混凝土坝温控防裂要点的探讨.pdf

水利水电技术第4 5卷2 0 1 4年第 1期 混凝土坝温控 防裂要点的探讨 刘 毅 ，张 国新 ( 中国水利水 电科学研究院 流域水循环模拟与调控 国家重点实验室，北京 1 0 0 0 3 8 ) 摘要：本文提 出了特 高拱坝和碾压混凝土重力坝的温控要点 ：特高拱坝除按规范要 求严格控制基础 温差外 ，更要树立温度梯度控制 的理念 ，按照“ 小温差、慢冷却、全过程保护” 的要 求减 小上下层 温 差和内外温差；碾压混凝土重力坝在做好表面保护的前提下可适-3放宽对基础温差的控制要求。按照 信息采集与传输、信息管理、仿 真分析、预警预报 、 自动控制等五个环节建立混凝土坝防裂智能监控 系统，对混凝土坝温控施工全过程进行监控 ，为温控 防裂施工的“ 可知、可控” 提供技术手段 ，是未 来施 工管理的一个发展 方向。 关键词 ：混凝土坝 ；温控 防裂；梯度控制 ；智能监控 中 图分类号 ：T V 6 4 2 文献标识码 ：A 文章编号 ：1 0 0 0 0 8 6 0 ( 2 0 1 4 ) 0 1 0 0 7 7 一 O 8 Di s c u s s i o n o n k e y p o i nt s o f t e m pe r a t ur e c on t r o l a nd c r a c k p r e v e nt i o n o f c o nc r e t e da m LI U Yi ， ZHANG Gu o x i n ( S t a t e K e y L a b o r a t o r y o f S i m u l a t i o n a n d R e g u l a t i o n o f Wa t e r C y c l e i n R i v e r B a s i n ，C h i n a I n s t i t u t e o f Wa t e r R e s o u r c e s a n d H y d r o p o w e r R e s e a r c h ，B e r i n g 1 0 0 0 3 8 ，C h i n a ) Ab s t r a c t ：T h e k e y p o i n t s o f t h e t e mp e r a t u r e c o n t r o l o f c o n c r e t e c o n s t r u c t i o n f o r s u p e r - h i g h a r c h d a m a n d r o l l e r c o mp a c t e d c o n c r e t e ( R C C )g r a v i t y d a m a r e p u t f o r w ard h e r e i n E x c e p t t h e s t ri c t c o n t r o l o f t h e b a s i c t e m p e r a t u r e d i f f e r e n c e i n a c c o r d a n c e w i t h t h e r e l e v a n t t e c h n i c a l s p e c i f i c a t i o n s ，t h e e o n c r e t e c o n s t ruc t i o n o f s u p e r h i g h a r c h d a m i s f u r t h e r r e q u i r e d t o r e d u c e t h e t e mp e r a t u r e d i f f e r e n c e s b e t w e e n u p p e r a n d l o we r l a y e r s a n d b e t we e n i n s i d e a n d o u t s i d e o n t h e b a s i s o f t h e p rin c i p l e o f s ma l l t e mp e r a t u r e d i f f e r e n c e， s l o w c o o l i n g a n d wh o l e p r o c e s s p r o t e c t i o n Un d e r t h e p r e mi s e o f d o i n g t h e s u r f a c e p r o t e c t i o n we l l ， t h e c o n t r o l r e q u i r e me n t o f t h e b a s i c t e mp e r a t u r e d i f f e r e n c e c a n b e p r o p e r l y r e l a x e d for t h e c o n s t ruc t i o n o f RC C d a mI t i s a d e v e l o p me n t o r i e n t a t i o n o f t h e c o n s t ruc t i o n ma n a g e me n t i n t h e d a y s t o c o me t h a t a n i n t e ll i g e n t mo n i t o ri n g a n d c o n t r o l s y s t e m i s n e c e s s a r y t o b e e s - t a b l i s h e d for t h e t e mp e r a t u r e c o n t r o l a n d c r a c k p r e v e n t i o n，t h a t c o n s i s t s o f t h e fi v e k e y l i n k s s u c h a s i n f o r ma t i o n c o l l e c t i o n a n d t r a n s mi s s i o n，i nfo r ma t i o n ma n a g e me n t ， s i mu l a t i o n a n aly s i s ， e arl y - w a r n i n g a n d f o r e c a s t i n g， a u t o ma t i c c o n t r o l ， e t c ， for a wh o l e p r o c e s s mo n i t o rin g o n t h e t e mp e r a t u r e c o n t r o l d u ri n g t h e c o n s t ru c t i o n o f b o t h t h e k i n d s o f t h e d a ms ， a n d t h e n p r o v i d e a k n o wa b l e a n d c o n t r o l l a b l e t e c h n i c a l me a n s c o n c e rne d a s w e l1 Ke y wo r d s ：c o n c r e t e d a m ；t e mp e r a t u r e c o n t r o l a n d c r a c k p r e v e n t i o n；g r a d i e n t c o n t r o l ；i n t e ll i g e n t mo n i t o ri n g a n d c o n t r o l 1 引 言 混凝 土坝是我 国大坝建设 的主要坝 型。我 国已 建和在建的 1 4 1座 坝高 1 0 0 i n以上 大坝中 ，拱 坝为 2 7座 ，重力坝 4 6座 ，6座 2 5 0 in以上大坝 中有 5座 为混凝土拱坝 ，拉西 瓦 、构皮滩 、小 湾等拱坝 已经 完工并经受了正常蓄水位的考验 ，溪洛渡 、锦 屏一 级等特高拱坝的浇筑高度已经超过 2 5 0 n l ，这些高 拱 坝的建设 突破 了现有 的世 界记 录- 2 。进 入 2 1 Wa t e rRe s o u r c e s a n d Hy d r o p o we rEn g i n e e r in g 4 5 No 1 世纪 以来 ，碾 压混 凝 土重 力 坝 以其安 全性 高 、施 收稿 日期 ： 基金项 目： 作者简介 2 0 l 3 l 0一 l 9 国家 “ 9 7 3 ” 计划课题 ( 2 0 1 3 C B 0 3 5 9 0 4、2 0 1 3 C B 0 3 6 4 0 6 ) ；国 家 “ 十二五” 科 技支撑计划课题 ( S Q 2 0 1 3 B A J Y 4 1 3 8 B 0 2 ) ；水 利部公益性行业科研专项项 目( 2 0 1 2 0 1 0 5 0 ) ；中国水科院 科研专项( 材集1 3 6 1 、材集 1 3 5 3 ) ；流域水循环模拟与调 控 国家重点实验室资助项 目( 材 QN 1 3 0 5 ) 。 刘毅 ( 1 9 7 9 一 ) ，男 ，湖南人 ，教授级高级工程师。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 刘毅， 等混凝土坝温控防裂要点的探讨 工速 度快 而备 受业 界 青 睐 ，金 安桥 、官地 、龙 开 口、鲁地拉 、功果桥等一大批碾压混凝土重力坝 开工建设 。 混凝土坝的裂缝是长期困扰人们的问题 ，裂缝的 存在不仅会降低大坝的耐久 I生，裂缝处理还会耽误工 期 ，严重的裂缝可能会影响大坝安全 。虽然从 2 0世 纪 3 0年代开始 ，已陆续发展了一整套温控防裂 的理 论体系，并发展了一系列混凝土防裂措施，包括改善 混凝土抗裂性能、分缝分块 、水管冷却 、混凝土骨料 预冷、表面保温等，但国内外的实际情况仍然是“ 无 坝不裂” ，近期西南某拱坝甚至还出现了大规模 的温 度裂缝 _ 4 _ 。 裂缝出现 的原因是多方面 的，但归根结 底是混 凝土的拉应力超过了混凝土 的抗拉强度 。在我 国现 行 的设计规范 中，混凝 土坝防裂 的安全系数一般取 到 1 6 5以上 ，重 要 工 程一 般 都 是 1 8甚 至更 高 ， 如此大 的安 全 系数 似 乎不 应该 出现裂 缝 ，而实 际 上 ，规范 中规定 的安全 系数 并 不是 真正 的安全 系 数 。首先 ，从混凝 土强度方面而言 ，设 计规范 中使 用的混凝土强度是一定尺寸的湿筛混凝土试件强 度 ，实际全级配混凝土的强度一般远小于湿筛混凝 土抗拉强度 ，两 者之 间的 比例 一般在 0 60 7左 右 ；混凝土的强度 由于施工质量的原 因存在较大 的 离散性 ，而裂 缝 总 是在 最 薄 弱 的环 节 出现。据测 算 ，考虑上述 因素后混凝土坝实际 防裂安全 系数仅 在 1 0左右 J 。其次 ，从 温度应力方 面而言 ，温度 应力 与混凝土结构 、材料 、气象 、施工安排 等诸 多 因素相关 ，非常复杂 ，尽管在设计 阶段进行 了仿真 分析和较为详细的设计 ，但是设计条件 与实际条件 肯定会存在差异 ，在实 际工程 中可能 还存在部分超 规范的情况而在设 计阶段未充分考虑 ，这些差异 因 素可能会导致一定的风险 。再 次 ，从施 工控制方面 而言 ，我国现行的施 工管理体制下 ，很多工程存在 管理不到位 的情况 ，温 控施 工超 出设 计要求 的情况 时有发生 ，当施工超 出设计要求时 ，由于施工期温 度监测存在 “ 不及时 、不全面” 等 问题 ，现场也缺乏 温控专业人员跟踪分析 ，当发现 问题 时，往往 已经 失去 了最佳处理时间。 本文结合我国近年来混凝土坝的温控防裂实践 ， 在理论分析的基础上提出混凝土特高拱坝和碾压混凝 土重力坝的温控要点 ，全面阐述了混凝土坝防裂智能 监控 的理念 、关键技术和当前应用进展 ，对温控防裂 的未来发展进行了展望。 2 特高拱坝温控要点 2 1 特高拱坝温度应力特点 特高拱坝一般指坝高超过 2 0 0 m的拱坝 ，这类拱 坝应力水平高 ，开裂后应力调整的余度较小 ，整体性 要求高 ，对温控防裂要求高。 由于需要进行封拱灌浆 ，拱坝 内部混凝土 的温 度过程一般可分 为三个 阶段 ：早期 阶段 ，受混凝 土 水化热和通水冷却影 响，呈现 出先升温后降温 的过 程，此时的温度峰值一般称为最高温度；中期阶 段，一般采取通水冷却措施把混凝土温度降至封拱 温度 ，有的拱坝采取多期冷却 的方式 ，以减小一次 冷却的幅度；后期阶段，封拱灌浆后拱坝温度场受 外界 气 温 影 响 逐 渐 形 成 准 稳 定 温 度 场 。研 究 表 明_ 6 J ，拱坝的最大温度应力一般发生在温度 降至封 拱温度 的时刻 ，基础约束 区的温度应力基本上取决 于基 础温差 ，非约束 区的温度应力取决于温差 以及 上下层温度梯度 的控制过程 。 对于特高拱坝而言 ，其温度应力还具有 以下特 点 ：一是由于特 高拱 坝底 厚的增加 ，导致 在灌 区 高度不变的情况下上下层约束增强，同等冷却高度条 件下温度应力更大；二是由于现在的常态混凝土大多 高掺粉煤灰 ，混凝土发热较慢 ，早期最高温度控制相 对较为容易 ，而后期发热量大导致二期冷却温降幅度 增大 ，无中期冷却时温度应力增加；三是特高拱坝施 工期长，受经济效益驱动施工速度相对较快 ，通水冷 却降温速率快。 根据特高拱坝的温度应力特点 ，特高拱坝的温控 要点是 ：基础约束区严格控制基础温差与最高温度 ， 通水冷却过程中做好时间和空间的温度梯度控制，按 照早保护 、永久保护的理念确保保温措施施工到位 。 2 2 基础温差与最高温度 基础混凝土均匀温度场降温的温度应力一般可 由 下式进行估算 式中，o - 为基础约束 区的温度应力 ； 为混凝土松 驰系数；R为约束系数； 为混凝土线胀系数； 为 混凝土泊松 比； 为基础温差。 由式( 1 ) 可知 ，基础约束 区的温度应力与基础温 差成正 比，应严格按照规范和设计要求控制基础约束 区的基础温差和最高温度 。 近年来修建 的几个特高拱坝工程，都采用 了全坝 全约束 的概念 ，即，全坝按照一个最高温度或基础温 水利水电技术第 4 5卷2 0 1 4年第 l 期 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 差控制。实际上 ，特高拱坝不同区域之间的约束是不 一 样 的，应该考虑不同的基础温差。原 因有二 ：( 1 ) 对于传统的基础约束区而言，其约束主要来源于地 基 ，地基基本没有温度变化而约束 区混凝土存在温度 变化 ，下部地基对上部混凝土有约束 。而对于非约束 区而言，上下层都是混凝土，都有温度变化，其约束 来源于上下层温度变化 的不一致 ，对于厚拱坝而言也 是如此。约束机理的不同理应导致温控理念和措施 的 差异 。有学者认为 ，封拱灌浆后 ，两侧其他坝段会对 所关注的坝段产生较强的约束，实际上，这种约束是 很微小的 ，可以忽略。非约束 区的约束主要还是来源 于上下浇筑层。选用如图 1 所示的两个计算模型，模 型 a 考虑两侧其他坝段坝体封拱灌浆后 的约束作用 ， 模型 b只考虑上下层约束的作用 ，两个模型采用同等 的计算参 数 和温控措施 ，其温 度应力相 差在 5 以 内。( 2 ) 高拱坝不同高程的坝块厚度差异很大 ，以锦 屏一级拱坝为例 ，基础约束 区的坝体厚度达到 6 3 m， 而坝高 2 0 0 m以上的坝体厚度最 大仅为 4 0 m，不 同 的坝体厚度在相同的冷却方式条件下，其约束是不同 的，理应采取不同的温控标准。 计算模型a ( 地基略) 计算模型b 图 1 计算模型 2 3 通水冷却过程中的温度梯度控制 理论分析表明 ，温度 应力是 因为 温差导致 的变 形受 约束 而 产生 的，温 差 和约 束两 个 要素 缺 一不 可。对于非约束 区而言 ，由于基 础约束 的影 响相对 较弱 ，如果 大范 围 同步 冷却 ，即使 冷 却 幅 度 大一 些 ，由于没有约束 ，应力 也不会太大。而如果上下 层不 同步冷却 ，则会产 生上下层约束 ，从而导致较 大的温度应力。 小湾拱坝的非约束区在施工过程 中出现了贯穿性 刘毅， 等混凝土坝温控防裂要点的探讨 裂缝 ，根据监测资料和反馈分析 ，目前较为公认 的裂 缝成 因主要是 ：( 1 ) 一冷结束后 ，由于残余水化热 的 作用 ，混凝土内部温度回升较大，没有中期冷却的情 况下 ，致使 二冷降温 幅度过 大 ；( 2 ) 大坝浇筑 块体 厚 ，二期冷却高程范 围过小 ，未在高程方向上形成合 理的温度梯度 ；( 3 ) 上中下游分三个冷却区且不同步 冷却 ，顺水流方向温度梯度过大 J 。据此 ，目前特 高拱坝普遍按 照朱伯 芳 院士提 出的 “ 小温 差 、早 冷 却 、缓慢冷却” 的方针 进行通水冷却 ，确保拱坝在 冷却过程中在时间和空间两个维度的温度梯度都控制 在较小范围内。 对于降温幅度、降温速率、冷却高度对温度应力 的影响，已有较多文章 ，笔者 在本节重点论述 上中下游分三区冷却对坝体应力和裂缝的影响。以小 湾拱坝为例建立计算模型如图 1 ( a ) 所示 ，考虑了下 部封拱灌浆对上部坝体的约束作用 ，如图 1 ( b ) 所示 为冷却 区设置示意图 ，已灌区表示 已完成封拱灌浆的 区域 ，待灌区表示 已到达封拱温度但未进行封拱灌浆 的区域，冷却区表示正在进行灌浆冷却的区域，未冷 区表示未进行灌浆冷却 的区域。 计算工况如表 1 所列 ，计算参数如表 2所列。坝 体初始温度是 2 8 ，比较两种冷却方式 ：( 1 ) 分区 冷却是指上中下游分三个区冷却 ，每个分 区各 占厚度 方向的 1 3 ，上游先 冷却 ，冷 却 目标温度 至 1 2， 1 5 d后 ，冷却中游 ，冷却 目标温度至 1 4 ，再 1 5 d 后冷却下游， 冷却目 标温度 1 5 q C ；( 2 ) 冷却至 l 3 5 是指上 中下游 同时冷却至 1 3 5。冷却水管布置为 1 5 m X1 m，冷却水温为 6，塑料管内管直径 2 8 m l n ， 外管直径 3 2 1T l l n 。 表 1 计算工况 工况 已灌 区 待灌 区 冷却区 未冷区 冷却方式 1 1 0 1 3 5 m 以下 1 2 m 1 2 m 1 0 3 7 5 m 以上 冷却至 1 3 5 2 1 0 1 3 5 m 以下 1 2 m 1 2 m l 0 3 7 5 m 以上 分 区冷却 分 区冷却时( 工况 2 ) 小湾拱 坝不 同时间坝体 温 度应力如图 2 ( a )图 2( e ) 所示 。由图 2可知 ，冷 却 区分三个 区二期冷却 ，相互间距 1 5 d ，由于上游 1 3区域先冷 ，该部位 最先 出现拉 应力 ，最大拉 应 力出现在上游 1 41 3区域，中间高程顺河向应 表 2 计算参数 比热 导热 系数 容重 表面放热系数 弹性模 量 线膨胀系数 项 目 泊松 比 k J ( k go c) k J( m h)I 1 k N r n 一 k ,l-( m ho C)一 G P a 1 0 6 一 1 指标 1 0 3 6 8 2 6 l 2 5 2 0 3 6 O 1 8 9 8 9 水利水电技术第4 5卷2 0 1 4年第1期 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 3 1 2温 度应 力特 点 由于碾压混凝土重力坝的基础温差实现通常要几 十甚至上百年的时间，与基础温差相适应的基础约束 区温度应力往往在几十年后才能达 到最大值 ，此 时， 由于混凝土后期强度 的增长 ，其实际防裂安全系数往 往大于设计指标 。 由于碾压混凝土坝高温持续时间长，首次过冬或 蓄水水温过低时会引起较大的内外温差 ，坝上游面强 约束区同时还受到基础温差的影响，在二者共同作用 下 ，该 区域表面温度应力往往较大。 在碾压混凝 土坝的基础表面 ，往往需要先浇筑 1 4 m厚 的常态混凝土垫层 ，然后停止该区域混凝土 浇筑 3 0 6 0 d ，以便进行 固结灌浆 ，这一过程 形成 “ 薄层长间歇” ，“ 薄层长 间歇 ” 表面 温度应力较 大 ， 易产生裂缝。 此外 ，碾压混凝土重力坝往往在施工期留有缺 口 过流，缺 口过流时 ，受河水冷击影响 ，容易在过流面 表面产生较大的拉应力。 3 2碾压混凝土重力坝裂缝分析实例 以近期蓄水的西南某碾压混凝土重力坝为例，介 绍裂缝实例 。 7 挡水坝段发现 1 条竖向裂缝，缝顶高程 1 1 9 0 0 I n ， 向下垂直延伸 2 4 m至 1 1 8 7 6 m高程 ( 见图 3 ) 。建 立如图4所示 的仿真计算模型 ，根据实测气温、施工 等资料对温度应力进行反馈计算，分析裂缝成因。 0 9 0 昌 + 0 暴 野 一 钢筋 w l ! 9 0 O 0 ：f l 排 一 宽 m2 4m 。s mm 奄 诵 排 噩 图3 7 坝段裂缝分布( 高程单位 ：m；尺寸单位：c m) 裂缝所在的 1 1 9 0 0 m 高程混凝 土仓面 的长间 歇跨越两个冬季 ( 2 0 1 2年 2月 2 0 1 2年 1 2月 ) ，间 歇达 l 0个月 ( 3 0 7 d ) ，由气象资料可见 ，间歇期多 次发生较大的气温骤降( 2 d降 l 0、5 d降 1 3、 6 d降1 2、3 d 降 1 0等) 和超过2 O的昼夜温差。 尤其是在 2 0 1 2年 1 1月初遭遇 3 d 1 0 o C的温度骤降， 同时昼夜温差超过2 0。图5所示为 1 1 9 0 0 m高程 长间歇层面典型点顺河向应力和气温过程线 ，图 6所 水利水电技术第 4 5卷2 0 1 4年第 1期 刘 毅， 等#a m 凝土坝温控防裂要点的探讨 图4 7 坝段三维有限元计算模型 示为长间歇层 面温度应力沿深度相关 图，由图可知 ， 由于层面保护的力度不够， 在较大的温度骤降和昼夜 温差作用下 ，在表层 1 2 m 内的混凝土内产生较大的 短周期温度应力 ，导致裂缝的产生。 羔 上 L I - I J m r I ， J 1 r 。 f 0 ： 1 t T l 、 - - f I l n 、 I V 量 丁 l J l J V、 r V 时间 年一 月一 日 一1 1 9 0 0 m高程表面点应力 一允许应力 一气温 图 5长间歇层面典型点顺河 向应力和气温过程线 4 0 3 5 3 0 2 5 2 0 1 5 赡 】 O 0 j I t ， J r I l 一 1 l I +2 O 2 1 O 1 r - 一2 O 2 1 - U | 。 f + 2 O 2 1 l l l ， f f | 。 l 1 0 02 0 4 0 6 0 8 1 0 1 2 1 4 l 6 1 8 2 0 2 2 2 4 2 6 2 8 3 0 应力 MP a 图 6长间歇层面温度应力沿深度发展示意 3 3碾压混凝土重力坝温控要点 在控制标准方面 ，重力坝设计规 范都 将基础温 差作为首要控制温差。需要并缝灌浆的重力坝由于 需要进行灌浆冷却 ，坝块在较早 期就出现最 大基础 81 3 2 2 O O 8 6 4 2 O 8 6 4 2 O 昙 g髂 罟 8罟 昌黯 量 恒 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 刘毅， 等混凝土坝温控防裂要点的探讨 温差，将基础温差作为首要控制措施是合适的。而 碾压混凝土重力坝一般采 取通仓碾压 ，无需并缝灌 浆 ，其最大基础温差 出现在坝建成多年后 ，此 时混 凝土强度 已经相应增长 ，同时在水压 、 自重 等作用 下 ，混凝土徐变得 以充分 发挥作 用 ，因而 ，很少 见 因基础温差过大而出现裂缝。但是由于坝内高温持 续时间长 ，坝表面遇低温 季节 、寒潮 时 ，内外温 差 增大从 而产生表面裂缝的例子时有发生。 因而 ，目 前碾压混凝土重力坝出现温度裂缝 的主要原 因是 内 外温差效应。另一方 面 ，由于施工仓 面大 ，上下层 混凝土间的约束作用强，当施工间歇时间较长时， 上下层温差也成为防裂的控制 因素 。综 上所述 ，碾 压混凝土重力坝施工过程 中应将 内外温差和上下层 温差作为主要控制温差。 在控制措施方面 ，早期的工程师和研究人员大多 认为 ，采用碾压混凝土可以大大简化温控措施 ，甚至 可 以不采取专门的温控措施 ，只要避开高温季节 ，自 然浇筑即可。然而，工程实践表明，碾压混凝土施工 过程中，缺少合适的温控措施同样会产生温度裂缝。 一 般情况下，控制浇筑温度、通水冷却、表面保温及 高温季节仓面喷雾等常态混凝土施工中所经常采用的 工程措施仍旧是必要的。但是，对于碾压混凝土重力 坝而言，主要用于最高温度控制的浇筑温度控制等措 施可以适当简化 ，用于控制内外温差的表面保温等措 施应适 当强化。 4 混凝土坝防裂的智能监控 4 1 智能监控的主要理念 在实际工程建设 中，设计要求大多是合理的 ，而 常常因为施工控制不满足设计要求而导致裂缝 的产 生。究其原因，除了施工管理不到位 的问题外 ，缺乏 有效的监控手段也是原因之一 。当前监控手段的缺点 主要表现在以下两个方面：一是施工期温度监测体系 不及时 、不全面 、不真实 ，施工期的温度监测大多采 取人工的方式 ，且监测点少 ，监测数据到达技术人员 手中往往需要一周乃至更长的时间，且经过多重人工 传递，很多数据往往经过“ 修正” ，监测体系不能及 时准确地反映施工现状 ；二是缺乏专业 的研究人员对 监测数据进行分析 ，出现问题后也难以及时发现并提 出有效措施。比如在西南某特高拱坝裂缝发生前 ，按 照现行规范 ，仅有 7个坝段有温度监测 ，且高程方 向 每隔 5 0 m布置一层 ，难 以及时发现 由于一冷后 温度 回升且没有中期冷却而导致的二冷连续降温 1 5的 情况 ，即使发现 了，由于没有专业人 员进行跟踪研 究 ，也难 以引起足够重视。 随着信息化技术的发展 ，利用数字技术 进行大 坝施工质量 、施工期运行期工作性态 的监控 已成为 保 障 大 坝 安 全 的 新 手 段J 。 混 凝 土 坝 数 字 监 控 ” 也成为 当今 坝 工领域 的重 要研 究方 向，利 用先进 的 G P S技术 、软件技术 、网络技术 ，数据库 技术 、自动化监测 技术和数值仿真技术 ，开发大坝 数字监 控系统 ，实现 大坝施工期 和运行期各种施工 和监测数据 的 自动获取和高效管理 、大坝施工期运 行期安全状况的实时评估 和预测 以及大坝质量与安 全风险的预警和决策支持 ，最终 可 以实现大坝全过 程 的质量与安全状态实时可知可控 。近期 ，随着监 控 自动化程度越来越高 以及通水控制智能化的出 现 ，数字监控逐步走 向智能监控 。 4 2 混凝土坝防裂智能监控系统的主要功能 混凝土 坝 防裂智 能 监 控 系统 可 以实 现 以下 功 能：( 1 ) 温控信息实时采集与传输。通过研发相关 温控信息实时采集设备 ，对 大体积混凝土施工有关 温控要素信息 ( 包括 混凝土浇 筑信息 、出机 口温度 与浇筑温度信息、通水冷却信息、仓面温控信息、 混凝土 内部温度 信息等 ) 进行 实时采集 ，通 过无 线 或有线的方式将温控信息实时自动传输至服务器。 ( 2 ) 温控信息高效管理 与可视化 。将温控 信息纳 入 数据库进行高效管理 ，实现基于 网络和权 限分配 的 信息共享；设计相关温控管理图表，形成温控信息 可视化管理平台，通过该平台可实现海量温控数据 的高效化管理和直观化 显示。 ( 3 ) 温度应 力仿真 分 析与反分析 。在温控信息高效化管理 与可视化平 台 的基础上 ，根据实测资料进行温度应力 的正分 析及 反分析 ，实 时把 握大体 积混凝 土 的温度应力 状态 。 ( 4 ) 温控施工效果评价和预警。通过对温控信息的 高效化管理与温度应力的正反分析，对混凝土温控 施工情况进行评 价 ，对海量实测数 据及 分析成果 中 的超标量进行预警 ，并对超标程度及处 理情况 进行 类别划分及级别 划分 ，将需要处理 的意见建议通过 统一 的平 台发 送 至不 同权 限 的施 工 与 管 理人 员 。 ( 5 ) 温控施工智 能控制。按 照理想 化温控 的施 工要 求 ，基于统一的信息平台和实测数据，运用经过率 定和验证 的预测分析模型 ，提 出通水冷却 、混凝土 预冷 、保 温等施工指令 ，通过 自动 控制设 备或人工 方式完成下一个时段 的温控施工 。 4 3 智能监控的应用实例 以鲁地拉碾压混凝土重力坝 1 0 坝段 为例 阐述混 凝土坝防裂智能监控系统的应用：( 1 ) 理想温度过程 水利水电技术第4 5卷2 0 1 4年第1期 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m