水工建筑物监测资料分析.ppt

水工建筑物监测资料分析,§1 资料分析的内容和方法 §2 资料分析的基础工作 §3 环境量及监测效应量真伪性分析 §4 监测资料的常规分析 §5 监测量的统计模型 §6 确定性模型和混合模型 §7 安全监测资料的反分析,§1 资料分析的内容和方法 一、资料分析的内容 二、资料分析的要求 三、资料分析的方法 四、各阶段资料分析的主要内容,一、资料分析的内容 大坝安全监测资料分析就是对监测仪器采集到的数据和人工巡视观察到的情况资料进行整理、计算和分析，提取大坝所受环境荷载影响和结构效应信息，揭示大坝的真实性态并对其进行客观评价。监测资料包括通过仪器采集得到的大坝效应量和环境量监测数据，以及通过人工巡视检查观察得到的资料。 认识大坝监测量的变化规律 ； 分析查找大坝结构性态存在的问题 ； 预测结构性态变化发展 ； 对大坝性态做出客观判断。,1、认识大坝监测量的变化规律 （1）分析大坝各效应监测量以及相应环境监测量随时间变化的情况，如周期性、趋势性、变化类型、发展速度、变化幅度、数值变化范围、特征值等； （2）分析同类监测效应量在空间的分布状况，了解它们在坝高及上、下游方向等不同位置的特点和差异，掌握其分布规律及测点的代表性情况； （3）分析监测效应量变化与有关环境因素的定性和定量关系，特别注意分析监测效应量有无时效变化，其趋势和速率如何，是在加速变化还是趋于稳定等； （4）通过反分析的方法反演结构及地基材料物理力学参数，并分析其统计值及变化情况。,2、分析查找大坝结构性态存在的问题 根据大坝各类监测效应量的变化过程以及沿空间的分布规律，联系相应环境量的变化过程和坝基、坝体结构条件因素，分析效应量的变化过程是否符合正常规律、量值是否在正常的变化范围内、分布规律是否与坝体的结构状况相对应等。如有异常，应分析原因，找出问题。,3、预测结构性态变化发展 根据所掌握的大坝效应量变化规律，预测未来时段内在一定的环境条件下效应量的变化范围；对于发现的问题，应估计其发展变化的趋势、变化速率和可能后果。,4、对大坝性态做出客观判断 根据大坝监测资料分析，对大坝过去和现在实际结构性态是否安全正常做出客观判断，并对今后可能出现的最不利环境影响因素组合条件下的大坝性态状况做出预先判断。,二、资料分析的要求 监测数据和检查资料要确实可靠； 计算和分析方法要科学合理 ； 资料分析和成果反馈要及时； 成果反映要全面； 分析和评价重点要突出； 分析方法和手段技术要先进； 分析过程人机要结合； 做好组织管理。,1、监测数据和检查资料要确实可靠 资料分析所采用的监测数据应通过合理性检查和可靠性检验，对数据中存在 的粗差要进行识别和剔除，以消除或减少数据中系统误差的影响，并对监测数据的精度有一个正确评价。 人工巡视检查所观察到的现象和时间等记录要确切，以便将观察到的环境因素变化、结构物的表面现象和内部效应变化等有机地联系起来。,2、计算和分析方法要科学合理 不同效应量的监测方法和所用的监测仪器有所不同，因此将其监测数据转化为相应的物理量时须采用正确的计算方法和合理的计算参数，计算软件须经过验证和认定，计算成果也应经过合理性检查。 环境量对效应量的影响分析应以相应的物理分析为基础，分析方法应满足相应的运用条件，分析成果应能对它们之间的相互关系作出合理的物理解释。,3、资料分析和成果反馈要及时 监测资料要及时整理、计算和分析，成果须及时上报。各阶段（施工期、蓄水期和运行期等）的分析成果（图表、简报、报告）要及时满足大坝安全监测的需要，尤其要与施工进度及蓄水进度相适应，以便有效地进行施工质量监控和蓄水进程控制。遇有重大环境因素变化（如出现大洪水、较高烈度地震等）或监测对象出现异常状态、险情状态时，要作出迅速反应。大型工程关键部位的重要监测项目，应尽可能实现在线实时监测和分析反馈。,4、成果反映要全面 从空间上要全面反映大坝各主要部位的性态以及它们之间的联系，从项目上要全面反映建筑物变形、渗流、应力等多方面性态，从时间上要全面反映建筑物性态在施工期、蓄水期和正常运行期的全过程中变化，分析成果具有概括力和综合性。,5、分析和评价重点要突出 在反映全面的同时，还要分清主次、抓住重点。一般要着重分析关键和重要部位，深入分析相应部位渗流和变形性态；对环境因素发生过重大或剧烈变化的情况，以及建筑物发生异常或险情时的性态，要重点分析。,6、分析方法和手段技术要先进 以先进的计算机设备、通信设备和系统软件、支持软件等硬软件为基础，开发先进的大坝安全监测信息系统，采用先进的分析理论和方法，对主要效应量建立适当的数学模型揭示其变化规律，对其性态进行解释、预报和反馈，并以此为基础拟定合理的监控指标，有效地实现大坝安全预警。,7、分析过程人机要结合 在分析过程中要把仪器采集数据与人工巡视检查的结果相结合，定性分析判断与定量分析计算相结合，人的智能性工作与计算机高效处理功能相结合。,8、做好组织管理 做好监测分析工作的组织、分工和协调，形成一个有机整体。组织好各层次间数据、信息和分析成果的流动，建立科学的工作秩序。有计划有步骤地进行各时期的分析工作，通过分期实施、逐步完善，建立健全监测分析系统，实现施工期、蓄水期和运行期全过程的监测分析任务。 总的来说，通过对仪器监测数据及巡视检查资料的定性和定量分析，对大坝的状态作出及时的分析和原因解释，并对其性态作出评估和预测，为判断大坝安全从安全监测的角度提供客观依据；发挥检验设计和指导施工的作用，并为专门科研问题提供有价值的成果。,三、资料分析的方法 常规分析； 定量正分析； 定量反分析。,1、常规分析 定性分析主要对监测资料进行特征值分析和有关对照比较，考察测值的变化过程和分布情况，从而对其变化规律以及相应的影响因素有一个定性的认识，并对其是否异常有一个初步判断。,2、定量正分析（三大模型） 定量正分析就是根据效应量监测数据，联系环境影响监测数据，对效应量的状况和变化规律作出定量分析和合理解释，它是评价大坝性态和判断其是否正常的前提，正分析一般通过建立数学模型来实现定量分析。 大坝安全监测数学模型主要揭示大坝监测效应量的变化规律以及环境量对它的影响和程度，并以此为基础来预测效应量未来的变化范围或取值，它一般是一个反映环境量与效应量之间因果关系的模型。建模的过程就是分析影响相应效应量的各类环境因素，构造各环境影响分量的结构形式，再根据效应量和环境量的实测数据，利用相应的物理和数学方法确定模型中各环境影响分量表达式中的参数。,①统计模型 大坝安全监测统计模型，是通过数理统计分析确定大坝监测效应量与环境影响分量之间统计关系所建立起来的定量描述大坝监测值变化规律的数学方程，在监测效应量数学模型中各环境分量表达式系数主要根据数理统计分析方法确定。,②确定性模型 大坝监测确定性模型是通过物理计算成果来确定大坝监测效应量与环境影响分量之间关系所建立起来的描述大坝监测值变化规律的数学模型，建模时先通过物理理论计算成果构造环境影响变量与大坝监测效应量之间的确定性关系形式，再根据实测值利用数理统计分析对实现物理计算时的假定和所采用的计算参数的合理调整，在监测效应量数学模型中各环境分量表达式系数主要是根据物理计算成果来确定。,③混合模型 大坝监测混合模型是通过物理计算成果与数理统计分析方法相结合来确定大坝监测效应量与环境影响分量之间关系所建立起来的描述大坝监测值变化规律的数学模型。建模时，对于那些与效应量关系比较明确的环境影响因素，采用相应的物理理论计算成果来确定环境影响分量表达式的各参数，对于那些与效应量关系不明确或采用物理理论计算成果难以确定它们之间关系的环境影响因素，则采用数理统计方法来确定环境影响分量表达式的各参数。,3、定量反分析 对监测资料的定量反分析就是从效应量监测数据中提取有关大坝结构和地基以及荷载的信息，即对大坝和地基材料的实际物理力学参数反演以及结构几何形状和不够明确的外荷载反分析。 反分析所反演的参数包括混凝土和基岩的弹性模量、泊松比、线膨胀系数、导热系数、渗透系数、流变参数等，所分析的结构形状主要有结构裂缝和软弱面等。,四、各阶段资料分析的主要内容 大坝监测资料分析侧重点因大坝所处的阶段不同而有所区别。 一般来说从大坝开始施工到水库首次蓄水为止为施工期；从水库首次蓄水到或接近正常蓄水位为止为首次蓄水阶段，若首次蓄水后长期达不到正常蓄水位则该阶段延至竣工移交时；水库达到正常蓄水位后为运行阶段，若水库长期达不到正常蓄水位则首次蓄水三年后为运行期。 施工阶段； 首次蓄水阶段； 运行阶段。,1、施工阶段 （1）分析各测点作为相应物理量计算基准的初始测值的合理性。 （2）分析对施工安全有关的监测成果，如边坡及洞室围岩稳定等，确保施工安全。 （3）对施工质量具有监督控制作用的监测成果进行及时反馈分析。如坝体混凝土温度、接缝开合度、围岩松弛范围、坝体填筑体沉降量等，通过上述监测成果的及时反馈，可以对坝体混凝土温度采取有效的控制措施、更好地选择接缝灌浆时间并了解灌浆质量、根据围岩真实松弛范围调整防护设计、对坝体填筑质量进行有效控制等。 （4）对于一些与施工环节及施工进度关系密切的部位，要对其监测成果及时分析，以便把握好每一个施工环节，对施工进程采取有效控制，以防施工应力过大造成结构破坏，给大坝安全留下隐患。 （5）在蓄水前对已有的监测成果进行全面分析，对相应性态作出客观评价，为首次蓄水提供依据。,2、首次蓄水阶段 （1）着重对主要效应量如变形、渗流以及处于敏感部位的应力等监测成果进行分析，分析它们对相应环境量变化的敏感性以及它们的变化是否符合一般规律等。 （2）对在蓄水过程中出现的问题，要分析原因，为采取相应的处理措施提供依据。 （3）分析近坝区滑坡体变形监测成果，根据它在蓄水过程中发展变化，对其稳定性做出判断。 （4）蓄水到正常蓄水位后，对监测成果进行全面分析，对大坝在蓄水过程中以及在正常蓄水位下的性态做出客观评价，为竣工验收提供依据。,3、运行阶段 （1）着重对变形、渗流等主要效应量在空间的分布和随时间的变化规律进行分析，建立相应的数学模型来拟合其历史过程并预测未来变化。 （2）根据已掌握的规律对日常观测值进行分析，判断其是否在正常范围内，若异常则分析原因。 （3）以相应规范标准和监测数学模型为基础，拟定相应效应量的监控指标。 （4）当大坝出现异常或险情时，根据监测和巡视资料的分析可能原因和发展趋势，提出加强监测的意见以及处理建议。 （5）当大坝遭遇地震等难以预测的自然灾害时，要及时对灾后的仪器监测资料和人工巡视检查资料进行分析，分析灾害对大坝带来的影响，并对大坝性态是否正常做出评价。 （6）结合大坝安全定期检查进行资料分析，分析的内容和要求可根据定检的要求进行。在后几次定检的资料分析中，应侧重对前几次定检中发现的问题和处理情况进行分析。,一、资料的收集与积累 资料是分析的基础，只有充分收集和积累相关的资料才能为做好监测资料分析工作、最大程度地发挥监测成果的作用提供条件。资料分析工作做得深入与否，与资料收集的是否充分、分析人员对资料是否熟悉直接有关。 监测资料收集； 水工建筑物资料收集； 其它资料收集。,1、监测资料收集 ①监测成果资料 监测成果资料主要是仪器监测资料，仪器监测资料有原始观测资料和计算成果资料。 原始资料包括现场人工观测记录数据以及录入监测管理系统的原始监测资料数据库数据（包括自动化采集的原始监测数据），计算成果资料主要为由原始监测数据经计算所得到的物理量数据，特征值统计数据，相应物理量分布及变化过程线图，观测报表，年度整编报告和观测分析报告等。,②监测设计及管理资料 监测设计资料主要为监测设计图纸及相应的监测技术文件，管理资料主要为监测规程、监测计划和措施，以及相应的监测工作总结等。 ③监测设备及仪器资料 监测设备及仪器资料主要为监测设施施工竣工图，仪器埋设、安装记录，仪器性能及使用说明书、出厂合格证书，现场检测及检验资料，监测设备的变化及维护、改进记录等。,2、水工建筑物资料收集 ①大坝的勘测、设计及施工资料 勘测资料主要有坝区地形图、坝区地质资料（坝基地质平、剖面图，钻孔岩芯柱状图，探坑、探槽平面及剖面图，断层、裂隙以及软弱破碎带等地质构造细部资料，地下水位及工程水文资料，地震资料等）。 设计资料主要有坝工结构设计及计算资料，大坝水工模型试验和结构模型试验资料，坝体施工资料，筑坝材料及基岩物理力学性能试验资料等。 施工资料主要有坝基开挖，地基处理（帷幕灌浆、排水孔钻设、断层破碎带加固处理等），坝体施工资料等。 ②大坝运行及维护资料 这部分资料为各类影响大坝运行的环境量监测资料和人工巡视检查资料，前者主要有上下游水位、流量、气温、水温、降水、冰冻资料，以及泄洪和地震资料等，后者为大坝缺陷检查记录，维修、加固以及经常性的人工巡视检查记录等。,3、其它资料收集 主要为国内外大坝监测资料成果及分析成果，以及各种技术参考资料等，特别是类似工程的资料。,二、资料整编 监测资料的整理就是将从现场观测到的原始资料数据计算加工成便于分析的成果资料。对年度监测资料或多年监测资料进行收集、整理、审定，并按一定规格编印成册，称为监测资料整编。在资料整理、整编的过程中，一般要对监测数据进行检验，再计算成相应的物理量，还要编制监测成果报表，并绘图直观反映相应物理量在空间的分布和随时间的变化，最后加以编制说明装订成册。 原始监测数据的检验 ； 效应量计算； 监测成果表编制及绘图； 监测资料整编。,1、原始监测数据的检验 原始监测数据都是在现场通过监测仪器和相应的监测方法采集得到的数据，因此，在现场监测时应首先检查操作方法是否符合规定，并且各项数据在监测时都有相应的限差，监测量不同，相应的限差也不同，各类监测量要满足监测限差要求，否则要重测。 数据中的粗差（疏失误差）采用物理判别法及统计判别法检验，应在数据采集回来后马上进行。根据相应的准则进行检查、判断和推断，对确定为异常的数据要立即重测，对来不及重测的粗差值应予剔除。 数据中的系统误差采用相应的方法检验和鉴别，对检验出的系统误差要分析发生原因，并采取修正、平差、补偿等方法加以消除或减弱。 数据中的偶然误差通过重复性量测数据后，用计算均方根偏差的方法评定其实测值监测精度，尤其对于经过多个测量环节并经过多次计算的数据，要根据相应的监测环节进行精度分析和误差传递理论推算其最终间接得到的数据的最大可能误差，对其精度做出相应评价。,2、效应量计算 原始观测数据经过检验合格后，须根据相应的方法换算为变形监测物理量。,3、监测成果表编制及绘图 监测物理量数值包括环境变量及结构效应变量数值，输入计算机后生成相应的月报表和年报表，以及在重要的情况下的日报表等。报表的格式统一采用规范的格式。表格中资料中断处相应的格内应填以缺测符号“——”，并在备注栏内说明原因。 各类监测物理量需绘制相应的图形来直观反映它们随时间的变化的过程线和在空间的分布图，以及相关图和过程相关图。过程线一般包括单测点的、多测点的以及同时反映环境量变化的综合过程线；分布图包括一维分布图、二维等值线图或立体图；相关图包括点聚图、单相关图及复相关图；过程相关图依时序在相关图点位间标出变化轨迹及方向。,4、监测资料整编 监测资料整编的时段一般为一个日历年，每年整编工作须在次年的汛前完成。整编的对象为水工建筑物及其地基、边坡、环境因素等各监测项目在该年的全部监测资料。整编工作主要将上述资料进行汇集，并对观测情况进行考证、检查、校审和精度评定，编制整编监测成果表及各种曲线图，编写观测情况及资料使用说明，将整编成果刊印成册等。 整编时对监测成果所作的检查主要是合理性检查。检查各监测物理量的计（换）算和统计是否正确、合理，特征值数据有无遗漏、谬误，有关图件是否准确、清晰，并通过将监测值与历史测值对比，与相邻测点对照以及与同一部位几种有关项目间数值的对应关系来检查工程性态变化是否符合一般规律等。对检查出的不合理数据，应作出说明，不属于十分明显的错误，一般不应随意放弃或改正。,§3 环境量及监测效应量真伪性分析 一、环境量分析 二、监测效应量误差来源 三、监测效应量真伪性分析方法,一、环境量分析 大坝效应量的变化主要由作用在它上面的环境（荷载）因素引起。作用于大坝的环境因素（荷载）主要有坝的自重、上下游静水压力、溢流时的动水压力、波浪压力、冰压力、扬压力、淤沙压力、回填土压力、地震力、温度变化影响等，它们是引起大坝效应量变化的外因，通过坝体结构、地基地质因素以及相应的材料特性等内因起作用。在不同时期（施工期、蓄水期、运行期）以及对不同类型的坝，它们的影响作用不同。 自重 ；上下游静水压力；扬压力； 降雨；温度；冰压力； 泥沙压力； 地震力。,1、自重 自重对大坝效应监测值的影响在坝体施工期间是不断变化的，在施工过程中，随着坝体的升高，自重不断增大，但大坝完建后，自重值达到最大并就此稳定不变。 2、上下游静水压力 上下游静水压力对大坝的影响主要在大坝挡水以后。在静水压力的作用下，坝体及相应基础会产生变形、渗流以及应力等变化，因此它们是影响大坝性态的主要环境因素。当下游水位（对岸坡坝段则是下游地下水位）变化不大且下游水深相对上游水位较小时，可只考虑上游水压力即水库水位的变化的影响。 水库水位决定了上游水压力，而水压力是大坝最主要的荷载之一，大坝大多数效应量测值都与水库水位有密切关系。水库水位越高，坝的变形和渗透就越大，应力状况也越不利，甚至出现不安全情况，这就使高水位时的监测及资料分析显得特别重要。,3、扬压力 扬压力影响混凝土坝的抗滑稳定性和坝体应力，它主要取决于上下游水位且本身也是一种监测项目。 4、降雨 坝区降水会使库水位和坝肩山体地下水位上升，降水渗入土坝会使坝体渗流水位上升。因此降水是影响大坝渗流尤其是两岸地下水位的主要因素。 5、温度 温度会引起坝体及基岩热胀冷缩，从而引起温度变形，有时还产生温度应力。大坝的水平位移、垂直位移、挠度、接缝、应力等状态一般与温度变化都有明显的关系，有时温度对上述效应量的影响比库水位的影响更为显著。对于拱坝、支墩坝及宽缝重力坝等薄壁或有大空腔的坝体，尤其是这样。 温度变化会引起坝体接缝及基岩裂隙的张合，以及改变水的粘滞度，所以温度变化也间接影响大坝渗流状态。,6、冰压力 在寒冷地区坝前库水面会结冰，由此对坝面产生冰压力。冰压力的大小与气温有关，随着气温降低，冰体膨胀，冰压力增大。冰压力主要对低坝影响较大，对高坝影响很小，冰压力主要发生在寒冷地区的冰冻期间。 7、泥沙压力 水库蓄水后随着时间的推移，在坝前会产生泥沙淤积，在多泥沙的河流上淤积情况会更明显。泥沙淤积的结果会对大坝产生泥沙压力并改变大坝的渗流条件，从而影响坝体变形、应力以及渗流状态。在有泥沙淤积明显影响的情况下分析资料时要考虑泥沙压力因素，但需要有坝前泥沙淤积的监测资料。 8、地震力 在发生较强烈地震的情况下，坝的变形、应力和渗流状态都会有变化。分析地震前后监测资料时，要考虑地震影响。地震发生的机会很少，在地震后要立即观测，及时采集震后的监测资料，若能采集到地震期间的资料更有利于分析地震大坝的影响作用。,二、监测效应量误差来源 研究监测效应量误差的意义 监测效应量误差的定义 监测效应量误差的来源 监测效应量误差的分类,1、研究监测效应量误差的意义 由于监测方法和监测设备不尽完善，周围环境的影响以及人类认识能力的限制，在对大坝安全监测效应量的监测过程中所获得的观测值与真值之间，不可避免地存在差异，在数值上表现为误差。误差的存在具有必然性和普遍性，它不能完全被消除，但可以控制，使它影响最小。研究大坝监测效应量误差具有以下意义： 1、正确认识监测效应量误差的性质，分析误差产生的原因，以采取必要措施消除、抵偿和减弱误差。 2、正确处理监测数据，对监测数据进行合理计算，以便在一定的条件下使计算结果更接近效应量真值。 3、改进监测方法和监测仪器，以便在最经济的条件下得到理想的监测数据。,2、监测效应量误差的定义 监测效应量误差就是监测效应量观测值与效应量真值之间的差值。,3、监测效应量误差的来源 在监测效应量的观测过程中，误差产生的原因主要为以下几个方面： 1、监测仪器影响。用来监测大坝效应量的传感器和相应数据采集仪表本身存在误差，它们会给监测数据带来误差。 2、环境影响。无论是监测传感器还是监测数据采集仪器都在标准的环境条件下进行过标定，并以此标定成果为基础进行监测和效应量计算，由于实际监测环境条件与标准条件不同会造成误差。 3、监测方法影响。任何监测方法都不是尽善尽美的，监测方法的不完善会引起监测误差。各类监测效应量的监测方法不同，由此带来的监测误差也不同。 4、监测人员影响。监测人员受分辨能力的限制，因工作疲劳引起的视觉器官的生理变化，固有习惯会引起读数误差，以及由于精神上的因素产生的一时疏忽等会引起误差。,4、监测效应量误差的分类 疏失误差 疏失误差是一种超出了在规定条件下预期的误差，也称“粗大误差”或“寄生误差”。它是由于监测人员的疏忽而产生的错误，这种误差值较大，明显歪曲了测量结果。如仪器操作错误，记录错误，计算错误，小数点串位，正负号弄反等，应杜绝这类误差发生。监测分析时应认真检查来发现此类错误并加以处理。通常处理是剔除不要。 系统误差 系统误差是指在偏离规定的监测条件下多次监测同一量时，绝对值和符号保持恒定的误差；或在该监测条件改变时，按某一确定规律变化的误差。它是由于监测设备、仪器、操作方法不完善或外界条件变化所引起的一种有规律的误差。无论是监测传感器还是监测数据采集仪器都在标准的环境条件下进行过标定，并以此标定成果为基础进行监测和效应量计算，由于实际监测环境条件与标准条件不同会造成误差。系统误差会使监测值增大或减小一个常数，或使测值产生趋势性时效变化，或使测值产生周期性变化等 偶然误差 偶然误差是实际监测条件下，多次监测同一监测量时，绝对值和符号的变化时大时小，时正时负，以不可预定方式变化着的误差，它是由于若干偶然原因所引起的微量变化的综合作用所造成的，是一种随机误差。产生偶然误差的原因可能与监测设备、方法、外界条件、监测人员的感觉等因素有关。偶然误差对监测值个体而言似乎没有规律，不可预计和控制，但其总体服从统计规律，可以应用数理统计理论估计它对监测结果的影响。,三、监测效应量真伪性分析方法 监测效应量真伪定义 监测效应量真伪性分析方法,1、监测效应量真伪定义 大坝监测效应量真值是在某一时刻和某一种环境状态下效应量本身体现出来的客观值或实际值，是一个理想的概念，一般是无法得到的。实际监测中，以在没有系统误差的情况下足够多次的观测值的平均值作为约定真值来代替效应量真值。 大坝监测效应量伪值是严重偏离和歪曲了效应量真值的值。它主要是由疏失误差造成的。,2、监测效应量真伪性分析方法 因监测效应量伪值是对相应真值的歪曲，在资料分析中应该加以鉴别并予以剔除。在判别伪值时要特别慎重，应作充分的分析和研究后根据判别准则确定。 如果在同一时间内和相同条件下对某一效应量进行多次重复性观测，要判别其中的粗值（伪值）则可用3σ准则（拉伊塔准则）、肖维勒准则、罗曼诺夫斯基准则（检验准则）、格罗布斯基准则、狄克逊准则等。 大坝监测效应量监测值系列一般很长，它们是在不同的时间段即不同监测条件下获得的监测值，测值跨越的期间各类环境因素在不断地变化，因此判断其中粗差（伪值）不能简单套用上述准则。需进一步分析环境因素有没有异常变化以及结构情况有无变化等判断是不是粗值（伪值），若是则予以剔除。,§4 监测资料的常规分析 一、特征值统计分析 二、对比分析 三、变化过程分析 四、分布图比较分析 五、相关图比较,一、特征值统计分析 对各个测点的观测值及环境量测值集合进行特征值统计。特征值通常指算术平均值、均方根均值、最大值、最小值、极差、方差、标准差等，必要时还须统计变异系数、标准偏度系数、标准峰度系数等离散和分布特征。通过上述特征值分析，以了解测值的变化范围以及与主要环境因素的关系等。 环境量特征值统计 物理量特征值统计,1、环境量特征值统计 水位特征值统计 1）年、月、日平均值； 2）年内最高、最低值及其出现日期，年水位变化幅度； 3）超出某一高水位的日数及日期，低于某一水位的日数及日期。,气温特征值统计 气温是一种最基本的气象要素，也是影响大坝性态的主要环境因素之一。它对大坝上下游水温、坝体温度、坝基温度有直接影响，从而影响到大坝的变形、应力以及渗透等效应量，因此气温是一主要环境监测量。 气温特征值统计主要统计平均气温、最高气温、最低气温和变化幅度等。 常用的有一年的日、旬、月、年平均气温、最高气温、最低气温和相应变化幅度，多年的日、旬、月、年平均气温、最高气温、最低气温和相应变化幅度。 统计出年、月、旬平均气温（当年及多年）；年内最高、最低气温值及其出现日期；年内气温极差（最高气温与最低气温差值）；超出（或低于）某一气温的日数及日期。,水温特征值统计 水温因受监测方法的限制，测次及监测数据远少于气温监测数据，统计时同样采用算术平均方法。统计出水温相应的平均值，最高和最低值以及相应的出现时间等。 坝体温度特征值统计 坝体温度是坝体热状态的表征。坝体温度场的变化会引起坝体变形、渗流等效应量的变化，对混凝土坝尤其是混凝土拱坝，还会引起坝体温度应力。 坝体温度变化对混凝土坝影响比较明显，一般也只有混凝土坝才有坝体实测温度，因此对坝体温度的分析主要是混凝土坝坝体温度分析。 坝体温度特征值统计主要统计坝体不同时期的最高温度、最低温度、平均温度等。,2、物理量特征值统计 大坝安全监测物理量主要有变形、渗流、应力应变三类。 变形有坝体变形、坝基变形、坝区变形、坝体接缝变形等；渗流有坝基扬压力、坝体渗压或渗流水位、坝肩地下水位、坝体及坝基渗流量等；应力应变有混凝土坝体应力应变、钢筋应力、锚杆应力等。它们都是在环境因素作用下产生的效应量，其量值大小和变化与相应的环境因素相对应。统计出大坝安全监测物理量不同阶段的最大、最小值以及相应发生时间，平均值等，以了解相应物理量的变化范围，对相应环境量变化的敏感程度等。,二、对比分析 对比分析是将大坝安全监测值与其历史极值及相同条件下测值、相关效应量及环境量测值、设计与模型试验值、安全监控及预测值进行比较来对测值做出判断的一种方法。一般进行以下比较。 与历史测值比较 与相关的资料对照 与设计计算值及模型试验值比较 与规定的安全监控值和预测值比较,1、与历史测值比较 将测值与其历史测值比较，先与上次测值比较，看是连续渐变还是突变；与历史最大、最小值比较，看是否有突破；与历史上同条件（环境量作用情况相近）的测值比较，看差异程度和偏离方向（正或负）如何。如果测值较前次测值有突变，或者突破了历史极值，或者较历史上相同条件下测值偏离较大，则要分析原因。,2、与相关的资料对照 与测值相关的资料主要有相邻的同类效应量测值资料、相邻点能起相互印证的其他效应量测值资料、相应的环境量测值资料等。 与相邻测点同类效应量测值比较，看它们的差值是否在正常的范围内，分布是否符合历史规律。与能起相互印证的其他效应量测值比较，看它们之间有无不协调的异常现象。例如在混凝土重力坝坝踵基岩面测点同时布置有基岩变形、坝体与基岩接缝变形、坝基面压应力等效应量监测，若测值资料反映出基岩变形为压缩变形，坝体与基岩接缝呈闭合状态，坝基面应力为压应力，则认为上述效应量测值之间是协调的，它们所反映的坝踵性态在性质上是一致的，其测值可以起到相互印证的作用。 与相应的环境量测值比较主要看效应量测值变化是否与环境量测值变化相对应。,3、与设计计算值及模型试验值比较 设计计算值和模型试验值与大坝安全监测值在量值上存在差异，比较时主要看它们变化和分布趋势是否相近。进行数值比较时，应注意设计计算工况和模型试验以及大坝安全监测物理量计算基准取值时相应工况的影响，并进行相应的变换处理使两者具有可比性，再比较数值差别有多大，测值是偏大还是偏小等。,4、与规定的安全监控值和预测值比较 将监测值与相应的安全监控值比较，看测值是否超限；与预测值比较，看差值是偏于安全还是危险等。 通过上述对比分析初步判为异常的测值，若在现场，应先检查计算有无错误，量测系统有无故障，如未发现疑点，应及时重测一次，以验证观测值的真实性。经多方比较判断，确信该观测量为异常值时，应及时向上级报告。,三、变化过程分析 以时间为横坐标，所考查的环境量或大坝效应量测值为纵坐标绘制测值随时间变化的过程线。 考察测值过程线，了解该测值随时间而变化的规律及变化趋势，分析其变化有无周期性，最大、最小值多少，一年或多年的变幅多大，各时期变化速率如何，有无反常升降，有无不利趋势性变化等。 在效应量测值过程线图上还可以同时绘上环境因素如水位、温度、降水量等的过程线，以此可了解测值和这些因素的变化是否相对应、周期是否相同，滞后多长时间，两者变化幅度的大致比例等。 在同一图上可同时绘有多个测点或多个项目监测值的过程线，则可以通过比较了解它们相互间的联系及差异所在。,水位变化过程分析 气温变化过程分析 水温变化过程分析 坝体温度变化过程分析 坝基温度变化过程 混凝土坝基扬压力变化过程分析 混凝土坝体及坝基排水量变化过程分析 混凝土坝变形变化过程分析 混凝土坝接缝及裂缝变化过程分析 坝体混凝土应力变化过程分析,四、分布图比较分析 以横坐标表示测点位置，纵坐标表示测值所绘制的台阶图或曲线为测值沿空间的分布图。考察测值的分布图，可以了解监测量随空间而变化的情况，得知其分布有无规律，最大、最小数值出现在什么位置，各测点之间特别是相邻测点间的差异大小、是否有突变等；对于图上同时绘有坝高、弹性模量、地质参数的分布图，可以了解测值分布是否与它们有对应关系以及关系如何。对于图上绘出多条同—项目不同时期的分布线，可以由它了解测值的演变情况。而对于绘有同一时间多个项目测值的分布线族，可对比它们的同异而判知各项目之间关系是否密切、变化量是否同步等情况。,坝前水温分布图的绘制及分析 坝体温度分布图的绘制及分析 混凝土坝基扬压分布图的绘制及分析 混凝土坝体及坝基排水量分布图绘制及分析 混凝土坝变形分布图的绘制及分析 坝体混凝土应力分布图的绘制及分析,五、相关图比较 以纵坐标表示测值，以横坐标表示环境量因素，所绘制的散点加回归线的图成为测值与环境因素的相关图。在相关图上把各次测值依次用箭头相连并在点据旁注上观测时间，此为过程相关图。在过程相关图上可以看出测值的变化过程，环境因素变化影响以及测值滞后于环境因素的变化程度等。测值与环境因素的相关图上把另一环境因素标在点据旁（如在水位~位移关系图上标出温度值），则可以看出该环境因素对测值变化的影响情况。当影响明显时，还可以绘出该因素等值线，这就是复相关图，表达了两种环境因素与测值的关系。 考察测值和环境量之间的相关图、复相关图或过程相关图，除可了解效应量与环境量因素之间的直观关系外，还可以从各年度相关线（或点据）位置的变化情况，发现测值有无系统的变动趋向，有无突出异常点等。,