大坝垂直变形监测方法

2023年09月08日 14:22

  大坝垂直变形监测是指利用仪器观测大坝的垂直位移,根据测量结果判断大坝的稳定状态。目前,常用的测量仪器有测斜仪、水准仪、水准尺和经纬仪。在具体的观测中,一般采用相对法或绝对法。相对法是根据全站仪所测得的两点间距离与设计值的比较,来判断大坝垂直变形状况;绝对法是利用测斜仪在水平面上垂直于测点方向上直接测出与设计值比较,确定垂直变形量。两种方法各有优缺点。在实际操作中,应根据大坝的结构特点、观测目的和观测精度要求等情况,采用相应的方法。

  一般情况下,可将大坝垂直变形分为水平位移、垂直位移和倾斜3类。

  一、测斜仪

  测斜仪是测量大坝垂直位移的主要仪器。它通过测定大坝上某个点的倾斜角度,进而得到坝体各点的垂直位移。测斜仪按测量方法可分为接触式和非接触式2种。接触式测斜仪有各种规格和型号,其工作原理是在测斜探头上缠绕一根导线,当导线随测斜管中的介质沿着轴线方向流动时,导线上所受的力就会引起测斜探头的位移,进而通过光电转换装置转化为电信号。非接触式测斜仪有各种规格和型号,其工作原理是将安装在测斜探头上的导线与测量基准面之间的夹角,即导线相对于测量基准面的倾斜角度进行测量。

  二、水准尺

  水准尺是测量大坝垂直位移的最基本仪器,其主要作用是指示高程。它的原理是以尺面与水准器轴平行为准,若测点与水准器轴不平行,则尺面所指的高程与设计值有差异。由于水准尺是在水平面上直接观测,观测结果准确可靠。由于它安装简单,便于操作,观测精度高,目前仍在大坝垂直变形监测中广泛使用。水准尺应定期进行校验,以保证其精度。为了保持水准尺的稳定和便于读数,每次使用前应将尺面擦拭干净。

  三、经纬仪

  是一种专门用于水平位移测量的仪器。其主要优点是精度高,不受大气折光和温度等因素的影响。在水平位移观测中,仪器的精度一般要求为1 mm,在垂直位移观测中,则要求精度为1 mm。但由于经纬仪所用的仪器精度不高,在水平位移和垂直位移的测量中,很难满足其精度要求。因此,一般情况下,在水平位移观测中一般不采用经纬仪。而在垂直位移观测中,一般采用全站仪进行测量。全站仪可以精确到毫米级,可以测出任意一点的三维坐标,可快速测定变形量。但全站仪有其局限性:无法测量大坝坝顶高程;只能用来进行水平位移的测量。

  四、全站仪

  全站仪是一种测量仪器,在测量时,能同时得到测点的坐标、水平位移和垂直位移等数据。全站仪的测量精度高,操作简单,不受地面条件的影响。利用全站仪测得的数据计算大坝垂直变形量,是一种实用有效的方法。但由于全站仪属精密仪器,对精度要求很高,因此,在实际应用中要注意以下问题:

  (1)仪器应放置平稳、牢固,并保证仪器各部件完好;

  (2)在进行测量前,应检查仪器的精度和状态是否符合要求;

  (3)全站仪所测得的数据应进行必要的计算处理。计算处理时,应根据大坝变形量大小、变形程度等因素确定合适的权重系数。

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