1、大壩安全監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)、施工與資料分析（第3、4課）,主講教師：張愛軍,第2章 變形觀測(cè),大壩變形的組成 大壩變形包括那些方面？ 那些是方便觀測(cè)的，那些是不方便觀測(cè)的？那些地方變形大，那些地方變形小，其特征點(diǎn)在什么地方？ 變形是連續(xù)的，觀測(cè)點(diǎn)一定是有限的，用那些有限的指標(biāo)就可以反映大壩的變形？,大壩變形示意圖（岱峪水庫(kù)空腹重力壩）,這些指標(biāo)中，通過(guò)以下幾個(gè)觀測(cè)項(xiàng)目可以反映大壩變形 表面水平位移觀測(cè) 垂直位移觀測(cè)（包括壩體表面、內(nèi)部） 撓度（與以上聯(lián)合，表征內(nèi)部位移） 傾斜度 裂縫情況（變形的極端情況） 布點(diǎn) 一般在表面布設(shè)的點(diǎn)多一點(diǎn)，原因是：方便、也是位移變化最大的部位 內(nèi)部和各方向上的布點(diǎn)一般應(yīng)該

2、大于3個(gè),1 觀測(cè)斷面的布設(shè),土石壩 位移觀測(cè) 橫斷面 一般不少于23個(gè) 縱斷面一般上游12個(gè)（正常高水位以上），下游25個(gè) 內(nèi)部斷面：在橫斷面布設(shè)13個(gè)，每個(gè)斷面布設(shè)13個(gè)觀測(cè)垂線，各觀測(cè)垂線與觀測(cè)縱斷面保持一致 撓度觀測(cè)（傾斜觀測(cè)與撓度觀測(cè)設(shè)置一致） 同一壩段設(shè)置23條垂線即可，同一垂線設(shè)置多個(gè)測(cè)點(diǎn) 裂縫觀測(cè)（設(shè)在接縫、突變部位和重點(diǎn)部位） 其中面板堆石壩一定在周邊縫上設(shè)置裂縫觀測(cè),橫斷面線,校核基點(diǎn),混凝土壩（重力壩、拱壩等） 位移觀測(cè) 縱斷面：在壩頂與廊道中各設(shè)置一個(gè)，壩高時(shí)在壩中間部位增設(shè)置12縱斷面 內(nèi)部斷面（橫斷面）：布置在最大壩高斷面上，與結(jié)構(gòu)復(fù)雜斷面處12個(gè) 撓度觀測(cè)（傾斜觀

3、測(cè)與撓度觀測(cè)設(shè)置一致） 同一壩段設(shè)置23條垂線即可，同一垂線設(shè)置多個(gè)測(cè)點(diǎn) 裂縫觀測(cè)（設(shè)在接縫、突變部位和重點(diǎn)部位） 橫斷面與縱斷面應(yīng)該相互交叉，共用一個(gè)測(cè)點(diǎn),2 水平位移觀測(cè),觀測(cè)的方法 引張線法 視準(zhǔn)線法 激光準(zhǔn)直法 交會(huì)法 測(cè)斜儀與位移計(jì) 衛(wèi)星定位法 導(dǎo)線法（全站儀）,各方法的適用性,大壩水平位移的特點(diǎn) 范圍大 持續(xù)變形 量值?。ɑ炷翂蝝m級(jí),土石壩cm級(jí)） 對(duì)量測(cè)方法的要求 參照基準(zhǔn) 反映大壩初始位置的點(diǎn)或者線， 并要求該點(diǎn)或線固定不變 測(cè)量手段 量測(cè)基準(zhǔn)與大壩的水平變位 提高精度的設(shè)施、措施和觀測(cè)規(guī)范,引張線法 基本原理,2、測(cè)點(diǎn)示意圖,1、原理示意圖,3、張拉固定結(jié)構(gòu)示意圖,4、浮

4、托原理示意圖,垂徑：懸鏈線最大垂度 鋼絲的形狀為懸鏈線，其最底端的近似的拉力的方向?yàn)榕c水平方向夾角為，根據(jù)懸鏈線的方程其值為： 根據(jù)力平衡原理可得：,5、防風(fēng)管 為了防止張引線擺動(dòng)。 測(cè)點(diǎn)必須用保護(hù)箱保護(hù) 防風(fēng)、防銹，提高精度。 6、分段引張線 多設(shè)幾個(gè)固定點(diǎn)，分段測(cè)定相對(duì)位移，并測(cè)定各 固定分點(diǎn)的位移，推算總位移。 7、 其他 對(duì)鋼絲的要求、對(duì)標(biāo)尺精度的要求等。 8、符號(hào)規(guī)定 水平位移指向下游和左岸為正規(guī)范規(guī)定，符合人們的習(xí)慣。,引張線的布設(shè) 在壩體表面沿壩軸線方向布置 觀測(cè)基點(diǎn)一般設(shè)在壩體兩端的不受壩體變形影響的基巖上或廊道里 壩頂與下游側(cè)布線多，上游側(cè)布線少,總 結(jié) 引張線法是通過(guò)測(cè)定“

5、不變”的引張線鋼絲與“變形”的大壩壩體之間的變位來(lái)反映壩體的變形 引張線法適用于測(cè)定壩體表面水平位移 大壩變形觀測(cè)必須建立壩體“動(dòng)”而觀測(cè)基準(zhǔn)“不動(dòng)”的概念 這是大壩安全監(jiān)測(cè)中，許多觀測(cè)項(xiàng)目需要建立的概念。,視準(zhǔn)線法 基本原理 與引張線基本一致，但是其固定不動(dòng)的“線” 是“光線”經(jīng)緯儀的光線,校核基點(diǎn),壩體,河流,觀測(cè)基點(diǎn)的構(gòu)造 基點(diǎn)固定在壩兩側(cè)相對(duì)不變形的位置上，測(cè)點(diǎn)固 定在壩體上，與壩體同步位移。強(qiáng)制對(duì)中。,觀測(cè)基點(diǎn)的觀測(cè)墩,安裝覘牌,安裝經(jīng)緯儀,測(cè)點(diǎn)固定墩,強(qiáng)制對(duì)中設(shè)備,覘標(biāo)可以通過(guò)調(diào)節(jié)螺絲左右移動(dòng),觀測(cè)過(guò)程 在大壩修好后，先將經(jīng)緯儀安裝在觀測(cè)基點(diǎn)的固定墩上（要強(qiáng)制對(duì)中） ，并將活動(dòng)覘牌

6、固定在測(cè)點(diǎn)固定墩上（要強(qiáng)制對(duì)中），然后用經(jīng)緯儀照準(zhǔn)對(duì)面的另一個(gè)觀測(cè)基點(diǎn)的覘標(biāo)，固定經(jīng)緯儀轉(zhuǎn)向螺栓，使經(jīng)緯儀不能轉(zhuǎn)動(dòng)，從而形成一條連接兩個(gè)觀測(cè)基點(diǎn)的直線光線，再用經(jīng)緯儀對(duì)準(zhǔn)各個(gè)測(cè)點(diǎn)，用活動(dòng)覘標(biāo)的微調(diào)螺栓調(diào)整覘標(biāo)的位置，使之十字線與經(jīng)緯儀十字線重合，讀取活動(dòng)覘標(biāo)上游標(biāo)的讀數(shù)，作為初始讀數(shù)。 在大壩運(yùn)行期，用同樣的方法測(cè)定覘標(biāo)的測(cè)讀讀數(shù)，測(cè)讀讀數(shù)與初始讀數(shù)之差，就是要測(cè)定測(cè)點(diǎn)的水平位移。,關(guān)鍵點(diǎn) 觀測(cè)基點(diǎn)固定位置應(yīng)該穩(wěn)固 觀測(cè)基點(diǎn)的間距不能太大（由經(jīng)緯儀的精度決定） 用校核基點(diǎn)經(jīng)常校核觀測(cè)基點(diǎn)的位置 觀測(cè)光線等因素影響,激光準(zhǔn)直法 大氣激光準(zhǔn)直法 原理與視準(zhǔn)線法相同，只是用激光束代替了經(jīng)緯儀人工瞄準(zhǔn)

7、，更精確。激光的特性是發(fā)散小，可以為測(cè)量提供一條看得見摸不著的“直線”。 真空激光準(zhǔn)直線法 激光在真空中衰減慢，可以長(zhǎng)距離傳播，測(cè)量距離更長(zhǎng)。,真空泵,真空泵,真空管,激光束,覘牌,光源,導(dǎo)線法 實(shí)際上和測(cè)量課所學(xué)的導(dǎo)線三角測(cè)量是一個(gè)原理，只是要求的精度較高，一般用較高精度的儀器如全站儀、測(cè)距儀等進(jìn)行，適用于拱壩等不能通視情況下的測(cè)量，這里不再介紹。 交會(huì)法 同上,3 垂直位移監(jiān)測(cè),觀測(cè)方法 精密水準(zhǔn)法，適用于混凝土壩 三角高程法，適用于土壩（用全站儀） 沉降儀，觀測(cè)內(nèi)部點(diǎn)垂直位移 沉降板，觀測(cè)內(nèi)部點(diǎn)垂直位移 多點(diǎn)位移計(jì)，觀測(cè)內(nèi)部點(diǎn)各個(gè)方向的位移 符號(hào) 向下為正，向上為負(fù)。,高精密水準(zhǔn)法（表面

8、垂直位移測(cè)定） 原理不講，強(qiáng)調(diào)幾點(diǎn)： 水準(zhǔn)基點(diǎn)固定在岸坡灌漿廊道里，構(gòu)造三點(diǎn)的等邊三角形網(wǎng) 測(cè)量點(diǎn)固定在壩體上，牢固，保護(hù)。特別是對(duì)于土壩。 三角高程法 原理不講 強(qiáng)調(diào)：精度要求高，儀器用全站儀（解決了大氣折光問(wèn)題）,沉降板法 適用于監(jiān)測(cè)分層垂直位移，壩體內(nèi)部垂直位移 原理,沉降板,沉降儀法 有電磁式、鋼弦式、電感式、水管式等等，以電磁感應(yīng)式用的多 原理,壩體,基巖,測(cè)斜管,磁性環(huán),探頭,側(cè)繩,磁性環(huán)固定在壩體上，與測(cè)斜管可以相對(duì)滑動(dòng)，因此其位置隨壩體的位移而變動(dòng)。,4 撓度觀測(cè),撓度指壩體的分層變形情況（內(nèi)部） 符號(hào) 向下游，向左岸為正 方法 正垂線法 倒垂線法 布置 混凝土壩：在最高壩段面處，拱冠處 土石壩：校核基準(zhǔn)點(diǎn) 一般布置在灌漿廊道里,正垂線法,倒垂線法,壩頂,5 傾斜監(jiān)測(cè),概念 方法 傾斜儀：混凝土壩或土石壩 測(cè)斜儀：土石壩 精密水準(zhǔn)：混凝土壩與土石壩,傾斜儀 就是一把帶有地腳調(diào)節(jié)螺栓的水平尺，可以測(cè)定傾斜的角度，用于表面傾斜測(cè)量 測(cè)斜儀,6 裂縫觀測(cè),方法 測(cè)微器、卡尺、百分表和千分表 測(cè)縫計(jì)（單項(xiàng)、三向） 等等如表25所示 符號(hào) 裂縫張開為正，閉合為負(fù),原理 寬度：利用固定在裂縫兩側(cè)的位移傳感器或卡尺、百