毕业设计（论文）王甫洲水利枢纽电站厂房安全监测设计.doc

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1、王甫洲水利枢纽电站厂房安全监测设计学 生：指导老师： 三峡大学科技学院摘要:厂房位于老河道距老河道出口约0.8km处，装有4台奥地利生产的灯泡贯流式机组。转轮直径约7.2m。是我国目前最大的转轮。安全监测工作可以分为五个阶段，各阶段工作应满足以下要求：1.可行性研究阶段2. 设计阶段3. 施工阶段4.首次蓄水阶段5.运行阶段。设计目的可概括为预报、控制、检验、改进8个字，应使监测系统能够发挥应有的效果。王甫洲水利枢纽厂房安全监测的项目及仪器布置如下：1.渗压计，2. 测缝计，3.钢筋计，4. 应变计，5.温度计。厂房横向分为主厂房、安装场。厂房长为132.65m,主机段长为83.2m,采用2机

2、1缝;安装场长为49.45m,分安、安2块。安段左侧与扶壁挡墙相连,连接左岸联接段土石坝。主厂房顺水流向总长为81.96m,由进口段、主机段和尾水段3部分组成。监测仪器大多在隐蔽的工作环境下长期运行。仪器一旦安装埋设之后，一般无法再进行检修和更换。因此，对所有将予以埋设的仪器，必须进行全面的检验和率定仪器观测分为正常观测和特殊观测两种。正常观测是按照规定的时间间隔进行，测得各种参量随时间的连续变化情况的观测。特殊观侧是根据工程需要，在施工和运行的有代表性的时刻或原因参量发生异常变化时进行的观测。在做可行性研究阶段(原初步设计阶段)的设计时，应该把所设计的岩土上程中的所有安全监测项月一一列出，不

3、能漏项。关键词：安全监测 厂房 监测仪器 布置 预算前言本课题来自于王甫洲水利工程安全监测。王甫洲水利枢纽是一个以发电为主，结合航运，兼有灌溉、养殖、旅游等综合效益的大（2）型水利工程。位于湖北省老河口市汉江干流上，上距丹江口水利枢纽30km，老河口市市区下游约3km处。是汉江干流16个梯级开发中的第10个梯级。水库正常蓄水位86.23m（黄海高程，下同），相应库容1.495亿m3，校核洪水位89.3m，总库容3.095亿m3。电站为低水头迳流式电站，装有4台奥地利制造的灯泡贯流式机组，总装机109MW，年发电量5.81亿kW.h，主要供电湖北省襄樊地区。水库可为2万亩灌区提供自流引水条件。船

4、闸近期可通过300t级船队，远景可通过500t级船队。该工程后期对丹江口电站起反调节作用，它为推动汉江中下游的治理开发创造了条件，也有利于南水北调中线工程的实施。电站厂房位于老河道出口约800m处。安装4台奥地利制造的灯泡贯流式机组，总装机109MW，转轮直径7.2m。厂房尺寸（长宽高）为132.6581.9647.67m。建基面为粘土岩。通过对工程质量材料性能等的有效监测。它可以改变人们对坝工有关问题的认识，开展更合理的有关问题的认识，开发更合理的准则，改善设计和施工，从而促进坝工学科的发展。在坝工史上诸如对混凝土坝坝基扬压力的存在和分布规律的了解对帷幕及排水降压作用的验证，对混凝土坝变形与

5、应力受温度影响的认识。对地震时坝体加速分布图形的掌握。对地震动水压力威斯特伽特计算公式的检验以及根据应力应变实测值对拱坝试载法的验证等，都通过实际监测的到的。大坝监测对坝工技术进步做出了重要贡献。1绪论1.1王甫洲厂房概况王甫洲水利枢纽主要建筑物包括谷城土石坝、主河床土石坝、泄水闸、老河道左右岸围堤、船闸、重力坝和电站厂房。挡水前缘总长19.24km。按区域可划分为电厂区（包括电站、混凝土重力坝和船闸）、泄水闸区、主河床土石坝及老河道围堤区。电站厂房位于老河道出口约800m处。安装4台奥地利制造的灯泡贯流式机组，总装机109MW，转轮直径7.2m。厂房尺寸（长宽高）为132.6581.9647

6、.67m。建基面为粘土岩。厂房位于老河道距老河道出口约0.8km处，装有4台奥地利生产的灯泡贯流式机组。转轮直径约7.2m。是我国目前最大的转轮，单机容量27.25MW，最大过流能力420m3/s,装机高层69.23m，（此高层考虑了河床下切后最低尾水位下切后可能再降低0.3m情况）.主机段顺流向长81.96m，机组间距20.8m。两机一缝。进口高层60.55m，设有隔蹲，单机进口净宽14.8m，拦污栅布置在叠梁检修门之后，工作门布置在机组下游流道内，空口尺寸7.211.65m，共设8个门，每个门分成4节。主厂房上游高层90.23m与进厂公路同高，布有主变压器和21000KN门机。主厂房发电机

7、高层81.2m，其上下游面为挡水墙，安装厂位于主厂房两侧，长49.45m，左山墙设进厂大门。与进厂公路同高层的安与发电机组同高层的安共设一台桥式吊车，主吊钩2000KN副吊钩220KN。 王甫洲水电站水头范围为3.7-10.3m，适应此水头段的水轮机有轴流转浆式和灯泡贯流式。以往灯泡贯流式机组在冷却、通风、止水、轴承支承结构和过渡过程的反水锤等方面存在一系列复杂技术难题，随着科技的进步，上述问题已得到较好的解决。在王甫洲电站机组选择工作中，我们对灯泡贯流式机组与轴流转浆式机组进行了详细的技术经济比较。与轴流转浆式水轮机相比，灯泡贯流式比转速高约40%；转轮直径小18%；额定点效率高3%；机组总

8、重量减少31%；厂房总长度减少37%；土石方开挖量减少35%；混凝土工程量减少31%。王甫洲灯泡贯流式机组转轮直径为7.2m，单机容量27.25MW，这在当时是我国最大的。其单机最大过流能力为420m3/s。电站厂房布置在距老河道出口800m处，左与老河道左岸围堤相接，右与混凝土重力坝相连。厂房横向分为主厂房、安装场。厂房长132.65m，主机段长83.2 m，采用两机一缝；安装场长49.45m，分安、安两块。安段左侧与扶壁挡墙相连，连接左岸联接段土石坝。主厂房顺水流向总长81.96m，由进口段、主机段和尾水段三部分组成。1.2安全监测的概况及发展安全监测工作可以分为五个阶段，各阶段工作应满足

9、以下要求：1 行性研究阶段。提出安全监测系统总体设计专题监测仪器及设备的数量；监测系统的工程概算。2 设计阶段。提出监测系统设计文件，包括监测系统布置图仪器设备清单各监测仪器设施的技术要求测次要求及工程预算等。3 施工阶段。提出施工详图：应做好仪器的检验埋设安装调试和保护，应绘制竣工图，编写埋设记录和竣工报告：应固定专人进行监测工作，保证监测设施的完好和监测数据的联系可靠完整，应按时进行监测资料的分析，评价大坝安全期的安全状况，为施工提出决策依据。4 首次蓄水阶段。应制定首次蓄水的监测计划和主要的设计监测技术指标；按计划要求做好仪器监测和巡视检查：确定基准值，定时对大坝安全监测做出评价并为蓄水

10、提供依据。5 运行阶段。应进行经常和特殊情况下的监测工作：定期对监测设施进行检查维护和鉴定，以确定是否应报废封存或继续观察补充完善和跟新：定期对监测资料进行，对大坝的运行状态进行评价；建立监测技术档案。在大坝的安全监测中我门需要从以下几个方面进行监测，一巡视检查，从施工期到运行期各级大坝均需进行巡视检查；巡视检查应根据每座大坝的具体特点，制定检查程序携带必要的工器具或具备一定的检查条件下进行；巡视检查中发现大坝有损伤，原有缺陷有进一步发展，有滑移崩塌征兆应分析原因。二环境量主要包括水位库水温气温降水量冰压力坝前淤积和下游冲刷等项目。三变形监测，变形监测主要有坝体变形裂缝接缝，以及坝基变形滑坡体

11、和高边坡的位移等。四混凝土坝必须进行渗流监测。监测项目必须包括扬压力渗透压力渗流量及水利监测。五应力变及温度监测项目主要有应力应变监测锚杆应力监测钢筋应力监测温度监测接缝裂缝开度监测和地震反映监测等。应力变型及温度监测和渗流监测项目相结合布置，重要的物理量可布设互相验证的仪器。在布置应力应变监项目时，应对所采用的混凝土进行热学力学及徐变自身体积膨胀等性能试验。设计选用的仪器和电缆，其性能和质量应满足监测项目的需要。 大坝监测是顺应大坝的安全的需要要并随着坝工建设的进展而发展起来的，可分为3个阶段。第一阶段是从远古到19世纪末，是早期阶段。建筑材料是土石，对坝的监测了解只是外表观察感性认识。第二

12、阶段是本世纪初到到50年代末，是发展阶段。坝工理论逐渐形成体系，混凝土坝大量建成，当地材料坝也有很大发展。为监测混凝土的扬压力普遍安设了测压管；为测定水平位移和垂直位移出现了三角测量法视准线法和精密水准法；1919年谢弗首创了弦式仪器；1932年卡尔逊发明了差动式电阻仪器。此后许多埋设了上述电测仪器，开展了坝内温度应变应力接缝张合和空隙压力等观测项目。到50年代大坝观测已形成教齐全的体系，坝的主要观测项目都有了成型的观测仪器，光学的机械的和电测的都得到普遍的应用。这一阶段取得了大量的监测资料，对实测值与设计值及实测值与模型试验值之间做了许多比较。一些设计方法如拱坝试载法重力坝坝基扬压力计算法等

13、被观测资料所验证得到肯定和推广。第三阶段是60年代以来的成熟阶段。新建的高坝大坝迅速增加。许多坝建造在复杂的地形地质条件涌现了一些新的结构和新的施工方法，坝工监测队大坝提出了更高的要求。同时马尔巴塞瓦伊昂及提堂等坝的失事引起了公众及政府对大坝安全监测的重视。这一阶段大坝的监测对象从坝体及坝基浅部扩展到坝基深处及坝区更大范围，对坝基坝肩及岸坡的观测给以跟多的重视，出现了观测深部岩体变形的多点记位计滑动测斜移等新型仪器。观测技术向更高水平发展，监控指标向更深入研究1.3安全监测的作用及意义 国际坝工界也很关注大坝安全与监测的关系。在国际大坝委员会第68号会刊上刊载的各国大坝委员会所撰写的报告中，都

14、提及大坝安全监测的重要性。大坝除作为判断安全的耳目以外，还是监测设计和施工的重要手段。由于实际水平的复杂性和坝工科技水平的限制。至今大坝设计理论还不够成熟和完善，一些设计前提带有某种程度的假定性，若干因素带有某种程度的假定性，若干应素只能简化的加以考虑，作用与结构上的某些荷载还不能准确的算出来，对结构的某些破坏机理发展过程安全界限等的认识都不够清楚和准确。坝体和坝基各部位的物理学参数更难以给定。而大坝的监测项目全测点多，观测频密跨时期长，能体现现场的实际情况和坝的真实状态，因此可以作为检查设计方法计算理论施工措施工程质量材料性能等的有效手段。它可以改变人们对坝工有关问题的认识，开展更合理的有关

15、问题的认识，开发更合理的准则，改善设计和施工，从而促进坝工学科的发展。在坝工史上诸如对混凝土坝坝基扬压力的存在和分布规律的了解对帷幕及排水降压作用的验证，对混凝土坝变形与应力受温度影响的认识。对地震时坝体加速分布图形的掌握。对地震动水压力威斯特伽特计算公式的检验以及根据应力应变实测值对拱坝试载法的验证等，都通过实际监测的到的。大坝监测对坝工技术进步做出了重要贡献。 1985年6月12日长江的新滩，发生大滑坡，2000万m3堆积体连带新滩古镇一起划入江中。可是险区居民却全部提前撤出，无一人伤亡，这全靠安全监测提出准确预报，上述实例充分阐明了采用仪器进行安全监测，对建筑物和人民安慰是何等的必要。

16、安全监测除了及时掌握建筑物的工作性态，确保其安全，还有多方面的必要性。美国恳物局认为，使用观测仪器和设备对建筑物及地基进行长期和系统的监测，是诊断预测法律和研究等4个方面的需要：一是诊断的需要，包括验证设计参数改进未来的设计；对新的优越施工技术进行评估和改进；对不安全迹象和险情的诊断并采取措施进行加固，以及验证建筑物运行处于持续良好的正常状态。二预测的需要，运行长期积累的观测质料掌握建筑物的运行规律，对建筑物未来的运行做出有效及时的预报。三法律的需要，对由于工程事故面引起的责任赔偿问题，观测资料有助于确定其研究和责任，以便法庭做出公正判决。四是研究的需要，观测资料是建筑物工作性态的真实反映，为

17、设计提供定量信息，可改进施工技术利与设计概念的更新和对破坏机理的了解。正是这些必要性，各国都很重视安全监测工作，使其成为工程建设和管理的重要组成部分。1.4国内安全监测的发展及运用我国大坝监测起步于50年代，50年来特别是最近20年有了很大的发展。大中型混凝土坝及大型土坝一般都设置了监测系统，配备了专职人员进行常年监测。成立了电力工业部大坝安全监测中心中国水利发电学会大坝安全监测专业委员会全国大坝安全监测信息网等全国性对口管理机构或学术组织。颁布了混凝土大坝安全监测技术规范土石坝安全监测技术规范差动式电阻仪器的系列型谱及国家标准等标准规范。按照原水利水电部水电站大坝安全管理规范及能源部水电站大

18、坝安全检查实行细则的规定，约有100座水电站大坝进行了定期检查，检查中对大坝的质料都做了系统的整理和分析，并用作评价大坝的监测技术及分析理论方法的研究，取得了不少新的成果。目前建设的长江三峡水利枢纽工程，其大坝安全监测的规模和先进性是国际国内前所未有的。我国大坝监测正和坝工建设同步发展，并逐渐步入这一领域的世界前列。我国从20世纪80年代初期开始，科技攻关和工程实践对所存在的问题进行了广泛深入的研究，监测设计和监测方法的不断改进。在一些大型工程中深入研究了安全监测的布置，一些考虑地质地貌条件，工程技术性质工程布置监测空间和时间连续性等因素的安全检查的布置的原则和方法，相续提出。在充分研究了工程

19、安全监测仪器的使用经验和效果仪器种类和技术性能质量评定的基础上确认了一批仪器的选用。对这些仪器的技术指标适用用条件稳定性等也有了评定的标准。安全监测仪器的埋设与观测的标准化，质量控制措施也逐步的形成和完善。相续编制各种安全监测规程规范指南和手册。进入20世纪90年代以来，岩土监测技术的手段的硬件和软件手段迅速发展，范围不断的扩大，监测自动化系统数据处理和资料分析系统安全预报系统也在不断的完善。岩土工程设计采用新的设计理论以来，安全监测成为必要的手段，成为提供设计依据优化设计和可靠度评价不可缺少的手段，成为工程设计施工质量控制的重要手段。二滩三峡小浪底等大型工程的实施，采用大批的先进技术，监测工

20、程的设计施工观测资料整理和分析和质量控制基本实现标准化，自动化，监测技术水平有较大的提高，安全监测进入一个新的世纪。2.1安全监测设计原则2.1.1一般原则2.1.1.1设计目的设计目的可概括为预报、控制、检验、改进8个字，应使监测系统能够发挥应有的效果。a预报通过安全监测发现异常现象，及时预测未来性态和发展趋势，防止灾害的发生。b控制根据监测进行控制运行，适时调整原因量以控制效应量，使能充分发挥工程效益。c检验监测资料可反馈和验证设计的正确性，求得设计的合理、完善和创新。d改进 从监测结果可评价采用的施工技术其适用性和优越性以及改进的途径。（一）保障建筑物的安全运行设计一套监测系统对建筑物及

21、基础性态进行监测，是保证建筑物安全运行的必备措施，以便发现异常现象，及时分析处理，防止产生重大事故和灾难。同时根据已取得的资料，可以预测和预报厂房的未来性态及发展趋势，并为厂房的鉴定和加固处理提供科学依据。（二）充分发挥工程效益根据监测结果，将建筑物及基础视为一个统一体，确定在各种条件下的安全度，对工程进行控制运用。使其在安全运行的前提下发挥效应，避免或因加固处理引起的巨大投资。（三）检验设计和提高水平水工建筑物的设计已经积累了比较丰富的经验，但对各种影响因素的认识还有待深入，对设计中的未知数和不确定因素往往是根据经验或假定作为设计依据，已见工程是真正的原型，通过监测可以反馈各种影响因素和检验

22、设计的正却性，求的设计的合理、完善和创新、提高设计的技术水平。（四）改进施工和加快进度施工期间的监测结果，反映施工质量和施工条件，为改进施工提供了信息。大多数施工新技术和方法，只有当实际效果被证明是令人满意的时候，才易被人接受和推广。监测资料可以所采用的施工技术的适应性和优越性及改进的途径。2.1.1.2设计要求要求监测设计符合先进、实用、可靠以及经济的原则。a实用 有的放矢地进行设计，做到目的明确，针对性强，突出重点，兼顾全局。b可靠设计方案和仪器的选择要同时考虑施工期、蓄水期、运行期的需要，并长期稳定可靠。c经济观测项目宜简化，测点少而精，布置经济合理，施工安装方便。d先进 监测方法、仪器

23、设备应满足精度要求，并吸取国内外经验，在可能范围内尽量采用先进技术。（一）明确针对性和实用性设计人员应很好的熟悉设计对象，了解工程规模、结构设计方法、水文、气象、地形。特别是要根据工程特点及关键部位综合考虑，统筹安排，做的目的明确、实用性强、突出重点、兼顾全局，并在监测设计的各阶段全过程进行优化，以最少的投入取得最好的监测效果。以最少的投入取得最好的监测效果。（二）充分的可靠性和完整性对监测系统的设计要有总体方案，它使用各自不同的观测方法和手段、通过可靠性、连续性和整体性论证后、优化出来的最优设计方案。对不同的建筑物及不同的部位，要因地制宜，区别对待，统一规划，逐步实施。(三）先进的监测的方法

24、和设施设计所采用的监测方法，仪器和设备应满足精度和准确度要求，并吸取国外的经验，尽量采取先进的技术，及时有效的提供建筑物的性态的有关信息，对工程安全起关键作用且人工难以观测的数据，可借助自动系统进行观测和传输。（四）必要的经济性和合理性监测项目易简化，测点要优选、施工安装方便。对变形、应力等监测要相互协调，并考虑今后监测资料的分析的需要。使监测成果即能达到预期的目的，又能做到经济合理，节省投资。2.1.1.3设计准备要熟悉、了解、掌握以下几点。a熟悉监测技术的基本知识，监测仪器设备性能和使用要求，并能在设计时正确运用。b了解结构设计和施工设计、工程特点及一些关键问题，认真确定监测系统的任务和规

25、模。c掌握设计的主要内容。可行性研究阶段提出安全监测系统的总体设计方案、监测项目、仪器数量和投资估算。初步设计阶段优化总体设计方案及测点布置，确定主要仪器设备数量及工程概算。招标设计阶段提出各种监测项目的施工技术要求、仪器设备清单，各主要监测项目测次及工程预算。施工设计阶段提出施工详图及加工图。蓄水设计阶段参与制定监测工作计划和主要监控技术指标及对厂房工作状态的评估。运行设计阶段 参与资料分析、安全检查和鉴定，并负责监测系统的技术改造设计。监测设计的目的就是通过布置较少的测点和仪器，准确、及时地掌握厂房性态的变化。设计要有利于监测，监测的成果要有利于分析和对厂房安全状况作出判断，这里有如下几个

26、问题需要强调。在监测设计时，监测项目的设置、测点布置和仪器选型要以方便资料分析和厂房安全评估为最终目的。在测点布置时要有针对性、能形成观测断面、资料便于相互印证。 厂房安全监测设计应以规范为依据，遵循“实用、可靠、先进、经济”的原则，对厂房的安全状况进行合理有效的监测布置。对于具体厂房监测，要监测什么项目、用什么方法、使用什么设备、怎样布置，这些都必须弄清楚。安全监测的效果在很大程度上决定于监测设计的质量，这就要求我们设计人员提高设计的针对性和代表性，增加设计的经济性和合理性，从而进一步提高监测设计的技术水平和设计质量，在全过程优化设计的基础上设计出实用、可靠、先进、经济的方案。 为了较好地体

27、现上述原则，在设计中应做到以下几点(1)设计人员应很好地熟悉设计对象，了解工程规模、工程结构以及工程区的水文、气象、地形地质等条件，有的放矢地进行监测设计。对于工程特点和关键部位应很好地进行把握，做到目的明确、实用性强、突出重点、兼顾全局，力争以最少的投入取得最好的监测效果。 (2)对监测系统的总体设计方案，应通过可靠性、连续性和整体性进行论证；要考虑到施工期、运行期监测的不同需要，对不同部位区别对待。 (3)设计中选用的监测方法、仪器和设备应满足精度和准确度要求，并吸取国内外的先进经验，尽量采用先进技术，以便及时有效地提供建筑物的有关信息；对工程安全起关键作用且人工难以进行观测的数据，可借助

28、自动化系统进行观测和传输。 (4)监测项目宜简化，测点要优选，且应考虑到施工方便；对变形、渗流、应力等的监测项目要互相协调，并考虑到今后监测资料分析的需要，使监测成果既能达到预期目的，又能做到经济合理，以节省投资。2.2安全监测项目及仪器的选择及其原理王甫洲水利枢纽厂房安全监测的项目及仪器布置如下：1.渗压计，2. 测缝计，3.钢筋计，4. 应变计，5.温度计。1.竖管式渗压计时结构最简单的渗压计，下部有进水管段，上部连竖管引至地面，说以也称测压管，国外竖式渗压计下端外经38mm，壁厚6mm，透水碳化硅管段，其长度一般根据土质和土层情况分别为15、30、45、60cm。上部接外径12mm、壁厚

29、1.5mm的硬塑料管。国内所用的测压管式孔隙水压力观测设备有导管、测压管式孔隙水压力测头、横梁十字板及导管组成；导管内径2050cm的塑料管或内壁光滑的镀锌钢管，侧头长20cm，管壁上钻有46mm的钻孔，空数与间距由开孔率决定，粘土为15%，砂性图为20%，外壁包扎无纺土工织物滤层，这种结构类似国外槽孔式测压管。2.测缝计故名思意是测量结构的接缝开度或裂缝两侧块体间相对移动的观测仪器。按其工作原理有差动式测缝计、电位器式测缝计、钢弦式测缝计、旋转器式测缝计以及金属标点结构测缝装置等。差动电阻式测缝计用于埋设在混凝土内部，遥测建筑物结构伸缩缝的开度，经过适当改装，也可以监测大体积混凝土表面裂缝的

30、发展以及基岩的变形。如测量坝段间接缝的相对位移，大坝管道中结构裂缝的监测，软弱基岩中夹泥层的变形与错动、断层破碎带的变形监测等。测缝计由上接座、钢管、波纹管、接线座和接座套筒等组成仪器的外壳。电阻感应组件由两根方铁杆，弹簧、高频瓷绝缘子张在吊拉簧和玻璃绝缘子焊点之间，并较交错的固定在两根方杆上。外套塑料以防埋设时水泥浆灌入波纹间隙内，保持伸缩自如。测缝计刚度很小，自由状态电阻比实际上不是一个稳定值，受油的膨胀，纵向的大小不同而异。因此，不能以自由状态电阻比作为考核仪器稳定饿指标，而应该用冰点电阻值，当该电阻变化超过0.1则因与厂方联系。3.钢筋计 钢筋计又称钢筋应力计，用以测量钢筋混凝土内的钢

31、筋应力。将不同规格的钢筋引力计两端对接。焊在于其直径相同的预测钢筋中，直接埋入混凝土内，他不管钢筋混凝土内是否有裂缝，可以测得钢筋一段长度的平均应变，从而确定钢筋受受到应力。常用的钢筋应变计有差动电阻式和钢弦式两种。（一）差动电阻式钢筋计 1，结构形式，仪器由连接杆，钢套,差动电阻式感应部件，及引出电揽组成。感应组件内部结构与差动电阻式应变计相同。用制紧螺钉与钢套紧固在一起。感应组件的端部的引出电缆从钢套的出线孔引出，钢套的2端各焊接一跟连接管，连接杆的直径大小形成钢筋计的尺寸系列。2，工作原理，钢筋计与受力钢筋连接后形成整体，当钢筋受到拉力时，钢套便产生拉力变形，与钢筋紧固在一起的感应组件跟

32、着拉伸，使电阻比产生变化，由此可求的轴向应力的变化。由于差动电阻式仪器的特性，还可以兼测测点的温度。3，规格型号，南京电力设备自动化总厂生产的kl型钢筋计和加拿大Rst公司生产的R-C钢筋应力计。经过比较决定选用南京电力自动化总厂生产的kl系列差动电阻式钢筋计。4.混凝土应变计 混凝土应力观测仪器埋设在混凝土建筑的体内。直接测量混凝土的压力。并可同时监测混凝土内的温度。混凝土应力计，由感应组件和差动电阻式传感部件组成。感应板组件和面板焊接而成。两板之间有0.3mm的空腔。其中灌满传感器的各种液体。传感器部件与差动式应变器的结果基本相同。压应力计的形状偏扁，受压板的直径185mm，仪器厚度12m

33、m，直径与厚度比为15:1.这种形状的压应力计感受非应力应变的影响很小。外壳刚度很大，又套上橡胶套，这些都是为了使传感部件的钢丝电阻值只随感应板的变形面变化。确保其压力能准确地变化为电阻的变化量而不受干扰。但这种结果不能承受拉力，只能承受压力。工作原理 传压液体将受压面板上感受到的混凝土压力传到感应背板上。感应背板产生变形推动传感部件，用测度仪表接收电阻比变化量和电阻值。就可以计算出压应力和混凝土的温度。规格及型号，1.差动电阻式混凝土应力计 wl_30,60,120型。C400.C800.C1500。分别为南京电气化自动总厂生产和加拿大Rst公司和美国卡尔逊公司生产。2.钢弦式混凝土应力计。

34、Cs4800c，ch-2型。分别是美国Geokon公司。丹东三达测试仪器厂。测量范围分别为1.0。，3.0。，5.0.和3.5,5.0，7.5,10,15,20,30经过比较决定选用丹东三达测试仪器厂生产的chl_2型钢弦式混凝土应力计。埋设要点(1)应特别注意应力计受压面板需要与混凝土完全接触。不允许有空隙或软弱层。（2）用应力计测量水平应力时，使其受压面板是水平放置的，再把8cm以上的粗料剔除掉后将混凝土捣实即可。（3）用应力计测量垂直或倾斜方向的应力时，应在混凝土硬化后在埋设。温度测量仪，按照规范的要求，水库蓄水后，要对建筑物进行温度的监测，了解其变化对建筑物得影响，控制混凝土温度的变化

35、速率可减少混凝土开裂的可能性，为此还需要对混凝土厂房进行温度监测。一般选用电测温度计，分为电阻温度计，钢弦温度计，热电阻温度计，在这里我们选用电阻式温度计。（A）通常电阻式温度计放置于坝体，隧洞，厂房等混凝土建筑物内，进行长期的温度监测，在施工期使用这些仪器，可以控制混凝土冷却系统的运行，并且可以测得混凝土随时间变化的关系，研究水泥水化热的机理并对大体积的混凝土的温度裂缝形成的条件进行评估，也可用作基岩和水的温度的测量。（B)温度计由铜电阻线圈组成，引出电揽，和封闭外壳组成，感温元件的铜电阻线圈是采用高强度的漆包线按一定的工艺绕制在陶线上的。并将0摄氏度时电阻值和电阻温度系数做成常数。外壳为紫

36、铜管与引出电缆密封而成。（C）工作原理，电阻温度计的工作原理是基于铜线电阻随温度变化而变化的原理的性质。将电阻温度计三芯引出的电缆的白，黑两芯线与水工比例的电桥的白黑接线柱相接，红芯线接于电桥的绿接线柱上，当温度变化时，电阻线圈的电阻值即随温度成线性变化，将电桥的“3”,“4”开关指向“4”,接上电源开关，并旋转电桥可变臂旋钮Rt,用下式可计算电阻温度计的温度值t：t=（Rt-Ro）式中Rtt摄氏度时仪器电阻值 2.2.2 监测仪器的布置电站厂房布置在距老河道出口800m处,左与老河道左岸围堤相接,右与混凝土重力坝相连。厂房横向分为主厂房、安装场。厂房长为132.65m,主机段长为83.2m,

37、采用2机1缝;安装场长为49.45m,分安、安2块。安段左侧与扶壁挡墙相连,连接左岸联接段土石坝。主厂房顺水流向总长为81.96m,由进口段、主机段和尾水段3部分组成。在电站厂房4#机组安至安的基础布置渗压计15支，为了监测厂房基础面的基础扬压力；安至安墩墙与基础接触的混凝土底面布置土压力计6支，为了监测厂房底部的变形；在进水口左、中墩墙、安机左墩墙的宽槽、底板与基础接触的混凝土底面、出水口左、中墩墙部位的宽槽布置测缝计17支，在底板与底面粘土岩放置测缝计是为了监测地板与底面粘土的开合度；从安进水口至安出水口布置钢筋计29支、应变计29支、无应力计6支，是为了监测厂房的应力应变；在电站厂房坝顶

38、布置1条引张线是为了监测厂房的水平位移。电缆埋设：把4#厂房的所有仪器归总顺着边上的混凝土墙牵引到尾水平台。3. 厂房安全监测技术要求3.1安全监测总体质量要求(一)监测的针对性（1）按照设计图纸要求进行仪器设备的采购；仪器运抵现场后，必须进行严格的率定检验；按照相关技术规范的要求进行质量评定，确保仪器质量满足设计要求（2）仪器使用的电缆必须为水工专用安全监测电缆，电缆联接需按照规范要求进行，保证电缆接头的绝缘度和耐久性满足规范要求 仪器编号需在电缆上清晰反映，并注意保护（3）仪器设备资料档案齐全，按照仪器种类和埋设部位进行分类，每支仪器单独建立档案，将仪器出厂卡片率定资料联接记录和原始观测记

39、录等集中归档（4）仪器安装人员需经过严格培训，在专业技能方面，首先应了解仪器设备的工作原理；认真阅读安全监测设计图纸后，需掌握仪器布置的设计意图；现场仪器安装时，能够结合现场复杂的施工情况正确的安装仪器设备，确保仪器设备正常工作3.2 监测仪器的现场检验与率定3.2.1 监测仪器现场检验率定的目的 监测仪器大多在隐蔽的工作环境下长期运行。仪器一旦安装埋设之后，一般无法再进行检修和更换。因此，对所有将予以埋设的仪器，必须进行全面的检验和率定。其主要的任务是: (1)校核仪器出厂参数的可靠性。 (2检验仪器工作的稳定性，以保证仪器性能长期稳定。 (3)检验仪器在搬运中是否损坏。3.2.2 监测仪器

40、现场检验内容监测仪器运到现场必须检验，具体检验的内容是:(1)出厂时仪器资料参数卡片是否齐全，仪器数量与发货单是否一致。(2)外现检查。仔细查看仪器外部有无损伤痕迹，锈斑等。(3)用万用表测量仪器线路有无断线。 (4)用兆欧表测仪器本身的绝缘是否达到出厂值。(5)用二次仪表试测一下仪器测值是否正常。经检验，若有上述缺陷者暂放一边，待以后详查。如发现有缺陷的仪器较多应退货或向厂商交涉如何处理。3.3 仪器电缆连接仪器的电缆线连接，必须按要求进行: (1)电缆长度。按仪器至观测站实际需要长度，加上松弛长度进行裁料。松弛长度根据电缆所经过的路线要求确定。土坝中须按“S”型延伸，松弛长度为实际长度的巧

41、15%，一般不得少于5%，如有特殊要求，另行考虑。 （2)剪线头。将选好的线端橡胶包皮剪除100mm，按表4一3一2所示，把芯线剪成长度不等的线段。另一线的一端按相同颜色的长度相应剪短，各芯线连接之后，长度一致，结点错开。切忌搭接处在一起。 (3)接线。把铜丝的氧化层用砂布擦去，按同种颜色互相搭接，铜丝相互叉人，拧紧，涂上松香粉，放人已熔化好的锡锅内摆动几下取出，使上锡处表面光滑无毛刺，如有应锉平。芯 线 颜 色仪器电缆接头芯线长接长电缆接头芯线长黑红白绿254565（85） 65 （85） 45 （65） 25 （45） （25）注：若电缆为四芯时，应用括号内数值，五芯时可依次加长。3.4

42、仪器设备的安装埋设技术要求仪器埋设时必须抢时间争速度，以免影响混凝土浇注施工进度。为了避免忙乱。保证埋设质量，在正式埋设仪器前应做好各方面的准备工作。1. 将连接电缆的仪器按埋设部位和埋设时间运输到现场，排放整齐，运输过程中必须轻拿轻放，切忌碰撞仪器，以免震断钢丝。存放时防止日晒和浸水。2. 提前加工或订购各种埋设时需要的零部件和配套件：（1） 应变计和应变计组，需要支座支杆，无应力计筒，埋设模板。（2） 表面应变计，需专用夹具，岩石应变计需分隔橡皮垫片盒埋设工具。（3） 钢板计，需要夹具，护罩。（4） 测缝计，测缝计作基岩变形计需支架，埋设在坝缝上时需要套筒。（5） 应力计，需加压三角架。（

43、6） 渗压计，需反滤材料如铜丝布等材料。（7） 表面温度计，需夹具。3. 检查埋设部位的情况，了解是否已按观测设计做好电缆预留孔，导管，集线箱壁洞，各种预埋件的施工。4. 进行埋设点的测量放样，用油漆做好记号，记录各埋设点的参考坐标。5. 进行埋设前的检查（1) 检查仪器的绝缘电阻，自由状态电阻比，仪器芯线电阻，不合格的不埋设，合格的仪器应将检查结果保存好。（2) 选择灵敏度和温度系数相近的应变计放在一组埋设，以方便应变计组资料计算。6. 进行仪器试安装工作，以检查准备工作情况，提高埋设人员的熟练程度，为实际埋设创造条件。应变计 应变计用于埋设混凝土内中或表面观侧其应变，也可用来测量浆砌块石污

44、工建筑物或基岩内的应变。通过改装，还可用于测量钢板应力。应变计可以同时兼测埋设点的温度。结构型式 差动电阻式应变计，主要由电阻传感器部件、外壳和引出电缆三部分组成。详见图3-3-68所示。电阻传感器件由两组差动电阻钢丝、高频绝缘瓷子和两根方铁杆组成。两根方铁杆组成一个弹性框架，其两端分别固定在上接座和接线座上。方铁杆上各装两只高频瓷子，杆端为半圆形瓷子，杆中部为圆形瓷子。在一对半圆形瓷子上绕三圈半钢丝，形成外圈钢丝电阻R。在一对圆形瓷子上绕四圈半钢丝，形成内圆钢丝电阻R2.弹性波纹管与上接座及接线座焊成一体二接线座、接座套筒、橡皮圈组成密封室，内部填充环氧树脂防水胶，电缆由此引出。仪器整个外壳

45、构成一个可以伸缩密封的中性油室，内部灌满不含水份的中性油，以防钢丝氧化生锈。同时在钢丝通电发热时，也起到吸收热量的作用，使测值稳定。应变计除两端外，波纹管的外表应包裹一层布带，使仪器埋人混凝土后，不被其粘接仪器能自由变形。仪器出厂时引出电缆只有lm长，头部要用电缆套保护。 加拿大RST公司生产的卡尔逊应变计结构示意图，见图3一3一69混凝土应变计安装埋设 根据设计要求，确定应变计的埋设位置。埋设仪器的角度误差应不超过1，位置误差应不超过2cm。埋设仪器周围的混凝上回填时，要小心填筑，剔除混凝土中8cm以上的大骨料，人工分层振捣密实。下料时应距仪器1.5m以上，振捣时振捣器与仪器距离大于振动半径

46、，不小于1m。埋设时，应保持仪器的正确位置和方位，及时检测，发现问题要及时处理或更换仪器。埋设后，应作好标记，以防人为损坏，要专人守护。 （1）单向应变计。可在混凝土振捣后，及时在埋设部位造孔(槽)埋设。 （2）双向应变计。两应变计应保持相互垂直，相距810m。两应变计的中心与混凝土结构表面距离应相同。 （3） 应变计组。应将应变计固定在支座及支杆等附加装置上。以保证在浇注混凝土过程中仪器有正确的相互装配位置和定位方向，并使其保持不变。根据应变计组在混凝七内的位置，分别采用预埋锚杆或带锚杆的须制混凝上块固定支座位置和方向。埋设时，应设置无底保护木箱，并随混凝土的升高而逐渐提升，直至取出。 （4

47、）无应力计。埋设时，将无应力计筒大口向上固定在埋设位置，然后在筒内填满相应应变计附近的混凝土，人工捣实。应变计率定 1.灵敏系数K值的率定 (1)率定设备及工具。率定架一台，干分表一块，8扳手二只，起子一只，钢弦频率计台。 (2)率定步骤: (1)在表上填写好率定日期、试验者、仪器编号、自由状态下频率。 2)将钢弦应变计放人率定架夹头内，扳手将仪器两端夹紧前后的频率变化不得大于20Hz。 3)在率定架上安装千分表，使千分表测杆压0.5mm后固定，转动表盘使长针指零。 4)对仪器拉压三次，拉0.15mm后，压0.25mm记录零位频率。分级拉压，0.05mm一级，完成一次拉压之后回零为一个循环。每级测读一次频率，作三个循环后结束。取下仪器，测其自由状态下频率。2.防水试验(1)试验设备及工具。压力容器、压力表、进水管、排水管、排水阀、手动或电动压水试验泵、频率计、兆欧表、扳手等。(2)试验步骤: 1)用兆欧表测仪器绝缘度。将绝缘值大于50兆欧的仪器放人水中浸泡24小时之后，测浸泡后的绝缘值。若浸泡后绝缘值下降，视为不能防水。 2)将初检合格仪器放人压力容器，把电缆线从出线孔中引出，将封盖关好。用高压皮管将泵与压力容器连结，起动压力泵，使高压容器充水，待水从压力表安装孔溢出，排出压力容器内