摘要：大坝安全监测，重点在于变形监测，选择了合适的变形监测方法，才能得出可靠的观测数据，有了可靠的观测数据，才能准确地判定大坝的安全性。本文介绍了几种常用的大坝变形监测技术，最后，对大坝变形监测与分析的一些要点进行了分析。
关键词：大坝；变形监测；技术；分析
引言
水库溃坝事故的频发，不仅对国家经济造成了巨大的损失，而且严重威胁到人们的生命和财产安全。面对溃坝事件带来的巨大损失，人们深刻的认识到大坝的安全监测的重要性。采用监测技术对大坝坝体进行变形监测，测出大坝上各点的位置变化，才能分析大坝安全运行状态，并建立大坝的变形预测模型，实现大坝变形的定量预测。只有这样，才能及时发现大坝的异常变化，对其安全性能做出准确的判断，然后采取必要措施，防止事故的发生。
一、常用的大坝变形监测技术
1、GPS监测技术
全球定位系统（GPS）在测量方面的应用是对测量技术的一个巨大变革，它可以在测站点不通视的情况下，对观测点的三维坐标同时进行测定，并且观测精度高。与传统的变形监测技术比较，GPS监测技术不仅具有操作简便、全天候、高精度、速度快等优势，而且GPS监测技术将计算机技术、数据通信技术等结合，从而实现了对监测数据的自动采集、自动传输、分类管理，最终达到变形监测系统的远程实时监控目的。1998年，我国的隔河岩大坝外部变形首次采用GPS自动化系统，对坝体表面的各观测点进行变形监测，测量精度可达到亚毫米级，其监测效果相当理想。
2、常规大地测量技术
常规大地测量技术早在上个世纪80年代就被广泛应用。这种测量技术最主要的就是采用水准仪和全站仪等测量工具进行测量，对观测点上的坐标以及高程等信息来监测变形幅度。这种测量技术具有自身独特的优点，能够测量出大坝整体变形的状态，并且在灵活性方面也比较强，不论什么形式的变形体都可以进行，能够提供出绝对的变形信息。但是有利也有弊，它的缺点在于，在野外工作量方面要大很多，而且观测的时间也较长，受地理环境的严重影响，在进行连续监测或者自动式的全天监测中也较为困难。
3、三维激光扫描技术
三维激光扫描技术主要通过激光测距原理，瞬间测得空间目标的三维坐标值。目前，该技术已被人们作为快速获取空间点云数据的一种有效手段，在数据采集过程中表现出了速度快、信息丰富、自动化程度高、无需接触目标物等特点，所以三维激光扫描技术已逐渐应用于各种变形监测中。虽然三维激光扫描技术虽然已经被应用于隧道的检测及监测、大坝的变形监测、文物古迹测量等，但由于地面激光三维扫描仪器的价格非常昂贵，大部分测量单位还没有，所以在很大程度上制约了该技术的广泛应用。
4、地面摄影测量技术
这种测量方法就是通过被测量物体本身的一些影响，随后再通过一些图像的处理以及摄影方面的处理，从而逐渐获取到有关大坝变形的有效数据。这种监测技术优点在于，不需要直接去测量大坝本身，能够同时对所有的变形点进行测量，并且会获得相应的三维信息。但是由于该种测量方法的监测仪器较贵，并且很多地方并没有考虑应用相关仪器，所以并没有得到普及。
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二、坝体监测、数据处理及成果分析
1、坝体表部变形监测
坝体表部设置的水平位移和垂直位移综合测点，水平位移采用视准线法施测。视准线左端的工作基点，利用平面变形控制网网点作为校核基点进行校核，右端点利用平面变形控制网网点或视准线校核基点进行校核（视准线工作基点和校核基点均含有水准标志）；例如在某大坝监测中，坝体表面垂直位移利用精密水准法进行观测，其工作基点共三个，分别位于右岸1861m高程灌浆洞洞底、左岸坝轴线下游约300m处上坝公路旁及右岸下游进厂公路旁，三个工作基点均纳入坝址区一等水准网。坝体表部共设置了6条视准线，其中坝轴线上游正常高水位以下1条，防浪墙前正常蓄水位高程以上1条，坝顶下游侧1条，下游坝面3条（基本在1/3、1/2、2/3坝高处，位置和堆石体内部位移观测房顶测点结合）。测点水平间距约40m。其中坝轴线上游正常高水位以下测线测点仅监测至混凝土面板施工前。视准线工作基点测量中误差应小于±1.0mm。并宜按国家一等三角测量要求施测；视准线测点测量中误差应小于±2.0mm。
2、左、右岸高边坡变形监测
为了掌握大坝左、右岸坝肩建筑物基础开挖工程观测项目布设情况，左岸、右岸分别设置若干个观测墩。采用极坐标法观测。测角、测距用全站仪；气象元素观测采用空盒气压计和干湿温度计，每月定期观测两次。
3、基础变形监测
进水口及溢洪道基础灌浆廊道布置垂直位移测点进行基础沉降监测。每坝段1点，利用精密水准法进行观测。如果进水口基础岩石处存在软弱夹层，为了监测进水口基础岩石变形，可以在机进水口基础灌浆廊道内，设置了几根倒垂线，其锚固点深入基岩。
4、数据处理
外业数据观测结束后，对观测数据进行认真地检查校核，剔除粗差后参与计算。大坝的水平位移量，是将各监测点的观测量与上一次观测值比较得出相对位移量，将各监测点的观测量与初始值比较得出绝对位移量；大坝的垂直位移量，是将各监测点上利用附合水准路线经平差计算求得的高程值与上一次观测值比较得出相对位移量，将各监测点求得的高程值与初始值比较求出绝对位移量。
5、监测数据分析
数据分析的主要任务是基于从数据处理模块中获取工作点的坐标，以及数据库中的相应坐标等数据源，对输出结果量进行图形化显示、对比，以得到直观形象的结果。主要内容包括：①观测时段的精度分析：对观测时段的数据结果中误差进行分析；②工作基点的稳定性分析：工作基点在一定时期内的稳定状况；③监测点的变形分析：各监测点在一定时期内变形的趋势、大小；④位移过程线的显示：各监测点在同一时刻位移量的图形随时间变化的情况；⑤位移量的时域分析：各监测点的位移量随时间变化的情况。
三、大坝防渗技术研究
水库大坝的防渗施工选择需要本着安全、有效、经济为基本原则。在保障了大坝主体的安全以及防渗效果的有效性的基础之上通过对施工难度以及施工成本进行综合考虑，确定大坝防渗的施工方案以及施工设计。
根据目前主要采用的大坝防渗施工方式有：土坝、堆石坝混合坝体；粘土斜墙防渗技术两个方面。具体的特点施工特点如下：土坝、堆石坝混合坝体：采用分段施工的方式进行，对于坝底的施工方式采用堆石坝进行防渗施工，中间采用粘土层与大坝进行粘合，并在堆土墙之上至坝顶的主要渗透区域进行土坝建设，土坝采用粘土土质进行填充，并以混凝土做防渗外墙的整体施工方式进行。此种施工方式的主要特点是利用不同填充物之间的颗粒互补原则能够起到较好的防渗效果，但是在施工过程中由于工艺复杂，分层明显，对设计以及施工的要求较高。同时，由于分段的防渗坝体的施工工艺对于施工时间的要求较高。
结语
大坝变形的精准监测及有效维护不仅起到确保整个水利工程项目的完工质量的作用，对于水利工程周边生活局面的生命财产安全也有积极意义。加大此领域的研究力度及操作规范化要求，可以通过延长水利工程的有效使用寿命及安全系数来提升民生建设水平。
参考文献：
[1]钭春红，何万平.大坝表面变形监测的技术方案研究[J].中国水运（下半月刊），2011：216-217.
[2]田俊生，高明衷.大坝安全监测技术研究.四川水利发电.2012，31（1）：85-88.
论文作者:高国文
论文发表刊物:《基层建设》2016年21期
论文发表时间:2016/12/2
标签：大坝论文; 位移论文; 测量论文; 技术论文; 准线论文; 基点论文; 防渗论文; 《基层建设》2016年21期论文;