混凝土坝及浆砌石坝的变形观测

2014.09水利工程管理技术混凝土坝及浆砌石坝的变形观测混凝土坝及浆砌石坝的变形观测学习目标一、能运用引张线法测定坝体水平位移。二、能运用垂线法测定坝体挠度。三、能运用水准法测定坝体垂直位移。四、能进行混凝土坝及砌石坝的伸缩缝和裂缝观测。

混凝土坝及浆砌石坝的变形观测学习内容一、引张线法测定坝体水平位移二、垂线法测定坝体挠度三、水准法测定坝体垂直位移四、坝体伸缩缝和裂缝观测混凝土坝及砌石坝的变形观测混凝土坝及砌石坝变形观测的内容：

混凝土坝及浆砌石坝的变形观测水平位移观测垂直位移观测挠度观测裂缝观测正方向规定混凝土坝及砌石坝的水平位移、挠度：

以向下游、向左岸为正，反之为负。混凝土坝及砌石坝的变形观测

混凝土坝及浆砌石坝的变形观测混凝土坝及砌石坝的垂直位移：

以向下为正，向上为负。观测周期对于水平位移和垂直位移观测：可每月进行1～2次；初蓄水3年内每月1次，以后逐渐延长至每季1次到半年1次。对于挠度观测：在首次蓄水后到确认大坝已达稳定状态期间，可7～10天观测1次；当大坝稳定后，可10～15天观测1次。对于裂缝：在发展初期每天观测1次，稳定后每季观测1次。对于伸缩缝：可在年内最高、最低气温时观测。

混凝土坝及浆砌石坝的变形观测混凝土坝及砌石坝的变形观测一、引张线法测定坝体水平位移（一）观测原理

在设于坝体两端的工作基点间拉紧一根钢丝作为基准线，然后测量坝体上各测点相对基准线的偏离值，以计算水平位移量（如图）。这根钢丝称为引张线，它相当于视准线法中的视准线，是一条可见的基准线。引张线示意图(a)立面图；(b)平面图1-钢丝；2-浮托装置；3-端点装置

混凝土坝及浆砌石坝的变形观测2.测点示意图测点与读数设备，与坝体相连引张钢丝，与岸边基点相连，相对固定不动。测点随坝体变形而移动标尺1.原理示意图大坝量测标尺与设备引张钢丝重物基点

混凝土坝及浆砌石坝的变形观测3.浮托原理示意图Y1Y2浮托装置

引张钢丝（有浮托）

引张钢丝（无浮托）

混凝土坝及浆砌石坝的变形观测一、引张线法测定坝体水平位移（二）观测设备

1.钢丝

一般采用φ0.8～1.2mm的不锈钢丝，钢丝强度要求不小于1.5×106kPa。为了防止风的影响和外界干扰，全部测线需用φ10cm的钢管或塑料管保护。正常使用时，钢丝全线不能接触保护管。

混凝土坝及浆砌石坝的变形观测2、端点装置重锤滑轮钢丝夹具固定墩

2mm引张线端点装置1-滑轮；2-悬挂装置；3-重锤；4-混凝土墩；5-钢丝；6-夹线装置

混凝土坝及浆砌石坝的变形观测3.测点装置引张线测点装置1-量测标尺2-槽钢3-保护管4-保护箱5-保护管支架6-水箱7-浮船

混凝土坝及浆砌石坝的变形观测08:17（二）观测设备钢丝测点装置端点装置

混凝土坝及浆砌石坝的变形观测（1）在端点装置上用悬挂装置挂上重锤，使钢丝张紧；（2）调节端点装置上的滑轮支架，使钢丝通过夹线装置V形槽中心，并使钢丝高出槽底2mm左右，然后夹紧固定；（3）向测点装置的水箱充水或油至正常位置，使浮船托起钢丝，并高出标尺面0.5mm左右；检查各测点装置，浮船应处于自由浮动状态，钢丝不应接触水箱边缘和全部保护管；一、引张线法测定坝体水平位移

混凝土坝及浆砌石坝的变形观测（三）观测步骤与方法1.观测步骤（4）端点装置和测点装置检查正常后，待钢丝稳定30min，即可安置仪器进行测读，测读从一端开始依次至另一端止，为一测回，测完一测回后，将钢丝拨离平衡位置，让其浮动恢复平衡，待稳定后从另一端返测，进行第二测回测读，如此观测2～4个测回，各测回值的互差，要求不超过±0.2mm；（5）全部观测完后，将端点装置夹线松开，取下重锤。一、引张线法测定坝体水平位移

混凝土坝及浆砌石坝的变形观测（三）观测步骤与方法1.观测步骤（1）直接目视法用肉眼并使视线垂直于标尺面观测，分别读出钢丝左边缘和右边缘在标尺上投影的读数a和b，估读至0.1mm，得出钢丝中心在标尺上读数为:

L=(a+b)/2（mm)一、引张线法测定坝体水平位移

混凝土坝及浆砌石坝的变形观测（三）观测步骤与方法2.观测方法(2)挂线目视法

在靠近标尺的钢丝上系上一根细丝线，下挂小锤，用肉眼正视标尺直接读数(如图）。挂线目视观测法示意图1-水箱；2-钢丝；3-浮船；4-标尺；5-细丝线；6-小锤一、引张线法测定坝体水平位移

混凝土坝及浆砌石坝的变形观测（三）观测步骤与方法2.观测方法（3）读数显微镜法（有测微分划线的读数显微镜）

观测时，先用肉眼读取标尺上的毫米整数r，再将读数显微镜垂直于标尺上，调焦至成像清晰，转动显微镜内测管，使测微分划线与钢丝平行。然后左右移动显微镜，使测微分划线与标尺毫米分划线的左边缘重合，读取测微分划线至钢丝左边缘的间距a。第二次移动显微镜，将测微分划线与标尺毫米分划线的右边缘重合，读取测微分划线至钢丝右边缘的间距b。则钢丝中心在标尺上的读数为：

式中：r为离服从标尺上读取的毫米整数；（a+b）/2为标尺毫米分划线中心至钢丝中心的距离。一、引张线法测定坝体水平位移

混凝土坝及浆砌石坝的变形观测（三）观测步骤与方法2.观测方法读数显微镜法观测示意图1-标尺毫米分划线；2-钢丝；3-读数显微镜；4-标尺(4)光电跟踪遥测法

光电跟踪差动电感式引张线遥测仪（南京自动化研究所研制、YZ—l型）

该仪器测量范围为0～20mm，最小读数0.02mm（桥式仪表）或0.01mm（数字仪表），遥测距离为０～100m。一、引张线法测定坝体水平位移

混凝土坝及浆砌石坝的变形观测（三）观测步骤与方法2.观测方法

引张线遥测仪工作原理方框图

1-放大器；2-控制电路；3-微电机；4-传动机构；5-光电池；6-位移传感器；7-指示仪表；8-光透镜；9-引张线；10-光源引张线法是通过测定“不变”的引张线钢丝与“变形”的大坝坝体之间的相对位移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”的概念总结二、垂线法测定坝体挠度混凝土坝及浆砌石坝的水平位移沿坝体高程不同而不同，一般是坝顶水平位移最大，靠近坝基处最小，测出坝体水平位移沿高程的分布并绘制分布图，即为坝体的挠度。因此，测定坝体挠度实为测量坝体不同高程相对坝基的水平位移。

混凝土坝及浆砌石坝的变形观测挠度指坝体内部的分层变形情况。

正方向规定：以向下游，向左岸为正；反之为负。测定方法：正垂线法、倒垂线法。二、垂线法测定坝体挠度

混凝土坝及浆砌石坝的变形观测原理：将一根不锈钢丝的下端埋设在大坝地基深层基岩内，上端连接浮体，使浮体漂浮在液体上，利用液体对浮体的浮力拉紧钢丝，以此铅垂线为基准，测出坝体各测点到钢丝距离的变化量，即为坝体的水平位移（如图）。观测仪器：光学垂线仪、机械垂线仪、遥测垂线仪等二、垂线法测定坝体挠度

混凝土坝及浆砌石坝的变形观测（一）倒垂线法坝顶浮球保护井垂线钢丝基岩油油槽AA′BB′CC′δBδA二、垂线法测定坝体挠度

混凝土坝及浆砌石坝的变形观测（一）倒垂线法观测时，将仪器（如光学垂线仪、机械垂线仪或遥测垂线仪）安放在底座上，置中调平，照准测线，分别读取x与y轴（即左右岸与上下游）方向读数各两次，取平均值作为测回值。每测点测两个测回，两测回间需要重新安置仪器。读数限差与测回限差分别为0.1mm与0.15mm。计算坝体各测点的水平位移要根据规定的方向、垂线仪纵横尺上刻划的方向和观测员面向方向三个因素决定。一般规定位移向下游和左岸为正，反之为负；上下游方向为纵轴y，左右岸方向为横轴x。垂线仪安置的坐标方向应和大坝坐标方向一致。二、垂线法测定坝体挠度

混凝土坝及浆砌石坝的变形观测（一）倒垂线法原理：在坝体的观测竖井或廊道顶部的一个固定点上悬挂一条带有重锤的不锈钢丝，以此铅垂线为基准。若坝体变形时，测量出坝体不同高程测点相对坝基的水平位移（如图）。观测仪器：光学垂线仪、机械垂线仪、遥测垂线仪等二、垂线法测定坝体挠度

混凝土坝及浆砌石坝的变形观测（二）正垂线法坝顶垂线固定块保护井垂线钢丝保护箱油槽油重锤AA′BB′CC′PCPBδAδB二、垂线法测定坝体挠度

混凝土坝及浆砌石坝的变形观测（二）正垂线法正垂线观测使用的仪器和观测方法与倒垂线相同。观测步骤首先是挂上重锤，安好仪器，待钢丝稳定后才进行观测。观测顺序是自上而下逐点观测为第一测回，再自下而上观测为第二测回。每测回测点要照准两次，读数两次。两次读数差小于0.1mm，测回差小于0.15mm。二、垂线法测定坝体挠度

混凝土坝及浆砌石坝的变形观测（二）正垂线法三、水准法测定坝体垂直位移

大多采用水准法测量，测量原理、使用仪器、观测方法和位移值计算、误差分析等均与土石坝垂直位移观测相似。

垂直位移的观测包括水准基点、起测基点和位移标点三级点位。水准基点为垂直位移系统的基准点，应设在大坝下游1～3km的地基稳定处；起测基点设置在坝体垂直位移标点的纵排两端岸坡上以及廊道出口附近的基岩处；垂直位移标点设在坝面和廊道内，每一坝段布设1～2个测点。对于拱坝，坝顶一般每隔30～50m设置一个测点，另外在拱冠、1/4拱圈及拱座处也设置测点。垂直位移标点也可与水平位移标点合为一体设置。

混凝土坝及浆砌石坝的变形观测四、坝体伸缩缝和裂缝观测1.单向开合金属标点头（半圆球形或三棱柱形）游标卡尺1—本尺测针；2—水准管；3—垂直测微螺旋；4—游标制动螺旋；5—游标测针；6—定位孔；7—定位插销单向测缝标1-标点头；2-角钢；3-螺栓；4-伸缩缝

混凝土坝及浆砌石坝的变形观测（一）伸缩缝观测

2.三向位移

型板式三向测缝标1-x方向测量标点；2-y方向测量标点；3-z方向测量标点；4-伸缩缝型板上焊三对不锈钢或铜质的三棱柱，测量时用游标卡尺测读每对三棱柱间距离，从而推求坝体三个方向的相对位移。四、坝体伸缩缝和裂缝观测

混凝土坝及浆砌石坝的变形观测（一）伸缩缝观测

1.长度：钢尺人工测量，探地雷达等新方法。2.宽度：金属标点法、固定千分表法、差动电阻式测缝计等。3.深度：细金属丝探测，超声探测仪、探地雷达等新方法。四、坝体伸缩缝和裂缝观测

混凝土坝及浆砌石坝的变形观测（二）裂缝观测图5-14单向测缝标1-标点头；1-角钢；3-螺栓；4-伸缩缝小结与思考1.钢丝2.端点装置3.测点装置一、引张线法测定坝体水平位移（一）观测原理在设于坝体两端的工作基点间拉紧一根钢丝作为基准线，然后测量坝体上各测点相对基准线的偏离值，以计算水平位移量。（二）观测设备（1）在端点装置上用悬挂装置挂上重锤，使钢丝张紧；（2）调节端点装置上的滑轮支架，使钢丝通过夹线装置V形槽中心，并使钢丝高出槽底2mm左右，然后夹紧固定；（3）向测点装置的水箱充水或油至正常位置，使浮船托起钢丝，并高出标尺面0.5mm左右；检查各测点装置，浮船应处于自由浮动状态，钢丝不应接触水箱边缘和全部保护管；小结与思考（三）观测步骤与方法1.观测步骤一、引张线法测定坝体水平位移小结与思考（4）端点装置和测点装置检查正常后，待钢丝稳定30min，即可安置仪器进行测读。测读从一端开始依次至另一端止，为一测

回。测完一测回后，将钢丝拨离平衡位置，让其浮动恢复平衡，待稳定后从另一端返测，进行第二测回测读。如此观测2～4个测回，各测回值的互差，要求不超过±0.2mm；（5）全部观测完后，将端点装置夹线松开，取下重锤。一、引张线法测定坝体水平位移（三）观测步骤与方法1.观测步骤（1）直接目视法（2）挂线目视法（3）读数显微镜法（4）光电跟踪遥测法小结与思考2.观测方法一、引张线法测定坝体水平位移（三）观测步骤与方法原理：将一根不锈钢丝的下端埋设在大坝地基深层基岩内，上端连接浮体，使浮体漂浮在液体上，利用液体对浮体的浮力拉紧钢丝，以此铅垂线为基准，测出坝体各测点到钢丝距离的变化量，即为坝体的水平位移。观测仪器：光学垂线仪、机械垂线仪、遥测垂线仪等。小结与思考二、垂线法测定坝体挠度（一）倒垂线法原理：在坝体的观测竖井或廊道顶部的一个固定点上悬挂一条带有重锤的不锈钢丝，以此铅垂线为基准。若坝体变形时，测量出坝体不同高程测点相对坝基的水平位移。观测仪器：光学垂线仪、机械垂线仪、遥测垂线仪等。小结与思考二、垂线法测定坝体挠度（二）正垂线法1.单向开合：单向测缝标。2.三向位移：三向测缝标。小结与思考三、水准法测定坝体垂直位移大多采用水准法测量，测量原理、使用仪器、观测方法和位移值计算、误差分析等均与土石坝垂直位移观测相似。四、坝体伸缩缝和裂缝观测（一）伸缩缝观测1.长度：钢尺人工测量，探地雷达等新方法。2.宽度：金属标点法、固定千分表法、差动电阻式测缝计等。3.深度：细金属丝探测，超声探测仪、探地雷达等新方法。小结与思考四、坝体伸缩缝和裂缝观测（二）裂缝观测作业一、填空题1.混凝土坝和浆砌石坝变形观测的项目主要有

、

、

等。2.变形观测的正负号规定中，对水平位移向

为正，向

为正；反之为负。对竖向位移，向

为正，向

为负。对裂缝

为正，

为负。3.引张线观测设备主要由

、

、

等三部分组成。4.正垂线装置由

、

、

、

、

、

六部分组成。1.对于混凝土坝及浆砌石坝水平位移的观测应优先采用（

）。A、视准线法B、正垂线法C、引张线法D、倒垂线法2.水平位移观测中适用于直线形大坝的观测方法是()。A、正垂线法B、倒垂线法

C、引张线法D、视准线法3.混凝土坝及浆砌石坝的挠度观测常用的方法是（

）。A、视准线法B、垂线法C、水准测量法