高混凝土坝的失事风险主要涉及两个方面:一是坝体失稳,即稳定条件;二是坝体和坝基的破坏,即强度条件。为了确保大坝的性,这两个基本条件在设计中得到满足。实际上,这两个条件都与坝基或坝体的应力有关,一旦应力过材料或基岩的强度,就会导致大坝的不稳定或破坏。因此,对大坝进行应力应变监测对于评估其性至关重要。
有些学者认为,大坝变形对大坝的监控为直观有效。然而,实际上大坝变形是多种因子量的效应量,其中温度效应量占据很大的比重。对于长期运行中的混凝土重力坝来说,坝体温度已经达到或接近稳定温度场,因此温度变形并不会形成温度应力。而对于拱坝而言,坝体温度变形会受到边界和混凝土自身的约束,从而形成温度应力。但是,即使在没有约束的情况下,温度变形仍然会占据相当大的比重。因此,大的变形量并不意味着高应力,不能视为垮坝的先兆。
曾经有研究对47个拱坝模型进行过破坏试验,发现拱坝载达到破坏的位移值是大静水压力引起的位移值的3~25倍。另外,法国马尔巴赛拱坝垮坝后,坝体残存部分的位移达到85cm,左岸重力墩位移达到210cm。由此可见,从大变形到垮坝还有相当大的变化过程,这个过程目前仍然是难以预测的。相比之下,应力是一个加敏感的指标。当应力值较大时,往往是裂缝或局部破坏的先兆,而且这种预警往往没有多少幅度,因此监测坝体关键部位的应力为重要。
应力应变监测是一个系统工程,涉及到设计、施工、管理运行等全过程。任何一个环节的失败都可能导致监测目标无法按预期实现。正因为这个特点,很多人对应力应变监测感到难度较大,不易做好,产生畏难情绪。然而,只要在每一个环节都严格把关,保证质量,就一定能够预期的成果。