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1、1,大坝安全监测设计、施工与资料分析（第3、4课）,主讲教师：张爱军,2,第2章 变形观测,大坝变形的组成 大坝变形包括那些方面？ 那些是方便观测的，那些是不方便观测的？那些地方变形大，那些地方变形小，其特征点在什么地方？ 变形是连续的，观测点一定是有限的，用那些有限的指标就可以反映大坝的变形？,3,大坝变形示意图（岱峪水库空腹重力坝）,4,5,这些指标中，通过以下几个观测项目可以反映大坝变形 表面水平位移观测 垂直位移观测（包括坝体表面、内部） 挠度（与以上联合，表征内部位移） 倾斜度 裂缝情况（变形的极端情况） 布点 一般在表面布设的点多一点，原因是：方便、也是位移变化最大的部位 内部和各
2、方向上的布点一般应该大于3个,6,1 观测断面的布设,土石坝 位移观测 横断面 一般不少于23个 纵断面一般上游12个（正常高水位以上），下游25个 内部断面：在横断面布设13个，每个断面布设13个观测垂线，各观测垂线与观测纵断面保持一致 挠度观测（倾斜观测与挠度观测设置一致） 同一坝段设置23条垂线即可，同一垂线设置多个测点 裂缝观测（设在接缝、突变部位和重点部位） 其中面板堆石坝一定在周边缝上设置裂缝观测,7,横断面线,校核基点,8,混凝土坝（重力坝、拱坝等） 位移观测 纵断面：在坝顶与廊道中各设置一个，坝高时在坝中间部位增设置12纵断面 内部断面（横断面）：布置在最大坝高断面上，与结构复
3、杂断面处12个 挠度观测（倾斜观测与挠度观测设置一致） 同一坝段设置23条垂线即可，同一垂线设置多个测点 裂缝观测（设在接缝、突变部位和重点部位） 横断面与纵断面应该相互交叉，共用一个测点,9,2 水平位移观测,观测的方法 引张线法 视准线法 激光准直法 交会法 测斜仪与位移计 卫星定位法 导线法（全站仪）,10,各方法的适用性,11,大坝水平位移的特点 范围大 持续变形 量值小（混凝土坝mm级,土石坝cm级） 对量测方法的要求 参照基准 反映大坝初始位置的点或者线， 并要求该点或线固定不变 测量手段 量测基准与大坝的水平变位 提高精度的设施、措施和观测规范,12,引张线法 基本原理,13,2
4、、测点示意图,1、原理示意图,14,3、张拉固定结构示意图,15,4、浮托原理示意图,16,垂径：悬链线最大垂度 钢丝的形状为悬链线，其最底端的近似的拉力的方向为与水平方向夹角为，根据悬链线的方程其值为： 根据力平衡原理可得：,17,5、防风管 为了防止张引线摆动。 测点必须用保护箱保护 防风、防锈，提高精度。 6、分段引张线 多设几个固定点，分段测定相对位移，并测定各 固定分点的位移，推算总位移。 7、 其他 对钢丝的要求、对标尺精度的要求等。 8、符号规定 水平位移指向下游和左岸为正规范规定，符合人们的习惯。,18,引张线的布设 在坝体表面沿坝轴线方向布置 观测基点一般设在坝体两端的不受坝
5、体变形影响的基岩上或廊道里 坝顶与下游侧布线多，上游侧布线少,19,总 结 引张线法是通过测定“不变”的引张线钢丝与“变形”的大坝坝体之间的变位来反映坝体的变形 引张线法适用于测定坝体表面水平位移 大坝变形观测必须建立坝体“动”而观测基准“不动”的概念 这是大坝安全监测中，许多观测项目需要建立的概念。,20,视准线法 基本原理 与引张线基本一致，但是其固定不动的“线” 是“光线”经纬仪的光线,校核基点,坝体,河流,21,观测基点的构造 基点固定在坝两侧相对不变形的位置上，测点固 定在坝体上，与坝体同步位移。强制对中。,观测基点的观测墩,安装觇牌,安装经纬仪,测点固定墩,强制对中设备,22,觇标
6、可以通过调节螺丝左右移动,23,观测过程 在大坝修好后，先将经纬仪安装在观测基点的固定墩上（要强制对中） ，并将活动觇牌固定在测点固定墩上（要强制对中），然后用经纬仪照准对面的另一个观测基点的觇标，固定经纬仪转向螺栓，使经纬仪不能转动，从而形成一条连接两个观测基点的直线光线，再用经纬仪对准各个测点，用活动觇标的微调螺栓调整觇标的位置，使之十字线与经纬仪十字线重合，读取活动觇标上游标的读数，作为初始读数。 在大坝运行期，用同样的方法测定觇标的测读读数，测读读数与初始读数之差，就是要测定测点的水平位移。,24,关键点 观测基点固定位置应该稳固 观测基点的间距不能太大（由经纬仪的精度决定） 用校核基
7、点经常校核观测基点的位置 观测光线等因素影响,25,激光准直法 大气激光准直法 原理与视准线法相同，只是用激光束代替了经纬仪人工瞄准，更精确。激光的特性是发散小，可以为测量提供一条看得见摸不着的“直线”。 真空激光准直线法 激光在真空中衰减慢，可以长距离传播，测量距离更长。,真空泵,真空泵,真空管,激光束,觇牌,光源,26,导线法 实际上和测量课所学的导线三角测量是一个原理，只是要求的精度较高，一般用较高精度的仪器如全站仪、测距仪等进行，适用于拱坝等不能通视情况下的测量，这里不再介绍。 交会法 同上,27,3 垂直位移监测,观测方法 精密水准法，适用于混凝土坝 三角高程法，适用于土坝（用全站仪
8、） 沉降仪，观测内部点垂直位移 沉降板，观测内部点垂直位移 多点位移计，观测内部点各个方向的位移 符号 向下为正，向上为负。,28,高精密水准法（表面垂直位移测定） 原理不讲，强调几点： 水准基点固定在岸坡灌浆廊道里，构造三点的等边三角形网 测量点固定在坝体上，牢固，保护。特别是对于土坝。 三角高程法 原理不讲 强调：精度要求高，仪器用全站仪（解决了大气折光问题）,29,沉降板法 适用于监测分层垂直位移，坝体内部垂直位移 原理,沉降板,30,沉降仪法 有电磁式、钢弦式、电感式、水管式等等，以电磁感应式用的多 原理,坝体,基岩,测斜管,磁性环,探头,侧绳,磁性环固定在坝体上，与测斜管可以相对滑动
9、，因此其位置随坝体的位移而变动。,31,4 挠度观测,挠度指坝体的分层变形情况（内部） 符号 向下游，向左岸为正 方法 正垂线法 倒垂线法 布置 混凝土坝：在最高坝段面处，拱冠处 土石坝：校核基准点 一般布置在灌浆廊道里,32,正垂线法,33,倒垂线法,坝顶,34,5 倾斜监测,概念 方法 倾斜仪：混凝土坝或土石坝 测斜仪：土石坝 精密水准：混凝土坝与土石坝,35,倾斜仪 就是一把带有地脚调节螺栓的水平尺，可以测定倾斜的角度，用于表面倾斜测量 测斜仪,36,6 裂缝观测,方法 测微器、卡尺、百分表和千分表 测缝计（单项、三向） 等等如表25所示 符号 裂缝张开为正，闭合为负,37,原理 宽度：利用固定在裂缝两侧的位移传感器或卡尺、百分表等测量 长度：钢尺人工测量，探地雷达、电视等新方法 深度：探地雷达，超声波等,38,强调面板坝周边缝的观测 面板坝的关键是面板的防渗作用，周边缝是容易开裂的，监测非常必要 周边缝在水下，监测应该用遥测或其他可靠方法 一般用三向测缝仪,39,三向测缝仪,40,Any questions?,个人观点供参考，欢迎讨论！,