关于_混凝土大坝安全监测技术规范_中仪器检验的讨论

关于《混凝土大坝安全监测技术规范》

中仪器检验的讨论

邵乃辰(中国水电顾问集团成都勘测设计研究院,四川成都　610072)

摘　要:针对2003年1月9日发布的《混凝土大坝安全监测技术规范》中监测仪器检验的一些问题进行了讨论,这些问题包括:检验项目的计算方法;检验的测点数和分档数以及对1989年规范的修改等。关键词:仪器检验;限差;分档;最小二乘法;规范;讨论中图分类号:TV698

文献标识码:　B

文章编号:1001-2184(2006)02-0057-02

　　2003年1月9日,中华人民共和国国家经济贸易委员会发布了DL/5178-2003《混凝土坝安全监测技术规范》(以下简称2003年规范),其中关于监测仪器的检验方法和各项限差的计算方法等和1989年的SDJ336-89《混凝土坝安全监测技

[2]

术规范》(以下简称1989年规范)基本一致,只是增加了钢弦式仪器检验的有关内容。

技术规范应适应当前科学技术的进步和发展,运用先进的技术来指导我们的安全监测工作。技术规范又是一个具有法规性的文件,其内容应严肃、严格和准确。笔者阅读了2003年规范中“附录E(规范性附录)应力应变及温度监测仪器检验及埋设”一节,发现有些问题值得讨论:如检验项目的计算方法不适应当前计算技术的发展;关于检验的加荷分档数和测点数规定不严格,前后矛盾;还有某些地方对1989年规范作了修改,但可能改得不当。笔者针对上述问题提出了一些看法,与同行们讨论,不当之处,请批评指正。1　关于检验项目的计算方法

根据规范,差动电阻式仪器的监测物理量和电阻比之间是线性关系,其力学性能检验的关键是求得物理量和电阻比之间的理论直线,然后求取各档测点对应的理论值,再将实测值与理论值比较,进行各项性能的检验。

而规范上是这样确定理论直线的:将仪器量程上下限之间分为n-1档,共有n个测值(编号为0、1、2、…、n-1)。进行3次上下行循环检验,

收稿日期:2004-05-08

[1]

求取上下限量程6次电阻比测值的平均值,以这两点作定点,连接的直线为理论直线。用这种方法确定的“理论值”显然是有问题的:量程上下限测

点本身也是被检验的点,如果上下限中一点或两点有较大误差,就会得到一条有误差的理论线,由此作为依据的各项力学性能和最小读数的检验显然是不妥的。

所谓“理论直线”应该是根据各档的测值求一条直线,使其与各点测值的误差之和(常用误差的平方和)最小,这就是“最小二乘法”的原理。所以,求理论直线最好的方法应该是用最小二乘法进行回归计算,从而建立各测点(或档次)与电阻比之间的直线关系,由此出发,求各测点的理论值,并进行各项力学性能检验。

由最小二乘法求得的理论值与检验值的误差最小,所以是最优的。

应当指出的是,规范上的方法是在数十年前确立的,那时,统计理论的应用还不普及,计算工具也比较落后,因此而不便作回归计算。现在,回归计算已在监测资料计算分析中得到了广泛应用,作一元线性回归计算已十分方便,即使用一个计算器也可以方便地把回归直线算出来。回归直线的斜率即是仪器的最小读数,或称为仪器系数,不必另外计算。事实上,近年来这种方法在仪器检验中已被广泛应用。综上所述,2003年规范中关于监测仪器检验的计算方法与当前科学技术的发展已不相适应。

2　关于钢弦式仪器的检验

在2003年规范中,增加了钢弦式仪器的检

57验,并详细介绍了仪器灵敏度系数K的检验方法。仪器灵敏度系数K的计算分两类:第一类有应变计、测缝计和渗压计,实际上是一种平均法,即将各档的物理量测值之和除以对应频率平方差之和为灵敏度系数K;第二类有钢筋计和锚杆应力计,将检验时的最大拉力除以对应的频率平方差作为灵敏度系数K。与上面讨论的一样,采用这种方法得到的灵敏度系数不会是最优的,特别是钢筋计和锚杆应力计的检验计算方法,只用最大拉力和对应的频率,其误差更大。

由于用最小二乘法计算灵敏度系数误差小、计算方便,所以,已被国内外观测界广泛应用,特别是国外的仪器,如GEOKON、ROCTEST、SINCO等都是用最小二乘法检验各项指标,并标定灵敏度系数;而国内基本上也都采用最小二乘法进行检验。但是,现在如果用最小二乘法进行检验就不符合规范的规定。如果按规范的方法检验,则是用低精度的方法去检验高精度方法标定的系数,这显然是不合理的。如果出现检验不合格,是仪器不合格,还是检验方法不当?无从知晓。按照规范规定的计算方法,认为监测物理量和频率的平方都是直线关系。但是,钢弦式仪器物理量和频率的平方并非严格的直线关系,而是多项关系。GEOKON公司对每一支仪器都给出了直线拟合和二项式(频率的一次项和二次项)拟合的成果,二项式拟合的精度要高得多。而多项式拟合只能用最小二乘法才能进行,规范中的方法是无能为力的。

3　关于检验的分档

规范中对各种监测仪器的检验分档和测点数作出了具体的规定,这种规定存在一些问题。测点数应包括量程上下限在内,它与分档数间应符合一个简单的关系:测点数=分档数+1。

在2003年规范中,对应变计、钢筋计和渗压计的分档数和测点数符合上述关系,但压应力计就不准确了,以WL-30为例,量程是3MPa,检验间距为0.5MPa,分档数是6,则其测点数应为7点;而规范上却是6点。同样,WL-60的测点数也应该是7,而不是6。

在表E3[1]上,测缝计的规格中有一个“J-10-1”是指什么量程的测缝计呢?国产差动电阻式测缝计没有10mm量程,但有12mm量程。如果是

5812mm量程,考虑有1mm的压缩,检验间距为1

mm,则分档数应是13,测点数是14,而不是12。这个问题在1989年规范中就存在,但1993年规范却没有改正。

虽然测点数、分档数不是什么大问题,但作为规范,是法令性文件,应该是非常严肃的,不应该出现这样的差错。

4　关于对1989年规范的修改

(1)关于电缆的绝缘电阻。1989年规范中,在对电缆基本要求中规定:“电缆在使用温度为-25～60℃,承受的水压力为1.0MPa时,绝缘电阻应≥50M󰀁。”2003年的规范改为:“电缆及电缆接头在使用温度为-25～60℃;承受的水压力为1.0MPa时,绝缘电阻应不大于100M󰀁/km。”这个改动实在令人费解!对绝缘电阻的要求只能“不小于”或“大于”某个值,为什么会“不大于”呢?难道零绝缘电阻也可以吗?再者,绝缘电阻怎么能用单位长度来衡量呢?

(2)关于差动电阻式仪器计算零度电阻的检验限差。2003年规范对差动电阻式仪器计算零度电阻的检验限差作了修改,从≤0.03󰀁增加到≤0.1󰀁。以往计算零度电阻的限差太小,常把合格的仪器检验为不合格。由于仪器的温度限差只能≤0.5℃,加大零度电阻限差的后果是:符合了计算零度温度电阻的限差,可能超出仪器温度限差,同样会把合格的仪器检验为不合格;如果要符合仪器温度限差,则计算零度温度电阻的限差必须≤0.03󰀁。这真是进退两难。文献[3]指出这个矛盾是由于将仪器的钢丝-温度的曲线关系用直线代替而造成的。调整检验限差是不能解决该问题的。根本的办法是改变温度计算的方法。(3)“回差检验”还是“非直线度检验”?在仪器力学性能中有一项检验项目,在1989年规范中被称为“回差检验”,而在2003年规范中则改为“非直线度检验”,其基本内容是检验每一循环中,各测点上行及下行两个电阻比测值之间的最大差值。

“回差”和“直线度”是两个完全不同的概念。“回差”是指同一物理量值在上行和下行检验时测值的差别。它不但适用于物理量和测值之间是直线关系的仪器,也适用于任何形式曲线关系的仪器。

(下转第65页)

采用更换底止水的办法,并在初时有一定的效果,但时间一长,漏水现象及混凝土的冲刷现象日趋严重。2003年10月,针对底止水偏离底轨的原因,采取了在闸门上游侧面板上加装一道止水橡胶的办法,取得了良好的止水效果。加装的止水橡胶及压板均与原来安装的规格一样。

5　节间止水改造

节间漏水的原因主要是因为底节闸门与顶节闸门止水橡胶的结合面变形所致。将闸门吊起一定高度后,对闸门节间结合缝进行检查,发现节间结合缝的间隙成弧形,最大间隙与最小间隙相差5mm,且闸门上下节面板最大有4cm的错位,属闸门制造时对闸门底缘的直线度及对闸门的平面度控制不严所致。以前常采用更换新的止水橡胶的(上接第60页)

多年来,我国各电网努力贯彻《电力系统安全稳定导则》,电网三道防线概念深入人心,三道防线不断加强,有效抵御了系统的事故,防止了大面积停电事故,但是也应该从美国“8・14”大停电事故中吸取教训,加强二次设备可靠性的管理,尤其是继电保护和自动装置的质量管理,严把厂家与(上接第58页)

“直线度”应该是物理量和测值之间直线程度的衡量。它和上行、下行测值是否一致没有关系。有些仪器,如国外的振弦式仪器,其物理量和测值之间本来就是二次方曲线关系,不存在“直线度”的问题。

不知2003年规范对此项检验名称的修改是出于何种考虑。笔者认为:“非直线度检验”与检验内容不符,还是称其为“回差检验”为好。5　结　语

技术规范是一个具有指导性的文件,它应当反映当前安全监测发展的成果和科学技术的先进水平。在2003年规范中,关于监测仪器检验方法及其计算过程基本上还是20世纪70年代的技术水平,没有把已广泛应用的统计计算理论和方法反映在检验计算过程中,不能不说是一个遗憾。

技术规范是一个具有法令性的文件,它的内

办法予以解决,但仍有多处局部射水。根据结合面间隙情况,花费了较长时间对止水橡胶进行了修整,但在运行较短时间后仍有局部渗水。2003年10月,改用在闸门上游侧结合缝处加装一道密封

的办法,取得了良好的止漏效果。加装的止水橡胶及压板厚度均为5mm。

6　结　语

京南电站采用的这种止水橡胶的改造与更换止水橡胶的方法同时进行,并不需要对闸门金属结构做改造,故对闸门结构、受力情况没有影响,方法简单有效,具有一定的参考价值。

作者简介:

李擎雯(1974-),男,湖南隆回人,助理工程师,学士,从事机械金

结技术与管理工作.

(责任编辑:李燕辉)

现场安装调试的质量关,确保装置在任何情况下能正确动作,进一步加强电网三道防线的建设。

作者简介:

王　晖(1970-),女,四川成都人,副教授,工学学士,从事“电力系

统继电保护”和“电力系统自动装置”的教学工作.

(责任编辑:李燕辉)

容、方法乃至一字一句都应该是严谨而又认真的,不可以有差错。在2003年规范中,有多处编排上的错误是不应该的。

技术规范是一个权威性的文件,对原规范的修改应该严肃、认真、负责,修改后的内容必须更科学、更合理、更符合当前技术的发展。在2003年规范中,关于监测仪器检验中对电缆绝缘标准、计算零度电阻的检验限差、检验项目“回差检验”名称等的修改可能越改越错,这也是不妥的。

参考文献:

[1]　DL/T5178-2003.混凝土坝安全监测技术规范.[2]　SDJ-336-89.混凝土坝安全监测技术规范.

[3]　邵乃辰.差动电阻式仪器温度计算方法的讨论[J].水电自

动化与大坝监测,2003,1:45～46.作者简介:

邵乃辰(1937-),男,浙江嘉善人,高级工程师,从事大坝监测工

作.

(责任编辑:李燕辉)

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