土石壩安全監(jiān)測技術(shù)研究

張?zhí)K波

摘要：20世紀(jì)70年代末以來，無論是數(shù)量方面還是高度方面，土石壩都明顯高于混凝土壩。在一些超出300米的高壩中，其基本為土石壩。混凝土壩的造價成本明顯高于土石壩，但相比于混凝土壩，土石壩所存在的風(fēng)險比較高，一旦發(fā)生事故，將會產(chǎn)生嚴(yán)重的后果。這就需要針對土石壩的勘測、設(shè)計、施工、運(yùn)行等環(huán)節(jié)，強(qiáng)化開展安全監(jiān)測活動。通過土石壩安全監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用，可以針對實時數(shù)據(jù)，迅速開展科學(xué)的分析活動，在此前提條件下，還能系統(tǒng)評價并判定其安全性態(tài)，進(jìn)而科學(xué)控制其安全運(yùn)行情況。

關(guān)鍵詞：土石壩;安全監(jiān)測;監(jiān)測技術(shù)

1土石壩變形監(jiān)測的精度指標(biāo)

關(guān)于土石壩變形監(jiān)測的精度指標(biāo)方面，不僅僅屬于理論方面的推算活動，還可以與我國具體情形和當(dāng)前的儀器、設(shè)備以及人員情況緊密聯(lián)系起來，多方面綜合開展有關(guān)制定活動。通過有關(guān)精度指標(biāo)的確定，可以促使變形監(jiān)測方案選擇與建設(shè)的自主性與靈活性得到提升，還可以針對土石壩變形觀測的新方法與新技術(shù)，開展有關(guān)研究活動。通過結(jié)合土石壩變形觀測的研究與了解，并與其自身變形的特性緊密聯(lián)系起來，進(jìn)度指標(biāo)主要可以劃分為施工期與運(yùn)行管理期兩個階段。關(guān)于位移量中誤差方面，在壩體表面變形項目中，其施工期水平和垂直誤差均為±10，運(yùn)行期水平和垂直誤差均為±5，在壩體內(nèi)部變形項目中，其施工期水平和垂直誤差均為±5，運(yùn)行期水平和垂直誤差均為±5，在心墻或面板變形項目中，其施工期水平和垂直誤差均為±5，運(yùn)行期水平和垂直誤差均為±3，在滑坡監(jiān)測項目中，其施工期水平和垂直誤差均為±5，運(yùn)行期水平和垂直誤差均為±5，在巖層岸坡穩(wěn)定監(jiān)測項目中，其施工期水平和垂直誤差均為±5，運(yùn)行期水平和垂直誤差均為±3，在壩體表面裂縫和接縫項目中，其施工期水平誤差為±3，運(yùn)行期水平誤差為±3，在工作基點(diǎn)校核項目中，其施工期水平和垂直誤差均為±3，運(yùn)行期水平和垂直誤差均為±3，在臨時圍堰監(jiān)測項目中，其施工期水平誤差為±5，垂直誤差為±10，在基礎(chǔ)回彈項目中，其施工期垂直誤差為±3。

2土石壩變形監(jiān)測項目和測次

現(xiàn)階段，在我國大多數(shù)情況下利用人工觀測的形式開展土石壩變形監(jiān)測活動，具備比較低的自動化程度，測量次數(shù)。還可以控制在科學(xué)范圍內(nèi)，以長時間的工作經(jīng)驗為基礎(chǔ)，對土石壩變形監(jiān)測項目與測次作出了明確。在土石壩變形監(jiān)測項目中，I、II、III級壩體表面變形項目屬于必設(shè)項目，I級壩體內(nèi)部變形項目屬于必設(shè)項目，II級壩體內(nèi)部變形項目可根據(jù)需求選擇。I、II級心墻或面板變形項目屬于必設(shè)項目，III級心墻或面板變形項目可根據(jù)需要選擇。I級壩體表面裂縫和接縫項目屬于必設(shè)項目，II級壩體內(nèi)部變形項目可根據(jù)需求選擇。I、II、III級巖層暗坡穩(wěn)定監(jiān)測項目可根據(jù)需要選擇，I、II、III級滑坡監(jiān)測項目可根據(jù)需要選擇，I、II、III級工作基點(diǎn)校核項目屬于必設(shè)項目，I級臨時圍堰監(jiān)測項目屬于必設(shè)項目，I、II級基礎(chǔ)回彈項目可根據(jù)需要選擇。在進(jìn)入運(yùn)行期之后，土石壩的變形情況變得比較平穩(wěn)，存在著周期變化規(guī)律。倘若測次過少，很難查找出其中的變化規(guī)律。通常每年的數(shù)據(jù)不低于6次，這樣可以將周期變化情況體現(xiàn)出來。

3表面變形水平位移工作基點(diǎn)和校核基點(diǎn)

在觀測土石壩水平位移時，可以對激光準(zhǔn)直法、前方交會法等方法進(jìn)行運(yùn)用。在運(yùn)用任意一個方法時，需要選擇工作績點(diǎn)和校核基點(diǎn)的點(diǎn)位，并埋設(shè)有關(guān)標(biāo)志。倘若土石壩處于平坦區(qū)域，可以在工作績點(diǎn)的延長線上建設(shè)校核基點(diǎn)。倘若處于V型河谷地帶，可以通過其它方式方法開展工作基點(diǎn)的校核活動。在工作基點(diǎn)中，墩式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)屬于標(biāo)石類型。在凍土層不低于1.5m的情況下，可以在其深度以下0.5米埋設(shè)標(biāo)識，與地面相比較，觀測墩可以高出1.2m，在其底部還可以設(shè)置底盤，底盤的尺寸為1.0m×1.0m×0.3m，只有這樣，才能促使標(biāo)墩的可靠性與平穩(wěn)性得到保障。倘若在基巖上開展有關(guān)建設(shè)活動，可以將其開鑿平整。在任意類型的觀測墩中，都需要強(qiáng)制對中底盤開展建設(shè)活動。

4垂直位移各類基點(diǎn)的標(biāo)石結(jié)構(gòu)

在對垂直位移進(jìn)行觀測的過程中，靜力水準(zhǔn)、三角高程測量與水準(zhǔn)測量等居于主要地位。在這些方法中，將垂直線確定為鉛垂線，在此基礎(chǔ)上，

對其在垂直線的長度開展觀測活動。通常情況下，關(guān)于垂直位移的基點(diǎn)方面可以劃分為基準(zhǔn)點(diǎn)、校核基點(diǎn)與工作基點(diǎn)三個種類。倘若土石壩不大，可以不對校核基點(diǎn)做出設(shè)置，直接通過基準(zhǔn)點(diǎn)開展有關(guān)測量活動。在三類基點(diǎn)的標(biāo)石結(jié)構(gòu)方面，可以存在一些差別，土石壩的原始點(diǎn)就是基準(zhǔn)點(diǎn)，在進(jìn)行垂直位移活動的過程中，其居于基礎(chǔ)地位。無論是基準(zhǔn)點(diǎn)的位置選擇，還是有關(guān)埋設(shè)活動，均應(yīng)確保其科學(xué)性與牢固性。與國家水準(zhǔn)規(guī)范的基巖水準(zhǔn)標(biāo)石相比較，標(biāo)識結(jié)構(gòu)與埋設(shè)深度都應(yīng)超出有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，基準(zhǔn)點(diǎn)可以建設(shè)為基點(diǎn)組，各組所埋設(shè)的標(biāo)石為3～4座，并且處于基巖中。通常在大壩下游2～3km位置設(shè)置基準(zhǔn)點(diǎn)，為了避免大壩與水庫對其造成過多影響，在中間位置處，通過深溝將其斷隔開來。倘若基巖屬于淺層，可以先將其開鑿平整，并在其下方位置處鑿坑，坑的尺寸為30cm×30cm×30cm，利用混凝土，開展銅標(biāo)志或不銹鋼標(biāo)志的澆筑活動。

5水準(zhǔn)法測量中閉合差之規(guī)定

在有關(guān)規(guī)范中明確提出，水準(zhǔn)測量活動的開展，注重依據(jù)國家規(guī)范，然而閉合差三等應(yīng)當(dāng)?shù)扔诨蛐∮凇?.4n-mm，二等應(yīng)當(dāng)?shù)扔诨蛐∮凇?.72n-mm。需要認(rèn)真對該規(guī)定作出有關(guān)研究與分析活動，其原因可以劃分為以下幾點(diǎn)：

第一，以測站為依據(jù)，在對閉合差的限差進(jìn)行計算的過程中，實質(zhì)上就是對測站高差中的具體誤差作出明確，在國家水準(zhǔn)測量規(guī)范中明確提出，以等級不同水準(zhǔn)儀的技術(shù)參數(shù)，可以將mh計算出來，并對外界因素作出考量。依據(jù)計算情況，比如：二等水準(zhǔn)m符小于等于0.5''，0.15mm為mh。三等水準(zhǔn)m符小于等于0.65''，0.22mm為mh。三等水準(zhǔn)m符小于等于1.50''，0.45mm為mh。如此可見，二等三等，高山地閉合差，應(yīng)當(dāng)?shù)陀凇?.6n-mm、±0.9n-mm與±1.8n-mm。伴隨著所運(yùn)用儀器的不同，三等水準(zhǔn)測量測站的測量中誤差也應(yīng)當(dāng)有所差別，所以需要分別規(guī)定有關(guān)閉合差。

第二，無論所處的地區(qū)如何，在規(guī)范中，都要求按照同一公式計算閉合差的允許值。該規(guī)定存在一定的不合理之處，在每公里的測站數(shù)不高于45站的情況下，以測戰(zhàn)術(shù)為依據(jù)，對允許閉合差的限制開展計算活動，就會過于嚴(yán)格，很難完成有關(guān)活動。鑒于該情況，可以對有關(guān)規(guī)定作出修改，在每公里測站數(shù)不低于45站的情況下，閉合差三等應(yīng)當(dāng)小于或等于±0.9n-mm或±1.8n-mm，二等則可以小于或等于±0.6n-mm。

6結(jié)束語

通過土石壩安全監(jiān)測技術(shù)研究工作的開展，可以在第一時間發(fā)現(xiàn)運(yùn)行過程中存在的缺陷與不足，針對土石壩的未來安全活動與發(fā)展情況可以迅速開展預(yù)測活動，有效避免災(zāi)害事故的產(chǎn)生。利用相關(guān)研究結(jié)果，對土石壩的運(yùn)行情況做出科學(xué)控制，在確保大壩運(yùn)行安全的條件下，還可以有效提升土石壩的工程效益，提升管理的科學(xué)性與合理性。與此同時，還可以總結(jié)經(jīng)驗與教訓(xùn)，推動后續(xù)工作的改進(jìn)與創(chuàng)新，為設(shè)計提供強(qiáng)有力的指導(dǎo)，加快推動有關(guān)工作的順利開展。

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