水平位移观测法、垂直位移观测法的种类,特点和适用条件

水平位移观测法、垂直位移观测法的种类,特点和适用条件

水平位移监测：对水工建筑物的顺水流方向或顺轴线方向的水平位移变化进行监测常用观测方法分两大类。一类是基准线法,基准线法是通过一条固定的基准线来测定监测点的位移,常见的有视准线法、引张线法、激光准直法、垂线法。

另一类是大地测量方法,大地测量方法主要是以外部变形监测控制网点为基准,以大地测量方法测定被监测点的大地坐标,进而计算被监测点的水平位移,常见的有交会法、精密导线法、三角测量法、GPS观测法等。

一、视准线法：通过视准线或经纬仪建立一个平行或通过坝轴线的铅直平面作为基准面，定期观测坝上测点与基准面之间偏离值的大小即为该点的水平位移。

适用于直线形混凝土闸坝顶部和土石坝坝面的水平位移观测。当采用这一方法时，主要的是要求它们的端点稳定，所以必须要作适当的布置，只能是定期地测定端点的位移值，而将观测值加以改正。视准线观测方法特点是速度快，精度较高，原理简单、方法实用、实施简便、投资较少的特点, 在水平位移观测中得到了广泛应用。不足是对较长的视准线而言, 由于视线长, 使照准误差增大, 甚至可能造成照困难。当即准线太长时，目标模糊，照准精度太差且后视点与测点距离相差太远，望远镜调焦误差较大，无疑对观测成果有较大影响。

二、引张线法：利用张紧在两工作基点之间的不锈钢丝作为基准线，测量沿线测点和钢丝之间的相对位移，以确定该点的水平位移。

适用于大型直线形混凝土的廊道内测点的水平位移观测。主要用于测定混凝土建筑物垂直于轴线方向的（顺水流方向）水平位移。

三、激光准直法：利用激光束代替视线进行照准的准直方法，使用的仪器有激光准直仪，波带板激光准直系统和真空管道激光准直系统等。

适用于大型直线形混凝土坝观测。

对于布设在直线型的土石坝或混凝土坝顶上观测点的水平位移，主要是采用视准线法和激光准直方法观测。因为它们速度快，精度较高，计算工作也较简单。当采用这一方法时，主要的是要求它们的端点稳定，所以必须要作适当的布置，采用适当的方法来检核这一要求是否满足。

四、垂线法:以坝体或坝基的铅垂线作为基准线，采用坐标仪测定沿线点位和铅垂线之间的相对水平位移。

这种方法适用于各种形式的混凝土坝。垂线由不锈钢丝制成，钢丝下部吊重锤,悬挂点在上部的称为正垂线(见彩图)；锚固点在基岩深处,依靠顶部浮筒的浮力将钢丝张紧的称为倒垂线。前者可测相对于悬挂点的相对水平位移，后者可测相对于锚固点的绝对水平位移，

五、交会法：利用三角网或导线测定两个或三个固定基点的坐标，通过基点测定闸坝上位移标点的水平位移。

适用于长度超过500m的混凝土重力坝和土石坝的水平位移观测，也可用于混凝土拱坝坝顶和下游面的水平位移观测。

对于混凝土坝下游面上的观测点以及对于拱坝的观测，常采用前方交会法。这时系以坝下游地区的控制点为测站，对观测点进行前方交会，从而求得其位移值。用前方交会法则可求得位移值的总量，这是该法的优点。

基点布置有较大灵活性。能同时观测2个方向的位移。观测耗时少。当测点较多，并分布在多条直线上时，交会法的耗时较视准线等方法少。不足：前方交会法由于受测角误差、测边误差、交会角及图形结构、基线长度、外界条件的变化等因素影响，精度较低。另外，其观测工作量较大，计算过程较复杂，故不单独使用，而是常作为备用手段或配合其他方法使用。

六、导线法：在混凝土拱坝廊道内布置折线形导线，以导线端点的倒垂线作基准，用以测量坝内导线点的水平位移

只适用于大型混凝土厚拱坝或曲线形重力坝。

如重力拱坝、曲线型桥梁以及一些高层建筑物的位移观测就不如导线测量法、前方交会法以及地面摄影（见第十四章）等方法有利；这些方法可以同时测定建筑物上某观测点在两个方向的位移（即在水平面内的位移）。

与一般测量工作相比，由于变形观测是通过重复观测，由不同周期观测成果的比较中确定观测点的位移；因此这种导线在布设、观测以及计算诸方面都具有其自身的特点。

六、GPS测量：GPS进行水平位移监测应用GPS全球卫星定位技术

GPS进行变形监测有以下特点：测站间无需通视、可同时提供测点三维位移信息、可以全天候监测、操作简便。

垂直位移观测：对水工建筑物垂直方向的位移变化进行监测,用以了解水工建筑各种监测部位的垂直位移变化,从各监测点垂直位移变化情况了解有无不均匀垂直位移变化出现。垂直位移观测也是闸坝安全监测的重要项目。常用的方法有几何水准测量方法、三角高程测量法、液体静力水准法等

一、几何水准测量法：是利用水准仪和水准尺从水准基点开始测量各点位高程的方法，通过各点位高程变化求得其垂直位移，

适用于混凝土闸坝和土石坝垂直位移观测。

目前沉陷观测中最常采用的是水准测量方法（有时采用液体静力水准测量的方法。参见§2-4）。对于中、小型厂房和土工建筑物沉陷观测可采用普通水准测量；

而对于高大重要的混凝土建筑物，例如大型工业厂房、高层建筑物以及混凝土坝，要求其沉陷观测的中误差大于1mm，因而，就得采用精密水准测量的方法。

二、三角高程测量 :三角高程测量往往在一些进行水准测量比较困难，监测精度相对较低的外部变形监测项目中使用。精确量取棱镜高、测站一起高。控制最大视线长度。气象条件观测。必须进行地球曲率和大气折光差改正。

三、液体静力水准法：利用连通管原理测量各点位容器内液面高差以测定各点垂直位移的观测方法。

适用于混凝土闸坝基础廊道和土石坝表面垂直位移观测。

由于用液体静力水准仪作业时，一定要在液面平衡后才进行读数，因而作业效率就比较低。应用液体静力水准测量，两点不需要通视，精度高，对于解决所提出的任务，不仅能对设备位置进行遥测，而且还能实现自动调整。为保证对建筑物上观测点位置的长期观测，应用固定设置的液体静力水准仪是合适的。