5 大坝安全监测资料整编与分析（王士军） - 图文

大坝安全监测资料整编与分析

南京水利科学研究院

2010.10.22

一资料整编和分析的重要性

1 目的：

?了解工程性态

?指导领导决策－特别在汛期防洪形势紧急时?积累技术档案

2现状：

????

绝大多数不能及时分析---95%以上-以观测为目的到安全鉴定或发现异常迹象时请有关单位分析能够按年整编但不能分析能够实时分析---极少

3发展：

?风险理念对大坝安全提出了更高的要求---资料分析成为决策前提?预测预警预报技术的基础

监测资料整编与分析主要内容

监测资料整编?变形分析?渗流分析?大坝安全分析评价系统?

1 监测资料整编

1)整编目的：

––––规程的要求管理的需要－了解工程运行性态技术档案上级单位要求2) 整编内容

–––––数据计算数据审查填制报表绘制图形整编资料刊印数据计算数据计算是根据测点的考证资料，将原始测量数据转换为工程物理量。数据计算方法与监测项目、测量方式、测量仪器紧密相关，其复杂程度各不相同。如：人工观测测压管水位：；而用弦式传感器测量测压管水位：h=h0-h1

22h=h0+c*(f0-f1)不同的测量仪器有不同的计算方法，这些方法一般由仪器供应商提供。

数据审查

数据审查常用方法有：

1）建立测点的统计模型，用统计模型的理论值与实测值进行比较，如差值超过3倍剩余标准差，则认为该数据为异常数据。

2）由于监测数据是连续的、渐变的，所以也可以设置突变警戒值，当监测数据与前一监测数据的差超过突变警戒值，应视该监测数据为异常数据。

填制报表、绘制图形

根据《土石坝安全监测资料整编规程》（SL169-96）要求，对监测资料要定期整编刊印。整编的一个重要内容是填制报表和绘制图形。

对于每一监测项目，有两类报表需填制：考证表、记录表、统计表。

图形包括工程物理量在时间和空间上的分布特征图，以及有关因素的相关关系图，如：渗压力水位过程线、渗压力水位与上游水位相关线、浸润线、竖向位移等值线等。

2 监测资料分析

2.0 监测资料分析的一般原则和过程(1).原则：

1. 建立在可靠的数据之上2．分析方法宜简单、实用3．和工程性态相联系－反映了什么工程问题4. 从点出发，由点到面，综合分析2 监测资料分析

(2) 过程

1．搞清楚测点空间位置，包括（x,y,z）－才有可能和工程性态相联系2．画出测点过程线，分析测点资料数据的变化特点3. 分析测点数据（监测量）与其他因素（上下游水位、温度、时间、降雨量）的关系－相关分析4．做出测点的统计模型－定量了解监测量和各因素的关系－预测预报5．构造一个能够反映工程性态的物理量（函数），分析物理量的变化规律6. 根据破坏标准，分析该物理量的性态7．综合分析－点综合成面－变形、渗流分析结果的综合－判断工程性态2 监测资料分析

（1）变形分析

1 ）土石坝主要变形观测项目：表面变形：表面沉降，横向、纵向水平位移?内部变形：深层沉降，横向、纵向水平位移?裂缝：表层、深层?周边缝：包括面板顶部水平缝?

1.1 ）分析目的??????

变形是否正常－沉降率变形是否稳定－沉降率/月防渗体是否可能裂缝（贯穿性横向裂缝）坝体是否会发生纵向裂缝裂缝可能延伸多深？周边缝是否可能破坏，成为渗漏通道等1.2 ）竖向位移分析1）统计模型?单因子模型－仅考虑时间因子?

多因子模型－上游库水位、水位升降速度、时间竖向位移单因子统计模型常用双曲线型、指数型和对数型优点：简单、拟合效果好缺点；难以适应“台阶式”沉降tS?a?bttS?a?btbS?atbS?aetS?aln?1?bt?S?aln1?ln1?bt????使用最小二乘法建立统计模型，并相关系数和剩余标准差选择最优模型。用途

1)

漏测沉降量的推测－分析大坝裂缝的关键一步

总沉降率的推算－总沉降量预测预报

2)

3)

漏测沉降量估算的注意点1)

几乎所有的土石坝都有漏测2)

估算的漏测沉降量都是偏小各排测点的漏测时间是不同的漏测时间过长时不能用该方法，用分层总和法或其它方法计算漏测沉降。3)

4)

（2）纵向裂缝分析

用以分析纵向裂缝的观测点处于不同的高程上，填筑到不同高程的时间不同，即开始累积变形的时间不同

?各测点也存在漏测沉降，必须找回来

?不同高程间两点的变形必须转换到同一高程才能计算

?假定坝体可压缩性均匀，不同高程的沉降量和该高程以下可压缩层厚度有关:Sa/Sb=Ha/Hb

?

裂缝分析如纵向倾度超过临界倾度，则可能存在剪切裂缝，技术人员进行剪切裂缝核查。如张拉应变超过极限拉应变, 可能存在横向张拉裂缝，技术人员进行横向张拉裂缝核查。临界倾度和极限拉应变值根据坝体材料的土梁挠曲试验获得，如无抗拉参数，则可根据坝体实际发生裂缝的资料反推破坏参数，或以临界倾度为1%，极限拉应变?t?为1‰来做粗略判别。横向水平位移统计模型横向水平位移分析的常用多因子统计模型为：Sh=a0+a1x1+a2x2+a3x3+a4x4+a5x5+a6x6+a7x7

Sh为横向水平位移量；x2为前1至10日上游水位平均值；x4为前31至60日上游水位平均值；x6为（当日-开始蓄水日期）/365；x1为当日上游水位；x3为前11至30日上游水位平均值；x5为前2日至当日的上游水位升降速率；x7为lnx5。通过逐步回归，进行因子筛选，可以得到最优模型。根据该模型复相关系数和剩余标准差，就可对回归效果给出定性结论，同时根据因子的显著程度，确定主要影响因子，判断发展趋势。（2）渗流分析■目的?????实测浸润线是否超过设计浸润线；下游坡是否出逸；防渗措施是否达到设计目的；渗流压力与渗流量随时间变化趋势；坝体坝基抗渗能力是否超过允许值。上游水位62.0m50护坡砂卵石级配块石心墙砂卵石基础050?%-10060?p%-50400 P100-150（2）渗流分析

?

渗流压力

滞后时间推算相关分析统计模型位势分析浸润线分析?

渗流量

温度校正滞后时间推算相关分析统计模型化引流量分析

渗流压力位势分析H?H2位势的计算公式为：??H1?H2位势的变化可以判断大坝流场介质是否发生变化不随时间变化，说明流场介质没有发生变化，渗流性态没有恶化随时间减小，渗流性态向好的方向转变随时间增加，渗流性态向坏的方向转变上游水位62.0m50护坡砂卵石级配块石心墙砂卵石基础050?%-10060?p%-50400 P100-150浸润线分析浸润线分析有两种方法：?根据渗流压力水位，画出实际上游水位下的浸润线，和设计浸润线进行比较。?如果实测浸润线低于设计浸润线，则在当前状态下大坝是安全的；?如果实测浸润线高于设计浸润线，则在当前状态下对大坝稳定不利。可予以报警，?进一步复核大坝稳定。?计算相应水位下的浸润线，和该水位下的浸润线比较。渗流量温度校正由于水的粘滞性随水温变化而变化，温度因素可造成渗流量相当大的变化。为了在分析中消除这一影响，在分析之前，应首先把不同温度的渗流量换算成某一标准温度下的渗流量。换算公式：vtQT??QtvTQT、Qt分别为标准水温渗流量和实测水温渗流量；vT、vt分别为标准水温和实测水温时水的运动粘滞系数。渗流量温度校正当取T=10℃为标准温度时，式（11）可近似写成：Q10=Qt/（0.67+0.033t）

Q10为水温为10℃的渗流量，Qt为实测渗流量，t为实测温度。实际上，多数水库没有量水堰温度观测，可把全年的日平均气温看作一条正弦曲线，进行温度模拟，以一月平均气温和七月平均气温作为最小值、最大值。渗流量滞后时间分析渗流量滞后时间分析与渗流压力滞后时间分析类似。

渗流量相关分析渗流量相关分析与渗流压力相关分析类似。渗流量统计模型渗流量统计模型主要考虑上游水深、下游水位、降水量、时间等因子。统计模型为：Q=a0+a1x1+a2x2+a3x3+a4x4+a5x5+a6x6+a7x7+a8x8+a9x9+a10x10+a11x11

Q为渗流压力水位；x2为前1至10日上游水深平均值；x4为前31至60日上游水深平均值；x6为当日降水量；x8为前2日降水量；x10为（当日-开始蓄水日期）/365；x1为当日上游水深；x3前11至30日上游水深平均值；x5为当日下游水位；x7为前1日降水量；x9为前3日降水量；x11为lnx10。渗流量统计模型通过逐步回归，进行因子筛选，可以得到最优模型。根据该模型复相关系数和剩余标准差，就可对回归效果给出定性结论，确定渗流量资料的规律性、合理性以及在资料分析中的可信度。同时根据因子的显著程度，确定主要影响因子，这可与滞后时间推算、相关分析相互验证。如果模型的回归效果比较好，可用该模型对未来渗流状况进行预测。化引流量分析化引流量的计算公式为：Qqr?H1?H2常用于以承压渗流为主的坝基渗透稳定性化引流量随时间的过程线：逐年下降－坝基的渗流条件因天然淤积而改善不变－坝基的渗流条件基本不变逐年上升－反映坝基产生了渗透变形大坝安全监测资料整编分析系统

监测设施考证监测信息输入与存储监测信息及时检查识别监测信息计算监测信息备份监测信息整编测信息存档。

大坝安全监测资料整编分析系统

■监测信息分析

■分析方法

?时间?空间（平面、剖面、三维)?关联分析?特征值分析（异常值、预警值）■分析原则

?监测设施考证?数据可靠?不同监测项目综合分析?结合工程特性及现场检查综合分析B5B6105.481:2正常水位96.4887.48.81:161:1.76.21B788.341:2.4576.786B870.14676.619B967.481:1.96粘石渣堆 石砂 卵 石43.48石渣土土54.936心54.946砂卵66.48代 替 料67.3081:2.94死水位60.0048.78.91:1657.4855.69墙石52.81946.06951.66844.7881:1.64堆 石堆石棱体40.68石 渣浆砌块石34.35633.35635.0935.56937.60

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/mcbh.html