第十五章大壩變形觀測(cè)

視準(zhǔn)線法觀測(cè)水平位移

Observingleveldisplacementindirectrixway

波帶板激光衍射法觀測(cè)水平位移

Observingleveldisplacementinlaseranddiffraction

引張線發(fā)光測(cè)水平位移

Observingleveldisplacementinlightofdown-lead

前方交會(huì)法測(cè)水平位移Observingleveldisplacementinthewayoffocusing

撓度測(cè)法

概述summarize§15.1

概述§15.1summarize

第一節(jié)概述大壩建成水庫蓄水投入運(yùn)行后，由于基礎(chǔ)與地基本身形狀的改變；由于外力的作用和外界（如水的壓力變化、滲透、侵蝕和沖刷，溫度變化與地震等）的影響；由于壩體內(nèi)部應(yīng)力的作用等，會(huì)產(chǎn)生沉陷、位移等變化，稱為大壩的變形。在一般情況下，這種變形是緩慢而持續(xù)的，在一定的范圍內(nèi)具有規(guī)律性，如果超出某一限度，就影響大壩的穩(wěn)定和安全，甚至造成失事。因此，需要對(duì)大壩進(jìn)行經(jīng)常的、系統(tǒng)的觀測(cè)，以判斷其運(yùn)行工作情況是否正常，并根據(jù)觀測(cè)中發(fā)現(xiàn)的問題，分析原因，及時(shí)采取必要的措施，以保證安全運(yùn)行。同時(shí)，通過長(zhǎng)期觀測(cè)、分析其變化規(guī)律，檢驗(yàn)設(shè)計(jì)理論的準(zhǔn)確性，為設(shè)訓(xùn)和科研提供有關(guān)資料。土壩變形觀測(cè)，包括水平位移、垂直位移、固結(jié)和裂縫觀測(cè)。而混凝土壩除水平位移、垂直位移和裂縫觀測(cè)外，還有撓度和伸縮縫觀測(cè)。本章主要介紹水平位移、撓度和垂直位移觀測(cè)的基本原理和常用的基本方法。§15.2視準(zhǔn)線法觀測(cè)水平位移§15.2Observingleveldisplacementindirectrixway

一、觀測(cè)原理如圖15-1所示，在壩端兩岸山坡上設(shè)置固定工作基點(diǎn)A和B，在壩面沿AB方向上設(shè)流向

（二）觀測(cè)設(shè)備

(1)工作基點(diǎn)及校核基點(diǎn)。都要建造專用的觀測(cè)墩，用以安置儀器和專用的規(guī)標(biāo)，埋設(shè)在大壩兩端山坡上的工作基點(diǎn)和校核基點(diǎn)，稱固定工作基點(diǎn)。如果大壩較長(zhǎng)或?yàn)檎劬€型壩，需在壩體上增設(shè)工作基點(diǎn)時(shí)，這種工作基點(diǎn)將隨壩體位移而位移，稱為非固定工作基點(diǎn)。觀測(cè)墩一般是用鋼筋混凝土澆筑而成（參見圖12-11），其頂部大都埋設(shè)有強(qiáng)制對(duì)中設(shè)備，以便減小儀器和規(guī)標(biāo)的對(duì)中誤差（可使對(duì)中誤差不大于O.lmm）。（2）位移標(biāo)點(diǎn)。位移標(biāo)點(diǎn)的標(biāo)墩應(yīng)與壩體連結(jié)，從壩面以下0.3-0.4m處起澆筑。其頂部也應(yīng)埋設(shè)強(qiáng)制對(duì)中設(shè)備，常常還在位移標(biāo)點(diǎn)的基腳或頂部設(shè)銅質(zhì)標(biāo)志，兼作垂直位移的標(biāo)點(diǎn)。

（3）規(guī)標(biāo)。規(guī)標(biāo)分為固定規(guī)標(biāo)和活動(dòng)規(guī)標(biāo)。前者是安置在工作基點(diǎn)上，供經(jīng)緯儀瞄準(zhǔn)構(gòu)成視準(zhǔn)線用；后者是安置在位移標(biāo)點(diǎn)上，供經(jīng)緯儀瞄準(zhǔn)以測(cè)定位移標(biāo)點(diǎn)的偏離值用。圖15-2為規(guī)牌式活動(dòng)規(guī)標(biāo)，其上附有微動(dòng)螺旋和游標(biāo)，可使規(guī)牌分劃尺

四、觀測(cè)方法如圖15一所示，在工作基點(diǎn)A安置經(jīng)緯儀，B安置固定規(guī)標(biāo)，在位移標(biāo)點(diǎn)a安置活動(dòng)規(guī)標(biāo)，用經(jīng)緯儀瞄準(zhǔn)B點(diǎn)上固定規(guī)標(biāo)作為固定視線，然后俯下望遠(yuǎn)鏡照準(zhǔn)a點(diǎn)，并指揮司規(guī)者移動(dòng)規(guī)牌，直至規(guī)牌中絲恰好落在望遠(yuǎn)鏡的豎絲上時(shí)發(fā)出停止信號(hào)，隨即由司規(guī)標(biāo)者在規(guī)牌上讀取讀數(shù)。轉(zhuǎn)動(dòng)規(guī)牌微動(dòng)螺旋重新瞄準(zhǔn)，再次讀數(shù)，如此共進(jìn)行2一4次，取其讀數(shù)的平均值作為上半側(cè)回的成果。倒轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡，按上述方法測(cè)下半測(cè)回，取上下兩半測(cè)回讀數(shù)的平均值為一測(cè)回的成果。一般說來，當(dāng)用DJ，型經(jīng)緯儀觀測(cè)，測(cè)距在300m以內(nèi)時(shí)，可測(cè)2一3測(cè)回，其測(cè)回差不得大于3mm，否則應(yīng)重測(cè)。§15.3波帶板激光衍射法觀測(cè)水平位移§15.3Observingleveldisplacementinlaseranddiffraction一、儀器構(gòu)造及其工作原理（一）儀器構(gòu)造如圖15-3所示，波帶板激光準(zhǔn)直系統(tǒng)主要由激光器點(diǎn)光源、波帶板和接收靶三部分組成?，F(xiàn)將各部分略述如下：激光器針孔光柵波帶板接收靶工作基點(diǎn)位移標(biāo)點(diǎn)工作基點(diǎn)圖15-3波帶板激光衍射法原理

（二）工作原理采用波帶板激光準(zhǔn)直法觀測(cè)水平位移，是將激光器和接收靶分別安置在兩端固定工作基點(diǎn)上，波帶板安置在位移標(biāo)點(diǎn)上（圖15-3），并要求點(diǎn)光源、波帶板中心和接收靶中心三點(diǎn)基本上同在一高度上，這在埋設(shè)工作基點(diǎn)和位移標(biāo)點(diǎn)時(shí)應(yīng)考慮滿足此條件。當(dāng)激光器發(fā)出的激光束照準(zhǔn)波帶板后，在接收靶上形成一個(gè)亮點(diǎn)或“＋”字亮線（圖15-4），按照三點(diǎn)準(zhǔn)直法，在接收靶上測(cè)定十字亮線的中心位置，即可決定位移標(biāo)點(diǎn)的位置，從而求出其偏離值。由于激光具有方向性強(qiáng)亮度高、單色性和相干性好等特點(diǎn)，其觀測(cè)精度比視準(zhǔn)線法有較大的提高。

二、觀測(cè)方法如圖15-5所示，觀測(cè)時(shí)，由安置在基點(diǎn)A上的激光器發(fā)出激光束，照準(zhǔn)位移標(biāo)點(diǎn)c上的波帶板，則在另一工作基點(diǎn)B的接收靶上呈現(xiàn)亮點(diǎn)或十字亮線。

§15.4引線發(fā)光測(cè)水平位移§15.4Observingleveldisplacementinlightofdown-lead一、觀測(cè)原理如圖15-6所示，引張線法是在壩頂或廊道兩端的基巖上澆筑固定端點(diǎn)，在兩固定端點(diǎn)間拉緊一根不銹鋼絲作為基準(zhǔn)線，然后定期測(cè)量壩體上各位移標(biāo)點(diǎn)對(duì)此基準(zhǔn)線偏離值的變化情況從而計(jì)算水平位移量，若端點(diǎn)設(shè)于壩體上，則應(yīng)與倒垂線（參見本章第五節(jié)）相連接，借以測(cè)定端點(diǎn)的位移量，進(jìn)一步推算位移標(biāo)點(diǎn)的位移量。

二、觀測(cè)設(shè)備引張線設(shè)備主要由測(cè)線、端點(diǎn)裝置和位移觀測(cè)點(diǎn)組成。（1）測(cè)線。一般采用0．8一1.2mm的不銹鋼絲，為了防風(fēng)及保護(hù)測(cè)線，通常用塑料管或鐵管把測(cè)線套在管內(nèi)。（2）端點(diǎn)裝置。端點(diǎn)裝置由混凝土基座、夾線裝置、滑輪和重錘等組成。夾線裝置的作用是使測(cè)線始終處于同一位置，安置時(shí)使測(cè)線通過滑輪拉緊后，恰與V形槽中心重裸護(hù)箱圖15-7引張線法位移觀測(cè)點(diǎn)裝置.

（3）位移觀測(cè)點(diǎn)。位移觀測(cè)點(diǎn)與浮托裝置結(jié)合在一起。在該處的壩體上埋有一只金屬箱，箱內(nèi)設(shè)有水箱，水上有支承鋼絲的浮托器，在垂直于鋼絲方向的槽鋼上，設(shè)有毫米分劃的標(biāo)尺用以讀數(shù)（圖15-7）。三、觀測(cè)方法由于引張線是與兩端的固定端點(diǎn)相連接，其位置可認(rèn)為不變，而位移觀測(cè)點(diǎn)是埋在壩體上，隨壩體變形而位移，因此定期測(cè)定鋼絲在測(cè)點(diǎn)標(biāo)尺上的讀數(shù)變化，即可算出該點(diǎn)在垂直壩軸線方向的水平位移值。§15.5前方交會(huì)法觀測(cè)水平位移§15.5Observingleveldisplacementinthewayoffocusing

前方交會(huì)法不僅適用于直線型大壩，也適用于折線和曲線型大壩，它可以測(cè)出壩頂?shù)乃轿灰?，也可以測(cè)出大壩下游面的水平位移。用視準(zhǔn)線求得的水平位移值為垂直于視準(zhǔn)線方向的分量，而前方交會(huì)法則可求水平位移的總量。前方交會(huì)法是在兩個(gè)或三個(gè)固定工作基點(diǎn)上用觀測(cè)交會(huì)角來測(cè)定位移標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)變化，從而確定其位移情況。圖15-8中A、B為兩固定工作基點(diǎn)，I、B為壩軸線的端點(diǎn)，它們的坐標(biāo)為已知，P1,P2,P3,P4為位移標(biāo)點(diǎn)。將經(jīng)緯儀安置在工作基點(diǎn)A、B上，分別測(cè)出角度a,β，即可求得各位移點(diǎn)的坐標(biāo)值。第i次觀測(cè)的坐標(biāo)值與第一次觀測(cè)坐標(biāo)值之差即為水平位移。為此建立xly坐標(biāo)系，以壩軸線為x軸，Y軸指向下游為正，AB距離為S，它與Ix軸的交角為ω，偏向下游為正〔圖15-8(a)〕偏向上游為負(fù)〔圖15-8(b)].§15.6撓度測(cè)法

壩體的撓度觀測(cè)，一般是在壩體內(nèi)設(shè)置鉛垂線作為標(biāo)準(zhǔn)線，然后測(cè)量壩體不同高度相對(duì)于鉛垂線的位置變化，以測(cè)得各點(diǎn)的水平位移，從而得知壩體的撓度