論變形監(jiān)測技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

張歡　馬杰

[摘要]水庫大壩作為國民經(jīng)濟重要的基礎設施，其安全性備受矚目。變形監(jiān)測是大壩安全監(jiān)測重要的一部分，可以較為直觀地反映水庫大壩的變形位移情況，但有些水庫大壩運行期間，變形監(jiān)測系統(tǒng)會出現(xiàn)各種問題。文章闡述水庫大壩變形監(jiān)測技術(shù)的現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢，以期可以為相關(guān)人士提供一定的參考和幫助。

[關(guān)鍵詞]變形；監(jiān)測技術(shù)；現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢

一、常規(guī)的變形監(jiān)測系統(tǒng)及方法

（1）水平位移監(jiān)測：對水工建筑物的順水流方向或順軸線方向的水平位移變化進行監(jiān)測。常用觀測方法分基準線法、大地測量方法兩大類。

基準線法是通過一條固定的基準線來測定監(jiān)測點的位移，常見的有視準線法、引張線法、真空激光準直法、垂線法。

大地測量方法主要以外部變形監(jiān)測控制網(wǎng)點為基準，以大地測量方法測定被監(jiān)測點的大地坐標，進而計算被監(jiān)測點的水平位移。常見的方法有交會法、精密導線法、三角測量法、極坐標法、GNSS觀測法等。

（2）垂直位移觀測：對水工建筑物垂直方向的位移變化進行測量，用以了解水工建筑各個設計監(jiān)測部位的垂直位移變化情況，進而確定水工建筑隨著施工及蓄水等因素變化、基礎的沉降抬升情況，從而掌握水庫大壩的狀態(tài)。

常用的方法有幾何水準測量方法、三角高程測量法、液體靜力水準法、雙金屬標法、水管式沉降儀法等。

（3）撓度觀測：一般用于混凝土壩，以壩體內(nèi)置的鉛垂線（正垂線和倒垂線）為基準，測量壩體不同高度相對于鉛垂線的水平位置變化，從而確定壩體的撓曲變化。

（4）裂縫觀測：對建筑物產(chǎn)生的裂縫或庫岸邊坡裂縫進行位置、長度、寬度、深度、錯距等監(jiān)測，以了解裂縫的變化情況。

一般采用丈量方式，可采用檢定過的鋼尺、銦鋼尺等進行精密量距，也可在內(nèi)部壩塊接縫處埋設測縫計，在壩趾和混凝土面板接縫之間還需要埋設三向、雙向測縫計，在山體或基礎應力較大處埋設裂縫計，用于監(jiān)測施工縫、周邊縫等開合情況。

（5）滑坡及崩岸觀測：滑坡體崩岸區(qū)應進行定期監(jiān)測，并進行巡視檢查，必要時進行預警，減少突發(fā)事件發(fā)生時的損失。

二、變形監(jiān)測現(xiàn)狀

（一）設計不足

水庫大壩在初期勘測設計階段，由于未考慮到運行期周邊市政工程的影響，將部分控制網(wǎng)點、視準線工作基點、水準基準點、水準工作基點等布設在高邊坡或公路旁邊，以便不遭受人為破壞，也便于觀測人員到達。但部分邊坡在電站施工后期，因邊坡出現(xiàn)塌方、道路進行拓寬等原因，造成基點及基準點破壞，需要進行測點重建和數(shù)據(jù)引測。

（二）維護不當

水庫大壩監(jiān)測人員缺少專業(yè)的監(jiān)測知識，運行期間對變形監(jiān)測設施儀器維護不當，保護措施不到位，導致部分儀器設備失效、自動化系統(tǒng)癱瘓，或存在缺陷卻依然采集“正常數(shù)據(jù)”。

（三）管理不嚴

（1）水庫大壩進入運行期后，一般管理單位僅投入較少的人員進行現(xiàn)場管理，安全監(jiān)測專業(yè)技術(shù)人員缺失。大量的監(jiān)測工作需要具備專業(yè)技術(shù)能力的人員來完成，主管人員經(jīng)常身兼數(shù)職。（2）監(jiān)測工作實施過程中極少能按照國家規(guī)范、行業(yè)標準來執(zhí)行，導致采集到的監(jiān)測數(shù)據(jù)粗差、誤差較大，不能滿足監(jiān)測分析要求。（3）許多變形監(jiān)測儀器設備需要定期檢定，部分電站主管部門監(jiān)測管理不嚴，導致監(jiān)測儀器多年未進行檢驗、率定，其測量數(shù)據(jù)可信度不高。

（四）技術(shù)落后

隨著社會的進步和技術(shù)的革新，安全監(jiān)測技術(shù)也有了很大發(fā)展。新儀器、新方法、新軟件等一系列新技術(shù)的出現(xiàn)，極大地減小了安全監(jiān)測人員的工作強度，也有利于科學、高效地進行安全監(jiān)測施工、實施以及最終分析。部分水庫大壩管理方由于資金不足、觀念落后等因素，至今仍采用老舊的設備、方法進行安全監(jiān)測工作，不僅精度滿足不了要求，有時受天氣影響，甚至無法完成觀測任務。

三、變形監(jiān)測的發(fā)展趨勢

（一）建立多導航衛(wèi)星系統(tǒng)的實時變形監(jiān)測分析系統(tǒng)

對于區(qū)域性橋梁或者是地殼的變形監(jiān)測，可以采用多星實時變形監(jiān)測系統(tǒng)能自動的分析和處理變形監(jiān)測數(shù)據(jù)的能力，從而對變形體的監(jiān)測做出科學合理的預測。未來衛(wèi)星將不同衛(wèi)星導航系統(tǒng)之間的融合用于變形監(jiān)測。因此，研究GNSS實時動態(tài)的監(jiān)測大型構(gòu)筑物也是一個主要的研究方向。

（二）建立GNSS/GNSS集成的變形監(jiān)測系統(tǒng)

當前變形監(jiān)測技術(shù)不僅需要獲取變形體的大小，還應該對變形體做出一定的預測和解釋。雖然GNSS技術(shù)在變形監(jiān)測中的觀測精度較高，自動化水平較高以及數(shù)據(jù)處理軟件也較完善。但是仍無法對變形體的信息做出合理分析，所以可以考慮將兩者進行有效的融合。

總而言之，隨著我國信息技術(shù)的不斷發(fā)展，大壩變形監(jiān)測技術(shù)逐步實現(xiàn)了信息智能化，對大壩變形監(jiān)測資料分析提出更高的要求。為此，應進一步研究解決監(jiān)測資料分析中存在的問題，為大壩安全建設及安全評估提供更有價值的科學依據(jù)。不斷深化監(jiān)測分析成果在水利工程中的應用價值，促進水電行業(yè)的發(fā)展。