本發(fā)明屬于混凝土壩安全監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種混凝土壩壩踵有效壓應(yīng)力監(jiān)測方法。

背景技術(shù)：

壩踵應(yīng)力是混凝土壩的一個關(guān)鍵控制指標(biāo)，如果壩踵壓應(yīng)力較小甚至出現(xiàn)拉應(yīng)力，可能引起壩踵開裂，嚴(yán)重時裂縫會損壞甚至破壞防滲帷幕，危及大壩安全，因此壩踵壓應(yīng)力實際大小備受關(guān)注。在上游水壓和基巖約束作用下，大壩壩踵部位應(yīng)力復(fù)雜，實際監(jiān)測結(jié)果顯示，壩踵部位普遍為較大的壓應(yīng)力，已運行了十幾年二灘高拱壩的壩踵仍為4MPa以上的壓應(yīng)力；小灣高拱壩已蓄水至正常蓄水位，目前未監(jiān)測到拉應(yīng)力，壓應(yīng)力在1.5～4.0MPa；王志遠(yuǎn)統(tǒng)計了10座重力壩的壩踵應(yīng)力全部為壓應(yīng)力，平均壓應(yīng)力為0.84MPa。事實上，混凝土壩設(shè)計中，壩踵計算壓應(yīng)力普遍較小，這與實際監(jiān)測情況有所差異。

目前壩踵實際監(jiān)測應(yīng)力均由兩部分組成：滲透壓力及巖石-混凝土之間的有效應(yīng)力。巖體普遍存在大量節(jié)理裂縫，是一種抗壓不抗拉的材料，抗拉強度一般很低，尤其在存在裂隙和節(jié)理時，可能抗拉強度接近于0。壩踵處的滲透一般與上游水頭相等，因此當(dāng)上游水壓產(chǎn)生的拉應(yīng)力小于巖體的抗拉強度時，應(yīng)力計可以測到壩基壓應(yīng)力；而當(dāng)建基面的有效拉應(yīng)力大于巖體的抗拉強度，使得建基面拉開，應(yīng)力計的測值即轉(zhuǎn)化為揚壓力值，使得壓應(yīng)力計測值始終為較大的壓應(yīng)力。

為測得巖石-混凝土之間的有效應(yīng)力，需要排除滲壓的影響。有鑒于此，有必要對現(xiàn)有監(jiān)測方法進行改進，以解決現(xiàn)有方法中存在的技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種混凝土壩壩踵有效壓應(yīng)力監(jiān)測方法，排除滲壓的影響，準(zhǔn)確掌握大壩壩踵真實有效應(yīng)力，以便于評估大壩工作性態(tài)和安全狀況。

本發(fā)明的實施例提供了一種混凝土壩壩踵有效壓應(yīng)力監(jiān)測方法，包括：

步驟1，基于巖塊布置用于監(jiān)測豎直方向總應(yīng)力σ_s的壓應(yīng)力計，并確保壓應(yīng)力計周邊局部區(qū)域巖塊本身不透水，滲透水僅可能由基巖與混凝土這一弱面滲入；

步驟2，在壓應(yīng)力計附近布置用于監(jiān)測壓應(yīng)力計附近位置的滲透壓力P_u的滲壓計；

步驟3，用監(jiān)測得到的總應(yīng)力σ_s減去滲透壓力P_u，得到該部位的有效壓應(yīng)力σ_r，即：σ_r＝σ_s-P_u，其中，在完全不滲水情況下，總應(yīng)力σ_s等于有效壓應(yīng)力σ_r。

進一步，步驟1中，壓應(yīng)力計布置在建基面完好巖塊上，或?qū)ο虏繋r塊進行化學(xué)灌漿預(yù)處理，以確保應(yīng)力計周邊巖塊本身不透水。

進一步，步驟2中，滲壓計的布置包括：

在壓應(yīng)力計上游側(cè)或平行于壓應(yīng)力計位置埋設(shè)滲壓計，距壓應(yīng)力計的距離大于5倍壓應(yīng)力計直徑且不小于1.0m，以減小對壓應(yīng)力計受力狀態(tài)的影響。

進一步，步驟2中，滲壓計的布置還包括：

在基巖面上，澆筑混凝土之前，在壓應(yīng)力計周邊預(yù)置多孔的透水條或鋪設(shè)細(xì)沙條帶，多孔透水條或細(xì)沙條帶的高度略大于壓應(yīng)力計的高度，寬度在20-50mm，以滿足透水要求。

進一步，步驟2中，所述滲壓計的布置還包括：

與壓應(yīng)力計周邊預(yù)置的透水條或細(xì)沙條帶相配合，在壓應(yīng)力計與滲壓計之間預(yù)置透水條或細(xì)沙條帶，高度略大于壓應(yīng)力計的高度，寬度在20-50mm，以滿足透水要求。

進一步，壓應(yīng)力計采用振弦式壓應(yīng)力計。

與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明的有益效果是：通過該方法，得到了壩踵有效應(yīng)力，可以準(zhǔn)確評估大壩工作性態(tài)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明中高拱壩的示意圖；

圖2是本發(fā)明中壩踵有效壓應(yīng)力監(jiān)測布置立面圖；

圖3是本發(fā)明中壩踵有效壓應(yīng)力監(jiān)測布置平面圖。

圖中標(biāo)號：

附圖1中1為拱壩，2為基礎(chǔ)；

附圖2中1為壓應(yīng)力計，2為滲水通道，3為滲壓計，4為壩體，5為基巖；

附圖3中1為壓應(yīng)力計，2為滲水通道，3為滲壓計。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖所示的各實施方式對本發(fā)明進行詳細(xì)說明，但應(yīng)當(dāng)說明的是，這些實施方式并非對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員根據(jù)這些實施方式所作的功能、方法、或者結(jié)構(gòu)上的等效變換或替代，均屬于本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。

本實施例提供了一種混凝土壩壩踵有效壓應(yīng)力監(jiān)測方法，包括：

步驟1：壓應(yīng)力計布置在建基面完好巖塊上，或?qū)ο虏繋r塊進行預(yù)處理，包括化學(xué)灌漿等措施，確保壓應(yīng)力計周邊局部區(qū)域巖塊本身不透水，滲透水僅可能由基巖與混凝土這一弱面滲入。該壓應(yīng)力計用于監(jiān)測豎直方向的總應(yīng)力σ_s；

步驟2：在壓應(yīng)力計附近布置滲壓計，監(jiān)測壓應(yīng)力計附近位置的滲透壓力P_u，滲壓計的布置包括：

(1)滲壓計埋設(shè)位置在壓應(yīng)力計上游側(cè)或平行于壓應(yīng)力計位置，距壓應(yīng)力計的距離應(yīng)大于5倍壓應(yīng)力計直徑和不小于1.0m，減小對壓應(yīng)力計受力狀態(tài)的影響；

(2)在基巖面上，澆筑混凝土之前，在壓應(yīng)力計周邊預(yù)置多孔透水條或鋪設(shè)細(xì)沙條帶等，預(yù)置條或細(xì)沙條帶高度略大于壓應(yīng)力計高度，寬度可在20-50mm左右，滿足透水要求。預(yù)置多孔透水條或細(xì)沙條帶透水性能必須得到保證，要避免透水性能不足。

(3)與外圍預(yù)置透水條或細(xì)沙條帶相配合，在壓應(yīng)力計與滲壓計之間預(yù)置透水條或細(xì)沙條帶，寬度和高度與外圍條帶要求相同。一旦壓應(yīng)力計部位存在滲水，滲透壓力會被滲水通道的聯(lián)通的滲壓計監(jiān)測得到。

步驟3：將監(jiān)測得到的總應(yīng)力σ_s減去滲透壓力P_u，即：σ_r＝σ_s-P_u，得到該部位的有效壓應(yīng)力；在完全不滲水情況下，總應(yīng)力等于有效應(yīng)力。

在本實施例中，步驟1中，壓應(yīng)力計可采用振弦式壓應(yīng)力計等，壓應(yīng)力計監(jiān)測得到的是總應(yīng)力。

為進一步闡述本發(fā)明，下面結(jié)合實施例一特高拱壩做詳盡說明。

我國西南金沙江上有一高拱壩，基巖條件良好。該壩壩高270m，壩底厚度51m，每個壩段左右寬度約20m，共15個壩段，河床壩段為7號和8號壩段。大壩整體如圖1所示。

在7號壩段壩踵位置布置壓應(yīng)力計和滲壓計，監(jiān)測壩踵有效壓應(yīng)力。

步驟1：將壓應(yīng)力計布置在大壩建基面完好巖塊上，或?qū)ο虏繋r塊進行預(yù)處理，包括化學(xué)灌漿等措施，確保壓應(yīng)力計周邊巖塊本身不透水，滲透水僅可能由基巖與混凝土這一弱面滲入。壓應(yīng)力計距大壩上游面距離保持為4.5m，左右岸方向處于壩段中部，如圖2所示，該壓應(yīng)力計用于監(jiān)測豎直方向的總應(yīng)力σ_s，即有效應(yīng)力和滲透壓力之和，可采用振弦式壓應(yīng)力等；

步驟2：在壓應(yīng)力計附近布置滲壓計，滲壓計在上下游方向平行于壓應(yīng)力計布置，如圖3所示，監(jiān)測壓應(yīng)力計附近位置的滲透壓力P_u，滲壓計的布置包括：

(1)滲壓計埋設(shè)位置平行于壓應(yīng)力計，在壓應(yīng)力一側(cè)，距壓應(yīng)力計的距離應(yīng)為1.5m。

(2)在基巖面上，澆筑混凝土之前，在壓應(yīng)力計周邊鋪設(shè)細(xì)沙條帶，高度大于壓應(yīng)力計高度20mm，寬度取30mm左右，滿足透水要求。

(3)與外圍細(xì)沙條帶配合，在壓應(yīng)力計與滲壓計之間鋪設(shè)細(xì)沙條帶，寬度和高度與外圍條帶相同。施工過程中，細(xì)沙條帶需謹(jǐn)慎處理，避免透水性能不足。一旦壓應(yīng)力計部位存在滲水，滲透壓力會被滲水通道的聯(lián)通的滲壓計監(jiān)測得到。

步驟3：將監(jiān)測得到的總應(yīng)力σ_s減去滲透壓力P_u，即：σ_r＝σ_s-P_u，得到該部位的有效壓應(yīng)力；在完全不滲水情況下，總應(yīng)力等于有效應(yīng)力。

上文所列出的一系列的詳細(xì)說明僅僅是針對本發(fā)明的可行性實施方式的具體說明，它們并非用以限制本發(fā)明的保護范圍，凡未脫離本發(fā)明技藝精神所作的等效實施方式或變更均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。

對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點來看，均應(yīng)將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。