第二十一章 土石坝渗流热监测技术研究.PDFVIP

第2 2 卷 第 6 期 长 　江 　科 　学 　院　院　报 Vol . 22 No . 6 2 0 0 5 年 1 2 月 Journal of Yangtze River Scientific Research Institute Dec . 2 0 0 5 ( ) 　　文章编号 2005 土石坝渗流热监测技术研究 1 1 2 1 李端有 ,熊 　健 ,於三大 ,王志旺 ( 1. 长江科学院 水利部岩土力学与工程重点实验室 ,武汉 　430010 ;2 . 中国长江三峡工程开发总公司 ,宜昌　443002) 摘要 :对土石坝渗流热监测技术的基本原理 、研究历史和现状进行了介绍 ,对土石坝的热学特性以及土石坝温度与渗 流的关系等关键技术问题进行了讨论 ,并从理论上证明,利用分布式光纤量测得到的温度场 ,通过有限元数值计算 , 可以得到渗流场的渗透系数 ,实现对渗流场的监测 。 关 　键 　词 :土石坝 ;渗流热监测技术 ;温度 ;渗流 ;耦合 中图分类号 :TV641. 1 ;TV698. 12 　　　文献标识码 :A 或其基础 内埋设大量热敏温度计来进行温度测量 1 　渗流热监测技术的基本原理 的。美国加利福尼亚 Occidental 大学地质系的Joseph H.Birman 等人从 1958 年开始研究利用这一技术勘 土石坝的土石体介质内非渗流区的温度场分布 探地下水 ,1965 年Joseph H. Birman 将这一技术用于 受单纯的热传导控制 ,土石体表层 10～15 m 范围内 水坝的漏水探查中 ,并申请了专利 。美国垦务局也 ( ) 温度场受流体 空气、水 的季节性温度变化控制 ,越 将这一技术成功地应用于一些病险土石坝的治理 。 靠近表面区域与流体温度越一致 。由于土体具有较 前苏联除将这种技术扩展至混凝土坝 ,在水库蓄水 低的热传导特性 ,土体导热率低 ,温度场分布较均匀 , 后发现了地下集中渗漏通道 。上述测量方法的致命 流体温度与土体内部的温度差别随深度而增加 。 缺陷是对土体内温度实施点式测量 ,因测量点有限 , 当土石体内存在大量水流动时 ,土石体热传导强 对温度场分布中的不规则区域集中渗漏往往漏检 , 度将随之发生改变 ,如渗透系数大于 10 - 6 m/ s ,土石 因此增大了对渗漏通道的漏检概率 。 体传导热的传递将明显被流体运动所引起的对流热 2 . 2 　热脉冲方法( ) HPM 渗流监测技术 的传递所超越 。即使很少的水体流动也会导致土石 渗漏水流必然与对流热传输相伴产生 ,对流热 体温度与渗漏水温度