教 案20102011 学年第 一 学期主 讲 教 师夏 小 裕课 程 名 称工程变形监测与数据处理课程类别专业选修课学时及学分45授 课 班 级测绘071073使 用 教 材变形监测数据处理系(院、部)土木工程系教研室(实验室)测绘工程教研室课时授课计划课次序号：21-22一、课题：水利工程变形监测概述；水利工程监测项目及要求；监测系统设计；案例-小浪底大坝安全监控系统设计。二、课型：专业选修课三、目的要求： 要求学生掌握水利工程变形监测的主要内容及常用方法；水利工程监测项目的要求；监测系统的设计。 四、重点、难点：重点：水利工程变形监测的主要内容及常用方法；水利工程监测项目的要求；监测系统的设计。难点：监测系统的设计。五、教学方法及手段：讲述六、参考资料：1 黄声亨 等编，变形监测数据处理，武汉大学出版社，2003年第1版。2 陈永奇 等编，变形监测数据处理，测绘出版社，19983 吴子安 等编，工程建筑物变形监测数据处理测绘出版社 19894 李青岳，陈永奇，工程测量学，测绘出版社 19845 白迪谋，工程建筑物变形观测和变形分析，西南交通大学出版社，2002七、作业：1、对于混凝土大坝，水平位移和垂直位移的监测方法有哪些？2、大坝安全监测系统有哪些部分组成？八、授课记录：授课日期班次测绘071测绘072测绘073九、授课效果分析：通过听讲学生基本掌握水利工程变形监测的主要内容及常用方法；并对水利工程监测项目的要求和监测系统的设计有所了解，教学效果良好。十、教学进程（教学内容、教学环节及时间分配等）1、复习2、导入课题3、教学内容4、课堂总结5、布置作业讲 稿（水利工程变形监测）主要内容： 概述 监测项目及要求 监测系统设计 小浪底大坝安全监控系统设计 大坝安全评判专家系统设计一、概述 监测工作的重要性： 建国以来，我国共修建8.3万余座堤坝，其中15米以上大坝有1.9万多座，30米以上大坝有近3000座，这些工程在国民经济中发挥了巨大的作用。然而，相当一部分大坝存在着某些不安全因素，这些因素不同程度地影响工程效益的发挥，甚至威胁着下游千百万人民的生命财产安全。 世界范围内的最新统计结果表明，本世纪已建坝总的失事比例约为1%，一旦大坝失事，将引起难以估计的灾难，这已引起各国政府和人民的普遍关注。 监测系统研究进展： 监测数据的自动采集 监测信息处理系统的研究开发 综合评判专家系统的开发研究 二、监测项目及要求工作原则： （1）监测仪器和设施的布置，应明确监测目的，紧密结合工程实际，突出重点，兼顾全面，相关项目统筹安排，配合布置。应保证具有在恶劣气候条件下仍能进行重要项目的监测。 （2）仪器设备要耐久、可靠、实用、有效，力求先进和便于实现自动化监测。 （3）仪器的安装和埋设必须及时，必须按设计要求精心施工，应保证第一次蓄水期能够获得必要的监测成果，并应做好仪器的保护；埋设完工后，及时作好初期测读工作，并绘制竣工图、填写考证表，存档备查。 （4）仪器监测严格按照规程规范和设计要求进行，相关监测项目力求同时监测；针对不同监测阶段，突出重点进行监测；发现异常，立即复测；做到监测连续、数据可靠、记录真实、注记齐全、整理及时，一旦发现问题，及时上报。 （5）仪器监测应与巡视检查相结合。基本要求： （1）可行性研究阶段。提出安全监测系统的总体设计专题、监测仪器及设备的数量；监测系统的工程概算。 （2）招标设计阶段。提出监测系统设计文件，包括监测系统布置图、仪器设备清单、各监测仪器设施的安装技术要求、测次要求及工程预算等。 （3）施工阶段。提出施工详图，应做好仪器设备的检验、埋设、安装、调试和保护，应绘制竣工图，编写埋设记录和竣工报告；应固定专人进行监测工作，保证监测设施完好和监测数据连续、可靠、完整，应按时进行监测资料分析，评价施工期大坝安全状况，为施工提供决策依据。 （4）首次蓄水阶段。应制定首次蓄水的监测工作计划和主要的设计监控技术指标；按计划要求做好仪器监测和巡视检查；拟定基准值，定时对大坝安全状态作出评价并为蓄水提供依据。 （5）运行阶段。应进行经常的和特殊情况下的监测工作；定期对监测设施进行检查、维护和鉴定，以确定是否应报废、封存或继续观测、补充、完善和更新，定期对监测资料进行整编和分析。工作状态划分：应定期对监测结果进行分析研究，并按下列类型对大坝的工作状态作出评估： （1）正常状态，指大坝（或监测的对象）达到设计要求的功能，不存在影响正常使用的缺陷，且各主要监测量的变化处于正常情况下的状态。 （2）异常状态，指大坝（或监测的对象）的某项功能已不能完全满足设计要求，或主要监测量出现某些异常，因而影响正常使用的状态。 （3）险情状态，指大坝（或监测的对象）出现危及安全的严重缺陷，或环境中某些危及安全的因素正在加剧，或主要监测量出现较大异常，若按设计条件继续运行将出现大事故的状态。 变形监测符号变形正负水平向下游、向左岸向上游、向右岸垂直下沉上升挠度向下游、向左岸向上游、向右岸倾斜向下游转动、向左岸转动向上游转动、向右岸转动滑坡向坡下、向左岸向坡上、向右岸裂缝张开闭合接缝张开闭合闸墙向闸室中心背闸室中心水工建筑物监测项目类别项目按工程分类按级别分类土石坝堆石坝混凝土坝水闸、溢洪道隧洞、地下厂房水库1234水文水位降水波浪冲淤气温水温变形表面内部地基裂缝接缝边坡渗流坝体坝基绕渗渗流量地下水水质应力土壤混凝土钢筋钢板接触面温度水流压强流速掺气消能地震振动安全监测次数类别项目施工期蓄水期运行期变形表面内部42次/月104次/月104次/月3010次/月62次/年124次/年渗流渗流水质104次/月63次/年3010次/月126次/年63次/月123次/年应力应力温度63次/月154次/月304次/月304次/月124次/年62次/月三、监测系统设计监测断面布置(土石坝)： （1）观测横断面。布置在最大坝高、原河床处、合龙段、地形突变处、地质条件复杂处、坝内埋管或运行可能发生异常反应处。一般不少于23个。 （2）观测纵断面。在坝顶的上游或下游侧布设12个，在上游坝坡正常蓄水位以上1个，正常蓄水位以下可视需要设临时断面，下游坝坡25个。 （3）内部断面。一般布置在最大断面及其它特征断面处，可视需要布设13个，每个断面可布设13条观测垂线，各观测垂线还应尽量形成纵向观测断面。 界面位移一般布设在坝体与岸坡连接处，不同坝料的组合坝型交界处及土坝与混凝土建筑物连接处。 监测断面布置(混凝土坝)： （1）观测纵断面。通常平行坝轴线在坝顶及坝基廊道设置观测纵断面，当坝体较高时，可在中间适当增加12个纵断面。当缺少纵向廊道时，也可布设在平行坝轴线的下游坝面上。 （2）内部断面。布置在最大坝高坝段或地质和结构复杂坝段，并视坝长情况布设13个断面。应将坝体和地基作为一个整体进行布设。拱坝的拱冠和拱端一般宜布设断面，必要时也可在l/4拱处布设。监测断面布置(滑坡体)： （1）两坝肩附近的近坝区岩体。垂直坝轴线方向各布设12个观测横断面。 （2）滑坡体顺滑移方向布设13个观测断面，包括主滑线断面及其两侧特征断面。 （3）必要时可大致按网格法布置。水平位移观测点布置(位移标点)： （1）土石坝。在每个横断面和纵断面交点等处布设位移标点，一般每个横断面不少于3个。位移标点的纵向间距，当坝长小于300m时取3050m，坝长大于300m时，一般取50 100m。 （2）混凝土坝。在观测纵断面上的每个坝段、每个垛墙或每个闸墩布设一个标点，对于重要工:程也可在伸缩缝两侧各布设一个标点。 （3）近坝区岩体及滑坡体。在近坝区岩体每个断面上至少布设3个标点，重点布设在靠坝肩下游面。在滑坡体每个观测断面上的位移标点一般不少于3个，重点布设在滑坡体后缘起至正常蓄水位之间。水平位移观测点布置(工作基点)： （1）土石坝。在两岸每一纵排标点的延长线上各布设一个工作基点。当坝轴线为折线或坝长超过500m时，可在坝身每一纵排标点中部增设工作基点兼作标点，工作基点的间距取决于采用的测量仪器。 （2）混凝土坝。可将工作基点布设在两岸山体的岩洞内或位移测线延长线的稳定岩体上。 （3）近坝区岩体及滑坡体。选择距观测标点较近的稳定岩体建立工作基点。 水平位移