11第十一章 水工建筑物管理.35-26 5.ppt
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1、水工建筑物课件,xx大学水利水电学院水利水电工程系教研室xx年xx月,第十一章水工建筑物管理,11.1概述,11.2大坝安全,11.3水工建筑物监测,11.5水工建筑物维修,本章的主要内容:,11.4大坝安全评价与监控,11.1概述,1991年国务院颁布水库大坝安全管理条例规定,“必须按照有关技术标准,对大坝进行安全监测和检查”,并指出,“大坝包括永久性挡水建筑物以及与其配合运用的泄洪、输水和过船建筑物等”。这里的“大坝”,实际上是指包括大坝在内的各种水工建筑物。在国际上“大坝”一词,有时也具有“水库”、“水利枢纽”、“拦河坝”等综合性含义。主要工作:,(1)检查与观测通过观察和测验,掌握其变
2、化规律,为有效管理提供科学依据;及时发现不正常迹象,采取正确措施,防止事故发生,保证安全运用;通过原型观测,对设计的计算方法和计算数据进行验证;根据水质变化做出动态水质预报。检查观测:观察、变形、渗流、应力、温度、水流、冰情、泥沙、岸坡崩塌、库区浸没观测、抗震监测、隐患探测、河流观测以及观测资料的整编及分析。,(2)养护修理,对水工建筑物、机电设备、管理设施以及其他附属工程等进行经常性养护,并定期检修,以保持工程完整,设备完好。养护修理为:经常性的养护维修、或抢修。(3)调度运用制订调度运用方案,合理安排除害与兴利的关系,综合利用水资源,充分发挥工程效益,确保工程安全。,(4)管理自动化系统的
3、运用,主要有:大坝安全自动监控系统,防洪调度自动化系统,调度通信和警报系统,供水调度自动化系统。,(5)科研,保障安全、提高社会经济效益、延长使用年限、降低运行费及在采用新技术、新材料、新工艺等方面进行试验研究。(6)积累、分析、应用技术资料,建立技术档案。依据:中华人民共和国水法,国务院关于大坝安全管理条例、规范。,11.2大坝安全,自49年以来,已建成坝84837座(1997年)。1980年全国普查,年平均垮坝率为0.17,近期世界大坝为0.20.4。国际大坝委员会的统计,1950年前失事率为2.2,19511986为0.5,1986年前的总失事率为1.2。美国在20世纪70年代,垮坝数量
4、也很惊人,经过采取措施,到1980年垮坝率已降到0.2。我国近几年垮坝率也在降低。,大坝失事和发生事故的主要原因有:(1)设计:理论和方法还不够完善,设计假定和计算结果与实际情况还难以吻合。(2)施工:可能出现与设计不符的情况及质量问题,留下隐患与缺陷。(3)环境及坝体、坝基自身条件:在运用中可能发生的不利变化,建筑物材料老化(开裂、冲蚀、腐蚀、风化等)。(4)自然灾害:大洪水、地震、滑坡、泥石流、雪崩、上游垮坝等。,坝龄:大坝在建成后的初期和老龄化后,最容易出现问题。根据对世界大坝的统计资料,在蓄水后几年内发生失事的大坝几乎占总失事大坝数的60%。前苏联有人研究认为约占66。国际水利学研究协
5、会(IAHR)主席在1983年统计的14700座大坝中,有1105座失事破坏,其中,蓄水前5年内失事与5年后失事之比为1.27:1。我国的垮坝统计中也有类似的结论。,大坝的寿命曲线可分为初期运行、正常运行和老化期三个阶段(图12l)。由于材料老化,混凝土受寒暑交替、气候变化影响,地下水浸蚀,泥沙等作用,其强度和稳定将会逐渐降低,同时附属设施等也会出现老化现象,这就需要及时补强、修缮和更新,以免大坝出现失事的严重后果(图122)。,一、现场检查,经常检查:一种经常性、巡回性的制度式检查,一般一个月l2次;,特别检查:指发现建筑物有破坏、故障、对安全有疑虑时组织的专门性检查。,11.3水工建筑物监
6、测,定期检查:需要一定的组织形式,进行较全面的检查,如每年大汛前后的检查;,二、仪器监测,(一)变形观测,1水平位移观测,正垂线法:上端固定在坝顶附近,下端用重锤张紧钢丝,可测各测点的相对位移。倒垂线法:将不锈钢丝锚固在坝体基岩深处,顶端自由,借液体对浮子的浮力将钢丝拉紧,可测各测点的绝对位移。,(1)垂线法,视准线法是在两岸稳固岸坡上便于观测处设置工作基点,在坝顶和坝坡上布置测点,利用工作基点间的视准线来测量坝体表面各测点的水平位移。,(2)视准线法,引张线法是在坝内不同高程的廊道内,通过设在坝体外两岸稳固岩体上的工作基点,将不锈钢丝拉紧,以其作为基准线来测量各点的水平位移。,(3)引张线法
7、,激光准直法分为大气激光准直法和真空激光准直法。前者又可分为激光经纬仪法和波带板法两种,(4)激光准直法,三角网法是利用两个或三个已知坐标的点作为工作基点,通过对测点交会算出其坐标变化,从而确定其位移值(见图123)。,(5)三角网法,2铅直位移(沉降)观测,对混凝土坝坝内的铅直位移,除精密视准法外,还可用精密连通管法量测。,土石坝的固结观测,实质上也是一种铅直位移观测。它是在坝体有代表性的断面(观测断面)内埋设横梁式固结管、深式标点组、电磁式沉降计或水管式沉降计,通过逐层测量各测点的高程变化计算固结量。土石坝的孔隙水压力观测应与固结观测配合布置,用于了解坝体的固结程度和孔隙水压力的分布及消散
8、情况,合理安排施工进度,核算坝坡的稳定性。,(二)接缝、裂缝观测,观测方法是在测点处埋设金属标点或用测缝计进行。需要观测空间变化时,亦可埋设“三向标点”,如图124所示。由于非正常情况所产生的裂缝,其分布、长度、宽度、深度的测量可根据不同情况采用测缝计、设标点、千分表、探伤仪以至坑探、槽探或钻孔等方法。当土石坝的裂缝宽度大于5mm,或虽不足5mm,但较长、较深或穿过坝轴线的,以及弧形裂缝、垂直裂缝等都须进行观测。观测次数视裂缝发展情况而定。,(三)应力、应变和温度观测,1应力、应变观测,在混凝土建筑物内设置。,我国大坝安全监测经验表明:应力、应变观测比位移观测更易于发现大坝异常的先兆。,重力坝
9、:常选择一个溢流坝段和一个非溢流坝段,对重要工程和地质条件复杂的工程还应增加观测坝段。,拱坝:选拱冠处的悬臂梁和拱座断面。,土石坝:常选择12个横断面作为观测断面,在每个观测断面的不同高程上布置23排测点,测点分布在不同填筑材料区。,2温度观测,温度观测:坝体内部温度、边界温度和基岩温度观测。,在水闸的边墩、翼墙、底板等土与混凝土建筑物接触处,也常需量测土压力。,混凝土面板坝的面板应力观测,一般选择居于河床中部、1/4处及靠岸坡等有代表性的面板,其中应包含长度最大的面板。,(四)渗流观测,1土石坝的渗流观测,据国内外统计,因渗流引起大坝出现事故或失事的约占40。,(1)浸润线观测。实际上就是用
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