一、监测重点

监测设计应根据工程特点及关键部位综合考虑，统筹安排。其指导思想是以安全监测为主，同时兼顾设计、施工、科研和运行的需要。监测项目布置除了需要控制关键部位外，还需兼顾全局，监测项目宜以“目的明确、重点突出、兼顾全面、反馈及时、便于实现自动化”为基本原则，并宜结合工程建设进度计划进行统一规划、分项分期实施。

（1）重点监测部位

监测范围应包括坝体、坝基以及对重力坝安全有重大影响的近坝边坡和其他与大坝安全有直接关系的建筑物。一般选择典型的或代表性的横向断面和纵向断面（或测线）进行监测。

监测横断面设在监控安全的重要坝段，横断面布置在地质条件或坝体结构复杂的坝段或最高坝段及其它有代表性的坝段。断面间距可根据坝高、坝顶长度类比拟定，特别重要和复杂的工程可适当加密监测断面。

重力坝的纵向测线是指平行于坝轴线的测线，需根据工程规模选择代表性纵向测线。一般应尽量设置在坝顶和基础廊道，高坝还需在中间高程设置纵向测线。

（2）重点监测项目

重力坝安全监测的重点是坝基扬压力、渗流量、绕坝渗流及坝基、坝体变形，坝体温度，坝基应力等。

从重力坝特点来看，由于重力坝坝体与地基接触面积大，因而坝基的扬压力较大，对坝体稳定不利，重力坝失事大多也是由基础引起。因此，应把坝基面扬压力、基础渗透压力、渗流量及绕坝渗流作为重点监测项目。

由于重力坝的失稳模式是滑动或倾覆，重力坝的变形最能直接地反应其在各种荷载作用下的工作状态，变形监测可了解坝体抗滑、抗倾稳定情况以及基础及坝体混凝土材料受外荷载产生的压缩、拉伸等变形情况，是重力坝安全监测的重点。

由于重力坝体积较大，施工期混凝土的温度应力和收缩应力较大，在施工期对混凝土温度控制的要求较高，因此也需要重视施工期坝体混凝土温度监测。

由于重力坝坝体应力较小，一般只有高坝（≥100m）在地震工况下，才有可能出现对坝体结构产生破坏的应力，因此坝体内部的应力应变不是重力坝安全监测的重点，只需对结构特殊的坝体或溢流闸墩、泄洪底孔、中孔等特殊部位，结合计算分析成果，在重点部位布置混凝土应力应变、钢筋应力或锚索荷载等监测项目。

（3）监测仪器选型

监测仪器包含了传感器及其配套电缆、测量仪表和可用于实现自动化测量的数据采集装置。监测仪器是安全监测的工具，其可靠和准确与否直接影响到人们对大坝结构性态和安全的评估。因此，监测仪器必须具备耐久性、可靠性、适用性，并满足量程和精度要求。

对于监测仪器来说，除了可靠性和稳定性的要求外，确定合理的测量精度至关重要。过高的精度要求可能导致无法寻求到合适的监测传感器且费用可能极为昂贵，而过低精度又会增加成果的分析困难甚至会得出不正确的结论。故仪器测量精度应综合考虑测量物理量大小、变化速率、仪器和方法所能达到的实际精度以及监测的目的等因素。一般来说，如果监测是为了使物理量不超过某一允许的数值，则其误差应小于允许值的1/10～1/20。如果是为了研究物理量的变化过程，则其误差要求应比上面这个数值小得多，甚至应采用目前监测手段和仪器所能达到的最高精度。

通常情况下，重力坝变形和渗流量都较小，原则上应选择精度高、量程小的传感器。为了便于运行管理和自动化监测，同一工程监测仪器设备的种类应尽可能少，并尽量选用能与常用的自动数据采集装置兼容的传感器。

二、监测设计依据

监测设计是整个工程设计的重要组成部分，应由熟悉工程地质、水文地质、大坝结构及其基础设计、施工工艺、工程运行条件的坝工技术人员和熟悉监测方法、监测仪器设备性能、精度及可靠程度和安装埋设的监测技术人员，共同精心拟定。

在监测设计时，需要依据的工程基本资料主要包括如下内容。

（一）工程基本资料

工程基本资料包括工程规模、大坝级别及地质、水文、泥沙、气象、水库特征水位等环境条件，以及枢纽和坝体结构设计图纸和施工规划，用以确定必须设置的监测项目。工程规模越大，地质、水文等环境条件越复杂，设置的监测部位和项目也越多。

（二）水工结构计算和科研试验成果

（1）各种荷载组合工况下的应力、位移与渗流设计计算成果，地质力学模型试验在设计荷载下的坝体及基岩弹性变形或超载下的破坏变形情况，建基面断层、裂隙等地质缺陷分布及必要的处理措施，坝基固结灌浆、防渗帷幕及排水系统设计等。这些成果可用于了解控制大坝安全的关键部位，并针对性的布设监测项目。

（2）坝体混凝土的物理力学特性资料，包括混凝土抗拉、抗压强度、弹性模量、级配、温度线膨胀系数、徐变度、自生体积变形等参数，以便根据应力应变监测资料转换计算坝体的实测应力。

（3）地质条件和基岩物理力学性能资料，包括基岩抗拉、抗压强度、变形模量、流变、地应力、坝基下的地质缺陷（断层、裂隙、软弱夹层等）等，以了解坝基岩体特性，布置基岩变形和应力监测仪器，计算分析实测基岩变形和应力。

（4）坝体混凝土分区和施工方法和程序，了解不同分区部位混凝土的性能、浇筑进度和先后顺序，为计算、分析坝体不同强度等级混凝土的实测应力，评价混凝土温度控制措施实施效果提供依据。同时便于监测仪器电缆走线规划及现场数据采集站的布置。

（5）水工模型试验资料，了解水流形态、泄水及消能建筑物过流面的压力、流速、掺气分布等，以便确定水力学监测仪器的布置项目和部位，如时均压力、脉动压力、底流速仪、空蚀、雾化等测点的布置。

（6）设计、施工采用的新技术、新工艺，设计所期望解决的问题，设计、施工重点和难点，是监测设计专项研究的依据。

（三）规程规范

混凝土坝安全监测设计主要遵循如下技术规范：

《混凝土坝安全监测技术规范》 DL/T5178-2003

《混凝土坝安全监测资料整编规范》 DL/T5209-2005

《混凝土重力坝设计规范》 SL319-2005（DL5108-1999）

《大坝安全监测自动化技术规范》DL/T5211－2005

《水工建筑物强震动安全监测技术规范》DL/T5416-2009

《水电水利工程爆破安全监测规程》DL/T5333－2005

《水电水利工程岩石试验规程》（DL/T5368-2007）

《水利水电工程岩石试验规程》 SL264-2001

《水利水电工程地质观测规程》（SL245-1999）

《水工建筑物抗震设计规范》 SL203-97（DL/T5073-2000）

《水电水利岩土工程施工及岩体测试造孔规程》 DL/T5125-2001

《水工混凝土水质分析试验规程》 DL/T5152-2001

《水电水利工程地质勘察水质分析规程》DL5194-2004

《国家三角测量规范》  GB/T17942-2000

《中、短程光电测距规范》 GB/T16818-1997

《国家一、二等水准测量规范》 GB/T12897-2006

《水电水利工程施工测量规范》 DL/T5173-2003

《全球定位系统（GPS）测量规范》 GB/T18314-2001

《加密重力测量规范》 GB/T17944-2000

《1:5000、1:10000地形图图式》 GB/T5791-93

《1:500 1:1000 1:2000地形图图式》 GB/T7929-1995

《测量外业电子记录基本规定》

《水位普通测量规范》 SL58-1993

（四）监测仪器

《混凝土坝监测仪器系列型谱》和监测仪器设备类的标准；国内外常用混凝土监测仪器生产厂家的监测仪器性能及其应用情况，包括设备类型、种类及其安装埋设、使用维护说明书；最新的监测技术进展以及新技术、新产品在实际工程中应用情况。

三、监测项目

由于大坝的工程等别不同，大坝失事后对公共安全和环境的影响程度不同，对安全监测系统的要求也各不相同。对于重要的、地质条件复杂的，失事后影响大的大坝，必须设置系统的监测设施，对其运行性态进行全面监控。对于一般性的大坝，监测设施的设置可以适当降低要求。此外，还须考虑一些具体的问题，如外来荷载及大坝的可靠性等等。国际上有采用风险度方法拟定一座大坝监测项目的实例。一般大坝安全监测项目包括仪器监测和巡视检查。

针对具体工程，根据重力坝的级别及工程特性选定监测项目，详见表3-1。此外，若坝基内地质缺陷部位，如断层破碎带、软弱夹层等，采取结构加固措施的，宜布置相应的监测设施，如变形、应力应变、钢筋应力等监测仪器。

对地质条件复杂的高坝大库，还可能包括库盘变形、地质缺陷处理工程措施等特殊监测项目等。

 

序号	监测类别	监测项目	大 坝 级 别
			1	2	3
一	人工巡视检查		●	●	●
二	变形	1. 坝体位移	●	●	●
		2. 倾　斜	●	○
		3. 接缝变化	●	●	○
		4. 裂缝变化	●	●	●
		5. 坝基位移	●	●	●
		6. 近坝边坡位移	○	○	○
三	渗流	1. 渗流量	●	●	●
		2. 扬压力	●	●	●
		3. 渗透压力	○	○
		4. 绕坝渗流	●	●	●
		5. 水质分析	●	●	○
四	应力	1. 应　力	●	○
		2. 应　变	●	○
		3. 混凝土温度	●	●	○
		4. 坝基温度	●	○
五	水文、气象	1. 上、下游水位	●	●	●
		2. 气　温	●	●	●
		3. 降雨量	●	●	●
		4. 库水温	●	○
		5. 坝前淤积	●	○	○
		6. 下游冲淤	●	○	○
		7. 冰　冻	○
注：1. 有●者为必设项目；有○者为可选项目，可根据需要选设。
2. 坝高70m以下的1级坝，应力应变为可选项。

 

巡视检查是必不可少的监测项目之一，大坝运行中的异常迹象，大多是工程技术人员在巡视检查中发现的。对工程区范围以及监测设备应定期和不定期进行日常巡视检查、年度巡视检查和特别巡视检查。巡视检查作为仪器监测的重要补充，其作用在于弥补监测仪器覆盖面的不足，及时发现险情，并系统地记录、描述工程开挖、爆破、支护、混凝土浇筑、冷却、灌浆等对监测效应量有客观影响的因素，为监测资料的分析、理解和评价提供客观的可能影响因素并可在一定程度上量化。

对于重力坝来说，埋设仪器数量较大的通常为应力、应变、温度及接缝监测仪器，其中有部分是由于施工期温控和纵缝灌浆的需要，有部分为设计反馈和科学研究的需要。在达到监测目的以后非重点监测部位的这些监测项目可封存停测，必要时再启用。

四、变形监测

一般而言，重力坝的变形监测主要有坝体和坝基水平位移、垂直位移监测、接缝和裂缝监测等。从严格意义上来讲变形测量系统测得的变形都是相对的（包括相对基准点和相对某次基准测值），但在工程实际应用中，称相对大地测量基准和工程变形影响范围之外的倒垂线锚固点的变形为绝对变形，其余称相对工作基点、相对坝基面的变形或相邻两点或相邻接缝间的变形为相对变形。

重力坝水平、垂直位移监测纵断面是指平行于坝轴线的断面，纵断面上的测线一般应尽量设在坝顶和基础廊道，坝高大于100m的高坝还应在中间高程设置。一般纵断面上测点布置应兼顾全局，每个坝段至少均应设一个监测点。重力坝纵断面上的水平位移一般采用准直线法监测（包括视准线、引张线、激光准直），也有少数重力坝的坝顶水平位移采用正倒垂线组、交会法和极坐标法观测。垂直位移一般采用几何水准和静力水准法监测。

变形监测横断面布置在地质或结构复杂的坝段或最高坝段和其他有代表性的坝段。横断面的数量视地质情况、坝体结构和坝顶轴线长度而定，一般设1～3个，对于坝顶轴线长度大于800m的，宜设置3～5个。典型横断面上的水平位移一般采用正、倒垂线组，用以监测坝基和坝体不同位置、不同高程的水平位移；垂直位移可根据地质及坝体结构情况在基础和坝顶部位沿上下游方向布置不少于3个测点，用于监测坝基不均匀沉陷和坝体倾斜。