第十五章大坝变形观测

1、 第十五章第十五章 大坝变形观测大坝变形观测 西安理工大学工程管理系西安理工大学工程管理系 马斌马斌Project Management Department of XIAn University of Technology Ma Bin 2005年年1月月22日日22.1.2005 视准线法观测水平位移视准线法观测水平位移 Observing level displacement in directrix way波带板激光衍射法观测水平位移波带板激光衍射法观测水平位移 Observing level displacement in laser and diffraction引张线发光测水平位

2、移引张线发光测水平位移 Observing level displacement in light of down-lead前方交会法测水平位移前方交会法测水平位移Observing level displacement in the way of focusing挠度测法挠度测法概述概述 summarize15.1 15.1 概述概述15.1 summarize 第一节第一节 概述概述 大坝建成水库蓄水投入运行后，由于基础与地基本身形状的改变；由于外力的作用和外界（如水的压力变化、渗透、侵蚀和冲刷，温度变化与地震等）的影响；由于坝体内部应力的作用等，会产生沉陷、位移等变化，称为大坝的变形。在

3、一般情况下，这种变形是缓慢而持续的，在一定的范围内具有规律性，如果超出某一限度，就影响大坝的稳定和安全，甚至造成失事。因此，需要对大坝进行经常的、系统的观测，以判断其运行工作情况是否正常，并根据观测中发现的问题，分析原因，及时采取必要的措施，以保证安全运行。同时，通过长期观测、分析其变化规律，检验设计理论的准确性，为设训和科研提供有关资料。 土坝变形观测，包括水平位移、垂直位移、固结和裂缝观测。而混凝土坝除水平位移、垂直位移和裂缝观测外，还有挠度和伸缩缝观测。本章主要介绍水平位移、挠度和垂直位移观测的基本原理和常用的基本方法。15.215.2视准线法观测水平位移视准线法观测水平位移 15.2

4、Observing level displacement in directrix way 一、观测原理一、观测原理 如图15-1所示，在坝端两岸山坡上设置固定工作基点A和B，在坝面沿AB方向上设流向 （二）观测设备（二）观测设备 (1)工作基点及校核基点。都要建造专用的观测墩，用以安置仪器和专用的规标，埋设在大坝两端山坡上的工作基点和校核基点，称固定工作基点。如果大坝较长或为折线型坝，需在坝体上增设工作基点时，这种工作基点将随坝体位移而位移，称为非固定工作基点。观测墩一般是用钢筋混凝土浇筑而成（参见图12-11），其顶部大都埋设有强制对中设备，以便减小仪器和规标的对中误差（可使对中误差不大于

5、O.lmm）。 （2）位移标点。位移标点的标墩应与坝体连结，从坝面以下0.3-0.4m处起浇筑。其顶部也应埋设强制对中设备，常常还在位移标点的基脚或顶部设铜质标志，兼作垂直位移的标点。 （3）规标。规标分为固定规标和活动规标。前者是安置在工作基点上，供经纬仪瞄准构成视准线用；后者是安置在位移标点上，供经纬仪瞄准以测定位移标点的偏离值用。图15 -2为规牌式活动规标，其上附有微动螺旋和游标，可使规牌分划尺 四、观测方法四、观测方法 如图15一所示，在工作基点A安置经纬仪，B安置固定规标，在位移标点a安置活动规标，用经纬仪瞄准B点上固定规标作为固定视线，然后俯下望远镜照准a点，并指挥司规者移动规牌

6、，直至规牌中丝恰好落在望远镜的竖丝上时发出停止信号，随即由司规标者在规牌上读取读数。转动规牌微动螺旋重新瞄准，再次读数，如此共进行2一4次，取其读数的平均值作为上半侧回的成果。倒转望远镜，按上述方法测下半测回，取上下两半测回读数的平均值为一测回的成果。一般说来，当用DJ，型经纬仪观测，测距在300m以内时，可测2一3测回，其测回差不得大于3mm，否则应重测。15.315.3波带板激光衍射法观测水平位移波带板激光衍射法观测水平位移 15.3 Observing level displacement in laser and diffraction一、仪器构造及其工作原理 （一）仪器构造 如图15

7、-3所示，波带板激光准直系统主要由激光器点光源、波带板和接收靶三部分组 成。现将各部分略述如下： 激光器 针孔光栅 波带板 接收靶 工作基点 位移标点 工作基点 图15-3波带板激光衍射法原理 （二）工作原理 采用波带板激光准直法观测水平位移，是将激光器和接收靶分别安置在两端固定工作基点上，波带板安置在位移标点上（图15-3），并要求点光源、波带板中心和接收靶中心三点基本上同在一高度上，这在埋设工作基点和位移标点时应考虑满足此条件。当激光器发出的激光束照准波带板后，在接收靶上形成一个亮点或“”字亮线（图15-4），按照三点准直法，在接收靶上测定十字亮线的中心位置，即可决定位移标点的位置，从而求

8、出其偏离值。由于激光具有方向性强亮度高、单色性和相干性好等特点，其观测精度比视准线法有较大的提高。 二、观测方法二、观测方法 如图15 -5所示，观测时，由安置在基点A上的激光器发出激光束，照准位移标点c上的波带板，则在另一工作基点B的接收靶上呈现亮点或十字亮线。 15.415.4引线发光测水平位移引线发光测水平位移 15.4 Observing level displacement in light of down-lead一、观测原理一、观测原理 如图15-6所示，引张线法是在坝顶或廊道两端的基岩上浇筑固定端点，在两固定端点间拉紧一根不锈钢丝作为基准线，然后定期测量坝体上各位移标点对此基准

9、线偏离值的变化情况从而计算水平位移量，若端点设于坝体上，则应与倒垂线（参见本章第五节）相连接，借以测定端点的位移量，进一步推算位移标点的位移量。 二、观测设备二、观测设备 引张线设备主要由测线、端点装置和位移观测点组成。 （1）测线。一般采用08一1.2mm的不锈钢丝，为了防风及保护测线，通常用塑料管或铁管把测线套在管内。 （2）端点装置。端点装置由混凝土基座、夹线装置、滑轮和重锤等组成。夹线装置的作用是使测线始终处于同一位置，安置时使测线通过滑轮拉紧后，恰与V形槽中心重裸护箱图15-7引张线法位移观测点装置. （3）位移观测点。位移观测点与浮托装置结合在一起。在该处的坝体上埋有一只金属箱，箱

10、内设有水箱，水上有支承钢丝的浮托器，在垂直于钢丝方向的槽钢上，设有毫米分划的标尺用以读数（图15-7）。三、观测方法三、观测方法 由于引张线是与两端的固定端点相连接，其位置可认为不变，而位移观测点是埋在坝体上，随坝体变形而位移，因此定期测定钢丝在测点标尺上的读数变化，即可算出该点在垂直坝轴线方向的水平位移值。15.515.5前方交会法观测水平位移前方交会法观测水平位移15.5 Observing level displacement in the way of focusing 前方交会法不仅适用于直线型大坝，也适用于折线和曲线型大坝，它可以测出坝顶的水平位移，也可以测出大坝下游面的水平位移。

11、用视准线求得的水平位移值为垂直于视准线方向的分量，而前方交会法则可求水平位移的总量。 前方交会法是在两个或三个固定工作基点上用观测交会角来测定位移标点的坐标变化，从而确定其位移情况。 图15-8中A、B为两固定工作基点，I、B为坝轴线的端点，它们的坐标为已知，P1, P2, P3, P4为位移标点。将经纬仪安置在工作基点A、B上，分别测出角度a,，即可求得各位移点的坐标值。第i次观测的坐标值与第一次观测坐标值之差即为水平位移。为此建立xly坐标系，以坝轴线为x轴，Y轴指向下游为正，AB距离为S，它与Ix轴的交角为，偏向下游为正图15-8 (a)偏向上游为负图15 -8 (b) .15.615.6挠度测法挠度测法 坝体的挠度观测，一般是在坝体内设置铅垂线作为标准线，然后测量坝体不同高度相对于铅垂线的位置变化，以测得各点的水平位移，从而得知