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摘要：近几年来，伴随着国内经济社会水平的不断提升，我国对于水利工程等基础设施的建设越来越重视。土石坝作为水利工程中的一种基本坝型，其建设过程中有着就地取材、施工简单等优势。现阶段，中小型水库土坝起到了重要的防洪与调节供水等功能。本文先对中小型水库土坝建设中存在的问题进行探讨，并进一步研究水库土坝中安全监测的应用。
关键词：中小型水库；土石坝；安全监测；
1引言
上世纪五六十年代，我国修建了大量的中小型水库土坝工程，由于那时的设计水平低，且施工质量差，因而目前中小型水库土坝很多存在着隐患，同时也对居民的生产生活造成一定的威胁。现阶段，国家对于水库土石坝的除险加固工作越来越重视，对于水库的安全管理工作也越来越重视。通过对土石坝进行安全监测，可以提升土石坝的安全性与可靠性，这对于提升土坝的应用质量有着重要的意义。
2中小型土石坝存在的问题
由于受到施工条件以及地形等因素的限制，中小型土石坝大多修建在河道上游的山地地区以及丘陵地带。一般来说，中小型水库土石坝具备以下特点：第一，大多数的土石坝修建在上世纪的50年代到70年代；第二，由于受到规划、设计以及施工等条件的限制，现存的土石坝水库大多防洪标准比较低，并且坝体的质量也比较差。土石坝的填筑料较为混杂，并且土工参数的也存在不准确的问题；第三，土石坝的坝基和坝肩存在着不同程度的渗漏问题，并且相应的水文资料缺乏。第四，中小型土石坝的周围大多不具备雨量站，因而也就没有相应的实测径流资料。现阶段在进行径流计算时，也只能依靠水文图集、查降雨资料来确定。同时，中小型土石坝的集水面积不准，并且计算出来的水量存在误差大的问题。第五，中小型水库的淤积问题较为严重，并且水库的溢洪道偏小，还有的水库溢洪道断面并没有进行合理的设计。第六，中小型水库还存在着管理体制不健全，管理人员不专业且人数不足的问题。
3中小型水库土坝中安全监测的应用
通过对中小型土石坝进行安全监测，可以提升土石坝的安全性与可靠性。现阶段，监测工作主要包含对土石坝的变形监测、渗流监测、土压力监测以及地震反应监测等内容，下图1为中小型水库土石坝安全监测报警系统结构图，下面就对这些监测内容进行详细的探讨：
图1 中小型水库土石坝安全监测报警系统结构图
3.1变形监测
3.1.1表面变形监测
通过对土石坝的表面变形进行监测，可以掌握观测坝面的沉降（竖向位移），同时还可以了解土石坝的水平位移。在进行监测的过程中，大多要沿坝面不同的纵向、横向断面方向设置个数不等的表面变形观测标点。对于表面变形观测标点的设置工作来说，要依据土石坝实际工程的规模以及土石坝的重要程度进行设置，同时还要结合水库的地质情况以及结构情况、施工状况进行，以提升观测工作的质量与效果。设置过程中，要确保竖向位移标点与水平位移标点有机的结合。对于位移观测标点的设置来说，不仅要确保标点的坚固、可靠，同时还要与建筑物进行结合，观测标点大多由底座、立柱以及标点头组成。对于工作基点的设置来说，大多采用固定的钢筋混凝土结构，并且可以直接将其浇筑在水库大坝的两岸山坡上。对于沉降观测工作来说，大多使用水准观测方法进行。观测过程中要根据工程的规模以及条件，合理的选用不同等级的水准仪、水准尺等设备，同时还要选用合理的水准测量方法进行观测。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆对于纵向水平位移的监测工作来说，可以使用铟钢尺或者是校准钢尺进行观测，并且观测过程中要将误差控制在0.2mm之内，如果条件允许可以使用光电测距仪或者是激光测距仪进行观测。
3.1.2内部变形监测
中小型水库土石坝的内部变形观测主要是进行分层竖向位移的观测以及分层水平位移的观测，另外还包含界面位移的观测以及深层应变的观测等方面的工作。对于分层竖向位移的观测点来说，大多将其布置在最大断面位置处。规范中规定，要根据工程的重要性以及具体情况设置1到3个断面，并且每个断面要设置1到3条观测测线。但是，就实际的工程设置来说，一般不会有这么多的断面设置。对于分层竖向位移的监测来说，大多采用电磁式沉降仪进行观测。另外，还可以使用管式沉降等仪以及横臂式沉降仪等设备进行监测。对于分层水平位移的监测工作来说，大多是用测斜仪观测，有时也可以使用引张线进行观测。
3.2渗流监测
对于渗流监测工作来说，主要包含渗流压力监测以及渗流量监测、渗流水质检测等方面。首先，对于渗流压力监测来说，要进行土石坝浸润线以及渗压监测点的布置，这一监测工作是土石坝渗流安全监测工作中的重要内容，渗流压力监测对于掌握土石坝浸润线的位置有着重要作用。其次，对于渗流量监测工作来说，其可以对坝坡的稳定分析提供重要的参考。渗流量在同一水位的状况下会存在显著增加或者是减少的现象，这样一来就可以对坝体或者是坝基的渗透破坏有所了解，同时也可以对排水体堵塞不畅问题进行分析。对于渗流量的观测工作来说，可以采用量水堰进行测量。在具体的观测过程中，要排除掉降水对渗流量观测工作产生的干扰。其次，就是渗流水质监测。在进行渗流水质监测的监测工作时，其用到的原理是筑坝材料在长期渗水的环境中将产生一定的物理、化学变化，通过对这一变化可以对比渗水水质和库水水质的差别，进而就可以确定出渗漏水体中所溶解的一些材料。在进行渗漏水质的监测工作时，要选取具有代表性的监测孔，同时还要定期的对渗漏水与库水进行水质的对比分析，这样一来可以有效的排除掉土石坝的安全影响因素。
3.3土压力（应力）的监测
通过对土石坝进行应力监测，可以了解到土石坝的受力情况以及土与混凝土建筑物的作用应力的大小，进而可以为工程结构安全性的判断提供依据。对于土压力的观测工作来说，可以使用土压力计。现阶段用到的土压力计大多分为边界式（接触式）和埋入式（土中式）两中种。前者主要是用于土体的测量，同时还可以进行地基土以及基岩等接触压力的测量；后者主要是用于坝体填土中内部土压力的观测。
3.4降雨和大气压力的监测
在进行大坝安全监测工作时，要对降雨量进行观测，有时也要进行降雨强度的记录。降雨观测过程中大多使用雨量器（雨量筒）进行人工的观测，如果条件允许也可以使用自记雨量计、遥测雨量计等设施进行观测。
3.5地震反应监测
在地震基本烈度达到7度及以上地区，土石坝属于Ⅰ、Ⅱ级的要进行地震反应监测。对于地震反应监测工作来说，它分为地震强度观测以及土石坝动力反应观测两类。同时，地震观测要和地震网点相结合，并且在设备的安装工作上要专门聘请专业的地震部门进行安装。对于地震力反应观测工作来说，其主要包含动孔隙水压力的观测以及土压力、位移的观测。
4结束语
进入二十一世纪以来，伴随着国内对于水利工程设施监测工作的重视，中小型土石坝的安全监测工作逐渐的提上了日程。通过对中小型水库坝体进行安全监测，可以提升坝体的运营状况，提升水利工程的安全性与可靠性。因而，现阶段在进行监测工作时，要注重监测内容的把握，加大中小型土石坝管理资金的投入，进而确保监测工作的质量。
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[4]方卫华.综论土石坝的安全监测[J].红水河，2002（2）.
论文作者:张承瀚
论文发表刊物:《防护工程》2018年第28期
论文发表时间:2018/12/25
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