基本介紹
- 中文名：水工建築物原型觀測
- 外文名：prototype observation for hydraulic structure
- 組成：儀器量測和巡視檢查
- 作用：了解和評價建築物實態
- 領域：工程技術
- 學科：水利水電
簡介,工作內容,觀測項目,發展簡史,
簡介
水工建築物原型觀測是指對水工建築物及其環境進行儀器量測和巡視檢查，以了解和評價其實態的技術。通過水工建築物原型觀測，可以及時掌握水工建築物在施工期和運行期的實際變化狀態，作為施工控制及安全監控之用，並為驗證和改進工程的設計和施工，為研究工程的維修或加固，為發展水工建築物理論和技術提供基礎資料。
工作內容
包括觀測系統的設計，儀器設備的安裝埋設，現場觀測及數據採集，觀測資料的整編、整理、分析、預報和作出評價等方面。
(1)觀測系統的設計。包括確定觀測項目、選定重點觀測的斷面和部位，確定觀測設備的布置及結構設計，進行儀器設備的選型並確定其規格和數量，制定安裝埋設的技術要求及規範，繪製整編有關圖表檔案。儀器布置要貫徹少而精的原則，有針對性，重點突出而又能反映全面情況。觀測地點要求有良好的工作環境和交通條件。
(2)儀器設備的安裝埋設。這是原型觀測工作成敗的關鍵，一定要有專業隊伍嚴格按照設計要求進行施工。安裝埋設前要進行儀器設備的檢查、調試和率定，做好安裝前的準備工作。安裝埋設後要妥善保護，使所有埋設件都能正常工作，並取得原始測值和考證資料。竣工後要繪製竣工圖，填寫考證表，編寫竣工報告。
(3)現場觀測及數據採集。現場觀測包括巡視檢查和儀器量測兩部分。儀器量測可以用人工測讀，也可以用自動化數據採集系統測記。要根據規定的測次、時間、精度要求，由專人負責進行觀測。在儀器埋設之初，就應由施工單位隨即測讀，並隨時整理，在竣工後移交給運行單位，以保持資料的完整性。在採用自動化設備觀測時，往往還要考慮人工觀測的可能性，以保證自動化設備發生故障時，觀測數據不致中斷。要特彆強調認真進行水庫首次蓄水期間的觀測，取得完整資料，這是極為重要的。
(4)觀測資料的整編、整理、分析和預報。觀測的原始資料要整編成系統的資料永久保存。觀測資料要及時整理分析，繪製各物理量的變化過程線，建立其相關關係，與設計值和類似工程進行比較，對異常測值分析其原因，找出其變化規律，提出採取有關措施的建議，要建立有關物理量的數學模型，進行計算並作出預報。施工期監測是施工控制的重要手段之一，要做到隨時測記，隨時分析，驗證和修改設計，指導施工，如隧洞施工的新奧法。運行期應結合巡視檢查中發現的問題和觀測成果，進行綜合分析，評定水工建築物處於正常、異常或險情的工作狀態。
觀測項目
(1)按照水工建築物的類型，可分為混凝土壩原型觀測、土石壩原型觀測、地下建築物原型觀測、泄水建築物原型觀測等類別，其觀測目的、觀測項目及所用儀器設備各不相同。
(2)按照觀測目標不同，可分為一般性觀測和專門性觀測兩類。一般性觀測項目是所有工程一般都要布設的項目，包括巡視檢查、變形觀測、滲流觀測、應力應變及溫度觀側，以及為分析資料需要的上下游水位、雨量、氣溫等環境量的觀測。此外，根據工程特性和工程所處的地形地質特性及工程的重要性，可有選擇地增設一些專門性的觀測項目，如近壩區岸坡穩定觀測、地震反應觀測、水力學觀測、局部結構的應力應變觀測、土壓力觀測等。
(3)按照觀測手段的不同，可分為巡視檢查、外部觀測及內部觀測等三類。巡視檢查是由有經驗的人員定期巡視，觀察水工建築物是否正常工作，有無缺陷和險情。外部觀測是在水工建築物表面設定標點系列，用光學或機械方法觀測這些標點的三個方向的位移或傾斜，裂縫的發展和變化。水力學觀測也是外部觀側的二種。內部觀測是在水工建築物內部埋設儀器，用機械或電測方法引至壩外或廊道內的觀測站，測讀變形、應力、應變、滲透壓力、溫度等物理量。
發展簡史
在19世紀末、20世紀初已開始利用儀器對混凝王水工建築物的變形、溫度和應變進行觀側。到30年代鋼弦式和差動電阻式儀器相繼出現，並在蘇聯的第聶泊河大壩和美國胡佛、大古力等大壩上使用。這兩類儀器一直延用至今。直到50年代，觀測工作多半是研製、改進一些儀器設備，研究混凝土壩的溫度狀況和溫控措施的效果，以及內部的應力和應變等間題。1959年法國馬爾帕塞拱壩的失事，緊接著1963年義大利瓦依昂拱壩庫區大滑坡所造成的巨大損失，促進了原型觀測對大壩安全監測作用的認識，同時也推動了壩基和壩肩的安全監測技術和岩石力學方面的研究。土石壩觀測技術的發展大體上與混凝土壩類似。20世紀30年代以前觀測項目限於滲流量和壩表面的沉降。之後，特別是60年代以來，隨著高土石壩的興建，壩體表面及內部相結合的體系逐步形成，觀測技術有了較大的發展。當前築壩技術比較先進的國家在觀測方面的主要經驗和趨勢是將建築物和基岩視為一個整體建立良好的觀測系統。並與有經驗的工程人員進行現場巡視檢查相結合，有效地掌握建築物的性態變化，同時開展量測基岩變形和滲流等方面儀器的研製工作，並套用反饋分析技術，建立適用的數學模型，可修改原來的設計和施工方案，達到提高設計和施工水平的目的。不少工程根據實際條件和技術力量，實現了部分或全部量測數據採集和處理自動化。中國從50年代初開始，在豐滿、新安江、官廳、上猶江、響洪甸等水利水電工程上進行了原型觀測。以後隨著水利水電建設事業的發展，不僅在新建工程上普遍開展了觀測工作，而且老的建築物也增設或改造了觀測系統。60年代國中國也生產並使用了差動電阻式儀器.20世紀70年代以後，為適應建築物和岩體的觀測，研製出遙測垂線坐標儀、測斜儀、多點位移計、雷射測壩變形系統及自動量測系統等儀器和設備。混凝土壩、土石壩、地下工程、水力學等觀測設備也都形成了系列。近年來觀測資料的整理分析方面已推廣使用了計算機。
