加拿大Roctest产品工程案例1：大坝与堤坝安全监测的技术实践

加拿大Roctest产品工程案例1：大坝与堤坝安全监测的技术实践

【精心规划与实施的监测】是大坝成功建设与运营不可或缺的组成部分。大坝监测须遵守众多法规，且在诸多国家受到严格的行政标准约束。

监测的首要功能是确保大坝的长期使用寿命与安全。监测必须能够及时探测任何可能导致大坝性能恶化、甚至引发停运或溃坝的风险，以便及时采取纠正措施。

监测在施工期间也起着至关重要的作用。它能够验证设计假设，并可能影响某些工程的施工进度。在大坝水库的【初期蓄水】阶段，监测尤为重要。

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加拿大核心工程案例

以下项目采用了Roctest的监测仪器与技术方案：

1. Albian Sands (加拿大)

2. La Grande – James Bay (加拿大)

3. Daniel Johnson (Manicouagan 5) (加拿大)

4. R.H. Saunders G.S. (加拿大)

5. Bath County Pumped Storage (美国) & Beaver Dam (美国)

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大坝&堤坝仪器安全监测仪器选型标准

监测的重点

仪器用于精确量化结构行为随时间变化的特定参数，并监测其变化速率。

仪器选择标准

仪器选择遵循三大主要标准：

l测量结果的可靠性（精度、分辨率、准确度与漂移）

l仪器的长期耐用性（需有大量实际案例支持）

l读数自动化的便捷性（这对高效数据采集和解读至关重要）

 

监测涉及多个步骤，包括直接或远程目视检查、地形测量以及仪器监测。

所采用的监测方法范围取决于与大坝特性和坝址特征相关的潜在风险。这些特征包括：

l大坝高度和类型

l对位于洪水区的人员和建筑物可能造成的损害

l水库和溢洪道容量

l坝址地震活动性

l地基软弱带

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测量类型

需执行的测量类型以及仪器布设位置，必须根据大坝基础和坝体自身的特定条件进行选择：

坝基

需验证的主要方面如下：

基础水文特性

l基础与水库周边之间的相对防渗性

l防渗结构的效能

l下游排水网络的效能

这些特性可通过以下仪器进行监测：

l渗压计

l流量计

基础变形

测量完成后，可评估沉降和水平变形的性状。必须特别关注那些显著差异沉降可能导致结构开裂的区域。

采用的仪器：

l钻孔伸长计

l沉降计

l测斜仪

基础稳定性

用于监测潜在滑移面的仪器：

l测缝计

l固定式测斜仪

特定应用的监测仪器

除提供适用于新建大坝的全系列监测仪器外，Roctest 还为既有大坝设计和制造仪器设备，并将这些仪器适配于特定的应用场景。

旧坝

许多仪器设计用于大坝施工期间安装，无法加装到现有工程中。这主要给存在开裂问题的混凝土坝带来了挑战。所用仪器包括：

用于裂缝张开度变化监测

l单点或三轴表面安装式裂缝计，例如 RTF 型裂缝计，可安装在大坝上游侧的水下环境。

lBOF-EX 型钻孔伸长计

通过锯切实现大坝应力释放

大坝锯切技术的开发旨在解决因某些水泥与骨料发生反应导致旧混凝土膨胀所产生的问题。

Roctest 基于 BOF-EX 钻孔伸长计和应力变化测量技术，设计了定制化仪器系统，用于监测锯切作业引发的应力释放和内部变形。

提高稳定性或加高混凝土坝

提升混凝土坝的稳定性或进行加高，需要安装永久性高承载力后张锚索。为监测这些锚索，Roctest 设计了高量程振弦式荷载计。

尾矿坝

采用水力冲填法建造的尾矿坝通常处于临界平衡状态，因此需要密切监测。用于坝体稳定性分析和滑坡预防的主要测量参数包括孔隙水压力、沉降和侧向变形。

可采用的仪器包括：

l渗压计

l沉降计

l测斜仪探头及固定式测斜仪

自动化数据采集与处理

大量数据（尤其是长距离传输的数据）的收集与分析，需要集中化与自动化的测量技术。这样可获得更精确的结果，并能更快速地处理数据，从而在超过预设阈值时实现高效的报警系统。对于大型水坝的监测仪器系统而言，不考虑采用自动化数据采集系统几乎是不可行的。

Roctest 的 SENSLOG 系统 能够实现经济高效的数据记录，并可轻松连接到多节点网络进行实时监测。用户可通过高级的“软件式”仪器控制语言轻松配置数据采集中心。

 

该语言全面支持：

l所连接设备类型的多样性

l测量间隔设置

l数据转换

l统计处理

l报警控制策略

l数据记录

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拱坝或连拱坝混凝土坝

监测目标

l测量应力状态，尤其确保无拉应力区

l验证防渗密封的效能

l监测裂缝活动并确定其成因

测量参数

l应力

l温度

l变形

l裂缝

l隆起

l渗流量

 

重力坝（常规混凝土或碾压混凝土） 

监测目标

l验证结构的总体稳定性

l验证防渗密封和排水系统的效果

l监测裂缝

测量参数

l裂缝

l温度

l变形

l隆起

l位移

l渗流量

 

土石坝

监测目标

l验证结构的总体稳定性

l确保渗透不会导致管道或内部侵蚀

测量参数

l岩芯孔隙水压力与岩芯渗透率

l岩芯/基础或膜/基础抗渗性

l大坝总变形与差异变形

l渗透区效果

 

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适用仪器

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适用工程项目

大坝和堤坝的光纤检漏

大坝和堤防安全监测

隧道仪器和结构健康监测

桥梁仪器和结构健康监测

建筑仪器和结构健康监测

历史遗迹监测

岩土和结构监测

核电站监测

隧道内光纤运动检测

化学工厂的光纤泄漏检测

管道光纤检漏

水库监测

边坡监测