1、20092009年年3 3月月 聯系電話：聯系電話13701139497 電子郵箱：電子郵箱：n第一節第一節 概述概述n第二節第二節 監測資料的整理與整編監測資料的整理與整編 n第三節第三節 監測資料的初步分析監測資料的初步分析n第四節第四節 監測資料定量分析與數學模型監測資料定量分析與數學模型n第五節第五節 混凝土應力應變分析混凝土應力應變分析n第六節第六節 監測資料的反分析監測資料的反分析n第七節第七節 綜合分析與大壩安全評價綜合分析與大壩安全評價n第八節第八節 大壩安全監控大壩安全監控一、監測資料管理與分析的內涵一、監測資料管理與分析的內涵監測資料的管理與分析是

2、大壩安全監測最后環節，是監測資料的管理與分析是大壩安全監測最后環節，是大壩安全管理的核心內容。大壩安全管理的核心內容。大壩安全監測貫穿大壩建設與運行管理的全過程，一般可分為以大壩安全監測貫穿大壩建設與運行管理的全過程，一般可分為以 下五個重要環節，即：下五個重要環節，即： 1）監測設計）監測設計 2）安裝埋設）安裝埋設 3）數據采集）數據采集4）資料整理整編及初步分析）資料整理整編及初步分析 5）大壩性態的研究及評價）大壩性態的研究及評價水庫大壩安全管理條例水庫大壩安全管理條例 “第十九條第十九條 大壩管理單位必須按照有關技術標大壩管理單位必須按照有關技術標準，對大壩進行安全監測和檢查；對監測

3、資料準，對大壩進行安全監測和檢查；對監測資料應當及時整理分析，隨時掌握大壩運行狀況。應當及時整理分析，隨時掌握大壩運行狀況。發現異常現象和不安全因素時，大壩管理單位發現異常現象和不安全因素時，大壩管理單位應當立即報告大壩主管部門，及時采取措施。應當立即報告大壩主管部門，及時采取措施。”1 1）對監測數據及有關資料進行系統的整編）對監測數據及有關資料進行系統的整編2 2）實現文檔化及電子化信息管理）實現文檔化及電子化信息管理3 3）進行必要的定量和定性分析）進行必要的定量和定性分析4 4）對大壩工作性態做出及時的分析、解釋、評估和預測，）對大壩工作性態做出及時的分析、解釋、評估和預測， 掌握規律

4、、發現問題、判斷安全。掌握規律、發現問題、判斷安全。5 5）為有效地監控大壩安全、指導大壩運行和維護提供可靠）為有效地監控大壩安全、指導大壩運行和維護提供可靠 的依據。的依據。 1.1.監測資料要準確、連續、系統監測資料要準確、連續、系統2.2.監測信息管理系統要實用、可靠。監測信息管理系統要實用、可靠。3.3.資料整理和分析要及時。資料整理和分析要及時。4.4.資料分析要反映全面，又要重點突出。資料分析要反映全面，又要重點突出。5.5.實現實現“人人資料資料工具工具”結合。結合。6.6.加強管理及培訓，提高業務素質及水平。加強管理及培訓，提高業務素質及水平。二、監測資料管理與分析在工程中的作

5、用二、監測資料管理與分析在工程中的作用 1.1.為大壩安全評價提供依據為大壩安全評價提供依據 2.2.掌握運行規律監視大壩安全運用、改善運行狀況掌握運行規律監視大壩安全運用、改善運行狀況 3.3.及時發現大壩運行異常，不失時機采取補救措施及時發現大壩運行異常，不失時機采取補救措施 4.4.根據分析成果發揮已有工程效益根據分析成果發揮已有工程效益 5.5.用于安全預測及預報，避免或減少損失用于安全預測及預報，避免或減少損失 6.6.為科研提供信息，提高大壩設計和施工水平為科研提供信息，提高大壩設計和施工水平一、監測資料的收集一、監測資料的收集 1.1.監測資料：監測資料：監測成果、監測設計與管理

6、、儀器設備等資料。監測成果、監測設計與管理、儀器設備等資料。 2.2.地質及水工建筑物資料：地質及水工建筑物資料：地質、設計、施工、試驗、運用資料。地質、設計、施工、試驗、運用資料。 3.3.其它資料：其它資料：國內外壩工監測及分析成果，各種技術參考資料。國內外壩工監測及分析成果，各種技術參考資料。 二、監測資料的整理與整編二、監測資料的整理與整編 1.1.監測資料整理：監測資料整理： 數據檢驗及內容：數據檢驗及內容：設計布置、儀器選型、安裝埋設是否符合規定？設計布置、儀器選型、安裝埋設是否符合規定？ 各項被檢驗數值是否在限差以內？各項被檢驗數值是否在限差以內？ 是否存在粗差或系統誤差？是否存

7、在粗差或系統誤差？ 若判定監測數據超出限差時，立即重測；無法重測則剔除。若判定監測數據超出限差時，立即重測；無法重測則剔除。 物理量計算：物理量計算：參數、公式、符號，以及基準值的選取參數、公式、符號，以及基準值的選取 數據報表、繪圖：數據報表、繪圖：成果填報、過程線、分布圖及相關圖繪制成果填報、過程線、分布圖及相關圖繪制 誤差源：誤差源： 1)1)儀器系統誤差；儀器系統誤差； 2)2)人為誤差人為誤差( (測、讀、記錄、計算錯測、讀、記錄、計算錯) )； 3)3)自然條件引起的誤差；自然條件引起的誤差； 4)4)測量方法誤差。測量方法誤差。 誤差分類：誤差分類： 系統誤差系統誤差 隨機誤差隨

8、機誤差( (偶然誤差偶然誤差) ) 粗差粗差( (疏失誤差疏失誤差) ) 2.2.監測資料整編監測資料整編 一般以自然年或特殊要求一般以自然年或特殊要求( (各階段各階段) )為一整編時段，資料整編包括：為一整編時段，資料整編包括： 資料匯集、檢查考證、成果圖表編制、工程施工或運行及監測情況等。資料匯集、檢查考證、成果圖表編制、工程施工或運行及監測情況等。 三、整編成果質量要求三、整編成果質量要求 項目齊全、數據準確、圖表完整、方法正確、資料豐富、說明完備、規項目齊全、數據準確、圖表完整、方法正確、資料豐富、說明完備、規格統一、內容全面、重點突出、結論清楚。格統一、內容全面、重點突出、結論清楚

9、。準確但不精確準確但不精確 既精確也準確既精確也準確 既不精確也不準確既不精確也不準確 精確但不準確精確但不準確 一、常用的初步分析方法一、常用的初步分析方法 1.1.繪制時間過程線：繪制時間過程線：反映測值隨時間變化過程及規律反映測值隨時間變化過程及規律 2.2.繪制測值分布圖：繪制測值分布圖：反映測值沿空間分布情況反映測值沿空間分布情況 3.3.繪制成果相關圖：繪制成果相關圖：反映測值和相關因素反映測值和相關因素( (水位、溫度水位、溫度) )關系、密切程度關系、密切程度 4.4.對測值比較對照：對測值比較對照：與以前測值、歷史特征值、同條件與以前測值、歷史特征值、同條件( (水位、溫度水

10、位、溫度) ) 相鄰點、其它監測項目比較；相鄰點、其它監測項目比較； 與設計及試驗值、安全控制值，以及預測值比較。與設計及試驗值、安全控制值，以及預測值比較。二、影響基本因素二、影響基本因素（分析測值變化規律及異常現象）（分析測值變化規律及異常現象） 1.1.觀測因素：觀測因素：誤差分析誤差分析 2.2.荷載因素：荷載因素：外力、溫度、水位、地震、冰壓力、泥沙壓力等外力、溫度、水位、地震、冰壓力、泥沙壓力等 3.3.結構因素：結構因素：壩基壩基( (地質條件和基礎處理情況地質條件和基礎處理情況) ) 壩體壩體( (壩尺寸、材料質量及特性、結構變化壩尺寸、材料質量及特性、結構變化) )監測資料分

11、析的任務：監測資料分析的任務： 就在于通過具有一定精度的觀測資料，認識大壩觀測就在于通過具有一定精度的觀測資料，認識大壩觀測數值在空間分布和時間發展上的規律性，掌握它和各種內數值在空間分布和時間發展上的規律性，掌握它和各種內外因素的聯系，從觀測值的變化來考察和發現大壩結構的外因素的聯系，從觀測值的變化來考察和發現大壩結構的變化和異常現象，防止大壩結構的變化向不安全的方向發變化和異常現象，防止大壩結構的變化向不安全的方向發展到質變。展到質變。 邊坡位移分布圖邊坡位移分布圖壩體位移場分布圖壩體位移場分布圖測斜位移值分布測斜變化值分布000150010101510102015201510102015

12、201yx水位m 水頭m a26y- p- 01h與水位相關關系圖 2008 2009三、混凝土壩體溫度三、混凝土壩體溫度 壩體混凝土溫度場的變化會引起溫度應力變化，直接影響壩體變形及壩體混凝土溫度場的變化會引起溫度應力變化，直接影響壩體變形及強度，壩體混凝土溫度資料是反映大壩工作條件的一項基本資料。強度，壩體混凝土溫度資料是反映大壩工作條件的一項基本資料。 影響因素：影響因素： 1 1）施工因素：混凝土入倉及溫控措施；）施工因素：混凝土入倉及溫控措施； 2 2）外部邊界條件：外部介質（水、氣、地溫及太陽輻射）溫度影響；）外部邊界條件：外部介質（水、氣、地溫及太陽輻射）溫度影響； 3 3）砼熱

13、物理性能：外界熱量傳入與內部熱量流出與砼熱物理性能及幾）砼熱物理性能：外界熱量傳入與內部熱量流出與砼熱物理性能及幾 何特性有關。何特性有關。 混凝土壩體溫度分析包括：混凝土壩體溫度分析包括： 溫控效果是否滿足設計要求溫控效果是否滿足設計要求( (最高溫度、最低溫度、升溫及降溫速度、最高溫度、最低溫度、升溫及降溫速度、分布規律等），混凝土是否出現溫度裂縫。分布規律等），混凝土是否出現溫度裂縫。四、混凝土壩變形四、混凝土壩變形 混凝土壩變形一般分為：混凝土壩變形一般分為： 水平位移、垂直位移、撓度、接縫開度、傾斜等。水平位移、垂直位移、撓度、接縫開度、傾斜等。 變形原因有：變形原因有： 溫度、水荷

14、載、自重、基礎變形、混凝土徐變、濕脹干縮、溫度、水荷載、自重、基礎變形、混凝土徐變、濕脹干縮、 地震力等。分析時一般歸為三類：地震力等。分析時一般歸為三類： 荷載變形荷載變形與庫水位靜水壓力有關的彈性變形與庫水位靜水壓力有關的彈性變形 溫度變形溫度變形與氣溫、水溫和砼水化熱等有關的溫度變形與氣溫、水溫和砼水化熱等有關的溫度變形 時效變形時效變形與水壓和壩體自重有關的壩體、壩基時效變形與水壓和壩體自重有關的壩體、壩基時效變形 th4321hhhhh1 1）向下游的壩體彎曲變形）向下游的壩體彎曲變形2 2）向下游轉動的壩基壩體變形）向下游轉動的壩基壩體變形3 3）向上游轉動的壩基壩體變位）向上游轉

15、動的壩基壩體變位4 4）向下游的壩基壩體水平位移）向下游的壩基壩體水平位移1.1.荷載變形荷載變形（靜水壓力引起的彈性變形）（靜水壓力引起的彈性變形）2.2.壩體溫度變形壩體溫度變形（可恢復變形）（可恢復變形） 不均勻溫度分布可以分解為平均溫度和溫度梯度，溫度變形相不均勻溫度分布可以分解為平均溫度和溫度梯度，溫度變形相應地分為兩部分。應地分為兩部分。 重力壩上下游面的溫度差或溫度梯度的變化引起壩向上游或下重力壩上下游面的溫度差或溫度梯度的變化引起壩向上游或下游撓曲。冬季上游面的溫度高于下游面的溫度，壩向下游撓曲，而游撓曲。冬季上游面的溫度高于下游面的溫度，壩向下游撓曲，而在夏季則相反；平均溫度

16、的變化則使壩在垂直方向發生變形。在夏季則相反；平均溫度的變化則使壩在垂直方向發生變形。 平均溫度會使拱壩拱環產生變形，夏季溫度高，拱環伸張，產平均溫度會使拱壩拱環產生變形，夏季溫度高，拱環伸張，產生向上游的變位；冬季相反，則向下游的變位。生向上游的變位；冬季相反，則向下游的變位。3.3.時效變形時效變形（水壓及自重引起）（水壓及自重引起） 由于混凝土的收縮、徐變以及基礎巖體的軟弱夾層和破碎帶等由于混凝土的收縮、徐變以及基礎巖體的軟弱夾層和破碎帶等在外荷載的作用下壓實而引起的變形，它的特點是剛加荷時變化較大，在外荷載的作用下壓實而引起的變形，它的特點是剛加荷時變化較大，以后即使荷載不增大，也要發

17、生緩慢的變化，隨時間增長而趨向穩定。以后即使荷載不增大，也要發生緩慢的變化，隨時間增長而趨向穩定。如果荷載除掉，也不能恢復。如果荷載除掉，也不能恢復。 變形規律分析包括：變形規律分析包括： 1 1）水平位移變化規律）水平位移變化規律 2 2）垂直位移變化規律）垂直位移變化規律 3 3）接縫開合度變化規律）接縫開合度變化規律 五、土石壩變形五、土石壩變形 壩身材料的自重作用下正常壓縮，壩基沉降，以及壩體干縮壩身材料的自重作用下正常壓縮，壩基沉降，以及壩體干縮或濕陷；或壩基因剪切破壞而變位。前幾種原因為正常現象，或濕陷；或壩基因剪切破壞而變位。前幾種原因為正常現象，最后一種原因則易導致壩體裂縫、局

18、部破壞，甚至整體坍塌。最后一種原因則易導致壩體裂縫、局部破壞，甚至整體坍塌。1.1.自重壓縮變形自重壓縮變形 土體承壓后將發生變形，并以水平及垂直位移同時發生的土體承壓后將發生變形，并以水平及垂直位移同時發生的情況居多。一般土石壩受荷載后變形的規律為：上游面向上游情況居多。一般土石壩受荷載后變形的規律為：上游面向上游位移，下游面向下游位移。位移，下游面向下游位移。2.2.庫水位引起的變形庫水位引起的變形 庫水位對土石壩變形影響很復雜，主要包括：庫水位對土石壩變形影響很復雜，主要包括： 1）基礎變形、）基礎變形、 2）干濕變化影響有效應力、土的力學性質）干濕變化影響有效應力、土的力學性質 3）滲

19、透變形，管涌及流土）滲透變形，管涌及流土3.3.不均勻沉降變形不均勻沉降變形 主要原因為壩體加荷及固結，但變形還與填土高度有關。主要原因為壩體加荷及固結，但變形還與填土高度有關。 若因河谷地形及壩內建筑物或不同材料分區影響發生不均若因河谷地形及壩內建筑物或不同材料分區影響發生不均勻沉降，可能會產生壩的縱向或橫向裂縫。勻沉降，可能會產生壩的縱向或橫向裂縫。六、堆石壩變形六、堆石壩變形 可分為沉降變形，向下游水平位移，以及由兩岸向河谷中心可分為沉降變形，向下游水平位移，以及由兩岸向河谷中心側向移動三種，主要由地基和堆石壩在水壓力及堆石自重作用下側向移動三種，主要由地基和堆石壩在水壓力及堆石自重作用

20、下產生。產生。 據實測資料統計：據實測資料統計： a.a.堆石壩的總沉降值均為壩高的堆石壩的總沉降值均為壩高的0.6%0.6%5%, 5%, 最大沉降值，一最大沉降值，一般發生在壩高的般發生在壩高的2/52/5處處, ,沉降主要發生在水庫最初運用的幾年間。沉降主要發生在水庫最初運用的幾年間。 b.b.由于水壓力作用，堆石壩向下游方向的水平位移值約為垂由于水壓力作用，堆石壩向下游方向的水平位移值約為垂直沉降值的直沉降值的0.50.51.01.0倍。堆石壩總的位移方向，大致與上游壩面倍。堆石壩總的位移方向，大致與上游壩面相垂直或稍微向下偏斜。相垂直或稍微向下偏斜。七、滲流七、滲流 1.1.壩基揚壓

21、力壩基揚壓力 影響因素：上、下游水位、壩基防滲條件（地質及帷幕、排水）影響因素：上、下游水位、壩基防滲條件（地質及帷幕、排水） 繪制過程線、分布圖及相關圖是分析揚壓力隨時間變化情況的常用方法。繪制過程線、分布圖及相關圖是分析揚壓力隨時間變化情況的常用方法。 揚壓力變化特點：揚壓力變化特點：受庫水位影響、變化滯后、變幅（上、下游部位與上、下游受庫水位影響、變化滯后、變幅（上、下游部位與上、下游水位相近，中間部位下，且愈靠下游變幅越小）、與壩基地質和防滲條件有關。水位相近，中間部位下，且愈靠下游變幅越小）、與壩基地質和防滲條件有關。 2.2.壩體孔隙壓力壩體孔隙壓力 影響因素：內因：影響因素：內因

22、：壩體均勻滲透、不均勻滲透壩體均勻滲透、不均勻滲透 外陰：外陰：上下游庫水位、壩體混凝土溫度（溫高裂隙閉合、上下游庫水位、壩體混凝土溫度（溫高裂隙閉合、 溫低裂隙張開）溫低裂隙張開） 3.3.壩體及壩基漏水壩體及壩基漏水 壩體和壩基都存在不同程度的漏水，長期漏水會造成溶蝕，削弱壩體和壩基都存在不同程度的漏水，長期漏水會造成溶蝕，削弱壩的強度、影響壩的壽命，漏水還可能導致機械管涌破壞壩的地基。壩的強度、影響壩的壽命，漏水還可能導致機械管涌破壞壩的地基。 突然出現的大量漏水往往是壩破裂、錯位的先兆突然出現的大量漏水往往是壩破裂、錯位的先兆，因此及時整理，因此及時整理分析壩體及壩基漏水資料對于了解壩

23、的滲透情況和阻水、排水系統的分析壩體及壩基漏水資料對于了解壩的滲透情況和阻水、排水系統的工作狀況，及時發現隱患和為處理措施提供依據，都有重要的意義。工作狀況，及時發現隱患和為處理措施提供依據，都有重要的意義。 壩體及壩基漏水表現特征：壩體及壩基漏水表現特征： 1 1）從上游壩面滲入壩體經壩體排水管排出的漏水；）從上游壩面滲入壩體經壩體排水管排出的漏水； 2 2）經過基巖與壩體接觸面以及透過基巖并繞過和穿過帷幕滲漏，）經過基巖與壩體接觸面以及透過基巖并繞過和穿過帷幕滲漏，再經壩基排水孔涌出的漏水；再經壩基排水孔涌出的漏水； 3 3）沿著防滲處理不佳的橫縫、水平澆筑縫及上游壩面串通的裂隙）沿著防滲

24、處理不佳的橫縫、水平澆筑縫及上游壩面串通的裂隙入滲，并以廊道或下游壩面滲出的漏水；入滲，并以廊道或下游壩面滲出的漏水； 4 4）繞過壩底防、排水設施，從基巖排向下游的漏水；）繞過壩底防、排水設施，從基巖排向下游的漏水； 5 5）繞過壩兩端由岸坡巖石滲向下游的漏水。）繞過壩兩端由岸坡巖石滲向下游的漏水。 影響因素：影響因素： 1）外界：上、下游水位，氣溫，水溫等）外界：上、下游水位，氣溫，水溫等 2）壩體及地基：滲透系數有關）壩體及地基：滲透系數有關 3）防滲：壩基帷幕、齒墻、壩體防滲面層等）防滲：壩基帷幕、齒墻、壩體防滲面層等 4）排水：自流排水、人工抽水）排水：自流排水、人工抽水 為了解壩體

25、及壩基漏水的變化規律、分布情況與有關因素的關為了解壩體及壩基漏水的變化規律、分布情況與有關因素的關系，常繪制測值過程線、分布圖和相關圖，繪制和分析方法與揚壓系，常繪制測值過程線、分布圖和相關圖，繪制和分析方法與揚壓力相似。力相似。 一、概述一、概述 大壩監控數學模型是利用大壩原因量及效應量的測值系列建立起來大壩監控數學模型是利用大壩原因量及效應量的測值系列建立起來的具有一定的構造形式的數學模型，可以反映效應量與原因量之間的定量的具有一定的構造形式的數學模型，可以反映效應量與原因量之間的定量變化規律。變化規律。 二、定量分析數學模型二、定量分析數學模型 1.1.大壩監測統計模型大壩監測統計模型（

26、對歷史實測資料利用數理統計方法）（對歷史實測資料利用數理統計方法） 1 1）單點逐步回歸分析模型）單點逐步回歸分析模型 2 2）多測點分布逐步回歸分析模型）多測點分布逐步回歸分析模型 2.2.大壩監測確定性模型大壩監測確定性模型（通過壩工理論構造確定性關系，利用實測值（通過壩工理論構造確定性關系，利用實測值統計分析實現計算假定和參數的合理調整，建立因果關系數學模型）統計分析實現計算假定和參數的合理調整，建立因果關系數學模型） 3.3.大壩監測混合模型大壩監測混合模型（以上兩者綜合，即對于那些與效應量關系明確（以上兩者綜合，即對于那些與效應量關系明確確定性模型；反之統計模型）確定性模型；反之統計

27、模型）一、概述一、概述 混凝土應力應變觀測的目的是了解壩體的實際的應力分布，尋混凝土應力應變觀測的目的是了解壩體的實際的應力分布，尋找最大應力（拉、壓應力和剪應力）的位置、大小和方向，以便估找最大應力（拉、壓應力和剪應力）的位置、大小和方向，以便估計大壩的強度安全程度，為大壩的運行和加固維修提供依據。計大壩的強度安全程度，為大壩的運行和加固維修提供依據。 混凝土變形的組成混凝土變形的組成： )(/)()(ee),()()(tctcttt)()()()()()()(ttttttgwtce)(te)(tc)(tt)(tw)(tg-應力引起的瞬時應變；應力引起的瞬時應變； -混凝土的徐變應變；混凝土

28、的徐變應變； -溫度變化引起的應變；溫度變化引起的應變； -濕度變化引起的應變；濕度變化引起的應變； -混凝土自生體積變形。混凝土自生體積變形。 混凝土在恒溫（混凝土在恒溫（2020）絕濕條件下，由膠凝材料）絕濕條件下，由膠凝材料的水化作用引起的體積變形，一般在（的水化作用引起的體積變形，一般在（2020100100）1010-6 -6 范圍內范圍內 （ 90d ）。）。二、無應力計分析二、無應力計分析 大壩混凝土在不受外力作用時發生的變形稱為自由體積變形，大壩混凝土在不受外力作用時發生的變形稱為自由體積變形，主要包括由于溫度變化引起的熱脹冷縮變形、濕度變化引起的主要包括由于溫度變化引起的熱脹

29、冷縮變形、濕度變化引起的濕脹干縮變形濕脹干縮變形, ,以及水泥水化作用引起的自生體積變形。以及水泥水化作用引起的自生體積變形。無應力計監測目的用于測定大壩混凝土的自由體積變形。無應力計監測目的用于測定大壩混凝土的自由體積變形。利用無應力計資料計算混凝土溫度線膨脹系數利用無應力計資料計算混凝土溫度線膨脹系數（51310-6/ ） ： 1.1.利用無應力計應變與溫度關系過程線利用無應力計應變與溫度關系過程線( (降溫段降溫段) )。 2.2.利用無應力計應變和溫度相關曲線（取直線段）。利用無應力計應變和溫度相關曲線（取直線段）。 3.3.統計模型分析。統計模型分析。 00t)()(00tttwg8

30、901112112345678901112112345678901112112341002400220023002002-001-0001 計算值 實測值 01-5-050151 殘 差 002-051-001-05-005001051 溫度分量 時效分量應變應變應變7#壩段無應力計7n1回歸結果過程線( r=. 9997 s=3. 480 )三、混凝土實際應力計算三、混凝土實際應力計算 1.1.混凝土彈模及徐變試驗資料處理混凝土彈模及徐變試驗資料處理 2.2.應變計組平衡計算應變計組平衡計算 應變計組測值過程線檢查（見后圖）：應變計組測值過程線檢查（見后圖）： 測值粗差、測值規律性、點溫度條

31、件、點應變條件檢查測值粗差、測值規律性、點溫度條件、點應變條件檢查 應變計組平衡檢查：應變計組平衡檢查： 粗差修正或剔除、儀器損壞按平面退化處理。粗差修正或剔除、儀器損壞按平面退化處理。 不平衡量過大，可能與砼骨料、埋設等原因有關。不平衡量過大，可能與砼骨料、埋設等原因有關。 3.3.復雜應力狀態換算單軸應變（扣除無應力應變）復雜應力狀態換算單軸應變（扣除無應力應變） 4.4.由單軸應變計算正應力由單軸應變計算正應力 5.5.計算剪應力計算剪應力 6.6.復雜應力狀態下主應力計算復雜應力狀態下主應力計算89011 121123456789011 121123456789011 12112341

32、0024002200230025102520305-005001 7 - 1 s 1 7 - 1 s 2 7 - 1 s 3 7 - 1 s 4 7 - 1 s 5 7 - 1 s 6 7 - 1 s 7 7 - 1 s 1 7 - 1 s 2 7 - 1 s 3 7 - 1 s 4 7 - 1 s 5 7 - 1 s 6 7 - 1 s 7 溫度應變7 #壩段2 0 5上游側7 - 1 s應變計組實測應變過程線一、概述一、概述 1.1.正、反分析的定義正、反分析的定義 正分析：正分析：給定材料參數和荷載，通過計算求出結構的效應量。給定材料參數和荷載，通過計算求出結構的效應量。 反分析：反分析

33、：根據建筑物施工期和運行期實測的變位、應力、溫根據建筑物施工期和運行期實測的變位、應力、溫 度、水頭等，反過來推算材料參數和荷載。度、水頭等，反過來推算材料參數和荷載。 2.2.反分析的特點反分析的特點 1 1）已知的實測效應量是各種因素的綜合反映；）已知的實測效應量是各種因素的綜合反映； 2 2）反分析的計算量通常很大。）反分析的計算量通常很大。 3.3.反分析注意掌握的原則反分析注意掌握的原則 1 1）抓住主要因素，盡可能忽略次要因素；）抓住主要因素，盡可能忽略次要因素； 2 2）盡可能把眾多因素分割開來進行反分析；）盡可能把眾多因素分割開來進行反分析； 3 3）細致分析具體條件，盡量減少

34、反分析的未知量；）細致分析具體條件，盡量減少反分析的未知量； 4 4）慎重選擇本構模型。）慎重選擇本構模型。 二、位移場反分析二、位移場反分析 根據實測位移結合有限元進行反分析，求出壩體和基巖的彈模和根據實測位移結合有限元進行反分析，求出壩體和基巖的彈模和泊松比。泊松比。三、溫度場反分析三、溫度場反分析 溫度場、導溫系數溫度場、導溫系數、導熱系數、導熱系數、表面散熱系數、表面散熱系數、 混凝土絕熱溫升混凝土絕熱溫升() )，以及混凝土線膨脹系數等反分析。，以及混凝土線膨脹系數等反分析。四、滲流場反分析四、滲流場反分析 為了解建壩后巖體（或土石壩）大范圍的滲流場的變化，還需要為了解建壩后巖體（或

35、土石壩）大范圍的滲流場的變化，還需要知道大范圍內的滲透系數。利用鉆孔水位觀測資料，通過滲流場反分知道大范圍內的滲透系數。利用鉆孔水位觀測資料，通過滲流場反分析，可推算范圍內的滲透系數。析，可推算范圍內的滲透系數。 一、概述一、概述 意義：意義：為獲得對大壩真實工作性態的認識，達到監控大壩安全、為獲得對大壩真實工作性態的認識，達到監控大壩安全、指導運行維護的目標，必須在充分掌握有關基礎性資料的基礎上，采指導運行維護的目標，必須在充分掌握有關基礎性資料的基礎上，采用適當的工具和方法進行用適當的工具和方法進行“去偽存真、去粗取精、由表及里、由此及去偽存真、去粗取精、由表及里、由此及彼彼”的綜合分析。

36、的綜合分析。 條件：條件：綜合分析前首先對單測點測值提供的信息最大程度的定量綜合分析前首先對單測點測值提供的信息最大程度的定量化，關鍵是確定其趨勢性變化是穩定或趨于穩定、以一定速率發展、化，關鍵是確定其趨勢性變化是穩定或趨于穩定、以一定速率發展、還是加速發展，確定監測量的數據異常。還是加速發展，確定監測量的數據異常。 對象：對象：綜合分析的對象包括對同一項目多個測點監測值的綜合分綜合分析的對象包括對同一項目多個測點監測值的綜合分析，對同一個部位多種監測項目的綜合分析，同一建筑物各個部位監析，對同一個部位多種監測項目的綜合分析，同一建筑物各個部位監測成果的綜合分析。測成果的綜合分析。 目標：目標

37、：辨別監測量的數據異常，排除儀器系統的異常，確定結構辨別監測量的數據異常，排除儀器系統的異常，確定結構異常現象及異常程度。異常現象及異常程度。 t ty y加速加速勻速勻速減速減速二、各類水工建筑物重點分析內容二、各類水工建筑物重點分析內容 1.1.混凝土壩混凝土壩 1 1）壩基、壩肩穩定狀態（變形、滲流）；）壩基、壩肩穩定狀態（變形、滲流）； 判斷：判斷：壩基、壩肩穩定性，緩傾角軟弱地質條件穩定情況。壩基、壩肩穩定性，緩傾角軟弱地質條件穩定情況。 2 2）壩體強度性狀（變形、應力）；）壩體強度性狀（變形、應力）； 判斷：判斷：壩體強度、剛度和整體情況。壩體強度、剛度和整體情況。 3 3）壩體

38、耐久性。）壩體耐久性。 2.2.土石壩土石壩 1 1）滲透穩定性態（孔隙水壓力、浸潤線、滲漏水）；）滲透穩定性態（孔隙水壓力、浸潤線、滲漏水）； 判斷：判斷：心墻等防滲體的滲透穩定狀態。心墻等防滲體的滲透穩定狀態。 2 2）結構穩定性態（水平、垂直位移、孔隙水壓力、外表檢查）。）結構穩定性態（水平、垂直位移、孔隙水壓力、外表檢查）。 判斷：判斷：是否可能發生整體或部分剪切破壞。是否可能發生整體或部分剪切破壞。二、各類水工建筑物重點分析內容二、各類水工建筑物重點分析內容 3.3.邊坡邊坡 1 1）邊坡表層、深層變形）邊坡表層、深層變形 2 2）邊坡內地下水位、滲壓力、排（滲）水量）邊坡內地下水位

39、、滲壓力、排（滲）水量 3 3）邊坡錨固受力狀態）邊坡錨固受力狀態 4 4）爆破或地震動力作用（巖體質點振動速度、加速度及動）爆破或地震動力作用（巖體質點振動速度、加速度及動 應變等）應變等） 判斷：判斷：高邊坡巖體穩定狀態。高邊坡巖體穩定狀態。 4.4.地下洞室地下洞室 1 1）圍巖變形、滲壓）圍巖變形、滲壓 2 2）圍巖加固受力狀態）圍巖加固受力狀態 3 3）砼襯砌應力應變及裂縫）砼襯砌應力應變及裂縫三、不同階段分析評價重點三、不同階段分析評價重點 1.1.首次蓄水階段首次蓄水階段（水庫開始蓄水至設計正常蓄水位為止）（水庫開始蓄水至設計正常蓄水位為止）； 2.2.水庫開始蓄滿，大壩顯示穩定

40、運行階段水庫開始蓄滿，大壩顯示穩定運行階段（2 2年左右）年左右）； 3.3.大壩達到穩定狀態后的階段大壩達到穩定狀態后的階段（大壩正式運行階段）（大壩正式運行階段）； 4.4.大壩處于老化階段大壩處于老化階段（40405050年后）年后）。 不同的運行階段通過資料分析所要認識的問題是不同的，相應的分析不同的運行階段通過資料分析所要認識的問題是不同的，相應的分析方法及內容都需要做一定的調整，例如，首次蓄水期間觀測資料難以建立方法及內容都需要做一定的調整，例如，首次蓄水期間觀測資料難以建立有效的監控數學模型，此時，采明設計允許值作為檢查監測量正常與否的有效的監控數學模型，此時，采明設計允許值作為

41、檢查監測量正常與否的主要指標。主要指標。 初蓄期初蓄期失失事事概概率率pf平穩運行期平穩運行期末期末期t故障期故障期偶發故障期偶發故障期磨損故障期磨損故障期“浴盆曲線浴盆曲線”四、大壩工作性態評價四、大壩工作性態評價 1.1.正常狀態；正常狀態； 大壩（或監測的對象）達到設計要求的功能，不存在影響正常使用大壩（或監測的對象）達到設計要求的功能，不存在影響正常使用的缺陷，且各主要監測量的變化處于正常情況下的狀態。的缺陷，且各主要監測量的變化處于正常情況下的狀態。 2.2.異常狀態；異常狀態； 大壩（或監測的對象）的某項功能已不能安全滿足設計要求，或主大壩（或監測的對象）的某項功能已不能安全滿足設

42、計要求，或主要監測量出現某些異常，因而影響正常使用的狀態。要監測量出現某些異常，因而影響正常使用的狀態。 3.3.險情狀態；險情狀態； 大壩（或監測的對象）出現危及安全的嚴重缺陷，或環境中某些危大壩（或監測的對象）出現危及安全的嚴重缺陷，或環境中某些危及安全的因素正在加劇，或主要監測量出現較大異常，因而按設計條件繼及安全的因素正在加劇，或主要監測量出現較大異常，因而按設計條件繼續運行將出現大事故的狀態。續運行將出現大事故的狀態。一、概述一、概述 設計上對大壩安全運用的控制手段，主要是規定特征水位（如正常設計上對大壩安全運用的控制手段，主要是規定特征水位（如正常蓄水位、設計洪水位、校核洪水位等）

43、和與之相組合的有關荷載條件（如蓄水位、設計洪水位、校核洪水位等）和與之相組合的有關荷載條件（如地震烈度、浪壓力、淤沙高程等），并保證在發生規定的荷載組合情況下，地震烈度、浪壓力、淤沙高程等），并保證在發生規定的荷載組合情況下，壩的穩定性和強度將滿足一定標準的安全要求。壩的穩定性和強度將滿足一定標準的安全要求。 壩建成后雖然在設計控制水位以下運用，并不能排除出現不正常、壩建成后雖然在設計控制水位以下運用，并不能排除出現不正常、不安全問題的可能性，反之，壩在設計控制水位以上運用時，也可能仍處不安全問題的可能性，反之，壩在設計控制水位以上運用時，也可能仍處于正常狀態。說明建成后的壩僅用水位來控制安全是不夠的，于正常狀態。說明建成后的壩僅用水位來控制安全是不夠的， 所以說，壩建成后的安全監控要在設計認識的基礎上更深入地聯系所以說，壩建成后的安全監控要在設計認識的基礎上更深入地聯系到壩的到壩的真實工作狀態真實工作狀態來進行，它比設計控制更準確、更細致、更有效。來進行，它比設計控制更準確、更細致、更有效。 1.1.大壩本身的復雜性大壩本身的復雜性2.2.監控手段的局限性監控手段的局限性3.3.現有壩工技術水平的限制現有壩工