双金属标在大坝垂直位移观测中的应用与改进
大坝变形监测施工与观测方法及要求
大坝变形监测施工与观测方法及要求1.技术标准和规范：承建工程变形监测仪器设备的检验、率定、埋设安装与施工期观测，应严格执行现行国家行业技术标准和规范，以及设计文件、承包合同要求。
应执行的现行国家行业技术标准和规范主要有（但不限于）：（1）《混凝土大坝安全监测技术规范》（SDJ336—89）（2）《土石坝安全监测技术规范》（SL60—94）（3）《国家一、二等水准测量规范》（GB12897—91）（4）《国家三角测量规范》（GB/T17942-2000）（5）《水利水电工程测量规范》（SL197—97）（6）《水利水电工程施工测量规范》（SL52—93）2.变形监测仪器设备购置、加工：变形监测仪器设备购置、加工应按照经监理工程师批准的设计图纸、仪器设备清单进行。
仪器设备购置、加工前应向监理工程师报送：（1）仪器设备购置、加工计划：（2）仪器设备检验、率定计划。
仪器设备运抵施工现场后，应会同监理工程师开箱检查验收，应向仪器设备供应方索取仪器设备出厂合格证，计量检测证。
仪器、设备检验合格后应妥善保管。
3.倒垂孔、钢管标、钢铝管双金属标造孔施工与埋设安装：倒垂孔、钢管标、钢铝管双金属标应在施工部位形成后进行。
按照设计坐标、高程进行钻孔孔位定位、放样。
钻机就位，应认真进行校正。
经校正安装固定的钻机，主轴必须严格垂直，钻孔孔位定位精度须满足设计要求。
钻孔施工过程中应每进尺1 m～2m，采用倒垂浮体组配合弹性导中器进行钻孔垂直度检测，以控制钻孔质量，进而指导调整钻孔施工。
倒垂孔钻孔垂直度应满足保护管安装埋设完成后，其保护管有效孔径必须在大于100mm。
钢管标、钢、铝管双金属标钻孔垂直度应满足保护管安装埋设的要求。
钻孔进尺满足设计要求后，应通知设计、地质、监理工程师，参加钻孔终孔验收，并进行单项工程阶段性验收签证。
终孔验收后，及时进行倒垂孔保护管、钢管标、钢、铝管双金属标安装埋设。
各类金属管材、材质型号、加工均应满足设计要求。
水利工程大坝变形监测
水利工程大坝变形监测摘要：为确保工程安全，确保业主利益，确保人民生命、财产安全，必须对水利工程大坝进行变形观测监控，借此，笔者对大坝变形监测的技术、方法进行简单总结。
关键词：水利工程；大坝；检测abstract: in order to ensure the safety of the project, to ensure that the interests of owners, to ensure that people’s lives and property safety, must be on water conservancy project dam deformation monitoring, therefore, the author of dam deformation monitoring technology, methods were briefly summarized.key words: water conservancy project; dam; detecting中图分类号：f407.9文献标识码：a 文章编号：2095-2104（2012）一、倒垂孔、钢管标、钢铝管双金属标造孔施工与埋设安装倒垂孔、钢管标、钢铝管双金属标应在施工部位形成后进行。
按照设计坐标、高程进行钻孔孔位定位、放样。
钻机就位，应认真进行校正。
经校正安装固定的钻机，主轴必须严格垂直，钻孔孔位定位精度须满足设计要求。
钻孔施工过程中应每进尺1 m～2m，采用倒垂浮体组配合弹性导中器进行钻孔垂直度检测，以控制钻孔质量，进而指导调整钻孔施工。
倒垂孔钻孔垂直度应满足保护管安装埋设完成后，其保护管有效孔径必须在大于100mm。
钢管标、钢、铝管双金属标钻孔垂直度应满足保护管安装埋设的要求。
钻孔进尺满足设计要求后，应通知设计、地质、监理工程师，参加钻孔终孔验收，并进行单项工程阶段性验收签证。
终孔验收后，及时进行倒垂孔保护管、钢管标、钢、铝管双金属标安装埋设。
大坝变形监测施工与观测方法及要求
（一）大坝变形监测施工与观测方法及要求1.技术标准和规范：承建工程变形监测仪器设备的检验、率定、埋设安装与施工期观测，应严格执行现行国家行业技术标准和规范，以及设计文件、承包合同要求。
应执行的现行国家行业技术标准和规范主要有（但不限于）：（1）《混凝土大坝安全监测技术规范》（SDJ336—89）（2）《土石坝安全监测技术规范》（SL60—94）（3）《国家一、二等水准测量规范》（GB12897—91）（4）《国家三角测量规范》（GB/T17942-2000）（5）《水利水电工程测量规范》（SL197—97）（6）《水利水电工程施工测量规范》（SL52—93）2.变形监测仪器设备购置、加工：变形监测仪器设备购置、加工应按照经监理工程师批准的设计图纸、仪器设备清单进行。
仪器设备购置、加工前应向监理工程师报送：（1）仪器设备购置、加工计划：（2）仪器设备检验、率定计划。
仪器设备运抵施工现场后，应会同监理工程师开箱检查验收，应向仪器设备供应方索取仪器设备出厂合格证，计量检测证。
仪器、设备检验合格后应妥善保管。
3.倒垂孔、钢管标、钢铝管双金属标造孔施工与埋设安装：倒垂孔、钢管标、钢铝管双金属标应在施工部位形成后进行。
按照设计坐标、高程进行钻孔孔位定位、放样。
钻机就位，应认真进行校正。
经校正安装固定的钻机，主轴必须严格垂直，钻孔孔位定位精度须满足设计要求。
钻孔施工过程中应每进尺1 m～2m，采用倒垂浮体组配合弹性导中器进行钻孔垂直度检测，以控制钻孔质量，进而指导调整钻孔施工。
倒垂孔钻孔垂直度应满足保护管安装埋设完成后，其保护管有效孔径必须在大于100mm。
钢管标、钢、铝管双金属标钻孔垂直度应满足保护管安装埋设的要求。
钻孔进尺满足设计要求后，应通知设计、地质、监理工程师，参加钻孔终孔验收，并进行单项工程阶段性验收签证。
终孔验收后，及时进行倒垂孔保护管、钢管标、钢、铝管双金属标安装埋设。
各类金属管材、材质型号、加工均应满足设计要求。
青铜峡大坝深埋双金属标安装技术探讨
实测钢管和铝管的线膨胀系数． Ｏ铝ａ钢 将其 设 Ｌ／ ＝ ，
代入 式 （ ）得 到 １，
ｈ ｋ 钢 ＋ 钢 ， ｉ Ａ ＝ １△ ＋ （） ２
２ 双金属标原理
双金 属标 用 膨胀 系数 不 同 的两根金 属 管 ，底 部
由温 度变 化引 起 的钢管 的长 度变 化量 便为
埋在基岩 中或稳定可靠 的土层 中，用套管与周围土 △钢 （ ｈ） 一 ）． ＝ 一 ／ １ （ （） ３ 层隔离 ，能根据温度变化修正标 志点高程 的水准 点『 作为垂直位移观测的一个基准点 ， 的优点是 ３ 双金属标点设计安装技术 １ ］ ． 它 能对温度所产生的标点变形进行修正 ， 而提高垂 从 ３１ 青 铜峡 电站 大坝 双金 属标 布置 ． 直 位 移观 测精 度［ ２ 】 ． 青铜峡电站大坝双金 属标埋设在 基础廊道 中， 如 图 １所 示 ， 首 次 观 测 时 钢 管 和 铝 管 的 ｈ为 孔深 ２ ８ ｍ，孔径 ３０ ｍ，孔内安装 ￣ ７ ｌ保护 ３ ｍ ｂ ３ ｎ ２ ｍ
ｈ＋ 钢 △ 铝 ， １△ ＝ ￡ ＋ （） １
钢 和 铝 的 线 性 膨 胀 系 数 为 ： 钢 Ｏ０００ ２ Ｌ Ｏ ＝ ． １ ；Ｏ铝＝ Ｌ ０ 西布设 了一个独立 的水 准网 ，其 中水准基点距坝 ０ ０ ４ 也可以写成 △铝 ２ ． ． ０ ２， ０ ０ ＝３钢 但是实际上 ， 每批 １ ｍ．随着后 续 扩建 工程 的建 设 ， 准 网水 准 标志 ．ｋ ６ 水 铝管 的线性膨胀系数都不尽相同 ， 也不一定是 破坏严重 ， 了配合水准网的恢复工作 ， 为 在坝下打深 钢管 、 因此 ， 每座双金属标在埋设安装时 ， 都必须 孔装设双金属标点 ，本文就青铜峡双金属标孔施工 整数倍 ， 及监 测设 备安 装 进行 简要 介绍 ．
双金属标在大坝垂直位移观测中的应用
双金属标在大坝垂直位移观测中的应用农情革董天民四川汶川沙牌水电厂摘要：双金属标常用来实现大坝垂直位移监测或高程传递，文章从双金属标的设计、安装等方面分析了影响其正常工作的各个因素，对规范中的结构提出了一些修改建议，可供有关设计、施工单位及设备厂家参考。
关键词：垂直位移双金属标设计误差分析0 前言水平位移、垂直位移是大坝变形观测的主要内容，是大坝安全监测中的必设项目之一。
水平位移一般采用视准线或引张线加垂线方式测量，垂直位移观测常用精密水准、真空激光或静力水准方法实现。
精密水准、真空激光需在大坝岸坡设水准基点，精密水准只能人工测量；静力水准方式需要在管路上设双金属标测点作为基点，可以实现自动化监测。
双金属标观测数据是否准确，对整个静力水准系统起着举足轻重的作用。
1 双金属标的原理双金属标是指从坝顶或廊道底板钻孔到坝基垂直方向位移可忽略处，在钻孔中埋设保护钢管，其中并排安装钢管及铝管，在管口设两支位移传感器(如差阻式、钢弦式测缝计)，测量其相对于孔口的变形。
根据，铝的线膨胀系数是0.000024/℃，钢的线膨胀系数为0.000012/℃，前者是后者的两倍。
两根相同长度的钢、铝管，在相同温度变化的影响下，只要测定钢、铝管轴线方向变形的差值，即可求得温度改正量，从而消除由于温度影响造成的误差，得到孔口相对于孔底的垂直方向位移。
在钢管顶部与顶体之间安装一支测缝计，测量其与安装初期的初始值的相对变形量，其值包含孔口实际发生的沉降及钢管的温度变形之和：h钢=ε+ε钢(1)在铝管顶部同样安装一支测缝计，可测得孔口实际发生的沉降量与铝管的温度变形量之和：h铝=ε+ε铝(2)当α铝=2α钢，有ε铝=2 ε钢，因此代入(1)、(2)式，并将两式相减可得钢管标在某次观测时的高程温度改正数为h铝-h钢，因此每次实测沉降为：h钢-(h铝-h钢) 即2h钢-h铝2 双金属标的设计2.1 布置双金属标需要设在静力水准管路的任一测点处，一般可设在坝高较小，坝基地质情况较好处，这样设置一方面减少钻孔深度，降低投资，另一方面也方便双金属标保护管及钢管、铝管的吊装。
双金属标在大坝垂直位移观测中的应用与改进
一
２ 双 金 属 标 的应用 与施 工
２１布置 ．
双 金 属 标 可 以设 在 静力 水 准 管路 上 的任 意 测 点处 ， 一般 可设 在 坝高 较小 ， 基 地质 情况 较好 处 ， 坝 这 样 设 置 一 方 面减 小 钻 孔 深度 ， 降低 投 资 ， 另一 方 面也方 便双 金属标 保 护管及 钢管 、 铝管 的安装 。 大坝廊 道 内水 准 测 量需 要起 测 基点 ， 果从 坝 如 外 引测 ， 增加 工 作 量 又加 大 了测 量难 度 ， 时 可 则 此
（） ２
容 ， 大 坝安全 监测 中 的必设 项 目之 一 。水 平 位移 是
一
式 中： ８为孔 口的垂 直位 移 ， ８钢、 为 温 度 引 ８铝
般 采用 视 准线 或引 张线 加 垂线 方 式测 量 ， 直位 垂
起 钢 管 、 管 的轴 向变 形 ，／ Ｏ铝 别 为 钢 、 管 铝 Ｏ 钢、／ 分 ． ． 铝 的线膨 胀 系数 。 当 Ｏ 铝 ２ｔ 有 ８铝 ２ ／ ＝ ｃ 钢， ． ＝ ８钢， 因此 代 人 （ ） （ ） １ 、 ２ 式 ， 将两 式 相减 可得 钢 管标 在某 次 观测 时 的 高程 并 温 度 改正 数 为 ｈ铝 ｈ钢 一 ，因此 每次 实 测双 金 属标 处 坝体垂 直位 移 为 ：
ｈ钢 （ － ） 即： ｈ钢 ｈ铝 一 铝 ｈ钢 ２ － （） ３
移 观 测常 用精 密水 准 、 空激 光 或静 力 水 准方 法 实 真 现 。 密水 准 、 精 真空激 光需 在 大坝岸 坡设 水准 基点 ， 精 密 水准 只 能人工 测 量 ； 静力 水 准方 式 需要 设 双金
中 图分 类 号 ： Ｖ ９ ． Ｔ ６ ８１
云峰大坝双金属标自动化监测系统运行情况
２ １ 工 作 原 理 ．
余坝 段均 为 宽缝 重力 坝 。最 大坝 高 １ ３７ 坝 顶 １ ． ｍ， ５ 高程 ３ １ ５ｍ， ２ ． 正常 高水 位 ３ ８ ５Ｉ。大 坝 内布 置 ７ １ ． Ｉ ７ Ｔ 有 ２ １ ５ｍ 高 程 上 部 廊 道 、５ ． ２ １ ５Ｉ ８． ７ ２ １ ５ｍ、６ ． ７ ７ ｎ高 程 中部 廊 道 、４ ． Ｉ 程 空 腹 廊 道 及 ２ ２ ０ｍ ２ １ ５Ｉ 高 ７ Ｔ ２． Ｏ
隋明 日 ， ： 等 云峰 大坝 双金 属标 自动 化监测 系统 运行 情况
馨 ％ ｜ 耘 罄 翳 ‘磋 域 堍 ： 强辩 话 ｜ ｇ 舞 ｌ净缸 乱 链够 一 岛怒 《 强 。 ｜ 々船硝 ≯ 甥 ∥ ｉ 强 静ｇｌ ≈
云峰 大 坝 双 金 属 标 自动 化 监 测 系统 运 行 情 况
对 垂直位 移 的测量 基 点 ，也可 作 为监 测静 力水 准 、
（ ） 标高 程计算 １钢
真 空激光 等 系统端 点垂 直位 移 的基点 。
云 峰大 坝为一 级 建筑 物 ， 规 范要 求 坝基 应设 按 垂 直位移 监 测 。 由于大 坝基 础施 工 中发现 大小 断层 共 １ ３条 ， 中 Ｆ ２顺 河 大断 层和 右 Ｆ ５缓 倾 角断 ０ 其 １ １ 层 一直是 大坝 安全 运行 的隐患 ， 有关 各 方均 十分 关
ｎ／ ｇ ／Ｙｕ ｆ ｎ ｄｒｐｏ ｒＰｌｎ ｎ ｅ ｇＨｙ ｏ ｗｅ ａ ｔ Ａｂｓｒ ｃ ：Ｔｈ ｓｐａ ｅ ， ｓ ｄ ｏ ｈ ｐ ｒ ｔｏ ｆｂ — ｅａ ｕｔｍ ａｉ ｏ ｉｏ ｉｇ ｓ ｓｅ ａ ｎ ｅ ｇｄａ ， ｎ ｒ ｕ ｅ ｈ ｎｓａ ｌ— ｔａ ｔ ｉ ｐ ｒ ｂａ ｅ ｎ ｔ ｅｏ ｅ ａ ｉｎ ｏ ｉ ｍ ｔ ｌａ ｏ ｔｃｍ ｎｔ ｒｎ ｙ ｔｍ ｔＹｕ ｆ ｎ ｍ ｉ ｔｏｄ ｃ ｄ ｔｅ ｉ ｔｌａ
大坝安全监测双金属标施工与观测
大坝安全监测双金属标施工与观测前言大坝变形观测主要包括水平位移，垂直位移的量测。
在大坝施工区域内，通常采用钻孔安装双金属标来为大坝垂直位移观测提供工作基点。
一、原理双金属标是指从坝顶或者廊道底板钻孔到大坝基础垂直位移可忽略处，在孔内安装钢管保护管，并在其中安装铝管及钢管，分别量测两管口相对孔口的位移。
一般认为铝的线膨胀系数是钢的2倍（即α铝=2α钢），在相同温度变化的影响下，只要量测出长度基本相同的两管轴线方向变形的差值，即可求的温度改正量，从而扣除温度变化对垂直位移的影响。
在实际操作过程中，先量测出钢管与孔口之间相对于初测值的变形量，其值包括孔口发生的沉降量及钢管发生温度变形之和：h钢=ε+ε钢（1）同样，铝管与孔口相对初测值的变形量：h铝=ε+ε铝（2）当α=2α钢时，有ε铝=2ε钢，代入（1）、（2）式中得ε钢= h铝- h钢，因此每铝次实测沉降量：h钢-ε钢= h钢-（h铝- h钢）= 2h钢- h铝二、双金属标施工双金属标设置在坝基地质情况较好处，钻孔深度以钻到坝基相对不动为原则，孔径、孔深一般由工程设计方提出。
双金属保护管一般采用直径168mm，壁厚6～8mm的无缝钢管，每节2～3m，内壁光滑，用公母螺纹对接，以方便钢、铝管安装。
双金属标的钢、铝管需要选用同炉材料，保证具有相同的物理力学性能，对重要项目需要委托专门机构进行两者的温度膨胀系数测定。
双金属标的钢、铝管可并排安装，也可两管套在同一圆心上。
一般铝管的壁厚应比钢管的大些。
钢、铝管每节一般也采用2-3米，用加工的外箍接头相连接。
钢管接头与钢管用丝扣相接并可在工厂时就装配好，这样既可减少配件的数量，也可减少现场安装的工作量，提高安装质量及工作效率。
铝管也可同样加工，可将连接的丝扣的牙距与钢管加工成不同，一方面是因为钢、铝管的特性不同，另一方面也可杜绝在安装时钢、铝管拼装错位。
双金属标管一般在保护钢管放入钻孔中后逐断吊装，然后将保护钢管提起1米，将1:1的水泥沙浆从保护管与钻孔之间逐部灌入，直致钢、铝管底部1m埋入混凝土内。
《大坝监测》——表面位移监测论文
《大坝监测》——论大坝表面位移监测方案及其分析学校：河北工程大学水电学院班级：10水利水电建筑工程2班姓名：学号：【摘要：】水工建筑物及其地基在荷载作用下将产生水平位移和竖直位移，建筑物的位移是其工作条件的反映，因此，根据建筑物位移的大小及其变化规律，可以判断建筑物在运用期间的工作状况是否正常和安全，分析建筑物是否有产生裂缝、滑动和倾覆的可能性。
目前大坝常规的监测方法是将水平位移和垂直位移分开观测。
本文对常用的几种水平位移观测法、垂直位移观测法进行了比较系统的分析，列出了这几种方法的原理、种类、特点、适用条件和优点以及不足等内容，对于在生产实践中进行水平位移观测时进行方法的选取具有一定的指导价值。
【关键字：】水平位移，视准线法，引张线法，激光准直法，垂线法，前方交会法，导线法，GPS测量法，垂直位移，几何水准测量法，几何水准测量法，液体静力水准法一、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。
当要观测某一特定方向（譬如垂直于基坑维护体方向）的位移时，经常采用视准线法、小角度法等观测方法。
但当变形体附近难以找到合适的工作基点或需同时观测变形体两个方向位移时，则一般采用前方交会法。
水平位移观测观测实践中利用较多的前方交会法主要有两种：测边前方交会法和测角前方交会法。
另外还有极坐标法以及一些困难条件下的水平位移观测方法。
（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。
大坝倒垂孔、双管标孔施工方法
大坝倒垂孔、双金属标孔施工及监测设备安装组织设计一、施工准备1、钻孔结构设计1）倒垂孔钻孔结构设计根据本工程地质重要条件和倒垂孔设计要求，造孔拟采用金刚石单管导向管柱钻进。
本工程拟采用φ430mm金刚石钻头开孔，钻孔深度等于孔口导向管长度，下入φ377mm孔口导向管（长2m左右），管外用水泥砂浆固结，再以φ330mm、φ280mm金刚石单管钻进，以φ220mm终孔；必要时，可变径以φ180mm金刚石钻头钻进至终孔。
造孔施工中，其粗径钻具长度不小于10m，以保证倒垂孔的垂直精度。
2）双金属标孔钻孔结构设计根据本工程地质条件和双金属标孔设计要求，造孔拟采用金刚石单管导向管柱钻进。
双金属标孔拟采用φ430mm金刚石钻头开孔，钻孔深度等于孔口导向管长度，下入φ377mm 孔口导向管（长2m左右），管外用水泥砂浆固结，再以φ330mm终孔。
造孔施工中，其粗径钻具长度不小于10m，以保证双金属标孔的垂直精度。
2、钻进技术参数的确定为保证钻孔的垂直精度，为防止钻孔偏斜，必须严格控制并随时调整钻进参数。
孔底钻压控制在2~2.5Mpa，转速65~95r/min，冲洗液量80~110 L/min，钻速控制为0.5cm/min，以控制钻速来调整钻进参数，严格控制回次进尺。
3、钻机的安装与调整1）钻机的安装是倒垂孔钻机的重要环节之一，必须认真对待。
钻机安装在基台木上，再以三根18#槽钢作压梁，通过预埋的螺杆，将钻机基台牢固固定在坝台面上，保证钻机安装稳固，水平，周正，同时当松开螺杆时钻机又可前、后、左、右四个方向自由移动，以适应钻孔纠斜时钻机的平面位移。
2）钻机安装后，应采用两台经纬仪校正钻机立轴，使其上、下死点与孔口中心偏差控制在1mm以内。
4、孔口导向管的安装与调整孔口导向管下入时，应使孔口导向管距孔底20cm左右，使导向管悬吊于孔内，并对其垂直精度进行严格细致的调整。
其垂直精度高于倒垂孔精度，其中心偏差控制在2mm以内，调整后灌入水泥砂浆使其与孔壁固结。
大坝GPS表面位移观测方案
1工程概况参考本大坝监测设计资料2编写依据(1) 《工程测量规范》 GB50026-2007(2) 《全球定位系统(GPS)测量规范》 GB/T 18314-2009(3) 《精密工程测量规范》GB/T 153-94(4) 《国家三角测量规范》GB/T 17942-2000(5) 《测绘技术总结编写规定》 CH/T 1001-2005(6) 《本大坝安全监测设计方案》(7) 《混凝土大坝安全监测技术规范》SDJ336-893传统表面变形监测方案及精度估算3.1传统表面变形监测方案目前大坝常规的监测方法是将水平位移和垂直位移分开观测3.1.1水平位移监测水平位移监测有如下几种方法：引张线法，视准线法，激光准直法，正/倒垂线法，前方交会法和精密导线法等。
引张线法该法采用一条不锈钢钢丝（直径0.6~1.2mm）在两端点处施加张力，使其在水平面的投影为直线从而测出被测点相对于该直线的偏距。
引张线法的特点是：受外界影响小，应用普遍。
其测量精度主要取决于读数精度，人工读数精度为±0.2mm~±0.3mm，自动读数精度优于±0.1mm。
但引张线的两端一般要设有正倒垂线，以提供测量的基准，客观上增加了系统的成本。
视准线法视准线法用于测量直线型大坝的水平位移，对于非直线型大坝，可采用分段视准线的方法施测。
视准线法又可分为活动砚牌法和测小角法。
测小角法精度优于活动砚牌法。
视准线法的特点是：工程造价低，精度低，不易实现全自动观测，受外界条件的影响比较大，而且变形值不能超出系统的最大偏距值。
激光准直法激光准直法利用激光的单色性好和方向性强的特点，建立起一条物理的视准线作为测量基准，根据测量原理的不同可分为直接准直和衍射法准直，后者精度高于前者。
对于衍射法准直，根据其传播介质不同，主要有2种方式：大气激光准直和真空激光准直。
a大气激光准直大气激光准直让激光直接在大气中传播，应用对象是坝长小于300m`坝高较低的大坝，如泉水双曲薄拱坝（坝长109m），测量相对精度为10`5—10`6。
石泉水电站大坝双金属标孔施工难点及对策
１ 工 程 简 介
本 项 目根据 １９ 年 由原 西北 电力集 团公 司审 ９８ 查 批 准 的 《 泉水 电站 大 坝监 测 系统 更新 改 造 总体 石
规 划 》】在 ２ ０ 年 实 施 完 成 的石 泉 水 电站 大 坝 监 测 ＿， ０ ０ １ 自动 化 一 期 改 造 工 程 和 ２ ０ 年 实 施 完 成 的石 泉 水 ０４
的变 形 监测 设 计 时 ， 布置 双 金 属标 孔 设 施 作 为水 平
设计裸孔有效孔径 为 ≥Ｏ１８ ０ｍｌ ６ ． ｉ，下入保 护管 ０ ｌ 后， 有效 孔径 ≥ １ ０ ０１ ５ ． Ｉ ０ Ｔ ｍ
２ 地 质 条 件
石 泉 大 坝 坝 址 岩 层 为 下 志 留 系 变 质 黑 云 母 石 英 片 岩 ， 性 致 密坚 硬 ， 风 化 岩 石 平 均 抗 压 强 度 岩 弱
文 章 编 号 ：６ ４ ０ ０ （ ０ ８） ３ ０ ５ — ３ １７ — ０ ９ ２ ０ ０ — ０ ５ ０
中图 分 类 ＂ ：Ｖ ４ Ｎ Ｔ ７２ －
文 献 标 志 码 ： Ａ
石泉水 电站大 坝双 金属 标 孔施 工难 点 及对 策
赵 存 怀 ， 勇 社 王
（ 中国水利 水 电第 三工程 局 基 础 工程 分局 ， 西 安 康 陕 ７５ １） ２ ０ １
电站 大 坝监 测 自动化 二 期 改造 工 程 的基 础 上 ， 考 并 虑 到 石 扩工 程 的安 全 监 测 系统 存 在 的问题 ． 石 泉 对 水 电站 大 坝监 测 系 统工 程 进 行 完 善 和 自动 化 监 测
改造 。 本 工 程 施 工 内容 包 括 在 右 岸 坝 头 工 作 水 准 点 双金 属标 观 测造 孔 一个 ， 计 孔 深２ ． ｍ； 岸 大坝 设 ５０ 左 下 游 修 配 厂 前 门水 准 校 核 基 点 双 金 属 标 观 测 孔 造
双标倒垂孔在古学水电站大坝监测中的应用
云 南水力发 电
ＹＵＮ ＮＡＮ Ｗ ＡＴＥＲ ＰＯＷ ＥＲ
双标倒垂孔在 古学水 电站大坝监测 中的应 用
侯 言 森
（大唐 四 川水 电开 发有 限 公司 ，四 川 成都 ６１００９１）
摘 要 ：双标 倒垂孔属于精密测量装置，双金属标和倒垂线合用一孔，不仅可以降低造价 ，而且能够增加双金属标的刚度，在水电工
４ 孔斜控制
２ 双金 属标原理及设 计参数
双金属标是利用铝管和钢管的线膨胀 系数相 差一倍的特性 ，将其 同时安装在被测体 中或 固定 于基岩 中，量测建筑体或 自然体 内部 垂直绝对 位 移 ，或作为静 力水准 、真空准直线条垂直位移 的 工作 基 点 。
钢 管采用 １２７ｍｍ×６ｍｍ 无缝钢管 ，铝管的 规格为 ８９ｒａｍ ×２．５ｒ ａｍ，保护管采用 １６８ｍｍ 无 缝钢管，观测装置采用 ＬＮ２００６Ｓ人工测量装置。
由于 钻 机 被 牢 固 固 定 在 底 座 上 ，为 防 止 钻 进 时 压 力过 大 造 成钻 杆 弯 曲进 而影 响造 孔 质 量 ，开 孔 钻进 应采 用轻 压慢 转钻 进 。为 保证 钻孔 的垂 直精 度，为防止钻孔偏斜 ，必须严格控制并随时调整钻 进参数。钻头转速控制在 ７０～ ｌＯＯｒ／ｍｉｎ，冲洗水 量 ８５～ １２０Ｌ／ｒａｉｎ，钻 速控制 为 ０．５ｃｍ／ｍｉｎ，以钻 速控制调整钻进参数，严格控制 回次进尺 。
３ 钻进参数控制
钻机 的 安 装是 保 证钻 进 精 度 的关 键环 节 之 一 。
按 照 设 计 要 求 ，双 金 属 标 倒 垂 孔 开 孔
２２０ｍｍ，最终 有效孔 径必须大于 １６８ｍｍ。孔斜
的观 测 采用 浮筒 测斜 器 ，测 斜孔 斜测 定 按 ｌｍ 间隔
双金属标在大坝垂直位移观测中的应用与改进
双金属标在大坝垂直位移观测中的应用与改进
肖永红;周克明
【期刊名称】《大坝与安全》
【年(卷),期】2007(000)004
【摘要】双金属标常作为大坝垂直位移监测的基点.文章从双金属标的设计、安装等方面分析了影响其正常工作的各个因素,并提出了相应的完善方法,对现有的结构提出了一些改进建议,可供有关设计、施工单位及设备厂家参考.
【总页数】3页(P22-24)
【作者】肖永红;周克明
【作者单位】葛洲坝水电工程局,湖北,宜昌,443000;南京水利水文自动化研究所,江苏,南京,210012
【正文语种】中文
【中图分类】TV698.1
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1.双金属标在乐昌峡水利枢纽垂直位移观测的应用 [J], 朱信华
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高坝洲大坝垂直位移分析及优化管理
高坝洲大坝垂直位移分析及优化管理尤迎春;段国学【摘要】用高坝洲大坝垂直位移观测资料建立了统计模型,以9号和17号两个坝段2001～2007年的实测成果进行拟合,效果较好,并对垂直位移进行了系统评价,提出了将大坝垂直位移观测由每月一次改为每季度一次的方案.【期刊名称】《水电与新能源》【年(卷),期】2010(000)004【总页数】3页(P33-35)【关键词】垂直位移;统计模型;优化管理【作者】尤迎春;段国学【作者单位】湖北清江水电开发有限责任公司库坝中心,湖北,宜昌,443503;长江勘测规划设计研究院防护室,湖北,武汉,430010【正文语种】中文【中图分类】TU196.4文中以高坝洲大坝垂直位移观测资料为基础建立了统计模型，并对垂直位移进行了系统评价。
坝体垂直位移监测以双金属标底端为工作基点，采用精密水准法观测［1］。
双金属标的稳定情况通过垂直位移监测网校核。
垂直位移监测成果采用吴淞高程系，以下沉为正，上抬为负。
大坝共布设70个精密水准点。
其中坝顶布设24点，坝体基础廊道及下游排水廊道布设34点，厂房高程44.48 m，平台布设12点，观测频次为1次 /月。
1 位移的统计模型1.1 统计模型表达式为分析大坝垂直位移的变化规律及不同因素变化对位移的影响程度，需要建立位移的统计模型［2］。
根据高坝洲大坝的结构特点，可建立如下的统计模型表达式:式中:a0为常数项;H为水位变化量，即坝前水位与70 m水位差值，m;P为水头，即坝前水位与坝后水位差值为从2001年1月1日起算的天数;a1～a4为水压分量的待定系数;b1～b4为温度分量的待定系数;c1～c3为时效分量的待定系数。
根据9号和17号坝段基础和坝顶的垂直位移建立逐步回归分析的统计模型，分析各种因素的影响程度和时效变形。
1.2 模型分析计算(1)9号坝段建垂直位移模型统计分析结果见表1，拟合值及各分量过程线见图1～图4。
表1 9号坝段垂直位移模型统计分析结果点号及位置基础LD80902(EL33.35 m)坝顶LD80901(EL83 m)样本时段(年－月－日)2001－01－15～2007－07－19 2001－01－15～2007－07－18样本数 /个 63 73复相关系数 0.85 0.97标准差S/mm 0.49 0.51残差范围 /mm －1.43 ～1.20 －0.96 ～0.81拟合值幅值 /mm 2.81 5.45水压分量幅值 /mm 0.93 0.85温度分量幅值 /mm 0.49 3.11时效分量幅值/mm 1.86 2.00图1 9号坝段基础LD80902垂直位移拟合值及残差过程线图2 9号坝段基础LD80902垂直位移各分量过程线图3 9号坝段坝顶LD80901垂直位移拟合值及残差过程线(2)17号坝段垂直位移。
一种倒垂和双金属标相结合的新型变形监测系统
一种倒垂和双金属标相结合的新型变形监测系统
佚名
【期刊名称】《治黄科技情报》
【年(卷),期】2000(000)001
【摘要】因为双金属标的孔要比倒垂孔大得多(一般双金属标的钻孔孔径为
300mm，倒垂孔钻孔孔径为175mm)，势必增加钻孔成本；在同一处既打倒垂孔，又打双金属标孔，可能会降低大坝坝体强度，这是不可取的。
曾提出采用三维倒垂的方法，即利用倒垂同时观测X，Y，H三维坐标，
【总页数】2页(P24-25)
【正文语种】中文
【中图分类】TV698
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双金属标在乐昌峡水利枢纽垂直位移观测的应用-广东水利水电
㊀㊀收稿日期：２ ０ １ ４－ ０ ６－ ０ ３ ；修回日期：２ ０ １ ４－ ０ ６－ １ ９
个测点，坝基廊道内两端设置 ２个双金属标作为校核 基点，利用精密水准仪进行监测。 静力水准设在坝顶沟槽内， 静力水准仪测点墩台 。 严格按照设计要求承建。垂直位移监测点分布见图 １ ２ ㊀组成结构及原理 ２ １ ㊀组成结构 双金属标仪采用水利部南京水利水文自动化研究 所生产的电位器式传感器， 并接入自动化系统。 双金 属标的钻孔深度以钻到坝基相对不动处为原则。 钻孔 １ ９ ４ｍ ｍ 、壁厚为 ５ｍ ｍ的 Ｐ Ｖ Ｃ管；双金 保护套管为 Φ ５ ０ｍ ｍ 、壁厚为 ４ｍ ｍ的无缝钢管，铝 属管标钢管为 Φ ５ ０ｍ ｍ 、壁厚为 ４ｍ ｍ 。 管为 Φ Ｄ Ｗ－ １ ０ ０ 产品型号：Ｓ １ ％Ｆ Ｓ 观测精度 ０ ２ ５ħ ６ ０ħ 工作温度： － ［ １ ］ ２ ２ ㊀安装埋设 １ ）仪器埋设工作严格按照规范要求实施， 在双金 属标钻孔完成、并验收合格后才能进行双金属标的安 装工作。双金属标安装前必须精确测定钢铝管的热膨 胀系数，它们之间的关系是 ２倍的关系。 ２ ）考虑安装及运输方便， 管节不易太长 （ 钢管为 ６ｍ ，铝管为 ３ ４ｍ ） ，管接头处有专门套扣、 攻丝制 作加工，以方便现场安装， 安装时应保证接头连接紧 固。双金属标外侧应设钢保护管， 为固定双金属标在 ５ｍ ｍ 钢保护管内的位置， 每隔 ２ ３ｍ 设置 １个厚 ２ 的橡皮环，钢心管和铝心管从其中穿过， 橡皮环的大 小应保证心管不动。 ３ ）双金属标的顶盖和底盖采用青铜材料专门加
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２ 双金属标的应用与施工
２１布置 ．
双金属标可以设在静力水准管路上的任意测 点处， 一般可设在坝高较小， 坝基地质情况较好处，
一般认为， 钢的线膨胀系数是两倍的关系。 铝、
双金属标的 钢管和铝管， 其长度相同， 并在处于同 一 环境下， 测定两者轴线方向 变形量， 可求得温度改 即 正量， 从而扣除温度变化对垂直位 移测量的 影响。 在钢、 铝管顶部与坝体之间 分别安装一支测缝 计， 测量与初始值的相对变形量ｈ 、 。其值为孔 。ｈ ， 口 实际发生的沉降及钢或铝管的温度变形之和： 钢管：。 叶ｅ ＝＋ ｘ Ｔ ｈ 二 。 ｃａｏＡ （ ） １
上述情况出现。
图 ，典型双金属标布里（ 坝体纵剖面） 凡 ７ ／．Ｊｉ厂“ 们 。白 － 口 １ ａ ５ 劝 臼 日Ｐ） 乃 ｊ ｄ 心 之 Ｊｄ “华 阴 拍 阴 产 扭 ｇ ｄ Ｉ几 Ｐ Ｉ Ｓ 人 ｊｉ ｔｎ
ｅ ｌ ｈ Ｊ的 ｄ叼 ｅ ａ
２２ 钻孔
双金属标的钻孔深度， 应以钻到坝基相对不动 处为原则。一般由坝工设计时提出， 如没有这方面 资料， 可参考文献【 中提出的倒垂线孔的钻孔深度 １
如果双金属标管能在ｌ 内混凝土初凝前） 装 ｄ （ 吊 完成， 则可在安 装到位后， 将保护钢管提起 １。 ， ０ ｍ将 ５ 号水泥砂浆从保护管与钻孔之间逐部灌入， ５ ２ 直
至钢、 铝管底部 ｌ ｍ埋人混凝土内。 以上这种灌浆方式可能因为钻孔与保护管外 壁间距小， 而不能将水泥浆顺利送到孔底。为解决 这一问题， 可在钢、 铝管间平行设 １ 根塑料管， 待保 护管、 钢管、 铝管安装到位后， 从塑料管中灌浆到孔 底。 钢管、 铝管底部５ ｃ ０ ｍ部分可开一些Ｓ 的小 ｎ ｕ ｌ 孔， 待水泥浆固 结后， 可从管口测量其孔深， 就可检 查是否已灌浆到位。
器， 差动电阻式测缝计的最小读数ｆ 一般在０ － ． １ ０ ． Ｉ ０ １ 之间， ０ ３ｍ ／刀 ％ Ｏｎ 测量精度在 １２ 一 个电阻比， 其 变形测量精度约为０ ｎ ， ． ｕ 在误差要求范围之内， ６ ０ 可以作为双金属标实现自 动化测量的传感器。 管材 的线膨胀系数误差影响大小， 可进行简单分析。一 般认为铝的 线膨胀系数是２ ｘ０ ４ 今℃。 １ 钢的 线膨胀 系数为 １双０ ２ 今℃， ２三峡工程中双金属标的 文献［ ］ 一组实际检测数据分别为２ ２ ２ ０／ １ ０ ｘ ４ ｘ ￣℃、０ ２ ｌ ， ， ６ ０ １一℃， 如双金属标管深 ３ ｍ 温度变幅 １℃， ０ ， ０ 钢管 引起的误差为（４２ ｘ０一鸿 ｌ今ｘ０Ｘ ｘｏ ２ ２ ２ ｌ ２ ｘｏ ３ 《 ｌ二 巧 旧 ６ ｘｏ ｍ ， ， ｌ－ ６ ｚ 铝管引 起的误差为（００ ｘ０ ． １ ２ 丈１ ． １ ６ ｘ Ｚ
坝体垂直位移为： ｈ （ ． 动 即： 一ｈ 一ｈ 一 ｈ Ｚ 侣
（） ３
１双金属标的原理
双金属标是指从坝顶或廊道底板钻孔到坝基 垂直方向位移可忽略处，在钻孔中埋设保护钢管， 其中 平行安装钢管及铝管， 在管口 分别设位移传感 器（ 如差阻式、 钢弦式测缝计） ， 测量其孔口 相对于孔
底的变形 。
肖 永红 ’ ， 周克明 ２
（． １ 葛洲坝水电工程局， 宜昌４３０ ； 南京水利水文自 湖北 ４０ ２ ． 动化研究所， 南京２０１ 江苏 １ ２ ）
摘 要： 双金属标常作为大坝垂直位移监测的基点。 文章从双金属标的设计、 安装等方面分析了影响其正常工作的 各个因
素， 并提出了相应的完善方法 对现有的结构提出了一些改进建议， 可供有关设计、 施工单位及设备厂家参考口
（ ２Ｄｍａｄ 钾 ２０ ・ 护 ａ ｎ 匀饱 ０ ７４
万方数据
钧功 刀ｄ ｍ Ｃ ｍ心ｎ 八 ａ ０
肖 红， 双金属标在大坝垂直位移观测中的应用与改进 永 等： 道同样在左右岸设置了１ 个双金属标， 廊道设 １ ３ 置了１ 个双金属标。光学测量时， 前两者用附合水 准方式测量， 后者则用闭合水准测量。双金属标同 时作为静力水准管路的基点。
关键词： 垂直位移； 双金属标； 误差分析 安装； 价 傲Ａ ｈ ｏ ． Ｐ 曲 ｎ 日血ｐ ｍ ｌ 面ｕ ￣ 囚．『 砂 ｅｏ ｂ ｎｆ ｌ 肠加山 加化‘ 以
刀 Ｏ 儿动材 ２油 ｈｕａ ｙ欣 ｌ ｔ Ｅ ｇ ｅ ｎ Ｂ ａ 了Ｕ 昭２ 《 ｏ Ｈ ｄ ｅｒ ｎ ｎ ｇ 脱 ｕ ｂ ｃ ｃ ｉｎ ｉ
托专门机构进行钢、 铝管的温度膨胀系数测定。精 确测定钢、铝芯管热膨胀系数 ，测定精度不低于 。 ｘｏ ｊ 今℃。 ｌ 然后根据实测线膨胀系 数修正垂直位 移计算公式， 才能取得真实反映大坝沉降变形的观
测成果 。
３结 语
双金属标常用作静力水准、 水准测量的基点， 在大坝垂直位移测量方面起着承上启下的作用。 为确保安装成功， 取得有效的观测数据， 在设计上 应考虑周全。钢、 铝管底部宜设相互连接的部件， 两者可加工成 ２３ 一 ｍ每根，采用不同牙距的丝扣 现场连接； ． ｍ范围内可留 管底０ ５ 小孔， 可检查灌浆 的效果； 铝管应采用同炉材料， 钢、 还需委托专业机 构进行材料的线膨胀系数的检测， 并修正计算垂直 位移计算公式。 有条件时可以将倒垂线孔与双金属 标孔安装在 １ 个孔内， 以节省项目 投资。只有从设 计、 加工、 安装等多方面严格要求才能取得准确的
确定。
围２ 钢管铝管底部连接
心尸日“ｍ 闭刃Ｃ 。。 Ｃ 日力 ｆｔ ｓ ｅ山 ｅ 日 叨 角 加ｏｈ 之 ｛勺 即ｄ ｌ 们 ｍ叻日 ｅ日 Ｊ ｕ
双金属标钻孔孔径一般需要 ２ Ｉ 以上， ０ｌ ２ｎ ｕ 钻 孔垂直度要求小于住 气 ５保护管直径小 ６ ｍ １ ｍ与孔 ８ 壁间回 ２ 号水泥砂浆， 定保护管。 填５ ５ 以固 对基础灌浆廊道以上的双金属标， 可考虑在大 坝施工期预留的施工方法， 以降低投资。
双金属标自动化测量时， 引起实际垂直位移误 差的原因有机械装配、 传感器、 双金属标管的线膨 胀系数等。 装配误差可以通过提高机械加工精度及 安装质量降低。 传感器可以 选择测量精度更高的仪
具有相同的物理力学性能。一般来说， 当双金属标
管较深、 温度变幅较大 、 观测部位变形较小时 ， 应委
２ ３结构设计
双金属标保护管一般采用直径 １ ｍ ， ８ ６ ｍ 壁厚 ６ｓ 的无缝钢管， 一ｍ 每节２３ ， 一 ｍ 内壁光滑， 用公母 螺纹对接， 以方便钢、 铝管安装。 双金属标的钢 、铝管外径可以相同 ，如都
有些项目中， 同一部位需要同时设置双金属标 孔与倒垂线孔，此时可以 将两者安装在一个孔内， 即小 ８ 保护管内设双金属标的小 ３ ｍ ６ Ｙ １ Ｉ ｎ ｕ １ ｍ钢 管， 钢管中间 设双金属标的中０ 铝管， ９ｍ ｎ ｌ 铝管中间 锚固倒垂线钢丝。这样只需要钻 １ 个孔， 加大了施 工难度但可以降低项目 总造价。 这种方式在四 川铜 街子、 福建金鸡闸等项目 中都得到了 成功应用。
材料的自 刚度不同导致相互错动， 重、 引起两者底 部不在同一高程以及管顶部位存在一定高差， 给安 装位移传感器 如Ｃ 型测缝计） （ Ｆ 增加难度， 甚至造成 将来光学测量无法立尺， 引起不能正常测量或增加 测量误差。 根据现场安装经验， 铝管底部加工部 钢、 件将两者相互可靠连成一体， 如图２ 就可避免 中，
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中图分类号： 、６８ １， ． ９１ 文献标识码 』 文章编号： １ 价卜１ 仪０７０刊 ２ 〕 胭２ ０）４ 刃２月３
水平位移、 垂直位移是大坝变形观测的主要内 容， 是大坝安全监测中的必设项目 之一。水平位移 一般采用视准线或引张线加垂线方式测量， 垂直位 移观测常用精密水准、 真空激光或静力水准方法实 现。 精密水准、 真空激光需在大坝岸坡设水准基点， 精密水准只能人工测量； 静力水准方式需要设双金 属标测点作为垂直位移的基点， 可以实现自 动化监 测。双金属标观测数据是否准确， 对整个静力水准 系统的正常工作起着举足轻重的作用。
铝管：侣 ＋ 妇＝＋ 侣△ ￡￡ ￡ａ ｘ Ｔ ｈ二 （） ２ 式中： 为孔口的垂直位移，．５ 为温度引 Ｂ Ｂ 、。 起钢管、 铝管的轴向变形， 栩。。 ａ 、 分别为钢、 铝管 的线膨胀系数。 当ａ 二。俐 有 ．２ ． 因此代人（）（） ， ￡ ＝名 ， 侣２ １、 ２ 式， 并将两式相减可得钢管标在某次观测时的高程 温度改正数为ｈ 撬 。 此每次实测双金属标处 。 ，因
万方数据
２ ．４大坝与安全 阅７
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Ｂ Ｘ Ｏ ｎ一 ｎ ：Ｐｌ ｉ ａｄｍ ｒ ｍ ｎｏｄｕＩ ｍ ｔ ｍ ｒ ｉｄ Ｐ ｅ ｅｔ ｅ ｕ ｍ ｎ ｙ Ｉ Ｙ ｇ ｈ ｇＡ Ｐｃ ｏ ｎ ｉＰ ＡＯ ｏ ｉ ｎ ｔ ａ ｅ ｖ ｏ ｅｔ ｏｂ 一 ｅ Ｉ ａ ｓ ｉ ｌ ｍ ｎｍ ｆ ｅ ａ ｋ ｎ ｓａ ｃ ｓ ｅ ａ ｒ ｅｔ