分布式光纤传感技术在高面板堆石坝内部变形监测中的应用

面板堆石坝内部变形监测是评价其变形稳定和安全的重要指标，针对传统监测技术在高面板堆石坝内部变形监测方面的不足，提出了一种基于分布式光纤传感技术的高面板堆石坝内部变形监测方法，在200m级高面板堆石坝中开展应用研究。对比研究了3种光纤布设方式（分别安装于45a型工字钢、6分镀锌钢管和保护沙层中）测量水平位移的可行性，3种布设方式实测结果最大平均差值均小于1.0mm，说明3种方式测量一致性较好。结合数值计算和传统水管式沉降计测量结果，基于分布式光纤传感技术的坝体内部变形结果与数值计算结果基本吻合，且沉降监测结果与水管式沉降计测得量值的平均误差小于10mm，表明本技术可以满足高面板堆石坝内部变形监测需要，验证了基于分布式传感光纤技术在坝体内部变形监测应用的合理性和可行性。     

中国高混凝土面板堆石坝性状监测及启示

阐述了中国高混凝土面板堆石坝(坝高129 m以上)安全监测布置、监测仪器选型和数量以及监测主要成果,在分析了高混凝土面板堆石坝监测资料的基础上指出筑坝材料的变形特性、坝高和河谷形状是影响混凝土面板堆石坝工作形状的主要因素,提出了坝体沉降特征值Cs、坝体水平位移特征值CDu和CDd、周边缝位移特征值CDS、面板垂直缝位移...     

混凝土面板堆石坝面板挠度分布式监测试验

混凝土面板堆石坝的混凝土面板安全是保证混凝土面板堆石坝安全运行的最重要保障,混凝土面板的挠度变形监测是混凝土面板安全监测的主要组成部分。基于分布式光纤传感技术,提出了一种混凝土面板挠度分布式监测新技术,开展了系统试验测试验证混凝土面板挠度分布式监测新技术测量精度并论证其可行性。建立了基于Matlab程序和准分布式散点应变测试数据的挠度计算方法,结果表明该方法所得计算值与实测结果吻合,各测点挠度变形测量的绝对误差5 mm,平均相对误差3%,挠度变形测量准确度达到mm级,能较好监测不规则挠度变形曲线,验证良好,且实现了全断面分布式挠度变形监测,证明了混凝土面板堆石坝的面板挠度分布式监测新技术的适用性和先进性,并适合大挠度变形测量,可满足300 m级混凝土面板堆石坝在全长范围混凝土面板分布式挠度监测需求。     

高混凝土面板堆石坝变形安全内涵及其工程应用

在分析国内外高混凝土面板堆石坝出现的严重问题的原由的基础上,摒弃几十年来面板堆石坝经验设计的概念,指出高混凝土面板堆石坝除了通常土石坝要求的抗滑稳定安全和渗流稳定安全以外还必须满足变形安全的要求。建立了高混凝土面板堆石坝设计的变形协调新理念,包括坝体沉降协调、坝体水平位移协调、面板法线方向和坝轴线方向的坝体变形和面板变形同步协调,提出了高混凝土面板堆石坝变形安全设计的内涵包括变形协调准则、判别标准、计算方法和对策,以 203.5 m 高的 Bakun 坝为例,阐明变形协调设计新理念替代经验设计概念的必要性。     

基于光纤陀螺的堆石坝内部沉降分布式监测技术研究

针对传统堆石坝内部沉降监测技术已难于满足超高堆石坝内部沉降监测需求。文章开发了基于光纤陀螺仪(FOG)的堆石坝内部沉降分布式监测系统,该系统主要由监测管道、监测小车和牵引装置组成。推导FOG监测系统测量坝体内部沉降的原理,考虑监测小车不匀速问题,建立监测小车运行速度函数关系,引进经验模态(EMD)-小波混合降噪方法滤除监测小车运行过程中的振动噪声和FOG漂移误差。该监测系统成功应用于猴子岩面板堆石坝。现场监测结果表明,FOG2次独立测量结果的相关系数为0.986,说明FOG监测系统工作性能稳定,与水管式沉降仪测量结果基本一致,验证了该系统的可行性和准确性。     

基于分布式光纤传感技术的二维变形监测试验研究

科学合理的岩土体变形监测是岩土工程稳定性和安全性评价的重要指标，充分发挥分布式传感光纤测量技术特点，基于特殊设计的光纤变形试验装置，提出了一种基于分布式光纤传感技术的二维变形监测方法，开展了5类水平位移与沉降调节工况的传感光纤室内二维变形试验与2组堆石坝工程内部变形实测数据的模拟验证。研究结果表明5类试验工况下40组试验测得其水平位移和沉降绝对误差均小于1mm，该二维变形监测方法的变形监测性能优越。基于200m级坝高堆石坝实测水平位移、沉降数据开展的室内模拟试验，试验结果在曲线形式及量值上均与实测结果吻合度均较高，406 m长的测量断面以测点间距为3.3 m的准分布式监测，测点沉降测量误差为cm级，水平位移测量误差mm级；说明基于分布式传感光纤技术的二维变形监测方法，可满足岩土体变形监测需要，具备良好的应用前景。     

300m级超高面板堆石坝变形规律的研究

采用三维有限元数值分析方法研究了300m级超高混凝土面板堆石坝的变形规律。指出坝体分区、筑坝材料特性特别是流变特性是影响超高面板堆石坝变形性状的主要因素,要重视超高面板堆石坝上游部分坝体变形的鼓肚现象。建议了合理选择筑坝材料,适当提高下游堆石区填筑标准、全断面均衡填筑、上部1/3左右坝体采用变形模量较高的坝料,待坝体变形基本趋于稳定才浇筑面板以及考虑设置面板永久水平缝等工程措施来改善超高面板堆石坝的应力变形性状。     

水库面板堆石坝原型观测设计

面板堆石坝原先观测是很重要的设计部分,但是,时代的发展使得坝体原型观测设计也提出了很高的要求,如何结合这些要求,做好面板堆石坝的观测设计工作,值得我们的深思.文章详细介绍了三眼泉水库混凝土面板堆石坝原型观测设计,在资金非常有限的条件下,紧密结合本工程特点,力求监测仪器少而精,监测重点突出,观测项目全面,为工程安全运行提供可靠依据.     

深覆盖层上混凝土面板堆石坝的离心模型试验研究

采用离心模型试验研究了新疆察汗乌苏砂砾石面板坝在施工期和蓄水期坝体及混凝土防渗墙的变形。针对混凝土面板堆石坝的特点和离心模型试验的要求,试验中采用等量替代方法对原型砂砾石材料进行了缩尺,并提出了根据弯曲相似原则确定混凝土面板和混凝土防渗墙的模拟方法。试验采用应变片和激光位移传感器对于40 m深砂卵砾石覆盖层中的防渗墙进行了观测,并与数值计算的结果进行了比较。研究表明离心模拟试验可以较好地揭示坝体和防渗墙在竣工期和蓄水期的变形特点,有助于验证数值分析结果并为设计和施工提供参考依据。     

基于测量机器人的面板堆石坝表面变形自动化监测技术应用

为适应大坝安全监测信息化发展,发挥测量机器人在自动变形监测方面的技术优势,结合某水电站面板堆石坝的特点进行大坝表面变形自动化监测技术研究与应用。介绍了测量机器人系统设计原则、布置方法、精度及功能要求,结合具体工程进行实施应用,并对测量成果进行精度分析,测量机器人系统运行稳定,测量精度满足规范要求,实现堆石坝表面变形自动化监测,对类似工程具有参考意义和推广价值。     

高混凝土面板堆石坝设计理念探讨

在分析天生桥一级和阿瓜密尔帕两座200 m级高混凝土面板堆石坝出现工程问题的原因的基础上,指出目前坝体分区设计原则的不完全性,提出了面板堆石坝坝体分区设计新理念,即坝体分区设计除了遵循料源决定原则,水力过渡原则和开挖料利用原则以外,更要重视变形协调原则,提出了实现变形协调的4个途径,来确保高混凝土面板堆石坝的应力变形性状良好与大坝安全。     

土石坝试验新技术研究与应用

研制的多功能静动力大型三轴试验系统是中国首台能够测量堆石料动态体变过程的大型三轴试验设备,构建了国内外70多座重要高土石坝筑坝堆石料静动力学性质试验数据库,揭示了静动荷载作用下堆石料的颗粒破碎规律及其影响因素、强度与剪胀(缩)非线性变化规律、地震残余变形发展规律、流变规律和饱和砂砾石料地震液化规律等。创建了高土石坝离心机振动台模型试验技术与试验结果分析方法,成功应用于高面板堆石坝与心墙堆石坝地震破坏机理和抗震加固方案有效性验证,得出的高土石坝地震加速度反应和地震残余变形定性与定量分布规律、高土石坝地震破坏机理结果得到了汶川地震后紫坪铺面板堆石坝和碧口心墙坝震害资料的证实。较好解决了目前高土石坝地面振动台模型试验与原型应力水平相差过大,常规离心机振动台模型试验因模型箱尺寸和振动台功率限制无法进行与原型应力水平一致的模型试验的难题。创建了土石坝溃坝离心模型试验技术与试验结果分析方法;研发了离心机大流量水流控制系统,实现了水流在地面普通重力场和超重力场之间的平稳过渡;研发了将模型布置和模型测量两部分有机融合为一体的专用溃坝模型箱,有效解决了管道流量计在坝体溃口流量变幅大和泥石流下无法正常工作的难题,实现了土石坝溃坝全过程溃口洪水流量的测量。上述研究成果为进一步提升高土石坝灾害预测与防控水平提供了重要技术支撑。     

高面板堆石坝抗震安全评价标准与极限抗震能力研究

针对强震区高面板堆石坝的特点,提出了基于稳定、变形、面板防渗体系安全的高面板坝抗震安全评价和极限抗震能力分析方法,并建议了坝坡抗震稳定、坝体局部动力稳定、坝体地震残余变形、面板防渗体系的抗震安全评价标准。对坝高超过250 m的某高面板堆石坝进行了极限抗震能力分析,根据坝坡稳定性、地震残余变形、单元抗震安全性、面板防渗体系抗震安全性等多角度的评价结果,初步认为,该高面板堆石坝的极限抗震能力为0.50g~0.55g。     

面板堆石坝新型结构离心模型试验研究

采用离心模型试验技术探讨在覆盖层上增加盖板后坝体的变形特征。共进行三组离心模型试验,分别研究增加盖板及不同覆盖层类型对坝体变形的影响,以及防渗墙在坝体蓄水前后的变形规律。研究表明:在覆盖层上设置盖板可以减小坝体沉降,同时减小坝体不均匀沉降;不同覆盖层类型增加盖板后盖板弯矩分布规律一致,但软弱覆盖层上盖板弯矩变化幅度较大;增加盖板后优化了防渗墙的弯矩,离心模型试验揭示了面板堆石坝新型结构的变形和应力分布规律,为深厚覆盖层上面板堆石坝新型结构的研究与设计提供依据。     

高面板坝全寿命周期变形控制方法及应用

高面板坝的变形对面板的安全运行有着特别重要的影响，国内外已建的高面板坝工程中，因坝体变形大导致防渗面板挤压破损，坝体渗漏量大的实例较多，不得不降低水库水位进行修复处理，造成较大的经济损失乃至给大坝的长期运行留下安全隐患。通过发生挤压破损的实例分析，发现变形控制缺乏系统性是发生面板挤压破损的主要因素，为预防面板破损，系统提出了“控制坝体总变形，转化有害变形，适应纵向变形”的坝体变形控制方法，并在使用软硬岩混合料筑坝的董箐面板堆石坝中得到的应用，取得了良好效果，该工程运行至今达十余年，未见面板有挤压破损迹象，该方法对建设200 m以上乃至300 m级超高面板坝具有重要借鉴意义。     

江坪河水电站堆石坝冰渍砾岩筑坝料爆破试验研究

江坪河水电站采用混凝土面板堆石坝,坝体高度219m,用冰渍砾岩填筑高面板堆石坝。鉴于冰渍砾岩的特殊性,在已有爆破试验成果的基础上,初拟爆破参数。结合现场爆破开采施工试验成果,进一步深入研究,优化了可改善坝料级配的爆破参数。     

紫坪铺面板坝加速度地震反应振动台模型试验研究

混凝土面板堆石坝的加速度地震反应是其设计和运行中参考的主要依据之一。由于数值方法难以准确模拟土石填筑材料的复杂特性,振动台模型试验被应用于高面板坝坝体的加速度地震反应研究。本文通过对紫坪铺面板堆石坝的大型振动台三维模型试验,得到不同地震动工况下加速度在坝体中的分布以及加速度放大倍数沿坝高的分布。研究发现,在输入加速度幅值较低时坝体的加速度放大倍数最大值出现在0.8倍坝高左右,放大倍数随着输入地震动幅值的增大而减小,并且放大倍数极值出现位置逐渐上移到坝顶。相同高程测点的加速度反应,下游坡面最大,坝体内部加速度小于坝体表面加速度。     

高土石坝地震安全控制标准与极限抗震能力研究

基于土石坝震害调查和原型观测资料分析，针对高土石坝的坝坡稳定、坝体地震永久变形以及混凝土面板接缝位移3个影响高土石坝安全的主要因素，初步建议了相应的地震安全控制标准，并应用于高心墙堆石坝和面板堆石坝的极限抗震能力计算分析。结果表明：按规范设计的高土石坝具有较强的抗震能力，其极限抗震能力在0.50g以上，可抵抗9度以上地震而不致于出现灾难性后果；高土石坝的极限抗震能力与相应的地震安全控制标准密切相关，按照本文建议的标准，高心墙堆石坝坝坡稳定是其极限抗震能力的控制因素，高面板堆石坝面板周边缝安全是其极限抗震能力的控制因素。     

南欧江六级水电站土工膜面板堆石坝监测设计

根据南欧江六级水电站土工膜面板堆石坝坝体分区、坝体填筑材料及土工膜特性,遵照土石安全监测技术规范进行监测点设计,以监测大坝的变形、渗流及应力情况。确保大坝施工安全,并评价其工作性状。南欧江六级水电站大坝已建成工作,监测系统运行良好。     

面板堆石坝变形监测研究(英文)

面板堆石坝的安全依赖于良好的设计、施工和在大坝施工及运行期的实时监测,土工监测技术和测绘技术可以用来监测大坝位移,并对大坝的非正常变形提供预警。面板堆石坝一般在施工期和蓄水期会发生较大变形:在施工期,堆石体和上游面板会因为自重而相互积压发生变形;在蓄水期,堆石体和上游面板会在水压力的作用下发生变形。为了保证面板的整体性和大坝安全,特别要防止面板的变形超过其最大允许变形。由于对筑坝材料参数的不完全可知性和计算理论的不完善,必须对大坝及其周边变形进行严密监测以预防大坝发生较大变形。应用有限元方法对中国某面板堆石坝位移变化进行研究。