高混凝土坝应力应变监测的挑战与解决方案

高混凝土坝承受的荷载大幅增加，导致内部和外部荷载引发的高应力接近筑坝材料的强度限，使得坝体或坝基出现裂缝或局部破坏的风险显著低坝。由于坝体高大，混凝土的温度控制和防止温度与干缩裂缝变得加困难，施工期间产生温度和干缩裂缝的可能性增加，而施工期间的裂缝会破坏坝体的整体性，成为蓄水和运行期的薄弱环节。

高混凝土坝需要有大好的地基，但在高山深谷地区，地质构造往往比较复杂，难以满足这一需求。高坝形成的高水头，将使岸坡和基岩的稳定状况恶化。因此，高混凝土坝的应力应变监测布置应该比低混凝土土坝有所加强。

在混凝土坝监测规范中，对混凝土坝的应力应变监测设计布置虽然作了规定，但没有根据坝的高度提出不同要求。这意味着，按照现行规范，高达300M的混凝土坝和100M左右的混凝土坝在应力应变监测方面的规定并无区别，这是不合理的。

对于高混凝土坝来说，应力监测的不仅是针对坝体强度条件和稳定条件布置应变计组，而且要监测施工期的温度应力，防止对大坝造成损害的裂缝。因为一旦坝体出现裂缝，就会破坏大坝的整体性，形成结构上的薄弱环节，成为长期运行的隐患。

考虑到高混凝土坝上述的特殊性，对于高混凝土重力坝来说，应将溢流坝段、非溢流坝段、陡边坡坝段及坝基地质条件差的坝段作为监测坝段。对于坝段，至少应考虑三个以上的监测截面，即坝踵截面、坝基截面、坝中截面。

每个监测截面的测点布置会因纵缝分块方案而有所不同。一般采用垂直分缝柱状浇筑。有的工程为了分期蓄水可能采用斜缝分块。也有为了分期施工需要，先采用垂直分缝完成前期断面，然后再用斜缝完成后期断面。

不论是哪种分缝施工方案，上游面的浇筑块总是整个监测截面的或关键部位。这是因为在内外荷载作用下，这一坝块承受的应力大，又有高水压作用下的迎水面，破坏的风险大。采用斜缝分块时，上游面的浇筑块的工作条件为严峻。因为蓄水后混凝土的徐变特性引起的应力重分布，将会使坝踵拉应力有所增加。因此，这一浇筑块的应变计组应不少于三组，且各自有与之配套的无应力计。因为各组仪器与上游迎水面的距离不同，水泥的水化程度和混凝土湿度可能有较大差异。施工期的温度应力引起的裂缝造成的影响较下游浇筑块的裂缝引起的影响严重。因此，应变计组中有利于监测温度应力的仪器或测点不能随便“优化”掉!以利监测温度应力，防止混凝土发生裂缝。万一发生裂缝，还可用以监测处理效果，评估坝块整体性的恢复程度。