水利工程变形监测培训教材ppt(46张)
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水利工程变形监测PPT课件
已建坝总的失事比例约为1%，一旦大坝失
事，将引起难以估计的灾难，这已引起各国
政府和人民的普遍关注。
2019/10/17
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1
监测系统研究进展
第
节
•监测数据的自动采集
概
•监测信息处理系统的研究开发
述
•综合评判专家系统的开发研究
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5
第十一章 水利工程变形监测
变 形 监
测 §2 监测项目及要求
测断面。
界面位移一般布设在坝体与岸坡连接处，不同坝
料的组合坝型交界处及土坝与混凝土建筑物接处。
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3
监测断面布置(混凝土坝)
第 （1）观测纵断面。通常平行坝轴线在坝顶
节
及坝基廊道设置观测纵断面，当坝体较高时， 可在中间适当增加1~2个纵断面。当缺少纵
监 向廊道时，也可布设在平行坝轴线的下游坝
真实、注记齐全、整理及时，一旦发现问题，及时上报。
（5）仪器监测应与巡视检查相结合。
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2
变形监测符号
第 节
监 测 项 目 及 要 求
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2
水工建筑物监测项目（1）
第 节
监 测 项 目 及 要 求
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2
水工建筑物监测项目（2）
第 节
与 变 形 分 析
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6
工作原则
2
（1）监测仪器和设施的布置，应明确监测目的，紧密结合
第 工程实际，突出重点，兼顾全面，相关项目统筹安排，配合
节
布置。应保证具有在恶劣气候条件下仍能进行重要项目的监 测。
变形监测技术PPT课件
1)
测
基
础
相
对
沉
陷
计
B
算倾
H
斜 i=
S
B
(水 准 测 量 方 法 测 基 础 的 不 均 匀 沉 陷 )
2 ） 悬 吊 垂 球 测 l,以 求 倾 斜
3） 两 台 经 纬 仪 交 会
a1 a
l x 2 y 2 = a12 a 22
a2
4） 测 水 平 角 法
l1
(
2
2
3
1 2
4)
尼龙绳准直测量的精度分析
m2m2V14m2V14m2V1.5m2Vm1.22mV
m2
2m2.44mV
S
S
连接支导线中点（最弱点）的准直精度可用下式估算：
m ym S
n(n2)[n(n2)2] 48(n1)
尼龙绳准直的精度受：①观测仪器误差②读数误差影响③气流的影响
5）垂准观测2.1.2 特殊的大地测量方法
①+②得：hAB 12b2b1b2b1 ①-②得：c=a2-a112b2b1(b2b1)
c为仪器常数，读数零点之差数，它取决于制造误差.
电感传感器测定液面高度变化： 当液面高度发生变化时，浮子带着铁心
升降，由于铁心相对于电感线圈的上下移动 ，使线圈上的电感发生变化，用导线连接到 离观测点一定距离的观测室内，再用专门的 电桥将电感量的变化→电压变化，遥测仪器 通过量测电压的变化，便知铁心的升降量， 亦即为容器液面高低的变化量。
变形监测意义：
对于工程建筑物：为改善建筑物理参数、地基强度参数提供 依据，防止工程破坏事故，提高抗灾能力。
机械技术设备：保证设备安全、可靠、高效地运行，为改善 产品质量和新产品设计提供技术依据.
水利工程的变形监测ppt
-
3
监测工作的重要性
第
•建国以来，我国共修建8.3万余座堤坝，其 中15米以上大坝有1.9万多座，30米以上大
1
节 坝有近3000座，这些工程在国民经济中发
挥了巨大的作用。然而，相当一部分大坝存 概 在着某些不安全因素，这些因素不同程度地 述 影响工程效益的发挥，甚至威胁着下游千百
万人民的生命财产安全。 •世界范围内的最新统计结果表明，本世纪
及 计监控技术指标；按计划要求做好仪器监测和巡视检查；拟定基准
要
值，定时对大坝安全状态作出评价并为蓄水提供依据。 （5）运行阶段。应进行经常的和特殊情况下的监测工作；定期对
求 监测设施进行检查、维护和鉴定，以确定是否应报废、封存或继续
观测、补充、完善和更新，定期对监测资料进行整编和分析。
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14
监测断面布置(土石坝)
（1）观测横断面。布置在最大坝高、原河床处、 第 合龙段、地形突变处、地质条件复杂处、坝内埋管
3
节 或运行可能发生异常反应处。一般不少于2~3个。
（2）观测纵断面。在坝顶的上游或下游侧布设
监 1~2个，在上游坝坡正常蓄水位以上1个，正常蓄
测 系 统
水位以下可视需要设临时断面，下游坝坡2~5个。 （3）内部断面。一般布置在最大断面及其它特征 断面处，可视需要布设1~3个，每个断面可布设 1~3条观测垂线，各观测垂线还应尽量形成纵向观
监 测 系 统 设
面上。 （2）内部断面。布置在最大坝高坝段或地 质和结构复杂坝段，并视坝长情况布设1~3 个断面。应将坝体和地基作为一个整体进行
计 布设。拱坝的拱冠和拱端一般宜布设断面，
必要时也可在l/4拱处布设。
2020/5/19
水利工程变形监测
2019/1/11
淮 海 工 学 院
9
水工建筑物监测项目（1）
按工程分类 按级别分类 隧洞、 地下厂 房 √ 水库 √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ 1 √ √ 2 √ 3 4 √
第 节
类别
项目
土石 坝 √ √
堆石 坝 √ √
混凝 土坝 √ √ √
水闸、 溢洪道 √ √ √ √
2
水位
监 测 项 目 及 要 求
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2
淮 海 工 学 院
6
基本要求
第 节 监 测 项 目 及 要 求 2
（1）可行性研究阶段。提出安全监测系统的总体设计专题、监测 仪器及设备的数量；监测系统的工程概算。 （2）招标设计阶段。提出监测系统设计文件，包括监测系统布臵 图、仪器设备清单、各监测仪器设施的安装技术要求、测次要求及 工程预算等。 （3）施工阶段。提出施工详图，应做好仪器设备的检验、埋设、 安装、调试和保护，应绘制竣工图，编写埋设记录和竣工报告；应 固定专人进行监测工作，保证监测设施完好和监测数据连续、可靠、 完整，应按时进行监测资料分析，评价施工期大坝安全状况，为施 工提供决策依据。 （4）首次蓄水阶段。应制定首次蓄水的监测工作计划和主要的设 计监控技术指标；按计划要求做好仪器监测和巡视检查；拟定基准 值，定时对大坝安全状态作出评价并为蓄水提供依据。 （5）运行阶段。应进行经常的和特殊情况下的监测工作；定期对 监测设施进行检查、维护和鉴定，以确定是否应报废、封存或继续 观测、补充、完善和更新，定期对监测资料进行整编和分析。
降水 水文
波浪
冲淤 气温 水温 表面 内部 地基 裂缝 接缝 边坡
√
√ √ √ √ √
√
√
第1章 绪论《变形监测》教学课件
在实际工程中，弹性变形和塑性变形会同时存在。
四、变形监测的对象
•根据变形体的研究范围划分三类： 1、全球性变化研究 2、区域性变化研究 3、工程和局部性变化研究
对象
全球性 变形研究
内容
监测全球板块 运动、地极移 动、地球自转 速率变化、地 潮等
区域性 变形研究
工程和局部性 变形研究
地壳形变监测(地 沉降、位移、倾
GPS技术的作业模式
GPS应用于变形监测的作业方式可划分为周期性 和连续性两种模式(Episodic and Continuous Mode)
周期性变形监测与传统的变形监测网区别不大，一般 采用GPS静态相对定位法进行测量，数据处理与分析一般都 是事后的。变形基准的选择与确定成为热点。
连续性变形监测是用固定监测仪器进行长时间数据采 集，获取变形数据序列。根据变形体的特征，可采用静态相 对定位和动态相对定位两种方法，要求能实时响应变形，对 数据处理与分析要求更高。
GPS用于滑坡变形监测
GPS用于大型结构位移实时监测
经纬仪、位移传感器、加速度传感器和激光仪 等常规仪器监测结构位移存在诸多缺陷，最主要的 是各种传统方法都难以监测结构位移的实时变化。
•1996年，清华大学用GPS系统测量了深圳帝王大厦在台风 作用下的实时形变情况 •1997年，英国HUMBER大桥曾试验用GPS系统实际动态测量 大桥形变形，后来香港青马大桥、日本名石海峡大桥也用 GPS技术进行实时动态位移监测 •1999年，虎门大桥(特大型悬索桥结构)利用GPS RTK技术 建立了“三维位移GPS实时动态监测系统” ，该系统包括 1个GPS基准站、12个监测通道、7个GPS监测站以及光纤 数据传输系统和监控中心对悬索桥的三维位移进行动态实 时监测
四、变形监测的对象
•根据变形体的研究范围划分三类： 1、全球性变化研究 2、区域性变化研究 3、工程和局部性变化研究
对象
全球性 变形研究
内容
监测全球板块 运动、地极移 动、地球自转 速率变化、地 潮等
区域性 变形研究
工程和局部性 变形研究
地壳形变监测(地 沉降、位移、倾
GPS技术的作业模式
GPS应用于变形监测的作业方式可划分为周期性 和连续性两种模式(Episodic and Continuous Mode)
周期性变形监测与传统的变形监测网区别不大，一般 采用GPS静态相对定位法进行测量，数据处理与分析一般都 是事后的。变形基准的选择与确定成为热点。
连续性变形监测是用固定监测仪器进行长时间数据采 集，获取变形数据序列。根据变形体的特征，可采用静态相 对定位和动态相对定位两种方法，要求能实时响应变形，对 数据处理与分析要求更高。
GPS用于滑坡变形监测
GPS用于大型结构位移实时监测
经纬仪、位移传感器、加速度传感器和激光仪 等常规仪器监测结构位移存在诸多缺陷，最主要的 是各种传统方法都难以监测结构位移的实时变化。
•1996年，清华大学用GPS系统测量了深圳帝王大厦在台风 作用下的实时形变情况 •1997年，英国HUMBER大桥曾试验用GPS系统实际动态测量 大桥形变形，后来香港青马大桥、日本名石海峡大桥也用 GPS技术进行实时动态位移监测 •1999年，虎门大桥(特大型悬索桥结构)利用GPS RTK技术 建立了“三维位移GPS实时动态监测系统” ，该系统包括 1个GPS基准站、12个监测通道、7个GPS监测站以及光纤 数据传输系统和监控中心对悬索桥的三维位移进行动态实 时监测
安全监测培训外部变形监测共61页PPT课件
测量机器人进行自动化变形监测 一般可采用两种方式
➢ (1).固定式全自 动持续监测
➢ (2).移动式半自 动变形监测
固定式全自动持续监测
➢ 固定式全自动持续监测 方式是基于一台测量机 器人的有合作目标（照 准棱镜）的变形监测系 统，可实现全天候的无 人值守监测，其实质为 自动化坐标测量系统。
移动式半自动变形监测
大坝变形观测典型精度
观测内容 基岩上的混凝土坝
沉降量/mm 1
水平位移/mm 1
压缩土上的混凝土坝
2
2
土坝的施工期间
10
土坝的运营期间
5
5～10 3～5
监测部位和测点布置
土石坝一般为直线或折线坝，其位移变化主要是水 平位移和垂直位移变化。土石坝的外部变形监测一般 按平行于坝轴线和垂直于坝轴线两个方向来布设监测 断面。平行于坝轴线方向的断面一般在坝顶上下游侧、 上下游坝坡的马道上布设，这些测点大部分在同一高 程上；垂直于坝轴线方向的断面是将不同高程的平行 于坝轴线上的监测点设置在同于坝轴线桩号上，形成 一个剖面。
对于工程建筑物来说，变形监测的精度要求，取决 于该工程建筑物预计的允许变形值的大小和进行观测 的目的。
外部变形监测精度
➢ 如何根据允许变形值来确定观测的精度，国内外还存在着 各种不同的看法。在国际测量师联合会（FIG）第十三届 会议（1971年）工程测量委员会的讨论中提出：“如果观测 的目的是为了使变形值不超过某一允许的数值而确保建筑 物的安全，则其观测的中误差应小于允许变形值的1/10～ 1/20；如果观测的目的是为了研究其变形的过程，则其中 误差应比这个数值小得多”。也有人认为精度愈高愈好，尽 可能提高观测的精度。
2、外部变形监测的意义 ➢水利水电工程枢纽建筑，由于受各种因素的影响，在运行 过程中都会产生不同程度的变形，这一变形超过了一定的界 限就会影响枢纽建筑的正常使用，危及安全。因此，在建筑 物的施工、运行期都必须对枢纽建筑物进行变形监测，其中 外部变形监测是枢纽变形监测工作中的重要组成部分，对枢 纽安全运行、提高科学认识、检验理论、做好监测预报预警 等工作具有十分重要的意义。包括实用上及科学上两方面的 意义。
第14章水利工程变形监测
2018/10/8
中南大学测绘与国土信息工程系
9
水工建筑物监测项目（1）
按工程分类 按级别分类 隧洞、 地下厂 房 √ 水库 √ √ √ √ √ √ √ √ √ 1 √ √ 2 √ 3 4 √
第 节
类别
项目
土石 坝 √ √
堆石 坝 √ √
混凝 土坝 √ √ √
水闸、 溢洪道 √ √ √ √ √
2
水位
中南大学测绘与国土信息工程系
5
工作原则
第 节 监 测 项 目 及 要 求
（1）监测仪器和设施的布臵，应明确监测目的，紧密结合 工程实际，突出重点，兼顾全面，相关项目统筹安排，配合 布臵。应保证具有在恶劣气候条件下仍能进行重要项目的监 测。 （2）仪器设备要耐久、可靠、实用、有效，力求先进和便 于实现自动化监测。 （3）仪器的安装和埋设必须及时，必须按设计要求精心施 工，应保证第一次蓄水期能够获得必要的监测成果，并应做 好仪器的保护；埋设完工后，及时作好初期测读工作，并绘 制竣工图、填写考证表，存档备查。 （4）仪器监测严格按照规程规范和设计要求进行，相关监 测项目力求同时监测；针对不同监测阶段，突出重点进行监 测；发现异常，立即复测；做到监测连续、数据可靠、记录 真实、注记齐全、整理及时，一旦发现问题，及时上报。 （5）仪器监测应与巡视检查相结合。
变 形 监 测 与 数 据 处 理
2018/10/8
§3 监测系统设计
中南大学测绘与国土信息工程系
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监测断面布臵(土石坝)
第 节 监 测 系 统 设 计 （1）观测横断面。布臵在最大坝高、原河床处、 合龙段、地形突变处、地质条件复杂处、坝内埋管 或运行可能发生异常反应处。一般不少于2~3个。 （2）观测纵断面。在坝顶的上游或下游侧布设 1~2个，在上游坝坡正常蓄水位以上1个，正常蓄 水位以下可视需要设临时断面，下游坝坡2~5个。 （3）内部断面。一般布臵在最大断面及其它特征 断面处，可视需要布设1~3个，每个断面可布设 1~3条观测垂线，各观测垂线还应尽量形成纵向观 测断面。 界面位移一般布设在坝体与岸坡连接处，不同坝 料的组合坝型交界处及土坝与混凝土建筑物连接处。
变形监测概述 PPT
水库蓄水后 (2～3年)
3～6个月 半个月 1季度 1季度
正常运营
半年 1个月 6～12个月 半年
如遇特别情况,如暴雨、洪水、地震等,应进行加测。 及时进行第一周期的观测有重要意义。因为延误最初的测量就估计失去差不多发 生的变形数据,而且以后各周期的重复测量成果都是与第一次成果相比较的,因此 应特别重视第一次的观测质量。
变形测量的实用意义——安全监测。
坚持长期的、严密的变形测量能够幸免或减少损失。
瑞士的Zeuzier拱坝,高156m,在竣工后20多年中,大坝运行正常,但1978 年突然发现异常,坝顶下沉10cm,拱座间距离缩短5cm,拱冠顶向上游移动 9cm,超出估计变形值一倍以上。发现异常后,泄放了库中90﹪的水,发现 坝体已产生裂缝。认真检查和分析原因,得知这是由于离坝不远处(距大坝 1400m、比坝低300m),正在开挖一条穿过阿尔卑斯山的公路隧道所造成 的,当隧道工程停止后,坝体变形明显减小。
✓反馈设计施工质量 ✓验证设计参数 ✓研究正确的变形规律和预报变形的方法
3、变形测量的特点
✓ 周期性重复观测
变形测量的主要任务是周期性地对观测点进行重复观测, 以求得其在观测周期内的变形信息。周期性是指观测的时 间间隔是固定的,不能随意更改;重复性是指观测的条件、 方法和要求等基本相同。
✓ 着重于研究点位的变化
5、变形测量的精度
国际测量师联合会（FIG）1971年第13次大会上，变形 测量小组提出：“如果变形测量是为了确保建筑物的安全、 使变形值不超过某一允许的数值，则其观测值的误差应小于
变形允许值的 1 1 ；如果是为了研究变形的过程，则其 10 20
误差应比上面这个数值小得多（小于变形允许值的
1 1 ），甚至应采用目前测量手段和仪器所能达到的最 20 100
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向坡上、向右岸
及 要
裂缝
张开
闭合
求
接缝
张开
闭合
闸墙
向闸室中心
背闸室中心
2020/10/2
中南大学测绘与国土信息工程系
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水工建筑物监测项目（1）
2
第
类别 项目
节
水位
监
降水
测 波浪 水文
项
冲淤
目
气温
及
水温
要
表面
求
内部
地基
变形
裂缝
接缝
边坡
2020/10/2
按工程分类
按级别分类
土石 坝
堆石 坝
混凝 土坝
（5）运行阶段。应进行经常的和特殊情况下的监测工作；定期对 监测设施进行检查、维护和鉴定，以确定是否应报废、封存或继续 观测、补充、完善和更新，定期对监测资料进行整编和分析。
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中南大学测绘与国土信息工程系
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工作状态划分
2
应定期对监测结果进行分析研究，并按下列类型对 第 大坝的工作状态作出评估：
影响工程效益的发挥，甚至威胁着下游千百
万人民的生命财产安全。
•世界范围内的最新统计结果表明，本世纪
已建坝总的失事比例约为1%，一旦大坝失
事，将引起难以估计的灾难，这已引起各国
政府和人民的普遍关注。
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1
监测系统研究进展
第
节
•监测数据的自动采集
概
•监测信息处理系统的研究开发
水闸、 溢洪道
隧洞、 地下厂
房
水库
1
2
3
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√
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中南大学测绘与国土信息工程系
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水利工程变形监测培训教材(PPT46页)
水工建筑物监测项目（2）
2
坝体
第
坝基
绕渗
节
渗流 渗流量
3 ～ 6次/月 3 ～ 12次/年
目 及
应力
应力 温度
3 ～ 6次/月 4 ～ 15次/月
4 ～ 30次/月 4 ～ 30次/月
4 ～ 12次/年 2 ～ 6次/月
要
求
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中南大学测绘与国土信息工程系
第十四章 水利工程变形监测
变 形 监 测 与 数 据 处 理
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主要内容
第 十
•概述
四 章
•监测项目及要求 •监测系统设计
水 利 工
•小浪底大坝安全监控系统设计 •大坝安全评判专家系统设计
程
变
形
监
测
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第十四章 水利工程变形监测
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基本要求
2
（1）可行性研究阶段。提出安全监测系统的总体设计专题、监测
第 仪器及设备的数量；监测系统的工程概算。
节
（2）招标设计阶段。提出监测系统设计文件，包括监测系统布置 图、仪器设备清单、各监测仪器设施的安装技术要求、测次要求及
监 测
工程预算等。 （3）施工阶段。提出施工详图，应做好仪器设备的检验、埋设、 安装、调试和保护，应绘制竣工图，编写埋设记录和竣工报告；应
节
布置。应保证具有在恶劣气候条件下仍能进行重要项目的监 测。
监 测 项
（2）仪器设备要耐久、可靠、实用、有效，力求先进和便 于实现自动化监测。 （3）仪器的安装和埋设必须及时，必须按设计要求精心施
目 工，应保证第一次蓄水期能够获得必要的监测成果，并应做
及 好仪器的保护；埋设完工后，及时作好初期测读工作，并绘
变
形
监
测
§1 概述
与
数
据
处
理
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监测工作的重要性
1
第
•建国以来，我国共修建8.3万余座堤坝，其 中15米以上大坝有1.9万多座，30米以上大
节 坝有近3000座，这些工程在国民经济中发
概 挥了巨大的作用。然而，相当一部分大坝存 述 在着某些不安全因素，这些因素不同程度地
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水利工程变形监测培训教材(PPT46页)
安全监测次数
2
第
节 类别 项目
施工期
蓄水期
运行期
监
变形
表面 内部
2～4次/月 4 ～ 10次/月
4～10次/月 10 ～ 30次/月
2～6次/年 4～12次/年
测 项
渗流
渗流 水质
4 ～ 10次/月 3 ～ 6次/年
10 ～ 30次/月 6 ～ 12次/年
要 制竣工图、填写考证表，存档备查。
求 （4）仪器监测严格按照规程规范和设计要求进行，相关监
测项目力求同时监测；针对不同监测阶段，突出重点进行监
测；发现异常，立即复测；做到监测连续、数据可靠、记录
真实、注记齐全、整理及时，一旦发现问题，及时上报。
（5）仪器监测应与巡视检查相结合。
2020/10/2
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节 （1）正常状态，指大坝（或监测的对象）达到
监 测
设计要求的功能，不存在影响正常使用的缺陷，且 各主要监测量的变化处于正常情况下的状态。
项 （2）异常状态，指大坝（或监测的对象）的某
目 项功能已不能完全满足设计要求，或主要监测量出
及 现某些异常，因而影响正常使用的状态。
要 求
（3）险情状态，指大坝（或监测的对象）出现 危及安全的严重缺陷，或环境中某些危及安全的因
述
•综合评判专家系统的开发研究
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第十四章 水利工程变形监测
变 形 监
测 §2 监测项目及要求
与 数 据 处 理
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工作原则
2
（1）监测仪器和设施的布置，应明确监测目的，紧密结合
第 工程实际，突出重点，兼顾全面，相关项目统筹安排，配合
地下水
监
水质
测 项
土壤 混凝土 钢筋
目 应力 钢板
及
接触面
要
温度
求
压强
流速
水流
掺气
消能
地震 振动
水利工程变形监测培训教材(PPT46页)
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√
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中南大学测绘与国土信息工程系
√ √√√ √√ √√√√ √ √
√ √√ √
√√ √
√
项 固定专人进行监测工作，保证监测设施完好和监测数据连续、可靠、
目 完整，应按时进行监测资料分析，评价施工期大坝安全状况，为施
及 工提供决策依据。
要 （4）首次蓄水阶段。应制定首次蓄水的监测工作计划和主要的设
求 计监控技术指标；按计划要求做好仪器监测和巡视检查；拟定基准
值，定时对大坝安全状态作出评价并为蓄水提供依据。
素正在加剧，或主要监测量出现较大异常，若按设
计条件继续运行将出现大事故的状态。
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中南大学测绘与国土信息工程系
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2
变形监测符号
第
变形
正
右岸
监
垂直
下沉
上升
测
挠度
向下游、向左岸
向上游、向右岸
项
倾斜 向下游转动、向左岸转动 向上游转动、向右岸转动
目
滑坡
向坡下、向左岸