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谈谈安全监测仪器的服役年限问题

日期：2023-12-29 22:27:01 来源：网络整理作者：本站编辑浏览：20 评论：0

作为工程师的您，是否遇到过下面的场景：

甲：“你们这个检测仪器，喔，是监测仪器，装进去到底能用多久？50年？100年？”

乙：“监测仪器的使用寿命，这个跟仪器的安装埋设方法、仪器所处的外部工作环境条件、施工因素、仪器保护措施、制造厂家、后期运维……等等一系列因素有关，是一个涉及到多专业、多学科交叉的工程难题……”。

甲：“（不耐烦直接打断）问你到底能用多久？“

乙：“这个嘛（挠头）……”。

关于安全监测仪器的使用寿命问题，是一个内行不愿提及，但是外行又经常喜欢问的问题。笔者对该问题也较为感兴趣，查阅了业内相关论文、专著，结论如下：

一、国外安全监测仪器使用的历史：距今不到100年。

二、中国安全监测仪器使用的历史：距今50多年。

三、国内监测仪器最长使用年限：距今约40年。隔河岩水电站监测仪器服役时长距今36年，三峡29年，王甫洲28年。

四、渗流监测仪器完好率明显高于应力应变及温度监测仪器。

五、差阻式与振弦式仪器完好率不存在显著差异，振弦式仪器略高。

六、业内一般要求安全监测仪器的有效使用寿命在10年以上。

一、国外安全监测仪器使用情况

【瑞士】：

1920年，瑞士的蒙萨温斯(Montsalvens)重力拱坝(最大坝高55m)，首先埋设了电阻式遥测仪器。

【美国】：

1926年，美国垦务局为了用现场蓄水试验方法研究拱坝的应力分布，在斯蒂文逊溪试验坝上埋设了140个用炭棒制成的电阻式应变计，该坝的最大高是18.3m，坝顶长42.7m，坝型是圆柱形拱坝，取得了满意的试验成果。

1928年，美国垦务局又在吉普逊(Gibson)拱坝上埋设了28支电阻式遥测应变计，用于进行长期观测混凝土的应变。

1933年，美国开始在阿乌黑(Owyhee)拱坝和莫利斯(Morris)重力坝上埋设了卡尔逊(R.W.Calson)仪器的早期产品，并且采用了无应力计观测混凝土的自由体积变形，在每一组测点除了埋设一组四向应变计组外，还另外埋设一支“无应力计”，当时由于仪器质量不好监测效果并不理想。

同年，在胡佛重力拱坝上埋设的仪器达403支。

1937年，在大古力坝上理设了40支应变计，由于埋设在坝内的卡尔逊仪器已经在密封性方面有了很大改进，利用仪器测得的观测资料较好，从此卡尔逊仪器进入了实用阶段。

美国在30年代至40代间，修建的一系列混凝土大坝广泛使用了卡尔逊仪器，并且开展了一系列混凝土徐变性和自生体积变形等专题的试验研究，经过十多年的努力，到了40年代建立了一整套从应计资料计算混凝土应力的方法，提出了大古力、夏斯塔，方坦那等大坝的观测成果，通过对这些观测成果的研究和应用，发展了混凝土坝的设计理论和施工技术。

1952年，卡尔逊发明了能够直接测定混凝土压应力的应力计，进一步丰富了内部观仪的品种，但是直到现在还没有一种可以代替应变计的直接观测混凝土任意方向应力的仪器。

【欧洲】：

1919年，谢佛首次设计出最早的钢弦式应变计，以后由德国的麦哈克公司生产。

1932年，克温设计了另一种型式的钢弦式应变计，由法国的泰勒马克公司生产。

【日本】：

日本共和电业工厂在70年代研制了一种新型的大坝观测仪器，以粘贴了电阻应变片的弹性元件作为传感部件，称为贴片式观测仪器，在日本推广使用。

二、国内安全监测仪器使用情况

我国的混凝土坝内部观测工作开始于50年代中期，当时埋设在混凝土坝中的大部分观测仪器是从国外进口的。由于观测人员还缺乏实际经验，因此最初建设的几座混凝土坝如佛子岭、梅山、上犹江、流溪河等虽然或多或少埋设了内部观测仪器，但是没有得到有意义的观测成果。60年代以后，国产观测仪器的质量有所提高，逐渐投入现场使用，观测人员也逐步积累了丰富的经验，这一时期兴建的许多混凝土大坝如新安江、柘溪、丹江口、刘家峡等工程的观测工作取得成功，从这些工程获得的观测成果在水电建设中发挥了一定的作用，解决一些实际问题。

自70年代中期以来，由于全国水利水电战线的设计、施工、运行管理、科研和仪器研制等各方面人员的共同努力，无论在仪器研制和生产方面，观测仪器施工埋设质量方面，观测资料分析和观测成果的应用方面，都取得了不少的进展。

三、应用案例

童广勤等人对我国12个典型水利水电工程安全监测仪器服役完好率进行统计分析。其中隔河岩监测仪器服役时长36年，三峡29年，王甫洲28年，等等。

参考文献：

储海宁著《混凝土坝内部观测技术》。
童广勤著《我国典型水利水电工程安全监测仪器服役完好率分析》。

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