扬压力监测扬压力监测的发展

20世纪30年代一些国家的混凝土坝己开展扬压力监测。中国50年代以来兴建的大型混凝土坝都将扬压力作为基本监测项目。扬压力监测的发展趋向是实现监测自动化及数据处理自动化 。

有扬压力测压管、差动电阻式孔隙压力计或钢弦式渗压计3种基本类型。

(1)扬压力测压管。由进水段、导管及管口3部分组成，进水段外部设置反滤层。扬压力测压管的监测设备有多种。有压的测压管用压力表或压力传感器进行监测;无压的测压管用测深钟、电测水位计或水下的压力传感器进行监测。

(2)差动电阻式孔隙水压力计。水工建筑物的某些特殊部位(如防渗帷幕的坝踵部位、水闸底板、护坦底板等)不便于安装测压管，或测压管附近需要布置校核设备时，都可以布设差动电阻式孔隙水压力计(或钢弦式渗压计)，用以遥测测点的扬压力数据。差动电阻式孔隙压力计随施工埋设，用电阻比电桥或其他检测仪测定测点的扬压力及温度。

(3)钢弦式渗压计。是一种比差动电阻式孔隙压力计灵敏度更高的传感器，其直径更小，便于放入测压管实现监测自动化，也可以埋设在难以安装测压管的部位，用检测仪表测定测点的扬压力。

扬压力监测资料应按规范要求及时整理分析，有条件的还应建立扬压力的数学模型，进行预测、预报和安全监控 。

水工建筑物(如重力坝)扬压力监测布置，通常按纵、横两个方向考虑。在坝轴线方向设置一个纵向监测断面，其位置在坝基防渗帷幕和主排水设施之间。沿纵向断面每个坝段布设1个~2个测点，以监测纵向的扬压力分布及大小。垂直坝轴线方向的横向监测断面应根据坝基地形、地质条件以及渗流特性、坝体结构等不同情况，选择典型坝段进行布设。一般选择3个~4个坝段，并以这些坝段的中心线作为扬压力监测断面。每个横向监测断面上一般布置4个~7个测点。测点布置在截渗设施前后、排水设施前后以及上下游坝面附近等部位。测点间距10m左右，靠上游侧宜小一些，靠下游侧宜大一些，最靠近坝面的测点应距坝面3m~10m。当坝基为透水性较大的基岩破碎带或在断层附近时应加密测点。

水闸底板的扬压力测点布置与重力坝基础底面的布置相似。

水工建筑物投入运行后，监测其扬压力大小和分布，用以核算建筑物的抗滑稳定性，对保证工程安全运行十分重要。同时监测成果还可用来检验防渗和排水措施的效果及扬压力的设计假定 。

关于坝基扬压力分布的讨论主要集中在防渗帷幕前后扬压力的变化问题。按设计规范，从坝踵穿过防渗帷幕到第一排水幕间扬压力是直线分布的。这在理论上不合理。也不符合实际情况。

混凝土重力坝为防止集中渗流，降低坝基扬压力，增强坝体稳定性，对大坝地基采取了“排堵结台，以排为主”的综合措施。在上游面设一道基础防渗帷幕，在河床坝段的帷幕后设三条纵向排水幕和两条横向排水孔。为监溅坝基扬压力，在Ⅶ 坝段布置了七根测压管和两支渗压计，其中有一根测压管在帷幕前，可观测坝踵扬压力 。2100433B

扬压力是浮托力和渗透压力的总和。浮托力强度为水的容重与截面所承受的下游水头的乘积；渗透压力强度则各点不同，截面的上游断点处最大，等于水的重度与上下游的水位差的乘积，下游端点处为零。扬压力将减少建筑物有效重量，降低抗滑能力，因而它是一种不利荷载。为此，常在建筑物及其地基内设置阻渗和排水设施以减小扬压力。通常在坝踵附近的基岩内灌浆形成防渗帷幕，并在防渗帷幕的下游侧钻孔形成排水帷幕；在距上游坝面3~5m处设置坝身孔，有时还在孔前采用抗渗能力较强的混凝土形成防渗层。当下游尾水位较高、浮托力较大时，可采用抽排降压措施，以减小浮托力。对于土基，常在坝踵或闸的上游端附近采用防渗措施，如铺盖、板桩、混凝土防渗墙以及灌浆帷幕等；常用的排水措施为连续的基面排水。

采用有限单元法计算岩基上重力坝的变形和应力时，若假定坝体和坝基均为透水体，通过渗流计算可得坝体和坝基不同位置的渗流体积力，称为渗透力，以等效渗流荷载作用在渗流域的结点上，不再计算扬压力。

用分项系数极限状态设计法进行设计，根据中国DL 5077-1997规定，计算截面上的扬压力分布图形中的矩形部分的合力为浮托力代表值，作用分项系数采用1.0；其余部分的合力为渗透压力为代表值，作用分项系数采用：实体重力坝1.2，宽缝重力坝、大头支墩坝、空腹重力坝及拱坝1.1.

扬压力是一个铅直向上的力，它减小了重力坝作用在地基上的有效压力，从而降低了坝底的抗滑力。同时，坝体内也产生扬压力，从而影响了坝体内的应力分布。　减小扬压力的措施：为了减小坝底扬压力，提高坝的稳定性，通常采用坝基防渗帷幕以减少渗透途径，消耗坝底的渗透水头，并在防渗帷幕后设排水孔幕，以释放剩余水头。为了减小坝体内的扬压力，通常将坝体上游坝面3～5m范围内的材料的防渗性能提高，以形成防渗层，在防渗层后面再设置排水管。

扬压力包括上浮力以及渗流压力。上浮力是由坝体下游水深产生的，渗流压力是由上下游水头产生的。在水头的作用下，水流通过裂隙、软弱破碎带而产生的向上的静水压力。