大坝安全监测
— 设计、施工与资料分析
（第 5,6课）
主讲教师：张爱军
第 3章 渗流监测
? 国际大坝委员会在 1988～ 1994年对世界溃坝进
行统计分析认为，各种坝型溃坝比例基本一致，
在土石坝中溃坝的主要原因是：
（ 1）洪水漫顶，占 39％
（ 2）渗透破坏,30％（其中：坝体渗透破坏
18％，坝基渗透破坏 12％）
而其他坝型的渗透压力（如：扬压力）对坝体
安全的影响也是巨大的
因此：对坝体渗透状况进行监测是非常必要的
? 渗流监测的内容
? 混凝土坝或砌石坝
扬压力
地下水位
绕坝渗流（水位）
渗流量
特殊部位的渗透
压力（如：断层
内部，软弱夹层
内部等）
渗
流
观
测
灌浆帷幕
廊道
空腹
扬压力分布曲线
重力
排水孔
土坝、土石坝或面板堆石坝
浸润线
等势线
断层
浸
润
线
渗
透
压
力
孔
隙
压
力
（
施
工
期
）
绕
坝
渗
流
渗
流
量
地
下
水
位
渗流监测
§ 1 扬压力监测
? 适用坝型,混凝土坝、砌石坝（薄拱坝不观测）
? 观测断面
? 坝基 （关键 !）
?纵断面,1个，帏幕、排水孔下游侧或排
水帏幕线上
?横断面,2～ 5个
?观测点：横断面上 3～ 5个点
? 坝体
?数量较坝基少，并与坝基结合。在分缝初
设,1～ 3个横断面
?上游密，排水孔上下游各设观测点
扬压力测点
扬压力测点示意图
? 观测方法
?测压管
?渗压计
? 测压管法
（适用于岩基）
?有压测压管
?无压测压管
（无压力表，用水
位计测定管内水位） 有压测压管示意图
压力表管帽
三通
导管段
进水段
沉淀管
新型有压测压管示意图
? 渗压计
? 适用于坝基、坝体扬压力监测
? 优先推荐用之（便于遥测、无需廊道、精度
高、无滞后）
? 关键：铜砂网袋保护，整体饱和！
渗压计埋设示意图
钻孔 反滤砂 渗压计 混凝土堵塞
§ 2 渗透压力观测
? 针对坝型,土石坝（包括面板堆石坝）
? 观测断面与观测点：
? 坝基：天然岩层、人工防渗设施（如：帏幕
或防渗墙）、排水系统等
横向观测断面为 3～ 5个，顺流线布。
观测点：
（ 1）对于水平铺盖防渗的坝：铺盖末端、
与坝体防渗设施结合的部位布设观测点。
（ 2）对于垂直截渗墙防渗的坝：在墙的上
下游各布设一个测点。如图示
防渗墙
观测点
观测点
观测点
铺盖
（ 3）对于多层透水地基：在弱透水层下
部，排水井和渗透出口处布设观测点
（ 4）对于岩石地基：在断层、软弱层和
帏幕等中布设观测点
观测点不透水层
?坝体：
包括坝体内部渗透压力分布和浸润面位置
横向观测断面与坝基相配合，一般 3个
一般布置成观测垂线，按坝体流线布置。
（ 1）均质坝 观测点
讲一下浸润面位置测定
观测点
（ 2）斜墙坝与面板坝
观测点反滤层过渡层
（ 3）心墙坝：
主要在坝体
心墙和其下
游坝体上布
设
心 墙
测 点
? 观测方法
? 测压管法
? 渗压计法
? 测压管法
? 适用于水头小于 20m，土体渗透系数大于
1× 10－ 4的坝体渗压观测。
? 一般为 无压 测压管
? 孔口段
? 导管段,Φ<50mm，滞后时间与土渗透系数、管
径成反比。 Φ50时滞后为 0.1d
? 进水段：土体，花管，开孔率 >15％，反滤包裹。
岩体直接钻孔。 Φ>10cm,L>1m
? 沉淀段：岩基用。土体不用，且孔底封堵
无
压
式
测
压
管
示
意
图
导管段
孔底封
堵膨润
土段
反滤料
进水段
坝
体
钻
孔
? 渗压计法
?与扬压力测定一致
?适用性广，便于自动化，广泛应用
差动电阻式渗压计 钢弦式渗压计
? 渗压计埋设
渗压计
渗压计
填筑埋设 钻孔埋设
§ 3 孔隙压力监测
? 监测土体固结时孔隙水压力变化
? 一般应用于监测土坝施工期的饱和土固结过程，
或监测软弱地基在施工中的固结过程，保证施
工期安全
? 方法与上同
§ 4 绕坝渗流
? 绕坝渗流的概念
观测点钻孔等高线
坝体 观测断面绕坝渗流流向绕坝渗流流向
水流方向
? 监测部位
坝体两岸坝肩及部分山体、坝体与其他建筑物
的接触处、坝肩防渗齿墙、灌浆帏幕与两岸结
合等关键部位
? 观测断面与观测点
? 在大坝两端沿流线布 1～ 2个观测断面，每
个断面布设 3～ 4个观测垂线，每条垂线 1～ 2
个观测点
? 土石坝与混凝土接触面上布设 1个断面，
2～ 3条垂线，每条垂线 1～ 2个观测点。
? 在下游河槽两侧阶地上布一个断面，每垂线
1个观测点
? 观测方法
?测压管
?渗压计
?传感器
? 注意事项
?进水段不能太长，否则失真
?多层地层时，注意分层封堵
?深度达到死水位、原地下水位以下
?其他原理等与上节同
§ 5 地下水位
? 与渗压观测原理同，只是观测的目的是
地下水位而已
? 不讲
§ 6 渗流量
? 观测内容
?总渗流量
?分区渗流量
?各坝段渗流量（河床、溢流段等）
?坝体、坝基、绕渗流量
?导渗渗流量，如减压井、排水井等
?水质（结合渗流量观测，对渗水进行）
? 布置
? 土坝或土石坝，在坝后设置，分区用隔水墙
分隔
? 混凝土坝、砌石坝和面板坝，一般在下游检
查廊道内进行，也可以在坝后设置
? 注意：
?坝后坝面上设排水沟，导出地面径流
?避免泄洪流和下游回水干扰
?切实做好分区渗流的分隔
?用导渗沟将渗流导渗与集中部位，以便于
观测
? 观测方法
? 流量小于 1L/s，容积法
? 流量在 1～ 300L/s，量水堰法
? 太大时用导渗沟如排水沟，流速仪法
? 容积法、流速仪法,不讲
? 量水堰法
? 要求
?量水堰设在矩形平直的渠段上，隔水
?堰板与水流垂直
?堰口为自由出流
?堰板为不锈钢平板，其堰口下游边为 450
斜角
?测度设备设在堰口上游 3～ 5倍堰顶水位处
?堰槽长度应该大于 7倍堰顶水头，其
中上游段应该大于 5倍堰顶水头
?三角堰 <70L/s
堰板
原理：水力学模型试
验得到堰顶水深与流
量的准确关系
? 梯形堰 10~300L/s
?堰的形状为梯形
?其他与三角堰一致
? 矩形堰 >50L/s
?堰的形状为矩形
?其他与三角堰一致
? 观测方法
?人工测针
?自动水位计
? 水质监测
?一般包括渗流水质监测与水库水质监
测两种
?内容：
?物理指标：温度,pH值，电导率，
透明度，颜色、悬浮物，矿化度
?化学指标：总磷，总氮、硝酸盐，
溶解氧，生化需氧量、有机金属化
合物等
? 仪器
?水温计
?pH计
?电导率计
?透明度计
?自动水质监测仪等
? 目前趋于自动水质监测
?黄河水质自动监测站
?都江堰水质自动监测等应用实例
谢谢各位！
— 设计、施工与资料分析
（第 5,6课）
主讲教师：张爱军
第 3章 渗流监测
? 国际大坝委员会在 1988～ 1994年对世界溃坝进
行统计分析认为，各种坝型溃坝比例基本一致，
在土石坝中溃坝的主要原因是：
（ 1）洪水漫顶，占 39％
（ 2）渗透破坏,30％（其中：坝体渗透破坏
18％，坝基渗透破坏 12％）
而其他坝型的渗透压力（如：扬压力）对坝体
安全的影响也是巨大的
因此：对坝体渗透状况进行监测是非常必要的
? 渗流监测的内容
? 混凝土坝或砌石坝
扬压力
地下水位
绕坝渗流（水位）
渗流量
特殊部位的渗透
压力（如：断层
内部，软弱夹层
内部等）
渗
流
观
测
灌浆帷幕
廊道
空腹
扬压力分布曲线
重力
排水孔
土坝、土石坝或面板堆石坝
浸润线
等势线
断层
浸
润
线
渗
透
压
力
孔
隙
压
力
（
施
工
期
）
绕
坝
渗
流
渗
流
量
地
下
水
位
渗流监测
§ 1 扬压力监测
? 适用坝型,混凝土坝、砌石坝（薄拱坝不观测）
? 观测断面
? 坝基 （关键 !）
?纵断面,1个，帏幕、排水孔下游侧或排
水帏幕线上
?横断面,2～ 5个
?观测点：横断面上 3～ 5个点
? 坝体
?数量较坝基少，并与坝基结合。在分缝初
设,1～ 3个横断面
?上游密，排水孔上下游各设观测点
扬压力测点
扬压力测点示意图
? 观测方法
?测压管
?渗压计
? 测压管法
（适用于岩基）
?有压测压管
?无压测压管
（无压力表，用水
位计测定管内水位） 有压测压管示意图
压力表管帽
三通
导管段
进水段
沉淀管
新型有压测压管示意图
? 渗压计
? 适用于坝基、坝体扬压力监测
? 优先推荐用之（便于遥测、无需廊道、精度
高、无滞后）
? 关键：铜砂网袋保护，整体饱和！
渗压计埋设示意图
钻孔 反滤砂 渗压计 混凝土堵塞
§ 2 渗透压力观测
? 针对坝型,土石坝（包括面板堆石坝）
? 观测断面与观测点：
? 坝基：天然岩层、人工防渗设施（如：帏幕
或防渗墙）、排水系统等
横向观测断面为 3～ 5个，顺流线布。
观测点：
（ 1）对于水平铺盖防渗的坝：铺盖末端、
与坝体防渗设施结合的部位布设观测点。
（ 2）对于垂直截渗墙防渗的坝：在墙的上
下游各布设一个测点。如图示
防渗墙
观测点
观测点
观测点
铺盖
（ 3）对于多层透水地基：在弱透水层下
部，排水井和渗透出口处布设观测点
（ 4）对于岩石地基：在断层、软弱层和
帏幕等中布设观测点
观测点不透水层
?坝体：
包括坝体内部渗透压力分布和浸润面位置
横向观测断面与坝基相配合，一般 3个
一般布置成观测垂线，按坝体流线布置。
（ 1）均质坝 观测点
讲一下浸润面位置测定
观测点
（ 2）斜墙坝与面板坝
观测点反滤层过渡层
（ 3）心墙坝：
主要在坝体
心墙和其下
游坝体上布
设
心 墙
测 点
? 观测方法
? 测压管法
? 渗压计法
? 测压管法
? 适用于水头小于 20m，土体渗透系数大于
1× 10－ 4的坝体渗压观测。
? 一般为 无压 测压管
? 孔口段
? 导管段,Φ<50mm，滞后时间与土渗透系数、管
径成反比。 Φ50时滞后为 0.1d
? 进水段：土体，花管，开孔率 >15％，反滤包裹。
岩体直接钻孔。 Φ>10cm,L>1m
? 沉淀段：岩基用。土体不用，且孔底封堵
无
压
式
测
压
管
示
意
图
导管段
孔底封
堵膨润
土段
反滤料
进水段
坝
体
钻
孔
? 渗压计法
?与扬压力测定一致
?适用性广，便于自动化，广泛应用
差动电阻式渗压计 钢弦式渗压计
? 渗压计埋设
渗压计
渗压计
填筑埋设 钻孔埋设
§ 3 孔隙压力监测
? 监测土体固结时孔隙水压力变化
? 一般应用于监测土坝施工期的饱和土固结过程，
或监测软弱地基在施工中的固结过程，保证施
工期安全
? 方法与上同
§ 4 绕坝渗流
? 绕坝渗流的概念
观测点钻孔等高线
坝体 观测断面绕坝渗流流向绕坝渗流流向
水流方向
? 监测部位
坝体两岸坝肩及部分山体、坝体与其他建筑物
的接触处、坝肩防渗齿墙、灌浆帏幕与两岸结
合等关键部位
? 观测断面与观测点
? 在大坝两端沿流线布 1～ 2个观测断面，每
个断面布设 3～ 4个观测垂线，每条垂线 1～ 2
个观测点
? 土石坝与混凝土接触面上布设 1个断面，
2～ 3条垂线，每条垂线 1～ 2个观测点。
? 在下游河槽两侧阶地上布一个断面，每垂线
1个观测点
? 观测方法
?测压管
?渗压计
?传感器
? 注意事项
?进水段不能太长，否则失真
?多层地层时，注意分层封堵
?深度达到死水位、原地下水位以下
?其他原理等与上节同
§ 5 地下水位
? 与渗压观测原理同，只是观测的目的是
地下水位而已
? 不讲
§ 6 渗流量
? 观测内容
?总渗流量
?分区渗流量
?各坝段渗流量（河床、溢流段等）
?坝体、坝基、绕渗流量
?导渗渗流量，如减压井、排水井等
?水质（结合渗流量观测，对渗水进行）
? 布置
? 土坝或土石坝，在坝后设置，分区用隔水墙
分隔
? 混凝土坝、砌石坝和面板坝，一般在下游检
查廊道内进行，也可以在坝后设置
? 注意：
?坝后坝面上设排水沟，导出地面径流
?避免泄洪流和下游回水干扰
?切实做好分区渗流的分隔
?用导渗沟将渗流导渗与集中部位，以便于
观测
? 观测方法
? 流量小于 1L/s，容积法
? 流量在 1～ 300L/s，量水堰法
? 太大时用导渗沟如排水沟，流速仪法
? 容积法、流速仪法,不讲
? 量水堰法
? 要求
?量水堰设在矩形平直的渠段上，隔水
?堰板与水流垂直
?堰口为自由出流
?堰板为不锈钢平板，其堰口下游边为 450
斜角
?测度设备设在堰口上游 3～ 5倍堰顶水位处
?堰槽长度应该大于 7倍堰顶水头，其
中上游段应该大于 5倍堰顶水头
?三角堰 <70L/s
堰板
原理：水力学模型试
验得到堰顶水深与流
量的准确关系
? 梯形堰 10~300L/s
?堰的形状为梯形
?其他与三角堰一致
? 矩形堰 >50L/s
?堰的形状为矩形
?其他与三角堰一致
? 观测方法
?人工测针
?自动水位计
? 水质监测
?一般包括渗流水质监测与水库水质监
测两种
?内容：
?物理指标：温度,pH值，电导率，
透明度，颜色、悬浮物，矿化度
?化学指标：总磷，总氮、硝酸盐，
溶解氧，生化需氧量、有机金属化
合物等
? 仪器
?水温计
?pH计
?电导率计
?透明度计
?自动水质监测仪等
? 目前趋于自动水质监测
?黄河水质自动监测站
?都江堰水质自动监测等应用实例
谢谢各位！
