坡等水面相对平稳的位置上布置水位计。

浸润线监测:

孔隙水压计安装部署在大坝最高处、合拢段等结构地形复杂的位置。

(四)环境量监测或水文、气象监测

大坝所在位置的环境对大坝和坝基的结构安全状态有着重大影响,需对大坝上下游水位、水温、气温、库区雨量等进行监测。

设备选型:

在大坝安全自动化监测系统建设中,应根据坝型、坝体结构和地质条件等因素选定监测项目,主要针对大坝的渗压、位移、沉降、应力等物理量,可用于这类监测项目的传感器和设备种类繁多、型号各异,因此在进行传感器设备选型时要重点考虑量程、灵敏度、精度以及工作环境等因素,同时为了方便管理,利用系统监测中心实施对所有前端传感器设备、采集网关、云服务器及安锐测控云平台进行统一集中管理。

 

渗压计

数字型孔隙水压计可用于大坝、尾矿库、隧道、路基、边坡等工程中的孔隙水压力自动化测量。

 

静力水准仪

静力水准仪采用进口扩散硅压力敏感元件并集成温度修正元件,利用连通器原理实现竖向位移测量的传感器,可用于桥梁、隧道、路基、地铁、深基坑、大坝、房屋等结构物的沉降自动化监测。

 

 

GNSS

GNSS采用一体化设计,便于野外安装调试,增强设备的防护性能,支持远程控制和状态信息采集的设计,可满足野外对地表位移进行长期稳定监测的应用,广泛应用于地质灾害、水库大坝、露天矿边坡、采空区沉降等位移形变监测中。

 

节段式自动化测斜仪

自动化测斜仪用于测量土体深部水平位移,通过测量节段的倾斜角度,计算出土体各深度的位移变化,该设备广泛用于边坡、滑坡、深基坑、尾矿库等结构土体深部位移的自动化测量。本方案中将节段式自动化测斜仪用于监测大坝土体内部的位移。

 

4G智能物联网网关

网关用于采集传感器数据,将数据进行初步计算后,通过4G无线网或有线网络将数据输出到云服务器进行计算分析,再下发到各监控终端,进行展示和管理。

 

大坝安全自动化监测系统设备清单:

 

 

 

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