水工设计手册 第11卷 水工安全监测 第2版2025|PDF|Epub|mobi|kindle电子书版本百度云盘下载

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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