大坝健康监测方案——水坝变形监测

一.前言

大坝健康监测方案——水坝变形监测，由于大坝的筹建周期非常的复杂，考虑的因素也非常多，例如：渗透性、周围的岩石或土壤、地震的发生的频率、是否经常出现山体滑坡、山崩等自然灾害等，倾角传感器已被普遍使用，用于水坝变形监测。它们有的是直接安装在坝体本身上，还有的安装在水坝中或者奠基结构体中，用来实时监测大坝以及大坝周围的环境的微小的变化，比如坝体渗水，周围的岩石被严重腐蚀，地震或者山体滑坡以及山崩对附近的地质环境的影响，虽然有时影响非常的小，但如果小的影响不能及时被处理就有可能产生严重的后果。

威勤传感自主研发生产的WCIS300系列倾角传感器，不仅能够满足大多数结构健康变形监测的需要，而且在大坝监测这样特殊的应用场合也能够使用。它可以实时记录显示水坝结构的角度变化，并可以把形变的角度值传输给控制系统，控制系统可以实现提示和报警，使水坝工作人员能及时的得知报警信息并做相应的处理。

二. 边坡检测系统监测内容

由于大坝基础、坝体和大坝上游蓄水重力，可能引起大坝的不均匀沉降变形、基础与坝体的转动变形以及由蓄水对大坝的水平方向压力、外界温度的变化等引起大坝坝体的扭曲变形等，这些变形若过大将严重影响大坝的稳定性和安全性，因此必须对大坝的垂直位移和水平位移，坝体倾斜度进行监测。
监视大坝在施工和运营期间上述变形的大小和规律 ，并根据变形量预测和预报大坝的变形趋势，从而确保大坝施工和运行的质量及安全。水库大坝变形监测的内容主要包括大坝顶、底部的水平位移和大坝顶、底部的垂直位移监测，大坝坡度的检测：
 
1. 垂直活动倾斜检测

在大坝基础 、坝体 、上游水体的重力所引起的监测点的垂直位移变化，我们通过安装导管放置倾角传感器，倾角传感器检测发生倾斜变化时即可测出水平节点的倾斜角度。
倾角传感器可布设为一个测量单元独立工作，亦可多支连点布设测出被测结构物的各段倾斜量，以此将结构物的变形曲线描述出来。若在被测物上装成二维方向，可测量结构物的二维变形。倾角传感器可以回收重复使用，方便、长期对大坝进行健康监测。

2. 水平活动倾斜检测

水电站大坝在空库工况下，受坝体重力的影响有可能朝上游倾斜，蓄水后受库水推力的影响朝下游倾斜，其倾斜度的大小对坝体的稳定影响很大。通过将同一条垂线上各个高程测点的顺河向水平位移连成1条线，该线与左右岸方向铅直面的夹角即坝体竖直向的倾斜角；通过将坝基廊道顺河向静力水准仪系统各测点的垂直位移连成1条线，该线与水平面的夹角即坝体水平倾角。
 
3. 坝体坡面倾斜监测

大坝的边坡倾斜受水坝垂直方向上的沉降和水平方向上的共同影响，从而会产生一定的边坡倾斜，我们通过倾角传感器监测边坡的倾斜状态，对分析大坝整体运行情况提供可靠的依据。
 
三. 使用威勤传感WCIS300系列倾角传感器组建水坝姿态监测系统

整个水坝系统监测共包含水坝整体的倾斜姿态监测：水平位移监测、垂直沉降监测、边坡（水坝坡面）倾斜监测水平位移监控使用固定式垂直传感器、通过倾坝体上垂直的导管放置传感器串，垂直沉降使用固定式水平测斜仪，通过在坝体水平方向放入传感器串，边坡的监测使用WCIS300系列倾角传感器，在预测倾斜点放置。

采用集中式数据处理办法，传感器串都与数据采集系统连接，经过长时间的数据采集，并可以基于一定变化比率或其他标准引发警报。通过数据分析，即可得知坝体在一定时间段内的水平位移和垂直沉降，配合坡度倾斜分析即可得知当前水坝更加详细的姿态。

1. 使用WCIS300系列角度传感器对大坝水平位移监测

包含一定数量安装在测斜管里的固定倾角传感器，测斜管为地面以下测量提供通道。测斜管内部的导槽控制着倾角传感器的方向，测斜管安装在垂直的钻孔中，该钻孔穿过地层中可能发生位移运动的区域。一组导槽需对准在预期的位移方向。

例如，沿着山体向下或朝向开挖的洞体，倾角传感器固定在测斜管内，并跨越位移活动地区。当地层发生位移时，测斜管产生位移，从而引起安装在管内的传感器发生倾斜。测量传感器的倾斜可以得到测斜管的位移剖面，每个传感器的测量长度以毫米显示位移，整串传感器的累计位移也以毫米显示。 

2. 使用WCIS300系列角度传感器对水坝垂直沉降监测
包含一定数量安装在测斜管里的固定倾角传感器。测斜管为地面以下测量提供通道。测斜管内部的导槽控制着传感器的方向。测斜管安装在水平的钻孔中，该钻孔穿过地层中可能发生位移运动的区域。一组导槽需对准在预期的位移方向。

3. 使用WCIS300系列角度传感器对大坝坡面角度监测
单纯依靠水平测斜仪或垂直测斜仪无法综合的考量这2种坝体移动对水坝整体坡面的影响，使用角度传感器可以综合的估量水平位移和垂直位移同时作用对水坝坡面造成的影响。