大坝安全监测 第二课 变形观测
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 b e 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。
各类金属管材、材质型号、加工均应满足设计要求。
大坝安全监测变形观测
目录
• 大坝安全监测概述 • 大坝变形观测技术 • 大坝安全监测系统的设计与实施 • 大坝变形分析与应用 • 大坝安全监测的未来发展
01
大坝安全监测概述
大坝安全监测的定义
• 定义：大坝安全监测是通过一系列的仪器和设备，对 大坝的各个部位进行实时、定期的观测和检测，以获 取大坝的工作状态、性能和安全状况等信息。
02
大坝变形观测技术
变形观测的基本原理
01
02
变形观测是利用测量技术对变形体的各种物理量进行测量，分析其变 化规律，从而研究变形体的变形规律和原因。
变形观测的基本原理包括基准面选择、变形监测网布设、测量方法选 择和数据处理分析等。
变形观测的主要方法
水平位移监测
通过大地测量、GPS、全站仪等手段进 行监测。
01
对监测到的变形数据进行处理，包括数据清洗、滤波、去噪等
，提取有效的变形信息。
数据分析
02
利用数学和物理方法对变形数据进行深入分析，揭示大坝变形
的规律和机理。
数据应用
03
将变形数据应用于大坝的安全评估、维护保养和加固改造等方
面，为大坝的管理和决策提供科学依据。
05
大坝安全监测的未来发展
大坝安全监测技术的发展趋势
输和处理监测数据。
大坝安全监测系统的实施
03
监测点安装
数据采集与传输
数据处理与分析
按照设计要求，准确安装监测设备，确保 设备稳定、可靠。
定期采集监测数据，并通过数据传输系统 将数据传输至数据处理中心。
对采集到的数据进行处理、分析，提取变 形信息，评估大坝安全状况。
大坝安全监测系统的运行维护
变形观测
条件基本相同，以减少外界条件变化对成果的影
响。 • 变形点垂直位移观测的方法有多种，但暴常用的 是水准测量。观测的精度等级和主要技术要求见 表。
相邻点 高程中误 等级 高差中 差(mm) 误差(mm)
观测方法
往返较差、 附合或环 线闭合差 (mm)
一等
±0.3
±0.15
除按国家一等水准测量的技术 要求施测外，尚需设双转点， ≤0.15 视线≤15m，前后视距差≤0.3m， 视距累计差≤1.5m 按国家一等水准测量的技术要 求施测 ≤0.30 ≤0.60 ≤1.40
水平位移监测网的主要技术要求
相邻基准 测角中误 点的点位 平均边长(m) 等级 差(″) 中误差(mm) 最弱边相对中 误差 作业要求
＜300
一等
0.7 1.0 1.0
1.5 ＜150 ＜300
≤1/250 000
按国家一等三角要求施测 按国家二等三角要求施测 按国家二等三角要求施测 按国家三等三角要求施测 按国家三等三角要求施测 按国家四等三角要求施测
≤1/120 000
≤1/120 000
二等
3.0
＜150
三等
1.8
1.8 2.5
≤1/70 000
≤1/70 000 ≤1/40 000
6.0
＜350 ＜200
四等
12.0
＜400
2.5
≤1/40 000
按国家四等三角要求施测
水平位移观测
• 测角前方交会
• 后方交会
• 极坐标法 • 导线法 • 视准线法 • 引张线法
±2.0 ±0.70 1.40
0.8
2.0
DS0.5或DS1型仪器，宜按国家二 等水准测量的技术要求施测
大坝变形监测
渗流到下游，造成一定水量的
渗漏损失，这在缺水地区和卡
斯特地貌地区尤为重要。
渗流监测项目
测压管是进行渗透压力监测 和地下水监测的基本设施，在 渗流检测中应用广泛。测压管 的结构形式主要包括单管式、 多管式和U形测压管。U形测压
管目前国内已基本不使用。 用于渗压监测的渗压计，目
?1994 年9月至11月对首级水 平控制网连续进行 两次观 测。为提高基准值精度， 将两次观测值叠加在一起 进行联合平差，方向、边 长均取两次观测值的加权 平均值。
? 为监测各平面基准点的稳 定性，与 1996年12月至
1997 年1月进行第一次复测， 1997 年10 月至 11月进行第 二次复测。观测结果采用 秩亏自由网平差 方法处理， 为使各期观测成果具有可
? 裂缝，到目前为止，绝大多数 混凝土大坝都产生过裂缝，一 般为表面裂缝，少数为贯穿性 裂缝，如果对表面裂缝不加以 处理，表面裂缝就会变为贯穿 性裂缝，对已产生的裂缝需跨 缝埋设裂缝针，监测裂缝是否
12.4.2 渗流量监测
在大坝上下游水位差的作用下， 坝体、坝基和坝肩会出现渗量现象， 渗流现象造成的危害主要有两个方
12.4 工程实例
黄河小浪底水利枢纽工程位 于河南省洛阳市孟津县与济源市 之间，三门峡水利枢纽下游130 公里、河南省洛阳市以北40公里 的黄河干流上，是黄河干流上的 一座集减淤、防洪、防凌、供水
12.5.1首级水平控制网的布设及监测
? 首级水平控制网由黄委会 勘察规划设计院测量总队 负责设计、造标和观测。 此项工作自 1991 年9月开始 投入，于 1992 年上半年完 成设计， 1993 年完成造标。
1.设计值与实际值对比 2.工程类比
变形观测
1变形：所谓变形，是指工程建筑物由于某种原因而产生的位置、形状和大小的变化，被观测的工程建筑物称“变形体”。
而变形观测则是对变形体进行观测和分析的过程。
变形观测：定期对变形体的有关几何量进行测量，并从观测成果中整理、分析出变形规律的整个过程。
目的：获得变形体产生变形的空间状态和时间特性，确定变形值的大小及稳定程度，同时解释变形的原因。
9变形观测的必要精度取决于：允许变形值的大小和观测目的。
13布设基准点的方法：（1）远设（2）深埋14工作基点的布设要求：变形速度小，且与观测点之间的距离较近。
15测点观测：在实际工作中，可以用工作基点作为过渡性的基点来测定观测点相对于工作基点的位移，我们称为测点观测。
16基点观测：利用固定基点来测定工作基点相对于固定基点的位移，我们称为基点观测。
17变形监测网布网目的：测定网点的变形。
变形监测网图形复杂，多余观测条件多。
变形监测网边短，精度高。
变形监测网可以没有已知数据18垂直位移：是指工程建筑物及其基础在垂直方向的变形，因而又直观的称为沉陷或沉降。
由于沉降观测的方法一般为水准测量，所以其基准点也常称为水准基点。
水准基点的埋设位置应位于拟测建筑物范围外20到25米处。
水准测量的基点可埋设在基岩上或深埋于原状土内。
对于重要的电站和水利工程，水准基点应力求埋于基岩之上。
为了检查水准基点的稳定性，可将其成组的埋设，通常由间距约100M 的每三个点为一组。
由此可以经常观测三点间的高差，这样便可判断出水准基点的高程有无变动。
19观测点：是固定在房屋结构基础、柱、墙上的测量标志。
20沉降观测：是指定期测量观测点相对于水准基点的高差，从而求得观测点的高程，并将不同时期所得的高程加以比较，得出建筑物的沉降数据等资料。
21四固定：（1）固定观测员（2）固定仪器（3）固定施测线路（4）固定观测时间基点观测原则上按一等水准测量的要求实施，要求每千米水准测量高差中数的中误差不大于0.5mm。
变形观测(大坝外观部分)
变形监测（外观部分）1 一般规定1.1变形观测是针对工业与民用建筑物、构筑物、建筑场地、地基基础、大（中、小）型水坝等进行观测，评价风险，保证安全。
1.2 大型或重要工程建筑物、构筑物，在工程设计时，应对变形监测统筹安排。
施工开始时，即应进行变形监测。
1.3 变形监测首先建立变形监测控制网，其具有高精度性和相对独立性的特点。
其作用在于依靠控制网提供的基准点的准确数据，利用观测值计算出变形观测点的坐标、高程；并验证工作基点相关数据的准确性和可靠性，如工作基点发生损毁或位移时，可依据变形监测控制网补建或纠正工作基点。
当变形监测控制点损毁或发生位移亦可通过其他稳固的网内控制点进行修复。
变形监测控制网是变形观测的基础，它为监测工作提供可靠的观测起算数据，并验证和检测工作基点的可靠性。
使不同时期的观测数据建立在一个相同的观测基础上，从而具有可比性。
同时，变形监测控制网是各工作基点修正、恢复的依据，保障变形观测系统的可靠安全运行。
1.4变形监测点，宜分为基准点、工作基点和变形观测点。
其布设应符合下列要求：一、每个工程至少应有3个稳固可靠的点作为基准点；二、工作基点应选在比较稳定的位置。
对通视条件较好或观测项目较少的工程，可不设立工作基点，在基准点上直接测定变形观测点；三、变形观测点应设立在变形体上能反映变形特征的位置。
1.5 变形测量的等级划分及精度要求，应符合表1.4的规定。
坡监测等注：①变形点的高程中误差和点位中误差，系相对于最近基准点而言；②当水平位移变形测量用坐标向量表示时，向量中误差为表中相应等级点位中误差的1/；③垂直位移的测量，可视需要按变形点的高程中误差或相邻变形点高差中误差确定测量等级。
1.6变形测量的观测周期，应根据建筑物、构筑物的特征、变形速率、观测精度要求和工程地质条件等因素综合考虑。
观测过程中，根据变形量的变化情况，应适当调整。
1.7 每次变形观测时，宜符合下列要求：一、采用相同的图形（观测路线）和观测方法；二、使用同一仪器和设备；三、固定观测人员；四、在基本相同的环境和条件下工作。
大坝安全监测变形观测
为大坝维护和修复提供依据
监测大坝变形情况，及时发现潜在问题 为大坝维护和修复提供科学依据 确保大坝安全运行，避免事故发生 提高大坝使用寿命，节约维护成本
03 大坝变形观测的方法
数据分析：对观 测数据进行整理 和分析，及时发 现异常变形，为 大坝安全监测提 供科学依据。
渗流渗压观测
观测方法：设置渗压计，测 量大坝内部渗压变化
观测目的：监测大坝渗流情 况，判断大坝稳定性
观测数据：记录渗压数据， 分析大坝渗流规律
数据分析：对观测数据进行 处理，评估大坝安全性
04
大坝变形观测的仪器和 设备
观测时间和频率
观测时间：在施工期、蓄水期、运行期等不同阶段进行观测 观测频率：根据大坝安全等级、结构类型、环境因素等确定观测频次 观测周期：一般按月、季、年进行观测，特殊情况可适当调整 观测方法：采用水准测量、三角高程测量、全站仪测量等方法进行观测
观测数据的记录和保存
观测数据的记录方 式：采用手工或自 动化方式进行记录， 确保数据的准确性 和完整性
渗压计
定义：渗压计是一种用于测量坝体或坝基渗压的仪器 工作原理：通过测量坝体或坝基中的水压力来推断渗流情况 类型：分为振弦式和差动式两种 应用：主要用于大坝变形观测，帮助判断大坝的安全状况
05
大坝变形观测的数据处 理和分析
数据预处理
数据清洗：去除异常值、缺失值和重复值 数据转换：将原始数据转换为适合分析的格式或模型 数据标准化：将数据进行标准化处理，消除量纲和单位的影响 数据平滑：对数据进行平滑处理，减少噪声和波动
表面变形观测
水利水电工程测量：大坝变形监测
边坡监测
观测资料整编和分析展示
500kv
左 岸 出 线 场 边 坡 （ 外 观 点 ）
TPZCXC-1-1
TPZCXC-1-2 TPZCXC-1-3
1015m 1005m 995m 985m
975m
累计水平位移： 25.65mm
累计垂直位移： 21.67m
本期垂直位移： 1.45mm
TPZCXC-2-1
观测资料整编和分析展示
TPrbj5-1 TPrbj-1
TPrbj5-2
TPrbj3-1 TPrbj4-1
1010m 980m
TPrbj4-2
TPrbj3-2
累计水平位移： 53.83mm
950m
TPrbj2-1
920m
本期水平位移： 2.26mm
894m
累计垂直位移： -13.24mm
TPrbj2-2
TPZWS-4
TPZWS-11
TPZWS-9
TPZWS-12
TPZWS-8 TPZWS-10
水平位移月变化量：1.13mm~2.15mm 垂直位移月变化量：-0.64mm~0.72mm 累计水平位移：1.25mm~23.21mm 累计垂直位移：-9.65mm ~5.67mm
累计垂直位移： -9.65mm
观测资料整编和分析展示
累计垂直位移： 34.26mm
TPZLJ-1
TPZLJ-2
TPZLJ-3
TPZLJ-14
TPZLJ-5 TPZLJ-6 TPZLJ-7
TPZLJ-4
TPZLJ-8
累计水平位移： 30.63mm
本期水平位移： 2.14mm
水平位移月变化量：0.71mm~2.14mm 垂直位移月变化量：-0.79mm~1.20mm 累计水平位移：16.37mm~30.63mm 累计垂直位移：4.66mm ~ 34.26mm
变形监测
应至少离开危险圆周半径的 20 %。 3、精密导线法是监测曲线形建筑物（如拱坝等）水平位移的重要方法。 按照其观测原理的不同，又可分为精密边角导线法和精密弦矢导线法。
成菱形，墙体水平裂缝/纵墙产生褶曲或鼓起）。 可见：水平变形对建筑物影响较大，特别是正水平变形 第六章 GPS 在变形监测中的应用 GPS 一机多天线监测系统的组成：该系统包括控制中心、数据通信、多天线控制 器和野外供电系统等 4 部分组成。 优点：减小成本 缺点：确保多天线控制器微波开关中各通道的高隔离度和最大限度地减少 GPS 信号衰减。 由于监测的范围比较广，各监测点之间的距离可能很远，天线信号传输至控制器 时将不可避免地产生 GPS 信号衰减过大的问题 要解决这个问题，一方面应提高传输介质的性能，如采用低损耗电缆或者光 纤传输；另一方面也可进行适当的信号增强，为此我们专门研制了相应的 GPS
第三 章 水平位移监测技术 1、常用方法：大地测量法 基准线法 专用测量法 GPS 测量法
大地测量法 主要包括：三角网测量法、精密导线测量法、交会法等。该方法通常需人工
观测，劳动强度高，速度慢，特别是交会法受图形强度、观测条件等影响明显， 精度不高，但该方法较为灵活方便。
基准线法 其类型主要包括：视准线法、引张线法、激光准直法和垂线法等。 该方法特别适用于直线形建筑物的水平位移监测，
水准基点是垂直位移监测的基准点，一般 3~4 个点构成一组，形成近似正 三角形或正方形，为保证其坚固与稳定，应选埋在变形区以外的岩石上或深埋于 原状土上，也可以选埋在稳固的建构筑物上。
混凝土大坝安全监测变形监测规定
混凝土大坝安全监测变形监测规定
一、土体上的观测点可埋设预制混凝土标石。
根据观测精度要求，顶部的标志可采用具有强制对中装置的活动标志或嵌入加工成半球状的钢筋标志。
标石埋深不宜小于lm，在冻土地区应埋至当地冻土线以下0.5m。
标石顶部应露出地面20～30cm；
二、岩体上的观测点可采用砂浆现场浇固的钢筋标志。
凿孔深度不宜小于10cm。
标志埋好后，其顶部应露出岩体面5cm；
三、必要的临时性或过渡性观测点以及观测周期短、次数少的小型滑坡观测点，可埋设硬质大木桩，但顶部应安置照准标志，底部应埋至当地冻土线以下；
四、滑坡体深部位移观测钻孔应穿过潜在滑动面进入稳定的基岩面以下不小于lm。
观测钻孔应铅直，孔径应不小于110mm。
测斜管与孔壁之间的孔隙应按规范回填。
1。
大坝变形监测及变形预测方法研究
大坝变形监测及变形预测方法研究随着社会的发展和人口的增加，对于水资源的需求也在不断增加。
因此，大坝的建设变得越来越重要，大坝承载着人们的安全和生活质量。
大坝的变形监测及变形预测是大坝安全运行的基础保障。
本文将重点探讨大坝变形监测及变形预测的方法，并通过研究提出了一些有效的解决方案。
一、大坝变形监测方法1. 视觉监测方法：利用摄像机等设备对大坝进行实时拍摄和监测，通过图像处理技术来分析和识别大坝的变形。
这种监测方法具有成本低、实时性强等特点，但对环境光线等因素有一定的要求。
2. 位移监测方法：利用位移传感器等设备对大坝的变形进行实时监测和记录。
这种监测方法能够准确地测量大坝的变形情况，并提供详细的数据分析，但设备成本较高。
3. 振动监测方法：通过振动传感器等设备对大坝的振动情况进行实时监测，通过振动数据来分析大坝的变形情况。
这种监测方法可以较为准确地反映大坝变形的情况，但对设备的稳定性和可靠性要求较高。
二、大坝变形预测方法1. 数学模型方法：通过建立大坝的数学模型，利用数学计算和模拟分析方法来预测大坝的变形情况。
这种方法可以充分考虑大坝的结构和特性，通过模型的计算得出较为准确的预测结果。
但建立数学模型需要充分的大坝数据和专业知识的支持。
2. 统计学方法：通过对历史数据的统计分析，得出大坝变形与一些影响因素的关系，通过分析预测模型来预测大坝的变形情况。
这种方法具有简单、快速的优势，但需要充分的历史数据支持。
3. 人工智能方法：利用人工智能算法，通过对大量数据的学习和分析，建立预测模型来预测大坝的变形情况。
这种方法可以自动学习和适应新的数据，具有较高的预测准确性和灵活性。
三、有效解决方案1. 综合监测方法：结合多种监测方法，如视觉监测、位移监测和振动监测等，综合分析大坝的变形情况，以提高监测的准确性和可靠性。
2. 监测数据的实时分析：通过实时监测设备和数据分析系统，及时对大坝的变形情况进行分析判断，并提供预警和反馈。
大坝安全监测
第十四章大坝安全监测教学内容：1、1、了解大坝安全监测的目的、内容2、2、各阶段的监测工作3、3、变形监测、渗流监测等监测仪器讨论问题：1、1、大坝失事的后果。
2、2、各种坝型主要监测目标。
教学安排：主要介绍第一节；其余各节为自学内容。
第一节第一节概述一、大坝安全监测及其目的1、1、定义：大坝安全监测（Safety Monitoring of Dams）是通过仪器观测和巡视检查对大坝坝体、坝基、近坝区岸坡及坝周围环境所作的测量及观察。
大坝：泛指与大坝有关的各种水工建筑物及设备监测：包括对坝固定测点的仪器观测，也包括对大坝外表及内部大X围对象的定期或不定期的直观检查和仪器探查。
2、2、目的：a、a、监视建筑物在初次蓄水期间及随后长期运行的安全，为判断大坝安全提供信息。
水利枢纽运行条件十分复杂，不确定性因素很多，大坝的安全运行关系到上下游广大人民生命财产安全和生态环境保护。
大坝蓄水带来显著的经济效益和社会效益，但一旦失事对下游人民生命财产造成巨大损失。
尽管设计中采用了一定的安全系数，使大坝能承担各种荷载组合，但由于设计不可能预见所有不利变化，施工质量也不能完美无缺，大坝在运用过程中存在失事的可能。
国际大坝委员会（ICOLD）对33个国家统计，1.47万大坝中有1105座有恶化现象，有105座发生破坏。
以下是历史上著名的溃坝事件：1928年美国63m高的St.Francis（圣佛朗西斯）重力坝失事；1976年美国93m高的Teton（提堂）土坝首次蓄水时溃决，4亿美元的经济损失；1959年法国Malpasset（马尔巴塞）拱坝垮坝；1963年意大利的Vajont（瓦依昂）拱坝因库库岸大滑坡导致涌浪翻坝、水库淤满失效；1975年中国板桥和石漫滩土坝洪水漫坝失事。
大量的事实也证明，大坝发生破坏事故，事前是有预兆的，对水库进行系统的观测，就能及时掌握水库的状态变化，在发生不正常情况时，及时采取加固补救措施，把事故消灭在萌芽状态中，从而保证水库的安全运行。
变形观测总结
变形观测总结变形观测总结变形观测：是对监测对象变形体进行测量，以确定其空间位置随时间变化的特征的工作。
基准点：变形观察过程中稳定可靠的点。
变形体：变形监测的研究对象，大到整个地球，小到一个工程建筑物的块体，包括自然和人工的构筑物。
变形观测网：一般分为相对网和绝对网，绝对网是指有部分点位于变形体外的监测网，相对网是指网的全部点都在变形体上的监测网。
平面监测网：对于用作水平位移观测的基准点，需构成三角网、导线网或方向线等平面控制网，这些平面控制网叫平面监测网。
高程监测网：对于用作垂直位移的基准点，需构成水准网，这些水准网叫高程监测网。
变形监测网的灵敏度：用于描述监测网发现变形体在某一特定方向上的变形的能力。
水准基点：沉陷观测的基准点。
垂直位移分量：地表面的沉降或上升。
水平位移分量：地表面在水平方向上的移动。
倾斜测量：测定变形体倾斜程度，可分为相对于水平面和相对于垂直面两类。
前类主要是检测地面倾斜和建筑物基础倾斜，后者主要监测高层建筑物倾斜。
挠度：建筑物在水平面内各个不同高程点相对于底点的水平位移。
深埋双金属标：由膨胀系数不同的两根金属管组成，根据两根管顶部的读数设备得出温度变化所引起的长度变化差数计算出金属管本身长度变化的装置。
基准线法（3种）：通过建筑物轴线或平行于建筑物轴线的固定不动的铅直平面为基准面，根据它来测定建筑物的水平位移。
视准线法：由经纬仪的视准面形成基准面的基准线法，我们称之为视准线法。
包括活动站牌法和小角度法。
活动站牌法：一种精密的附有读数设备的活动站牌直接测定观测点相对于基准面的偏离值。
小角度法：利用精密经纬仪精确的测出基准线方向与站点到观测点的视线方向之间所夹小角，从而计算观测点相对于基准线的偏离值。
引张线法：柔性弦线两端加以水平拉力引张后自由悬挂，则它在竖直面呈悬链线形状，水平面上的投影应是一条直线，利用此直线作为基准线可以测定附近观测点的横向偏离值。
激光准直法：在基准点A安置激光器;在基准点B安置探测器；在待定点i 安置一特定带板，sAB正垂线法：由一根悬挂点处于上部的垂线和一个安装在建筑物上处于垂线下部的测读站组当激光照满波带板是，在B点探测器上测得i，从而偏离值isAii成。
大坝变形监测方案
大坝变形监测方案引言大坝作为重要的水利工程设施，承担着水能调节、发电和防洪的重要功能。
然而，由于大坝的长期受力和外界因素的影响，其存在着一定的变形风险，这对大坝的安全运行提出了严峻的挑战。
因此，为了及时发现大坝变形情况并采取相应的措施，需要建立一套高效可行的大坝变形监测方案。
1. 变形监测目标大坝变形监测的主要目标是及时发现大坝的变形情况，确保大坝在正常工作范围内运行，并预防潜在的灾害。
具体来说，变形监测的目标可以概括为以下几点：•及时发现大坝的水平、垂直位移变化，准确计量变形量；•检测大坝的倾斜角度变化，及时判断大坝是否发生倾倒的风险；•跟踪大坝表面的裂缝和渗漏情况，发现潜在的结构问题。
2. 监测方法大坝变形监测通常采用多种方法相结合的方式，以提高监测的准确性和可靠性。
以下是常用的大坝变形监测方法：2.1. GNSS技术GNSS（Global Navigation Satellite System）技术中的全球导航卫星系统常用于大坝的位移监测。
通过在大坝上布设GNSS接收器，可以对大坝上各个位置的变形情况进行连续监测。
利用GNSS技术，可以实现对大坝水平和垂直位移变化的准确测量。
2.2. 精密水准仪精密水准仪可用于大坝的高程变化监测。
通过在大坝上布设水准仪，可以测量大坝上各个位置的高程变化，从而判断大坝的垂直位移情况。
2.3. 倾斜仪倾斜仪可用于大坝的倾斜角度监测。
将倾斜仪安装在大坝的关键位置，通过连续监测大坝的倾斜变化，可以及时识别大坝是否存在倾倒的风险。
2.4. 探测器通过布置多个探测器，监测大坝表面裂缝和渗漏情况。
探测器可以实时监测大坝表面裂缝的长度、宽度以及渗漏的程度，为大坝的维护提供重要的参考依据。
3. 数据处理大坝变形监测生成的数据需要经过一定的处理和分析，以便更好地理解和评估大坝的变形情况。
以下是常用的数据处理方法：3.1. 数据采集和存储监测设备将采集到的数据通过通信网络传输至数据中心，并进行存储。
基于大坝的变形监测要点分析
基于大坝的变形监测要点分析大坝是重要的水利工程设施，对于确保水资源的合理利用和保障社会经济发展具有重要意义。
由于大坝长期承受地壳运动、水压力和自重压力等多重力的作用，会导致大坝的变形和破坏，引发严重的安全隐患。
对大坝的变形进行监测和预警具有重要的现实意义。
大坝的变形监测主要包括变形量的测量与分析以及监测结果的评估与控制。
以下是进行大坝变形监测的要点分析。
1. 安全监测点选择在大坝变形监测中，选择合适的安全监测点是保证监测数据准确性和可靠性的基础。
通常应选择大坝的上游和下游两侧、顶部以及大坝体内部位于压力区域的监测点。
同时应考虑到大坝的地质结构、设计特点和建设工艺等因素，合理布置监测点，确保监测点的代表性。
2. 测量方法选择大坝变形通常采用基准点和监测点相对的测量方法来进行，常见的测量方法包括全站仪测量、GPS测量、水准测量和倾斜仪测量等。
不同的测量方法适用于不同的监测要求和环境条件，应根据实际情况选择合适的测量方法，并确保仪器设备的精度和稳定性。
3. 监测数据采集与处理监测点的布设完成后，需要进行监测数据的采集和处理。
监测数据的采集可以通过自动化监测系统实现，也可以通过手动测量的方式进行。
监测数据的处理包括数据清理、分析和评估等步骤。
数据清理是指对采集到的原始数据进行筛选和规范，去除异常值和误差数据。
数据分析是指对监测数据进行统计和分析，找出变形的规律和趋势。
数据评估是指根据国家相关标准和规定，对监测数据进行评价，判断大坝是否存在安全隐患。
4. 监测结果评估与控制基于监测数据的分析和处理结果，可以得出大坝的变形情况及其变化趋势。
根据国家相关标准和规定，对监测结果进行评估，判断大坝的安全状况。
如果大坝变形超过了规定安全范围，应及时采取控制措施，避免进一步发展，保证大坝的安全性。
控制措施包括减压放水、增加监测点、加固修复等，以保证大坝的稳定性和安全性。
大坝的变形监测是确保大坝安全和稳定运行的重要手段之一。
大坝变形监测技术与方法研究
大坝变形监测技术与方法研究一、引言在大规模水利工程中，大坝的变形监测是非常重要的一项工作。
大坝运行中的变形情况直接关系到大坝的安全稳定性，因此对大坝的变形进行准确的监测具有重要的意义。
本文将研究大坝变形监测技术与方法，旨在提出一套科学、准确、可靠的大坝变形监测方案。
二、大坝变形监测技术1. 传统监测技术：传统的大坝变形监测技术包括水准测量、全站仪测量和测斜仪测量。
其中，水准测量是一种比较常用的技术，通过测量参考点的高度变化来确定大坝的变形情况。
全站仪测量则是通过测量参考点的坐标变化来判断大坝的变形情况。
而测斜仪测量则可以测量某一相邻点与参考点之间的倾斜角度变化，从而判断大坝的倾斜情况。
2. 遥感监测技术：近年来，随着遥感技术的发展，遥感监测大坝变形成为了一种新的趋势。
遥感监测技术通过利用遥感传感器获取的卫星影像、航空影像或无人机影像，结合数字图像处理技术和地理信息系统技术，可以对大坝的形变进行快速、大范围的监测。
遥感监测技术具有覆盖范围广、实时性好、成本相对低廉的优势，逐渐成为大坝变形监测的重要手段。
三、大坝变形监测方法1. 数值模拟方法：数值模拟是一种基于数学模型的大坝变形监测方法。
通过建立大坝的有限元模型，将大坝变形问题转化为求解偏微分方程的问题，可以预测大坝在不同荷载作用下的运动变形情况。
数值模拟方法具有精度高、计算速度快的优点，可以提供较为准确的大坝变形监测数据。
2. 监测仪器方法：监测仪器方法是利用各种先进的监测仪器来实时监测大坝的变形情况。
例如，通过安装位移传感器、倾斜仪、应变计等仪器来对大坝的位移、倾斜角度、应变等指标进行实时监测。
借助于这些仪器，可以获得大坝变形的详细数据，为大坝运行管理提供重要依据。
3. 数据处理方法：数据处理方法是对大坝变形监测数据进行分析和处理的方法。
通过采用时间序列分析、统计学方法、人工智能方法等，可以对大坝运行中出现的变形情况进行预测和判断。
数据处理方法的应用可以提高大坝变形监测的准确性和可靠性，对大坝的安全管理具有重要作用。
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Y2
引张钢丝 （有浮托） 浮托装置
垂径：悬链线最大垂度
S Y
H
H
H
SW
角度为α
H
钢丝的形状为悬链线，其最底端的近似的拉力的方向 为与水平方向夹角为α，根据悬链线的方程其值为：
Y 4Y = sin α ≈ tan α ≈ 1 S S 根据力平衡原理可得： 4
2H sinα = SW
S 2W Y= 8H
这些指标中，通过以下几个观测项目可以反映 大坝变形 表面水平位移观测 垂直位移观测（包括坝体表面、内部） 挠度（与以上联合，表征内部位移） 倾斜度 裂缝情况（变形的极端情况） 布点 一般在表面布设的点多一点，原因是：方 便、也是位移变化最大的部位 内部和各方向上的布点一般应该大于3个
§1 观测断面的布设
符号
向下为正，向上为负。
高精密水准法（表面垂直位移测定）
原理不讲，强调几点： 水准基点固定在岸坡灌浆廊道里，牢固，保护。特别 是对于土坝。
三角高程法
原理不讲 强调：精度要求高，仪器用全站仪（解决了 大气折光问题）
沉降板法 适用于监测分层垂直位移，坝体内部 垂直位移 原理
表面水平位移
？
表面垂直位移
？
裂缝
内部变形 ( 垂直向和 水平向)
大坝变形示意图（岱峪水库空腹重力坝）
大坝变形指标
表面位移 坝 体 内部位移 变 形 垂直位移 水平位移 垂直坝轴线 平行坝轴线 垂直位移 水平位移 垂直坝轴线 平行坝轴线
弯曲,用挠度表示 整体位移 倾斜,用倾斜度表示 裂缝,用裂缝开度表示
§2 水平位移观测
观测的方法 引张线法 视准线法 激光准直法 交会法 测斜仪与位移计 卫星定位法 导线法（全站仪）
各方法的适用性
坝型 方法 引张线法 重力坝 视准线法 激光准直法 视准线法 拱坝 交会法 导线法 视准线法 说明 一般坝体、坝基均适用 坝体较短时用之 包括大气和真空激光法，坝体较长时 用真空管法 重点测点用之 交会边较短，交会角较好时用之 一般实用，可用光电测距仪测定导线 的长度 坝体较短时用之
总 结
引张线法是通过测定“不变”的引张线 钢丝与“变形”的大坝坝体之间的变位 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
——这是大坝安全监测中，许多观测项目需要 建立的概念。
视准线法 基本原理 与引张线基本一致，但是其固定不动的“线” 是“光线”——经纬仪的光线
测点 纵断面线 观测基点
校核基点 横断面线 纵断面线
混凝土坝（重力坝、拱坝等）
位移观测 纵断面：在坝顶与廊道中各设置一个，坝高时在坝 中间部位增设置1～2纵断面 内部断面（横断面）：布置在最大坝高断面上，与 结构复杂断面处1～2个 挠度观测（倾斜观测与挠度观测设置一致） 同一坝段设置2～3条垂线即可，同一垂线设置多个 测点 裂缝观测（设在接缝、突变部位和重点部位） 横断面与纵断面应该相互交叉，共用一个测点
大气激光法 有条件 时用，可以布设管道 测斜仪或位移 测内部分层与界面位移时用之 土石坝 计 卫星定位法 坝体较长时用 交会法 同拱坝
大坝水平位移的特点 范围大 持续变形 量值小（混凝土坝mm级,土石坝cm级） 对量测方法的要求 参照基准 －反映大坝初始位置的点或者线， 并要求该点或线固定不变 测量手段 －量测基准与大坝的水平变位 提高精度的设施、措施和观测规范
关键点
观测基点固定位置应该稳固 观测基点的间距不能太大（由经纬仪的精度 决定） 用校核基点经常校核观测基点的位置 观测光线等因素影响
激光准直法
大气激光准直法 原理与视准线法相同，只是用激光束代替了经纬仪 人工瞄准，更精确。激光的特性是发散小，可以为 测量提供一条看得见摸不着的“直线”。 真空激光准直线法 激光在真空中衰减慢，可以长距离传播，测量距离 更长。
大坝安全监测
—设计、施工与资料分析 （第3、4课）
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第2章 变形观测
大坝变形的组成 大坝变形包括那些方面？ 那些是方便观测的，那些是不方便观 测的？那些地方变形大，那些地方变 形小，其特征点在什么地方？ 变形是连续的，观测点一定是有限 的，用那些有限的指标就可以反映大 坝的变形？
三向测缝仪
Any questions?
土石坝
位移观测 横断面 一般不少于2～3个 纵断面一般上游1～2个（正常高水位以上），下 游2～5个 内部断面：在横断面布设1～3个，每个断面布设 1～3个观测垂线，各观测垂线与观测纵断面保持一致 挠度观测（倾斜观测与挠度观测设置一致） 同一坝段设置2～3条垂线即可，同一垂线设置多个 测点 裂缝观测（设在接缝、突变部位和重点部位） 其中面板堆石坝一定在周边缝上设置裂缝观测
正垂线法
垂线固定块 坝顶
保护井 垂线钢丝
重锤 保护箱 油槽 油
倒垂线法
油 油槽 浮球 坝顶 保护井 垂线钢丝
基岩
§5 倾斜监测
概念 方法 倾斜仪：混凝土坝或土石坝 测斜仪：土石坝 精密水准：混凝土坝与土石坝
倾斜仪 就是一把带有地脚调节螺栓的水平尺， 可以测定倾斜的角度，用于表面倾斜测 量 测斜仪
5、防风管
为了防止张引线摆动。 测点必须用保护箱保护 防风、防锈，提高精度。
6、分段引张线
多设几个固定点，分段测定相对位移，并测定各 固定分点的位移，推算总位移。
7、 其他
对钢丝的要求、对标尺精度的要求等。
8、符号规定
水平位移指向下游和左岸为正——规范规定，符合 人们的习惯。
引张线的布设 在坝体表面沿坝轴线方向布置 观测基点一般设在坝体两端的不受 坝体变形影响的基岩上或廊道里 坝顶与下游侧布线多，上游侧布线 少
测点
坝体
观测基点 校核基点
河流
观测基点的构造
基点固定在坝两侧相对不变形的位置上，测点固 定在坝体上，与坝体同步位移。强制对中。 安装经纬仪 安装觇牌
强制对中设备
观测基点的观测墩
测点固定墩
觇标可以通过调节 螺丝左右移动
觇标：可以左右移动 标尺：固定在固定墩上
0 10 20
测点 固定 墩
观测过程
在大坝修好后，先将经纬仪安装在观测基点的固 定墩上（要强制对中） ，并将活动觇牌固定在 测点固定墩上（要强制对中），然后用经纬仪照 准对面的另一个观测基点的觇标，固定经纬仪转 向螺栓，使经纬仪不能转动，从而形成一条连接 两个观测基点的直线光线，再用经纬仪对准各个 测点，用活动觇标的微调螺栓调整觇标的位置， 使之十字线与经纬仪十字线重合，读取活动觇标 上游标的读数，作为初始读数。 在大坝运行期，用同样的方法测定觇标的测读读 数，测读读数与初始读数之差，就是要测定测点 的水平位移。
§6 裂缝观测
方法 测微器、卡尺、百分表和千分表 测缝计（单项、三向） 等等如表2－5所示 符号 裂缝张开为正，闭合为负
原理 宽度：利用固定在裂缝两侧的位移传 感器或卡尺、百分表等测量 长度：钢尺人工测量，探地雷达、电 视等新方法 深度：探地雷达，超声波等
强调面板坝周边缝的观测 面板坝的关键是面板的防渗作用，周边缝是 容易开裂的，监测非常必要 周边缝在水下，监测应该用遥测或其他可靠 方法 一般用三向测缝仪
沉降板
沉降仪法 有电磁式、钢弦式、电感式、水管式 等等，以电磁感应式用的多 原理
侧绳 探头 坝体 磁性环 测斜管 基岩
磁性环固定在坝体 上，与测斜管可以 相对滑动，因此其 位置随坝体的位移 而变动。
§4 挠度观测
挠度指坝体的分层变形情况（内部） 符号 向下游，向左岸为正 方法 正垂线法 倒垂线法 布置 混凝土坝：在最高坝段面处，拱冠处 土石坝：校核基准点 一般布置在灌浆廊道里
真空泵 光源 觇牌 真空泵
真空管
激光束
导线法
实际上和测量课所学的导线三角测量是一个原 理，只是要求的精度较高，一般用较高精度的 仪器如全站仪、测距仪等进行，适用于拱坝等 不能通视情况下的测量，这里不再介绍。
交会法
同上
§3 垂直位移监测
观测方法
精密水准法，适用于混凝土坝 三角高程法，适用于土坝（用全站仪） 沉降仪，观测内部点垂直位移 沉降板，观测内部点垂直位移 多点位移计，观测内部点各个方向的位移
引张线法
基本原理
测点
引张线
？ 观测基点
1、原理示意图
量测标尺与 设备 引张钢丝 大坝
重物
2、测点示意图
引张钢丝，与岸 边基点相连，相 对固定不动 测点与读数设备， 与坝体相连
标尺
测点随坝体变 形而移动
3、张拉固定结构示意图
钢丝 滑轮
夹具 重锤 固定墩
4、浮托原理示意图
引张钢丝 （无浮托）
Y1