大坝安全监测 第三课 渗流监测

大坝安全监测—设计、施工与资料分析（第5、6课）监测人网站监测人网站专业监测资源分享和共享平台专业监测资源分享和共享平台。。第第33章章渗流监测渗流监测„„国际大坝委员会在国际大坝委员会在19881988～～19941994年对世界溃坝进年对世界溃坝进行统计分析认为，各种坝型溃坝比例基本一行统计分析认为，各种坝型溃坝比例基本一致，在土石坝中溃坝的主要原因是：致，在土石坝中溃坝的主要原因是：（（11）洪水漫顶，占）洪水漫顶，占3939％％（（22）渗透破坏，）渗透破坏，3030％（其中：坝体渗透破坏％（其中：坝体渗透破坏1818％，坝基渗透破坏％，坝基渗透破坏1212％）％）而其他坝型的渗透压力（如：扬压力）对坝体而其他坝型的渗透压力（如：扬压力）对坝体安全的影响也是巨大的安全的影响也是巨大的因此：对坝体渗透状况进行监测是非常必要的因此：对坝体渗透状况进行监测是非常必要的„„渗流监测的内容渗流监测的内容‹‹混凝土坝或砌石坝混凝土坝或砌石坝扬压力扬压力地下水位地下水位绕坝渗流（水绕坝渗流（水位）位）渗流量渗流量特殊部位的渗透特殊部位的渗透压力（如：断层压力（如：断层内部，软弱夹层内部，软弱夹层内部等）内部等）渗流观测渗流观测灌浆帷幕灌浆帷幕廊道廊道空腹空腹扬压力分布曲线扬压力分布曲线重力重力排水孔排水孔土坝、土石坝或面板堆石坝土坝、土石坝或面板堆石坝浸润线浸润线等势线等势线断层断层浸润线浸润线渗透压力渗透压力孔隙压力（施孔隙压力（施工期）工期）绕坝渗流绕坝渗流渗流量渗流量地下水位地下水位渗流监测渗流监测§§11扬压力监测扬压力监测„„适用坝型：适用坝型：混凝土坝、砌石坝（薄拱坝不观混凝土坝、砌石坝（薄拱坝不观测）测）„„观测断面观测断面‹‹坝基坝基（关键（关键!!））纵断面：纵断面：11个，帏幕、排水孔下游侧或排个，帏幕、排水孔下游侧或排水帏幕线上水帏幕线上横断面：横断面：22～～55个个观测点：横断面上观测点：横断面上33～～55个点个点‹‹坝体坝体数量较坝基少，并与坝基结合。在分缝初数量较坝基少，并与坝基结合。在分缝初设，设，11～～33个横断面个横断面上游密，排水孔上下游各设观测点上游密，排水孔上下游各设观测点扬压力测点扬压力测点扬压力测点示意图扬压力测点示意图„„观测方法观测方法‹‹测压管测压管‹‹渗压计渗压计„„测压管法测压管法（适用于岩基）（适用于岩基）‹‹有压测压管有压测压管‹‹无压测压管无压测压管（无压力表，用水（无压力表，用水位计测定管内水位）位计测定管内水位）有压测压管示意图有压测压管示意图压力表压力表管帽管帽三通三通导管段导管段进水段进水段沉淀管沉淀管新型有压测压管示意图新型有压测压管示意图„„渗压计渗压计‹‹适用于坝基、坝体扬压力监测适用于坝基、坝体扬压力监测‹‹优先推荐用之（便于遥测、无需廊道、精度优先推荐用之（便于遥测、无需廊道、精度高、无滞后）高、无滞后）‹‹关键：铜砂网袋保护，整体饱和！关键：铜砂网袋保护，整体饱和！渗压计埋设示意图渗压计埋设示意图钻孔钻孔反滤砂反滤砂渗压计渗压计混凝土堵塞混凝土堵塞§§22渗透压力观测渗透压力观测„„针对坝型针对坝型：土石坝（包括面板堆石坝）：土石坝（包括面板堆石坝）„„观测断面与观测点：观测断面与观测点：‹‹坝基：天然岩层、人工防渗设施（如：帏幕坝基：天然岩层、人工防渗设施（如：帏幕或防渗墙）、排水系统等或防渗墙）、排水系统等横向观测断面为横向观测断面为33～～55个，顺流线布。个，顺流线布。观测点：观测点：（（11）对于水平铺盖防渗的坝：铺盖末端、）对于水平铺盖防渗的坝：铺盖末端、与坝体防渗设施结合的部位布设观测点。与坝体防渗设施结合的部位布设观测点。（（22）对于垂直截渗墙防渗的坝：在墙的上）对于垂直截渗墙防渗的坝：在墙的上下游各布设一个测点。如图示下游各布设一个测点。如图示防渗墙防渗墙观测点观测点观测点观测点观测点观测点铺盖铺盖（（33）对于多层透水地基：在弱透水层下）对于多层透水地基：在弱透水层下部，排水井和渗透出口处布设观测点部，排水井和渗透出口处布设观测点（（44）对于岩石地基：在断层、软弱层和）对于岩石地基：在断层、软弱层和帏幕等中布设观测点帏幕等中布设观测点观测点观测点不透水层不透水层‹‹坝体：坝体：包括坝体内部渗透压力分布和浸润面位置包括坝体内部渗透压力分布和浸润面位置横向观测断面与坝基相配合，一般横向观测断面与坝基相配合，一般33个个一般布置成观测垂线，按坝体流线布置。一般布置成观测垂线，按坝体流线布置。（（11）均质坝）均质坝观测点观测点讲一下浸润面位置测定观测点观测点（（22）斜墙坝与面板坝）斜墙坝与面板坝观测点观测点反滤层反滤层过渡层过渡层（（33）心墙）心墙坝：坝：主要在坝体主要在坝体心墙和其下心墙和其下游坝体上布游坝体上布设设心心墙墙测测点点„„观测方法观测方法‹‹测压管法测压管法‹‹渗压计法渗压计法„„测压管法测压管法‹‹适用于水头小于适用于水头小于20m20m，，土体渗透系数大于土体渗透系数大于11××1010－－44的坝体渗压观测。的坝体渗压观测。‹‹一般为一般为无压无压测压管测压管孔口段孔口段导管段：导管段：ΦΦ50mm50mm，，滞后时间与土渗透系数、管滞后时间与土渗透系数、管径成反比。径成反比。ΦΦ5050时滞后为时滞后为0.1d0.1d进水段：土体，花管，开孔率进水段：土体，花管，开孔率1515％，反滤包％，反滤包裹。裹。岩体直接钻孔。岩体直接钻孔。ΦΦ10cm10cm，，L1mL1m沉淀段：岩基用。土体不用，且孔底封堵沉淀段：岩基用。土体不用，且孔底封堵无压式测压管示意图无压式测压管示意图导管段导管段孔底封孔底封堵膨润堵膨润土段土段反滤料反滤料进水段进水段坝坝体体钻钻孔孔„„渗压计法渗压计法‹‹与扬压力测定一致与扬压力测定一致‹‹适用性广，便于自动化，广泛应用适用性广，便于自动化，广泛应用差动电阻式渗压计差动电阻式渗压计钢弦式渗压计钢弦式渗压计„„渗压计埋设渗压计埋设渗压计渗压计渗压计渗压计填筑埋设填筑埋设钻孔埋设钻孔埋设§§33孔隙压力监测孔隙压力监测„„监测土体固结时孔隙水压力变化监测土体固结时孔隙水压力变化„„一般应用于监测土坝施工期的饱和土固结过一般应用于监测土坝施工期的饱和土固结过程，或监测软弱地基在施工中的固结过程，保程，或监测软弱地基在施工中的固结过程，保证施工期安全证施工期安全„„方法与上同方法与上同§§44绕坝渗流绕坝渗流„„绕坝渗流的概念绕坝渗流的概念观测点钻孔观测点钻孔等高线等高线坝体坝体观测断面观测断面绕坝渗流流向绕坝渗流流向绕坝渗流流向绕坝渗流流向水流方向水流方向„„监测部位监测部位坝体两岸坝肩及部分山体、坝体与其他建筑物坝体两岸坝肩及部分山体、坝体与其他建筑物的接触处、坝肩防渗齿墙、灌浆帏幕与两岸结的接触处、坝肩防渗齿墙、灌浆帏幕与两岸结合等关键部位合等关键部位„„观测断面与观测点观测断面与观测点‹‹在大坝两端沿流线布在大坝两端沿流线布11～～22个观测断面，每个观测断面，每个断面布设个断面布设33～～44个观测垂线，每条垂线个观测垂线，每条垂线11～～22个观测点个观测点‹‹土石坝与混凝土接触面上布设土石坝与混凝土接触面上布设11个断面，个断面，22～～33条垂线，每条垂线条垂线，每条垂线11～～22个观测点。个观测点。‹‹在下游河槽两侧阶地上布一个断面，每垂线在下游河槽两侧阶地上布一个断面，每垂线11个观测点个观测点„„观测方法观测方法‹‹测压管测压管‹‹渗压计渗压计‹‹传感器传感器„„注意事项注意事项‹‹进水段不能太长，否则失真进水段不能太长，否则失真‹‹多层地层时，注意分层封堵多层地层时，注意分层封堵‹‹深度达到死水位、原地下水位以下深度达到死水位、原地下水位以下‹‹其他原理等与上节同其他原理等与上节同§§55地下水位地下水位„„与与渗压观测原理同，只是观测的目的是渗压观测原理同，只是观测的目的是地下水位而已地下水位而已„„不讲不讲§§66渗流量渗流量„„观测内容观测内容‹‹总渗流量总渗流量‹‹分区渗流量分区渗流量各坝段渗流量（河床、溢流段等）各坝段渗流量（河床、溢流段等）坝体、坝基、绕渗流量坝体、坝基、绕渗流量导渗渗流量，如减压井、排水井等导渗渗流量，如减压井、排水井等‹‹水质（结合渗流量观测，对渗水进水质（结合渗流量观测，对渗水进行）行）„„布置布置‹‹土坝或土石坝，在坝后设置，分区用隔水墙土坝或土石坝，在坝后设置，分区用隔水墙分隔分隔‹‹混凝土坝、砌石坝和面板坝，一般在下游检混凝土坝、砌石坝和面板坝，一般在下游检查廊道内进行，也可以在坝后设置查廊道内进行，也可以在坝后设置‹‹注意：注意：坝后坝面上设排水沟，导出地面径流坝后坝面上设排水沟，导出地面径流避免泄洪流和下游回水干扰避免泄洪流和下游回水干扰切实做好分区渗流的分隔切实做好分区渗流的分隔用导渗沟将渗流导渗与集中部位，以便于用导渗沟将渗流导渗与集中部位，以便于观测观测„„观测方法观测方法‹‹流量小于流量小于1L/s1L/s，，容积法容积法‹‹流量在流量在11～～300L/s300L/s，，量水堰法量水堰法‹‹太大时用导渗沟如排水沟，流速仪法太大时用导渗沟如排水沟，流速仪法„„容积法、流速仪法容积法、流速仪法，不讲，不讲„„量水堰法量水堰法‹‹要求要求量水堰设在矩形平直的渠段上，隔水量水堰设在矩形平直的渠段上，隔水堰板与水流垂直堰板与水流垂直堰口为自由出流堰口为自由出流堰板为不锈钢平板，其堰口下游边为堰板为不锈钢平板，其堰口下游边为454500斜角斜角测度设备设在堰口上游测度设备设在堰口上游33～～55倍堰顶水位处倍堰顶水位处堰槽长度应该大于堰槽长度应该大于77倍堰顶水头，其倍堰顶水头，其中上游段应该大于中上游段应该大于55倍堰顶水头倍堰顶水头‹‹三角堰三角堰70L/s70L/s堰板堰板原理：水力学模型试原理：水力学模型试验得到堰顶水深与流验得到堰顶水深与流量的准确关系量的准确关系„„梯形堰梯形堰10~300L/s10~300L/s‹‹堰的形状为梯形堰的形状为梯形‹‹其他与三角堰一致其他与三角堰一致„„矩形堰矩形堰50L/s50L/s‹‹堰的形状为矩形堰的形状为矩形‹‹其他与三角堰一致其他与三角堰一致„„观测方法观测方法‹‹人工测针人工测针‹‹自动水位计自动水位计„„水质监测水质监测‹‹一般包括渗流水质监测与水库水质监一般包括渗流水质监测与水库水质监测两种测两种‹‹内容：内容：物理指标：温度，物理指标：温度，pHpH值，电导率，值，电导率，透明度，颜色、悬浮物，矿化度透明度，颜色、悬浮物，矿化度化学指标：总磷，总氮、硝酸盐，化学指标：总磷，总氮、硝酸盐，溶解氧，生化需氧量、有机金属化溶解氧，生化需氧量、有机金属化合物等合物等„„仪器仪器‹‹水温计水温计‹‹pHpH计计‹‹电导率计电导率计‹‹透明度计透明度计‹‹自动水质监测仪等自动水质监测仪等„„目前趋于自动水质监测目前趋于自动水质监测‹‹黄河水质自动监测站黄河水质自动监测站‹‹都江堰水质自动监测等应用实例都江堰水质自动监测等应用实例谢谢各位！