水工设计手册 第11卷 水工安全监测 第2版PDF电子书下载

第1章 安全监测原理与方法 3

1.1 水利水电工程特性与监测工作的重要性 3

1.1.1 水利水电工程特性 3

1.1.2 监测工作的重要性 4

1.2 安全监测原理 4

1.3 安全监测的方法与仪器设备 8

1.3.1 变形监测 8

1.3.2 渗流监测 9

1.3.3 应力应变及温度监测 9

1.3.3.1 应力应变监测 9

1.3.3.2 温度监测 10

1.3.4 地震反应监测 10

1.3.5 水力学监测 10

1.3.6 环境量监测 10

1.3.7 巡视检查 10

1.4 安全监测的设计思路 11

1.4.1 安全监测的目的 11

1.4.2 安全监测的设计依据和原则 11

1.4.2.1 设计依据 11

1.4.2.2 设计原则 12

1.4.2.3 监测设计重点 13

1.5 安全监测技术的发展 17

1.5.1 监测仪器设备 18

1.5.2 监测数据自动采集系统 20

1.5.3 监测资料分析与信息处理 20

1.5.4 安全监控与反馈 21

1.5.5 安全监测技术标准 22

第2章 监测仪器设备 25

2.1 监测仪器设备的基本要求及分类 25

2.1.1 监测仪器设备的基本要求 25

2.1.2 监测仪器设备分类 25

2.2 传感器的工作原理 26

2.2.1 钢弦式传感器 26

2.2.2 差动电阻式传感器 28

2.2.3 电感式传感器 29

2.2.4 压阻式传感器 30

2.2.5 电容式传感器 31

2.2.6 电位器式传感器 32

2.2.7 热电偶式传感器 33

2.2.8 光纤光栅传感器 33

2.2.9 电阻应变片式传感器 35

2.2.10 伺服加速度式测斜传感器 35

2.2.11 电解质式测斜传感器 36

2.2.12 磁致伸缩式传感器 36

2.3 变形监测仪器设备 37

2.3.1 表面变形监测标点 37

2.3.1.1 用途 37

2.3.1.2 结构型式 37

2.3.2 激光准直系统 39

2.3.2.1 用途 39

2.3.2.2 结构型式 39

2.3.2.3 工作原理 40

2.3.2.4 观测方法 41

2.3.2.5 技术参数 41

2.3.3 垂线系统 41

2.3.3.1 用途 41

2.3.3.2 结构型式 42

2.3.3.3 工作原理 42

2.3.3.4 观测方法 45

2.3.3.5 技术参数 46

2.3.4 引张线系统 46

2.3.4.1 用途 46

2.3.4.2 结构型式 46

2.3.4.3 工作原理 47

2.3.4.4 观测方法 48

2.3.4.5 技术参数 48

2.3.5 引张线式水平位移计系统 48

2.3.5.1 用途 48

2.3.5.2 结构型式 48

2.3.5.3 工作原理 49

2.3.5.4 观测方法 49

2.3.5.5 技术参数 49

2.3.6 滑动测微计 49

2.3.6.1 用途 49

2.3.6.2 结构型式 49

2.3.6.3 工作原理 50

2.3.6.4 观测方法 50

2.3.6.5 技术参数 50

2.3.7 竖直传高系统 51

2.3.7.1 用途 51

2.3.7.2 结构型式 51

2.3.7.3 工作原理 51

2.3.7.4 观测方法 52

2.3.7.5 技术参数 52

2.3.8 静力水准系统 53

2.3.8.1 用途 53

2.3.8.2 结构型式 53

2.3.8.3 工作原理 53

2.3.8.4 技术参数 55

2.3.9 水管式沉降仪 55

2.3.9.1 用途 55

2.3.9.2 结构型式 55

2.3.9.3 工作原理 56

2.3.9.4 观测方法 57

2.3.9.5 技术参数 57

2.3.10 电磁式沉降仪 57

2.3.10.1 用途 57

2.3.10.2 结构型式 57

2.3.10.3 工作原理 57

2.3.10.4 技术参数 57

2.3.11 液压式沉降仪 58

2.3.11.1 用途 58

2.3.11.2 结构型式 58

2.3.11.3 工作原理 58

2.3.11.4 技术参数 58

2.3.12 钻孔测斜仪 59

2.3.12.1 用途 59

2.3.12.2 结构型式 59

2.3.12.3 工作原理 61

2.3.12.4 观测方法 62

2.3.12.5 技术参数 62

2.3.13 三向位移计 63

2.3.13.1 用途 63

2.3.13.2 结构型式 63

2.3.13.3 工作原理 64

2.3.13.4 技术参数 64

2.3.14 多点位移计 64

2.3.14.1 用途 64

2.3.14.2 结构型式 64

2.3.14.3 工作原理 65

2.3.14.4 技术参数 65

2.3.15 基岩变形计 65

2.3.15.1 用途 65

2.3.15.2 结构型式 66

2.3.15.3 工作原理 66

2.3.15.4 技术参数 66

2.3.16 土位移计 66

2.3.16.1 用途 66

2.3.16.2 结构型式 66

2.3.16.3 工作原理 66

2.3.16.4 技术参数 67

2.3.17 测缝计 67

2.3.17.1 用途 67

2.3.17.2 结构型式 67

2.3.17.3 工作原理 68

2.3.17.4 技术参数 69

2.3.18 裂缝计 70

2.3.18.1 用途 70

2.3.18.2 结构型式 70

2.3.18.3 工作原理 70

2.3.18.4 技术参数 70

2.3.19 脱空计 70

2.3.19.1 用途 70

2.3.19.2 结构型式 70

2.3.19.3 工作原理 71

2.3.19.4 技术参数 71

2.3.20 位错计 71

2.3.20.1 用途 71

2.3.20.2 结构型式 71

2.3.20.3 工作原理 71

2.3.20.4 技术参数 71

2.3.21 倾角计 71

2.3.21.1 用途 71

2.3.21.2 结构型式 71

2.3.21.3 工作原理 71

2.3.21.4 技术参数 72

2.4 渗流监测仪器及设施 72

2.4.1 测压管 72

2.4.1.1 用途 72

2.4.1.2 结构型式 72

2.4.1.3 工作原理 72

2.4.2 孔隙水压力计（渗压计） 72

2.4.2.1 用途 72

2.4.2.2 结构型式 72

2.4.2.3 工作原理 74

2.4.2.4 技术参数 74

2.4.3 水位计 75

2.4.3.1 用途 75

2.4.3.2 结构型式与工作原理 75

2.4.3.3 技术参数 76

2.4.4 量水堰 76

2.4.4.1 用途 76

2.4.4.2 结构型式 77

2.4.4.3 工作原理 78

2.4.4.4 技术参数 79

2.4.5 分布式光纤温度监测系统 79

2.4.5.1 用途 79

2.4.5.2 结构型式 79

2.4.5.3 工作原理 80

2.5 应力应变及温度监测仪器 80

2.5.1 无应力计 80

2.5.1.1 用途 80

2.5.1.2 结构型式 80

2.5.1.3 工作原理 81

2.5.1.4 技术参数 81

2.5.2 应变计、应变计组 81

2.5.2.1 用途 81

2.5.2.2 结构型式 81

2.5.2.3 工作原理 82

2.5.2.4 技术参数 82

2.5.3 钢板计 82

2.5.3.1 用途 82

2.5.3.2 结构型式 83

2.5.3.3 工作原理 83

2.5.3.4 技术参数 83

2.5.4 钢筋应力计 83

2.5.4.1 用途 83

2.5.4.2 结构型式 83

2.5.4.3 工作原理 83

2.5.4.4 技术参数 83

2.5.5 锚杆应力计 83

2.5.5.1 用途 83

2.5.5.2 结构型式 83

2.5.5.3 工作原理 84

2.5.5.4 技术参数 84

2.5.6 锚索（杆）测力计 84

2.5.6.1 用途 84

2.5.6.2 结构型式 84

2.5.6.3 工作原理 84

2.5.6.4 技术参数 84

2.5.7 土压力计 84

2.5.7.1 用途 84

2.5.7.2 结构型式 85

2.5.7.3 工作原理 86

2.5.7.4 技术参数 86

2.5.8 温度计 86

2.5.8.1 用途 86

2.5.8.2 结构型式 86

2.5.8.3 工作原理 87

2.5.8.4 技术参数 87

2.5.9 分布式光纤测温系统 87

2.6 动力及水力学监测仪器设备 87

2.6.1 速度计 87

2.6.1.1 用途 87

2.6.1.2 结构型式与工作原理 87

2.6.1.3 技术参数 88

2.6.2 加速度计 88

2.6.2.1 用途 88

2.6.2.2 结构型式与工作原理 88

2.6.2.3 技术参数 89

2.6.3 强震仪 89

2.6.3.1 用途 89

2.6.3.2 结构型式与工作原理 89

2.6.3.3 技术参数 90

2.6.4 脉动压力计 91

2.6.4.1 用途 91

2.6.4.2 结构型式与工作原理 91

2.6.4.3 技术参数 93

2.6.5 水听器 93

2.6.5.1 用途 93

2.6.5.2 结构型式与工作原理 93

2.6.5.3 技术参数 93

2.6.6 流速仪 93

2.6.6.1 用途 93

2.6.6.2 结构型式与工作原理 94

2.6.6.3 技术参数 94

2.7 测量仪表 94

2.7.1 经纬仪 94

2.7.1.1 用途 94

2.7.1.2 结构型式 94

2.7.1.3 工作原理与观测方法 95

2.7.1.4 技术参数 96

2.7.2 测距仪 96

2.7.2.1 用途 96

2.7.2.2 结构型式 96

2.7.2.3 工作原理 97

2.7.2.4 技术参数 98

2.7.3 全站仪 98

2.7.3.1 用途 98

2.7.3.2 结构型式 99

2.7.3.3 工作原理 99

2.7.3.4 技术参数 99

2.7.4 水准仪 100

2.7.4.1 用途 100

2.7.4.2 结构型式 100

2.7.4.3 工作原理 101

2.7.4.4 技术参数 102

2.7.5 GPS设备 103

2.7.5.1 用途 103

2.7.5.2 结构型式 103

2.7.5.3 工作原理 103

2.7.5.4 技术参数 104

2.7.6 觇标 104

2.7.6.1 用途 104

2.7.6.2 结构型式 104

2.7.6.3 工作原理 104

2.7.6.4 技术参数 105

2.7.7 收敛计 105

2.7.7.1 用途 105

2.7.7.2 结构型式 105

2.7.7.3 测读方式 105

2.7.7.4 技术参数 105

2.7.8 钢弦式仪器测量仪表 106

2.7.8.1 工作原理 106

2.7.8.2 技术参数 106

2.7.9 差动电阻式仪器测量仪表 106

2.7.9.1 工作原理 106

2.7.9.2 技术参数 107

2.7.10 电感式仪器测量仪表 107

2.7.10.1 工作原理 107

2.7.10.2 技术参数 107

2.7.11 压阻式仪器测量仪表 107

2.7.11.1 工作原理 107

2.7.11.2 技术参数 108

2.7.12 电容式仪器测量仪表 108

2.7.12.1 工作原理 108

2.7.12.2 技术参数 108

2.7.13 电位器式仪器测量仪表 108

2.7.13.1 工作原理 108

2.7.13.2 技术参数 108

2.7.14 热电偶式仪器测量仪表 109

2.7.14.1 工作原理 109

2.7.14.2 技术参数 109

2.7.15 光纤光栅式仪器测量仪表 109

2.7.15.1 工作原理 109

2.7.15.2 技术参数 109

2.7.16 静态电阻应变片式仪器测量仪表 110

2.7.16.1 工作原理 110

2.7.16.2 技术参数 110

2.7.17 动态电阻应变片式仪器测量仪表 110

2.7.17.1 工作原理 110

2.7.17.2 技术参数 110

2.7.18 伺服加速度式测斜仪器测量仪表 111

2.7.18.1 工作原理 111

2.7.18.2 技术参数 111

2.7.19 电解质式测斜仪器测量仪表 111

2.7.20 磁致缩式仪器测量仪表 111

2.7.20.1 工作原理 111

2.7.20.2 技术参数 111

2.7.21 水工观测电缆 111

2.7.22 集线箱 113

参考文献 113

第3章 建筑物安全监测设计 117

3.1 重力坝 117

3.1.1 重力坝结构特点及监测重点 117

3.1.1.1 结构特点 117

3.1.1.2 监测重点 117

3.1.2 监测设计依据 118

3.1.3 监测项目 119

3.1.4 变形监测 119

3.1.4.1 水平位移 120

3.1.4.2 垂直位移 122

3.1.4.3 坝基特殊部位变形 123

3.1.4.4 坝体接缝开合度 123

3.1.4.5 工程实例 124

3.1.5 渗流监测 124

3.1.5.1 基础扬压力和渗透压力 128

3.1.5.2 坝体渗透压力 129

3.1.5.3 绕坝渗流 129

3.1.5.4 渗流量 130

3.1.5.5 水质分析 130

3.1.5.6 工程实例 130

3.1.6 应力应变及温度监测 132

3.1.6.1 监测断面 132

3.1.6.2 测点布置 132

3.1.6.3 仪器选用 134

3.1.6.4 工程实例 134

3.1.7 巡视检查 135

3.1.7.1 总体要求 135

3.1.7.2 检查内容 136

3.1.7.3 检查要求和方法 136

3.1.8 监测频次 137

3.2 拱坝 138

3.2.1 拱坝结构特点及监测重点 138

3.2.1.1 结构特点 138

3.2.1.2 监测重点 138

3.2.2 监测设计依据 139

3.2.3 监测项目 139

3.2.4 变形监测 139

3.2.4.1 水平位移 140

3.2.4.2 垂直位移 143

3.2.4.3 岩体内部变形 145

3.2.4.4 坝体接缝及裂缝 147

3.2.4.5 谷幅 150

3.2.5 渗流监测 151

3.2.5.1 坝基扬压力和渗透压力 151

3.2.5.2 坝体渗透压力 151

3.2.5.3 绕坝渗流 152

3.2.5.4 渗流量 152

3.2.5.5 水质分析 152

3.2.5.6 工程实例 152

3.2.6 应力应变及温度监测 153

3.2.6.1 应力应变 153

3.2.6.2 温度 154

3.2.6.3 仪器选用 155

3.2.6.4 工程实例 155

3.2.7 特殊监测项目 157

3.2.7.1 库盘变形 157

3.2.7.2 地质缺陷处理工程 158

3.2.7.3 断层 159

3.2.8 巡视检查 159

3.2.9 监测频次 159

3.3 面板堆石坝 160

3.3.1 面板堆石坝结构特点及监测重点 160

3.3.1.1 结构特点 160

3.3.1.2 监测重点 160

3.3.2 监测设计依据 161

3.3.3 监测项目 161

3.3.4 变形监测 162

3.3.4.1 表面水平位移 162

3.3.4.2 表面垂直位移 162

3.3.4.3 面板接缝位移 162

3.3.4.4 面板挠度及脱空 163

3.3.4.5 堆石体内部变形 163

3.3.4.6 基础变形 166

3.3.4.7 工程实例 166

3.3.5 渗流监测 167

3.3.5.1 渗流量 168

3.3.5.2 坝基渗透压力 170

3.3.5.3 绕坝渗流（地下水位） 170

3.3.5.4 水质分析 170

3.3.5.5 工程实例 170

3.3.6 应力应变及温度监测 171

3.3.6.1 面板应力应变及温度 171

3.3.6.2 坝基、坝体土压力 171

3.3.6.3 接触土压力 172

3.3.6.4 工程实例 172

3.3.7 巡视检查 172

3.3.8 监测频次 173

3.4 心墙坝和均质坝 174

3.4.1 心墙坝监测 174

3.4.1.1 结构特点及监测重点 174

3.4.1.2 监测设计依据 174

3.4.1.3 监测项目 174

3.4.1.4 变形监测 175

3.4.1.5 渗流监测 178

3.4.1.6 应力应变及温度监测 181

3.4.1.7 巡视检查 181

3.4.1.8 监测频次 182

3.4.2 均质坝监测 182

3.4.2.1 结构特点及监测重点 182

3.4.2.2 监测设计依据 182

3.4.2.3 监测项目 182

3.4.2.4 变形监测 182

3.4.2.5 渗流监测 182

3.4.2.6 巡视检查 183

3.4.2.7 监测频次 183

3.5 泄水及消能建筑物 183

3.5.1 泄水洞 183

3.5.1.1 结构特点及监测重点 183

3.5.1.2 监测设计依据 184

3.5.1.3 监测项目 184

3.5.1.4 进水塔结构监测 184

3.5.1.5 洞身监测 184

3.5.1.6 工作闸门室结构监测 184

3.5.1.7 出口段结构监测 185

3.5.1.8 巡视检查 185

3.5.1.9 监测频次 185

3.5.2 岸边溢洪道 185

3.5.2.1 结构特点及监测重点 185

3.5.2.2 监测设计依据 186

3.5.2.3 监测项目 186

3.5.2.4 控制段结构监测 186

3.5.2.5 泄槽结构监测 186

3.5.2.6 出口消能段结构监测 187

3.5.2.7 巡视检查 187

3.5.2.8 监测频次 187

3.5.3 消能防冲建筑物 187

3.5.3.1 结构特点及监测重点 187

3.5.3.2 监测设计依据 188

3.5.3.3 监测项目 188

3.5.3.4 底流水跃消能工结构监测 188

3.5.3.5 挑流消能工结构监测 189

3.5.3.6 面流消能工结构监测 190

3.5.3.7 涡旋内消能工结构监测 190

3.5.3.8 下游防冲设施监测 190

3.5.3.9 巡视检查 190

3.5.3.10 监测频次 190

3.6 发电引水建筑物 191

3.6.1 发电引水建筑物特点及监测重点 191

3.6.2 监测设计依据 192

3.6.3 监测项目 192

3.6.3.1 设计原则 192

3.6.3.2 监测项目 192

3.6.4 电站进（出）水口结构监测 192

3.6.5 隧洞监测 194

3.6.5.1 围岩变形与稳定监测 195

3.6.5.2 围岩应力监测 196

3.6.5.3 围岩温度监测 197

3.6.5.4 围岩松动范围监测 197

3.6.5.5 围岩支护结构监测 197

3.6.5.6 水压力监测 199

3.6.6 岔管衬砌结构监测 201

3.6.7 调压室（塔）结构监测 201

3.6.8 压力钢管结构监测 203

3.6.9 巡视检查 205

3.6.10 监测频次 205

3.7 发电厂房 206

3.7.1 厂房结构特点及监测重点 206

3.7.2 监测设计依据 206

3.7.3 监测项目 206

3.7.4 机组支撑结构监测 207

3.7.4.1 应力应变及温度 207

3.7.4.2 振动 208

3.7.5 河床式厂房监测 208

3.7.6 坝后式厂房监测 210

3.7.7 引水式厂房监测 210

3.7.7.1 岸边厂房 210

3.7.7.2 地下厂房 210

3.7.8 巡视检查 219

3.7.9 监测频次 219

3.8 通航建筑物 221

3.8.1 船闸 221

3.8.1.1 结构特点及监测重点 221

3.8.1.2 监测设计依据 221

3.8.1.3 监测项目 221

3.8.1.4 变形监测 221

3.8.1.5 渗流监测 222

3.8.1.6 应力应变及温度监测 222

3.8.1.7 水位监测 222

3.8.1.8 巡视检查 223

3.8.1.9 监测频次 223

3.8.2 升船机 223

3.8.2.1 结构特点及监测重点 223

3.8.2.2 监测设计依据 223

3.8.2.3 监测项目 223

3.8.2.4 变形监测 223

3.8.2.5 渗流监测 224

3.8.2.6 应力应变及温度监测 225

3.8.2.7 水位及泥沙淤积监测 225

3.8.2.8 巡视检查 225

3.8.2.9 监测频次 225

3.9 边坡工程 226

3.9.1 边坡工程特点及监测重点 226

3.9.1.1 工程特点 226

3.9.1.2 监测重点 227

3.9.2 监测设计依据 227

3.9.3 监控等级的确定 227

3.9.3.1 监控等级 227

3.9.3.2 监控等级选择原则 227

3.9.3.3 监控等级定性判识 228

3.9.4 监测项目 229

3.9.5 外部变形监测 229

3.9.5.1 表面变形 229

3.9.5.2 表面裂缝 230

3.9.5.3 表面倾斜 230

3.9.6 内部变形监测 230

3.9.6.1 钻孔轴向的变形 230

3.9.6.2 垂直于钻孔轴向的变形 230

3.9.6.3 洞内变形 231

3.9.6.4 工程实例 231

3.9.7 支护效应监测 233

3.9.7.1 锚固措施 233

3.9.7.2 抗滑支挡结构 234

3.9.7.3 工程实例 234

3.9.8 渗流监测 235

3.9.8.1 地下水位 235

3.9.8.2 渗流量 235

3.9.8.3 水质分析 235

3.9.8.4 工程实例 235

3.9.9 其他专项监测 236

3.9.9.1 边坡危险源 236

3.9.9.2 爆破振动影响 237

3.9.9.3 岩石应力 238

3.9.10 巡视检查 238

3.9.11 监测频次 238

3.10 其他建筑物 239

3.10.1 水闸 239

3.10.1.1 结构特点及监测重点 239

3.10.1.2 监测设计依据 239

3.10.1.3 监测项目 239

3.10.1.4 变形 239

3.10.1.5 渗流 240

3.10.1.6 应力应变及温度 240

3.10.1.7 水位 240

3.10.1.8 流量 240

3.10.1.9 冲刷及淤积 240

3.10.1.10 巡视检查 240

3.10.1.11 监测频次 241

3.10.2 渡槽 241

3.10.2.1 结构特点及监测重点 241

3.10.2.2 监测设计依据 241

3.10.2.3 监测项目 241

3.10.2.4 进、出口连接段 241

3.10.2.5 槽身段 242

3.10.2.6 其他监测 243

3.10.2.7 巡视检查 243

3.10.2.8 监测频次 243

3.10.3 倒虹吸及涵管 244

3.10.3.1 结构特点及监测重点 244

3.10.3.2 监测设计依据 244

3.10.3.3 监测项目 244

3.10.3.4 倒虹吸箱涵（管） 244

3.10.3.5 进、出口及渐变段 245

3.10.3.6 倒虹吸上部明渠 245

3.10.3.7 涵管 245

3.10.3.8 巡视检查 246

3.10.3.9 监测频次 246

3.10.4 特殊渠道 246

3.10.4.1 结构特点及监测重点 246

3.10.4.2 监测设计依据 247

3.10.4.3 监测项目 247

3.10.4.4 深挖方渠道 247

3.10.4.5 高填方渠道 247

3.10.4.6 高地下水渠道 248

3.10.4.7 不良地质渠道 248

3.10.4.8 巡视检查 249

3.10.4.9 监测频次 249

3.10.5 泵站 250

3.10.5.1 结构特点及监测重点 250

3.10.5.2 监测设计依据 250

3.10.5.3 监测项目 250

3.10.5.4 监测设施布置 250

3.10.5.5 巡视检查 251

3.10.5.6 监测频次 252

3.10.6 堤防与吹填工程 252

3.10.6.1 工程特点及监测重点 252

3.10.6.2 监测设计依据 252

3.10.6.3 监测项目 252

3.10.6.4 常规堤防监测 253

3.10.6.5 吹填区围堤监测 253

3.10.6.6 巡视检查 253

3.10.6.7 监测频次 253

3.10.7 水工隧洞挡水封堵体 253

3.10.7.1 结构特点及监测重点 253

3.10.7.2 监测设计依据 254

3.10.7.3 监测项目 254

3.10.7.4 监测布置 254

3.10.7.5 巡视检查 255

3.10.7.6 监测频次 255

3.11 专项监测 255

3.11.1 表面变形监测控制网 255

3.11.1.1 设计目的和内容 255

3.11.1.2 设计依据和原则 255

3.11.1.3 平面变形控制网布设 256

3.11.1.4 高程变形控制网布设 259

3.11.1.5 观测方法 260

3.11.2 水力学监测 264

3.11.2.1 监测目的和特点 264

3.11.2.2 设计依据 264

3.11.2.3 监测项目及监测布置 264

3.11.2.4 泄水及消能建筑物水力学监测 266

3.11.2.5 输水建筑物水力学监测 283

3.11.2.6 通航建筑物水力学监测 285

3.11.2.7 水力学监测资料整理 289

3.11.3 强震动监测 289

3.11.3.1 监测目的 289

3.11.3.2 监测设计依据 289

3.11.3.3 监测项目 289

3.11.3.4 监测布置 289

3.11.3.5 工程实例 291

3.11.4 环境量监测 292

3.11.4.1 监测项目 292

3.11.4.2 设计依据 293

3.11.4.3 监测布置 293

参考文献 295

第4章 监测仪器设备安装与维护 299

4.1 安装与维护的基本要求 299

4.1.1 安装与维护的一般规定 299

4.1.2 仪器设备采购和验收 299

4.1.3 安装埋设前的准备 300

4.2 仪器设备的性能检验 300

4.2.1 一般规定 300

4.2.2 钢弦式仪器 301

4.2.2.1 力学性能检验 301

4.2.2.2 温度性能检验 302

4.2.2.3 防水性能检验 303

4.2.3 差动电阻式仪器 303

4.2.3.1 力学性能校验 303

4.2.3.2 温度性能检验 304

4.2.3.3 防水性能检验 305

4.2.4 水管式沉降仪 305

4.2.4.1 仪器量测性能检验 305

4.2.4.2 防水密封性检验 306

4.2.4.3 监测稳定性检验 306

4.2.4.4 耐运输颠振性能试验 306

4.2.4.5 外观检验 306

4.2.5 引张线式水平位移计 306

4.2.5.1 仪器量测性能检验 306

4.2.5.2 铟钢丝屈服强度与温度系数检验 307

4.2.5.3 外观检验 307

4.2.6 测斜仪 307

4.2.6.1 检验设备 307

4.2.6.2 性能参数 307

4.2.6.3 绝缘电阻检验 308

4.2.6.4 稳定性检验 308

4.2.6.5 耐运输颠振性能检验 308

4.2.6.6 外观检验 308

4.2.7 垂线坐标仪 308

4.2.8 活动觇标 309

4.2.8.1 水准管轴检验与校正 309

4.2.8.2 圆水准器检验与校正 309

4.2.8.3 照准牌检验与校正 309

4.2.8.4 零位测定 309

4.2.9 量水堰 309

4.2.10 水力学仪器 310

4.2.11 二次测量仪表 310

4.2.11.1 水工比例电桥 310

4.2.11.2 数字电桥 310

4.2.11.3 频率读数仪 311

4.2.11.4 测斜仪读数仪 311

4.2.11.5 全站仪与水准仪及水准标尺的检验 311

4.2.11.6 收敛计 313

4.2.12 电缆检验 313

4.3 变形监测仪器设备安装埋设 313

4.3.1 表面变形标点安装 313

4.3.1.1 平面控制网及水平位移标点 313

4.3.1.2 视准线 314

4.3.1.3 精密水准点 315

4.3.1.4 双金属标 316

4.3.1.5 深层沉降测点 317

4.3.2 真空激光准直系统 318

4.3.2.1 技术要求 318

4.3.2.2 真空管道系统安装 318

4.3.2.3 真空激光准直设备安装 319

4.3.2.4 真空管道的焊接与安装 319

4.3.2.5 真空泵的安装调试 319

4.3.2.6 波带板翻转机构的调整 319

4.3.2.7 保护措施 319

4.3.2.8 观测 320

4.3.3 垂线系统 320

4.3.3.1 正垂线与倒垂线安装 320

4.3.3.2 垂线坐标仪安装 321

4.3.4 引张线系统 322

4.3.5 引张线式水平位移计 323

4.3.5.1 准备 323

4.3.5.2 基床整平 323

4.3.5.3 引张线线路安装 324

4.3.5.4 支架及传感器安装 325

4.3.6 滑动测微计 325

4.3.6.1 钻孔中测管测环的安装 325

4.3.6.2 桩基中测管测环的安装 325

4.3.7 竖直传高仪 326

4.3.7.1 基本安装步骤 326

4.3.7.2 安装技术要求 326

4.3.8 静力水准系统 326

4.3.8.1 安装前准备 326

4.3.8.2 系统安装 326

4.3.8.3 管线保护和测点仪器的保护 327

4.3.8.4 仪器安装注意事项 327

4.3.9 沉降仪 327

4.3.9.1 水管式沉降仪 327

4.3.9.2 电磁式沉降仪 330

4.3.9.3 液压式沉降仪 331

4.3.10 钻孔测斜仪 331

4.3.10.1 钻孔 331

4.3.10.2 安装测斜管 332

4.3.10.3 仪器操作方法 332

4.3.11 多向位移计 333

4.3.12 多点位移计 333

4.3.13 基岩变形计 335

4.3.14 土位移计 335

4.3.15 测缝计（裂缝计） 336

4.3.15.1 埋入式测缝计 336

4.3.15.2 表面测缝计 336

4.3.15.3 三向测缝计 337

4.3.16 脱空计 337

4.3.17 位错计 337

4.3.18 倾角计 338

4.3.19 收敛测点 338

4.3.19.1 安装灌浆钢筋锚头 338

4.3.19.2 安装玻璃树脂锚固钢筋锚头 339

4.3.19.3 安装膨胀锚头 339

4.3.19.4 安装钢构件上锚头 339

4.4 渗流监测仪器及设施安装埋设 340

4.4.1 测压管 340

4.4.1.1 安装埋设与灵敏度检验 340

4.4.1.2 管口装置及保护 341

4.4.2 孔隙水压力计（渗压计） 341

4.4.2.1 坑槽安装埋设法 341

4.4.2.2 钻孔安装埋设法 342

4.4.3 水位计 342

4.4.4 量水堰 343

4.4.4.1 量水堰的设置要求 343

4.4.4.2 量水堰的流量计算公式 343

4.4.4.3 观测要求 343

4.4.5 分布式光纤 343

4.4.5.1 分布式光纤光缆安装 343

4.4.5.2 光纤的连接 344

4.5 应力应变及温度监测仪器安装埋设 345

4.5.1 无应力计 345

4.5.2 应变计（组） 345

4.5.3 钢板计 345

4.5.4 钢筋应力计 346

4.5.5 锚杆应力计 347

4.5.6 锚杆测力计 347

4.5.7 锚索测力计 347

4.5.8 土压力计 348

4.5.9 温度计 349

4.6 动力及水力学监测仪器安装埋设 349

4.6.1 强震仪 349

4.6.1.1 安装一般要求 349

4.6.1.2 仪器组装与安装 350

4.6.2 脉动压力计 350

4.6.3 水听器 350

4.7 仪器保护与电缆连接 351

4.7.1 一般规定 351

4.7.2 仪器埋设初期的保护 351

4.7.3 仪器运行期的保护 351

4.7.4 仪器设备的日常维护 351

4.7.5 仪器电缆的保护和标识 352

4.7.6 仪器电缆连接 352

4.8 安全监测测量仪表维护 353

4.8.1 一般维护方法 353

4.8.2 全站仪 354

4.8.3 水准仪 354

4.8.4 GPS设备 355

4.8.5 觇标 355

4.8.6 激光准直系统 355

4.8.7 垂线系统 356

4.8.8 引张线系统 356

4.8.9 静力水准系统 356

4.8.10 引张线式水平位移计系统 356

4.8.11 水管式沉降仪 357

4.8.12 收敛计 357

4.8.13 钻孔倾斜仪 357

4.8.14 竖直传高仪 357

4.8.15 电测水位计 358

4.8.16 钢弦式仪器测量仪表 358

4.8.17 差动电阻式仪器测量仪表 358

4.8.18 压阻式仪器测量仪表 358

4.8.19 电位器式仪器测量仪表 358

4.8.20 光纤光栅式仪器测量仪表 359

4.8.21 渗压设施 359

4.8.22 脉动压力计 359

参考文献 360

第5章 安全监测自动化系统 363

5.1 安全监测自动化系统设计依据和原则 363

5.1.1 重要性及必要性 363

5.1.2 设计依据和原则 364

5.1.2.1 设计依据 364

5.1.2.2 设计原则 364

5.2 安全监测自动化系统的构成、功能及性能 364

5.2.1 类型 364

5.2.2 总体结构 366

5.2.3 安全监测自动化系统的功能 366

5.2.4 安全监测自动化系统的性能 367

5.3 安全监测自动化系统数据采集装置 367

5.3.1 主要技术指标及要求 367

5.3.2 模块类型及特性 368

5.3.3 功能特点及配置 368

5.3.4 布置设计原则 369

5.4 安全监测自动化系统网络及通信 369

5.4.1 网络设计 369

5.4.2 网络拓扑结构 370

5.4.3 通信介质 371

5.5 安全监测自动化系统软件及信息管理 371

5.5.1 系统软件 371

5.5.2 应用软件 371

5.5.3 常见的安全监测信息管理系统应用软件 372

5.5.3.1 大坝安全监测管理软件 372

5.5.3.2 大坝远程管理系统软件 373

5.6 安全监测自动化系统的防雷接地系统 373

5.6.1 雷击形式及入侵途径 373

5.6.2 直击雷的防护 374

5.6.2.1 合理地进行系统设计 374

5.6.2.2 技术防雷 374

5.6.3 雷电电磁脉冲（LEMP）防护 375

5.7 工程实例 376

5.7.1 小湾水电站安全监测自动化系统 376

5.7.2 十三陵蓄能电厂安全监测自动化系统 376

5.7.3 山东泰安抽水蓄能电站安全监测自动化系统 377

5.7.4 北疆供水工程安全监测自动化系统 378

5.7.5 北溪水闸安全监测自动化系统 380

5.8 产品验收 381

5.8.1 验收步骤与组织 381

5.8.2 出厂验收 381

5.8.3 现场验收 381

5.9 安全监测自动化系统安装调试、运行维护及考核验收 382

5.9.1 系统安装调试 382

5.9.2 系统运行维护 382

5.9.3 考核验收 382

5.10 安全监测自动化系统主要考核指标 383

5.10.1 有效数据缺失率 383

5.10.2 采集装置平均无故障时间 383

5.10.3 单测点比测指标 383

5.10.4 短期测值稳定性 383

参考文献 383

第6章 监测资料分析与评价 387

6.1 资料分析的内容、要求和方法 387

6.1.1 资料分析的内容 387

6.1.1.1 大坝监测效应量的变化规律 387

6.1.1.2 大坝结构性态存在的问题 387

6.1.1.3 大坝结构性态变化的预测 387

6.1.1.4 大坝结构性态的客观判断 387

6.1.2 资料分析的要求 387

6.1.2.1 监测数据和检查资料要确实可靠 387

6.1.2.2 计算和分析方法要科学合理 387

6.1.2.3 资料分析和成果要及时反馈 387

6.1.2.4 分析成果要全面反映 387

6.1.2.5 分析和评价要突出重点 388

6.1.2.6 分析方法和手段技术要先进 388

6.1.2.7 分析过程要人机结合 388

6.1.2.8 组织管理要做好 388

6.1.3 资料分析的方法 388

6.1.3.1 常规分析 388

6.1.3.2 定量正分析 388

6.1.3.3 定量反分析 388

6.1.4 各阶段资料分析的侧重点 389

6.1.4.1 施工阶段 389

6.1.4.2 首次蓄水阶段 389

6.1.4.3 运行阶段 389

6.2 资料分析的基础工作 389

6.2.1 资料的收集与积累 389

6.2.1.1 监测资料的收集 389

6.2.1.2 水工建筑物资料的收集 390

6.2.1.3 其他资料的收集 390

6.2.2 资料的整理和整编 390

6.2.2.1 原始监测数据的检验 390

6.2.2.2 变形效应量的计算 390

6.2.2.3 渗流效应量的计算 391

6.2.2.4 应力应变及温度监测效应量的计算 392

6.2.2.5 监测成果表的编制及绘图 394

6.2.2.6 监测资料的整编 394

6.3 环境量及监测效应量真伪性分析 395

6.3.1 环境量分析 395

6.3.2 监测效应量的误差分析 396

6.3.2.1 监测效应量误差的定义 396

6.3.2.2 监测效应量误差的研究意义 396

6.3.2.3 监测效应量误差的来源 396

6.3.2.4 监测效应量误差的分类 396

6.3.3 监测效应量真伪性分析 397

6.3.3.1 监测效应量真伪的定义 397

6.3.3.2 监测效应量真伪性分析方法 397

6.4 监测资料的常规分析 397

6.4.1 特征值统计分析 397

6.4.1.1 环境量特征值统计 397

6.4.1.2 物理量特征值统计 399

6.4.2 对比分析 399

6.4.2.1 与历史测值比较 399

6.4.2.2 与相关的资料对照 399

6.4.2.3 与设计计算值及模型试验值比较 399

6.4.2.4 与规定的安全监控值和预测值比较 399

6.4.3 变化过程分析 399

6.4.3.1 水位变化过程分析 399

6.4.3.2 气温变化过程分析 399

6.4.3.3 水温变化过程分析 400

6.4.3.4 坝体温度变化过程分析 400

6.4.3.5 坝基温度变化过程分析 401

6.4.3.6 混凝土坝基扬压力变化过程分析 402

6.4.3.7 混凝土坝体及坝基排水量变化过程线绘制与分析 402

6.4.3.8 混凝土坝变形变化过程分析 403

6.4.3.9 混凝土坝接缝及裂缝变化过程分析 405

6.4.3.10 坝体混凝土应力变化过程分析 407

6.4.4 分布图比较分析 409

6.4.4.1 坝前水温分布图的绘制及分析 409

6.4.4.2 坝体温度分布图的绘制及分析 410

6.4.4.3 混凝土坝基扬压力分布图的绘制及分析 411

6.4.4.4 混凝土坝体及坝基排水量分布图的绘制及分析 413

6.4.4.5 混凝土坝变形分布图的绘制及分析 413

6.4.4.6 坝体混凝土应力分布图的绘制及分析 414

6.4.5 相关图比较分析 414

6.5 变形和应力监测量的统计模型 416

6.5.1 混凝土坝变形监测点的统计模型 416

6.5.1.1 引言 416

6.5.1.2 统计模型各因子的选择 416

6.5.1.3 应用实例 418

6.5.2 土石坝变形监测量的统计模型 419

6.5.2.1 变形的统计模型 419

6.5.2.2 应用实例 420

6.5.3 地下洞室周壁变形的统计模型 420

6.5.3.1 无支护的洞室在施工期周壁变形的统计模型 420

6.5.3.2 洞室支护的周壁变形的统计模型 421

6.5.3.3 运行期有压隧洞洞壁变形的统计模型 421

6.5.4 边坡变形量的统计模型 421

6.5.5 应力统计模型 421

6.5.5.1 实际应力计算 421

6.5.5.2 应力应变统计模型 423

6.5.5.3 应用实例 424

6.6 渗流监测量的统计模型 425

6.6.1 混凝土坝坝体和坝基渗压的统计模型 425

6.6.1.1 引言 425

6.6.1.2 坝体渗透压力的统计模型 425

6.6.1.3 混凝土坝坝基扬压力的统计模型及成果分析 426

6.6.1.4 两岸地下水位的统计模型 428

6.6.2 土石坝浸润线测压管水位的统计模型 428

6.6.2.1 统计模型及因子选择 428

6.6.2.2 应用实例 429

6.6.3 渗流量的统计模型 430

6.6.3.1 统计模型及因子选择 430

6.6.3.2 应用实例 431

6.7 确定性模型和混合模型 431

6.7.1 混凝土坝的位移确定性模型和混合模型 431

6.7.1.1 各分量的计算公式 431

6.7.1.2 参数估计 435

6.7.1.3 变形单测点确定性模型和混合模型的应用举例 435

6.7.2 混凝土坝的应力确定性模型和混合模型 437

6.7.2.1 基本原理 437

6.7.2.2 应用实例 438

6.7.3 土石坝渗压的确定性模型 438

6.7.3.1 渗压确定性模型的表达式 438

6.7.3.2 应用实例 440

6.8 安全监测资料的反演 441

6.8.1 混凝土坝坝体弹性模量和线膨胀系数及基岩变形模量的反演 441

6.8.1.1 基本原理和方法 441

6.8.1.2 反演Ec、Er和αc时应注意的问题 441

6.8.2 土石坝材料的物理力学参数和徐变度的反演 443

6.8.2.1 物理力学参数的反演 443

6.8.2.2 徐变度的反演 444

6.8.2.3 应用实例 445

6.8.2.4 土石坝徐变度的反演 445

6.8.3 拟定大坝安全监控指标的方法 445

6.8.3.1 数理统计法 445

6.8.3.2 结构计算分析法 446

6.8.3.3 应用实例 447

6.9 安全性态综合评价 450

6.9.1 综合评价的体系结构及方法 450

6.9.2 综合评价的主要过程和实施要点 450

6.9.2.1 主要过程 450

6.9.2.2 实施要点 451

6.9.3 应用实例 453

6.9.3.1 工程的关键问题 453

6.9.3.2 荷载效应集的分析 453

6.9.3.3 综合评价 453

6.9.3.4 处理措施 454

参考文献 454