垂线法测定坝体挠度
水库大坝水平位移与垂直位移监测方法分析
水库大坝水平位移与垂直位移监测方法分析【摘要】水库大坝的位移监测方法是当前一个重点研究的课题。
从当前的整体研究来看，主要有水平位移与垂直位移监测的方法，通过在不同技术环境下的综合运用，尤其是采用GPS技术的综合运用，能收到更好的效果。
本文将结合工程实例进行分析，将水库大坝的水平位移与垂直位移的监测方法更好的运用起来，形成良好的运用模式，研究提高GPS大地观测精度的方法.对GPS监测的高程数据进行平差处理，以便相邻两期监测所反映的垂直位移与实际变形情况相吻合，更好的发挥出水平位移与垂直位移监测的整体效能。
【关键词】水库大坝水平位移垂直位移监测方法在水库大坝水平位移与垂直位移监测技术与方法的运用中，通过结合GPS 技术布网以及视准线测量相结合的方式，对水库大坝的水平位移进行监测，并采用全局控制欲局部控制相结合的方式，建立水库大坝垂直位移的监测网络，形成水库变形技术处理的有效方式，能起到更好的实际效果。
1 概述水库大坝水平位移与垂直位移监测的概念1.1 水平位移监测从传统的水库大坝监测方式来看，水平位移通常使用的是采用经纬仪三角测量或者视准测量的有效方法，尤其是在结合水库大坝变形量的整体因素，在监测精确度要求高的情况下，就会产生更新的检测方式。
从传统方法向垂线、引张线的发展，更好的显示出自动化监测技术的不断发展，特别是步进电机式、光电式、感应式等自动遥感器的设备运用，更加促进了整个监测效果的精确度。
1.2 垂直位移监测垂直监测在水库大坝中的运用，主要采用人工光学水准测量，尤其是在自动化遥感测量的发展基础上，并伴随着静力遥测技术的出现，在我国研制的差动变压器以及电容式静力水准装置的运用，更好的提升了垂直位移监测技术的整体运用，并得到了广泛的应用。
2 分析当前水库大坝变形监测的主要技术手段2.1 土石坝安全监测技术运用土石坝安全监测技术是一项综合性的管路方式，其中，对于整个大坝的变形监测包括有更多的内容，主要有表面变形、内部形状转变、裂缝的形成、渗水现象的出现、岸坡位移等现象，要从安全的角度出发，将大坝表面的变形监测形成竖向位移监测与水平位移监测。
垂线法测定坝体挠度(精)
水利工程管理技术IIII职业教育水利水电建筑工程专业《水利工程管理技术》垂线法测定坝体挠度《水利工程管理技术》项目组2015年4月垂线法测定坝体挠度混凝土及砌石坝体水平位移沿坝体高程不同会不一样，一般是坝顶水平位移最大，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相对坝基的水平位移。
测定坝体挠度的垂线法分倒垂线与正垂线两种，分述如下。
（一）倒垂线观测1．倒垂线原理与设备倒垂线是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，浮体漂浮于液体上。
由于浮力始终铅直向上，故浮体静止的时候，必然与连接浮体的钢丝向下的拉力大小相等，方向相反，亦即钢丝与浮力同在一条铅垂线上。
由于钢丝下端埋于不变形的基岩中，因此钢丝就成为空间位置不变的基准线。
只要测出坝体测点到钢丝距离的变化量，即为坝体的水平位移。
倒垂线装置由浮体组、垂线和观测台构成。
2．现场观测观测前，首先应检查钢丝的张紧程度，使钢丝的拉力每次基本一致。
达到这一要求的做法，是在钢丝长度不变的情况下，观测油箱的油位指示，使油位每次保持一致，浮力即一致，钢丝的拉力也就一致了。
其次要检查浮筒是否能在油箱中自由移动，做到静止时浮筒不能接触油箱。
浮筒重心不能偏移，人为拨动浮筒后应回复到原来位置。
还要检查防风措施，避免气流对浮筒和钢丝的影响。
检查完毕后，应待钢丝稳定一段时间才进行观测。
观测时，将仪器安放在底座上，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。
观测中照明灯光的位置应固定，不得随意移动。
用于倒垂线观测的仪器有很多种，分为光学垂线仪、机械垂线仪与遥测垂线仪三类。
不同仪器的操作方法，读数系统也略有差异，可参见仪器的使用说明进行。
每次观测前，对光学垂线仪还应在专用检查墩上进行零点检查。
大坝坝体变形监测的技术方法与应用
大坝坝体变形监测的技术方法与应用摘要：面对溃坝事件带来的巨大损失，人们深刻的认识到大坝的安全监测的重要性。
采用监测技术对大坝坝体进行变形监测，测出大坝上各点的位置变化，才能分析大坝安全运行状态，并建立大坝的变形预测模型，实现大坝变形的定量预测。
只有这样，才能及时发现大坝的异常变化，对其安全性能做出准确的判断，然后采取必要措施，防止事故的发生。
关键词：大坝变形监测；位移量；监测点；近年来，随着我国水利工程建设的快速发展，如何保证水电站施工质量的安全运行已经引起了各大水电站的广泛关注。
在水电站的建设中，大坝的变形监测在水利工程安全监测中尤为重要。
一、大坝变形监测的主要技术1.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，主要要求它们的端点稳定，所以必须要作适当的布置，只能定期地测定端点的位移值，而将观测值加以改正。
视准线观测方法具有速度快、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。
不足的是对较长的视准线而言，由于视线长，使照准误差增大，甚至可能造成成照困难。
当视准线太长时，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。
2.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。
3.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。
水电站大坝安全监测设施管理维护技术要求
水电站大坝安全监测设施管理维护技术要求周建波;王玉洁【摘要】监测设施的管理维护是监测工作的一项重要内容,通过对监测设施的检查维护、更新改造、停测报废等工作,确保监测系统正常可靠运行.【期刊名称】《大坝与安全》【年(卷),期】2019(000)001【总页数】3页(P24-26)【关键词】监测设施;管理维护;技术要求【作者】周建波;王玉洁【作者单位】国家能源局大坝安全监察中心,浙江杭州,311122;国家能源局大坝安全监察中心,浙江杭州,311122【正文语种】中文【中图分类】TV698.1据统计，国内433座水电站大坝中，采用自动化监测的有263座，占61%，监测系统规模平均为439个测点，部分大坝监测系统规模已超过1万个测点，监测系统规模与工程等别匹配，每提高一个等别，监测系统平均测点数量增加2～3倍[1]。
监测系统完建投入运行后，为了确保监测系统长期可靠运行，定期开展检查维护是必要的。
监测系统包括监测设施和监测软件，监测设施又由监测仪器设备和辅助设施组成，由于监测仪器设备大多由精密仪器设备组成，对工作环境、保养维护有较高的要求。
大坝安全监测技术的发展已有120余年，经历了3代[2]，但监测设施保养维护的技术要求往往以厂家提供的仪器说明书为主，电力企业根据实际情况制定相应的监测系统维护规程。
2016年颁布的DL/T 1558-2016《大坝安全监测系统运行维护规程》开始从行业层面明确了监测设施的检查、保养、维护等技术要求。
1 监测设施管理维护基本要求监测工作的基本任务是了解大坝工作性态，掌握大坝变化规律，及时发现异常现象或者工程隐患。
监测设施的管理维护是监测工作的主要内容之一，通过监测设施管理维护，保障监测设施能正常工作，真实反映大坝工作性态。
《水电站大坝安全监测工作管理办法》（国能发安全〔2017〕61号）（简称监测管理办法）明确了监测设施管理维护的总体要求，包括：（1）通过整理分析监测数据，对测值的可靠性和监测系统的完备性进行评判；（2）加强监测系统的日常巡查、年度详查和定期检查，定期对监测仪器设备进行校验，对监测仪器设备的异常情况进行处理；（3）当监测系统不能满足大坝运行安全要求时，应当进行更新改造；（4）不得擅自减少监测项目、测点、测次和期限，监测设备封存或报废、监测频次和期限的调整应履行相应的手续。
运行期水库大坝变形监测系统常见问题与改进建议
运行期水库大坝变形监测系统常见问题与改进建议杨敏刚;李战备;张金杰【摘要】当前我国已成为世界上水库最多的国家,已有8万余座,大部分水库已经处于运行期.水库大坝作为国民经济重要的基础设施,其安全性备受瞩目.变形监测是大坝安全监测重要的一部分,可以较为直观地反映水库大坝的变形位移情况,但有些水库大坝运行期间,变形监测系统会出现各种问题.文章阐述部分水库大坝运行期变形监测系统出现的问题以及改进方案,以供其他单位参考借鉴.【期刊名称】《大坝与安全》【年(卷),期】2017(000)002【总页数】5页(P18-21,27)【关键词】大坝;运行期;变形监测【作者】杨敏刚;李战备;张金杰【作者单位】葛洲坝集团试验检测有限公司,湖北宜昌,443002;葛洲坝集团试验检测有限公司,湖北宜昌,443002;葛洲坝集团试验检测有限公司,湖北宜昌,443002【正文语种】中文【中图分类】TV698目前，我国已建成水库近8.7万座，其中包括三峡、丹江口、小浪底等大型水库，也包括建于20世纪50～60年代的小型水库。
众所周知，水库大坝作为国民经济重要的基础设施，其安全性备受瞩目。
由于历史原因、三边工程（边勘测、边设计、边施工）等“先天因素”[1]及后期管理不当引起的维护费用不足等，造成了大量病险水库的存在。
许多水库大坝主管单位缺乏专业的监测知识，导致变形监测设施设备在设计、施工及运行期间也遭受不同程度的破坏和损毁，甚至造成监测项目不可恢复的重大损失。
大坝安全监测既是大坝长期安全运行的保障手段，又是工程管理的耳目，在安全运行管理中起着无可替代的关键作用，同时也是大坝实际状况的信息采集和分析评价不可或缺的可靠途径，只有及时掌握大坝运行性态，才能防患于未然，以杜绝溃坝灾难。
（1）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。
常用观测方法分基准线法、大地测量方法两大类。
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、真空激光准直法、垂线法。
水利工程管理技术——任务二 混凝土坝及浆砌石坝的变形观测
【项目二】学习目标
通过本项目的学习，要求学生掌握混凝土坝及浆砌石坝的变形、基 础扬压力、应力、应变和温度观测，混凝土坝及浆砌石坝抗滑稳定性不 够、裂缝、渗漏的处理；
熟悉混凝土坝及浆砌石坝的巡视检查与日常维护； 了解混凝土坝及浆砌石坝监测的仪器设施。
项目二 混凝土坝及浆砌石坝 的监测与维护
项目二 混凝土坝及浆砌石坝的监测与维护
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
项目二 混凝土坝及浆砌石坝的监测与维护
二、垂线法测定坝体挠度
（一）倒垂线法
油 油槽
浮球
坝顶
A
保护井
δA A′
垂线钢丝
δB
B
B′
基岩
C C′
项目二 混凝土坝及浆砌石坝的监测与维护
二、垂线法测定坝体挠度
（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。
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。
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
项目二 混凝土坝及浆砌石坝的监测与维护
四、坝体伸缩缝和裂缝观测
水电站大坝安全监测设施管理维护技术要求
水电站大坝安全监测设施管理维护技术要求摘要：水电站大坝当蓄水运行以后，常常受到自然灾害或者溶蚀、冲刷、渗流、融冻等因素的影响，导致大坝材料老化，使用寿命骤减，甚至还会危及大坝下游人民群众的生命财产安全。
因此，水电站大坝安全监测设施对预防安全事故的发生起到至关重要的作用。
本文将结合水电站大坝安全监测中存在的问题，围绕安全监测设施管理维护技术的要点及相关要求展开全面论述。
关键词：水电站大坝；安全监测设施；管理维护技术我国大多数水电站大坝修建的时间跨度较长，虽然在运行过程中，经常性的对大坝进行维护，但是大坝的安全隐患依然得不到彻底根治和清除，这其中与大坝安全监测设施有着直接关联，为此，大坝管理维护人员不断采用新技术、新方法、新工艺，旨在确保大坝的安全监测设施能够正常运转，以降低安全事故的发生几率。
一、水电站大坝安全监测存在的问题（一）管理程序混乱，监测设备老化部分水电站大坝的安全监测设备年代久远、严重老化，设备的监测数据不精准，可靠度相对较低，甚至一些规模较小的大坝没有安全监测设施，日常的安全监测完全依赖于人工巡视和排查，管理方法比较落后，这就埋下了诸多安全隐患。
加之管理人员在工作交接时，没有提供完备的交接手续，交接秩序混乱，在日常开展维护工作时，只是走走过场、走走形式，将设备的小故障、小问题抛在脑后，日积月累就变成了大问题、大故障，导致安全事故的发生几率大幅提升。
（二）经费投入不足，自动化水平低对于一些小型的水电站大坝来说，在经费投入方面，力度较小，各级管理人员对大坝安全监测设施的重要性缺乏正确认识，使得监测设施的自动化水平低下。
个别大坝的自动化监测设备刚刚投入运营使用，就将原有的人工监测装置拆除，导致监测数据没有对比性，精准度大打折扣[1]。
（三）忽略监测管理重要阶段，导致监测数据出现偏差大坝的首次蓄水是安全监测的重要阶段，但是，工作人员往往忽略了这一阶段的重要性。
只综合考量了大坝的设计阶段、施工阶段以及运行阶段，这就使大坝发生安全事故的可能性急剧上升。
推荐：混凝土大坝变形监测水平位移和挠度的方法选择的规定
混凝土大坝变形监测水平位移和挠度的方法选择的规定【学员问题】混凝土大坝变形监测水平位移和挠度的方法选择规定？【解答】1.坝体挠度宜采用垂线观测。
坝基挠度可采用倒垂组或其他适宜方法观测。
2.重力坝或支墩坝坝体和坝基水平位移宜采用引张线法观测，必要时可采用真空激光准直法。
若坝体较短、条件有利。
坝体水平位移可采用视准线法或大气激光准直法观测。
3.拱坝坝体和坝基水平位移宜采用导线法观测。
若交会过长较短、交会角较好，坝体水平位移可采用测边或测角交会法观测。
有条件时亦可采用视准线法观测。
4.拱坝和高重力坝近坝区岩体水平位移，应布设边角网（包括三角网、测边网）观测，个别点可采用倒垂线或其他适宜方法观测。
5.准直线和导线的两端点、交会法的工作基点，应尽量设置倒垂线作为基准。
引张线、导线、真空激光准直的两端点，也可设在两岸山体的平洞内。
视准线可在两端延长线外设基准点；交会法工作基点可用边角网校核。
6.重力坝或支墩坝如坝体较长，需分段设引张线时，分段端点应设倒垂线作为基准。
当地质条件较差，对倒垂锚点的稳定性有怀疑时，可采用连续引张线法进行校核。
7.坝基范围内的重要断裂或软弱夹层，应布置倒垂组或多点位移计监测其变形。
8.观测高边坡或滑坡体的水乎位移时，基准点和工作基点应尽量组成边角网。
测点可用视准线和交会法观测。
深层位移可采用倒垂组、多点位移计、挠度计或测斜仪等进行观测。
以上内容均根据学员实际工作中遇到的问题整理而成，供参考，如有问题请及时沟通、指正。
结语：借用拿破仑的一句名言：播下一个行动，你将收获一种习惯；播下一种习惯，你将收获一种性格；播下一种性格，你将收获一种命运。
事实表明，习惯左右了成败，习惯改变人的一生。
在现实生活中，大多数的人，对学习很难做到学而不厌，学习不是一朝一夕的事，需要坚持。
希望大家坚持到底，现在需要沉淀下来，相信将来会有更多更大的发展前景。
正垂线法观测挠度在地铁1#线桥梁工程中的应用
正垂线法观测挠度在地铁1#线桥梁工程中的应用作者：胡军来源：《建筑建材装饰》2013年第10期摘要：随着经济的飞速发展，地铁已成了一种方便快捷的代步工具。
地铁穿越的土体工程地质及水文地质条件复杂多变，桥梁结构类型多，有混凝土梁桥、铜箱梁桥、钢桁架桥、斜拉桥、u形梁桥等。
本文主要概述了正垂线法观测桡度的主要设备及各设备的作用；正垂线法具体观测原理和观测方法的改进以反使用正垂线法应注意的事项。
关键词：荷载；挠度；监测分析；坐标仪器前言随着我国经济的不断发展，城市地铁也得到了迅速发展。
地铁工程的设计贯穿于整个地铁工程项目，其覆盖项目的各个方面，可见地铁工程设计的重要性。
就地铁工程设计的特点而言，其建设周期往往很长，并且投资很大，同时由于其沿线的方向上周边环境都在不断的变化，使得其规模要求也就不尽相同，设计中还必须关注施工技术是否具有很好的成熟性和可靠性等。
桥梁结构在承受施工过程中的临时荷载时，梁体会因荷载作用而发生微量变形，由于一些荷载作用时间短、频率小、荷载局部集中，但又不属于活载类型，因而要对承力粱体进行区域内的挠度观测，观测方式的选择会直接关系到梁体变形观测的准确性，在进行这类荷载挠度观测时，即要考虑到荷载的特殊性、施工环境的特殊性，又要考虑到观测结果必须精确。
1挠度观测方式的选择在进行地铁跨越海河大桥段高架桥钢结构的实施作业时，出现前述类型的荷载作用在东南半环海河大桥上的情形，则需要对海河大桥进行严密的变形监测，挠度监测是变形监测的重要部分。
在进行挠度检测方式选择上侧重于两种检测方式：正垂线法；较为新型的OY偏角仪观测法。
而实际上荷载作用于海河大桥上的时间段为1-2.5h，采用0Y偏角仪观测法根据工程的具体情况很不实际，所以采用了正垂线法对桥梁挠度进行了观测，效果非常理想，能够达到工程实际需要的期望值。
2正垂线法观测挠度介绍（1）正垂线法的主要设备包括悬线装置、固定与活动夹线装置、观测墩、垂线、重锤、透明广口容量杯、清油。
水利水电工程测量技术
浅谈水利水电工程测量技术摘要：测量技术贯穿于水利水电工程勘测、设计、施工以及竣工等流程，为水利工程满足设计与使用标准发挥积极作用，目前我国存在一些水利工程项目因选择不合理的测量技术，而导致出现测量高误差、低精度和施工效率低等情况。
本文详细阐述水利工程常见的测量技术，深入剖析变形测量、水下地形测量、地下洞口测量、地形测量等技术要点，对总结我国现有测量水利工程技术具有积极指导意义。
关键词：水利水电；工程测量；技术要点前言：随着工程测量技术高速发展与测量设备更新不断加快，水利工程测量朝着数据采集自动化、数据处理规范化、数据测量精确化的方向快速发展。
在工程测量领域中，水利水电工程测量是专业对水利水电工程进行测绘服务的学科，根据目前水利水电工程的施工环节，将其测量阶段分为勘察设计、施工建设以及运营使用阶段。
水利与水电的测量工程内容主要包括变形测量、水下地形测量、地下洞口测量、地形测量等，在测量过程中融入大地测绘技术、卫星定位技术、数字遥感技术以及地理信息技术等先进科学技术，其测量技术已经涉及路线测绘、地界测量、计量测量等领域。
1.变形测量变形测量主要通过测量对变形物体，来判断物体内部与空间位置形态的主体变化，水利工程的变形测量的内容涉及工作基点、基准网点、材料监测、构件变形分析等内容，目前变形测量常采用基准线法、大地测绘法、静力液体水准测绘法等。
1.1基准线测绘法基准线法是测量人员在水利水电工程测量中最广泛使用的测量方法，主要是测量对象为重力坝、土石坝以及支墩坝等体量较大的坝体，测量人员对体量较小的坝体通常选择准直激光法、视准线法进行测量，对于拱坝坝体则选择垂线法进行测量。
视准线法主要是用来监测坝体水平位移的方法，具有高精度、低成本、监测速度快等特点，视准线读数设备由传统人工视准测读仪快速发展为先进的光电跟踪式视准仪、感应式电容视准仪以及电磁式视准仪，实现了自动化实时监测。
垂线法主要是用来监测坝体纵向位移变形的方法，其中正垂线法主要运用在监测水利工程不同高度的水平位移、挠度以及斜率等。
精密垂准测量
精密光电投点
带水银池的激光垂准仪：仪器置于垂 准基点处，调整平面反射镜，使观测 者能直接看到平行光管分划板的像， 与它从平面镜反射回来的像严格重合。 再借助于精密微动机构调整激光管及 整台仪器，直到由平面镜及水银表面 反射回来的两束激光都聚集在平行光 管十字丝的中心为止。此时，仪器就 处于严格的垂准状态，拿掉水银盒， 激光束就铅垂地下投。该仪器垂直投 影精度可达1.0″。
根据铅垂线的方向分为 天顶仪 天底仪
光学垂准仪
光学垂准仪
光学垂准测量的误差来源
（1）仪器的竖轴倾斜误差：竖轴误差是无法 利用观测方法进行消除的，在垂准测量中属系统 误差分量。 （2）竖轴的加工精度：为克服视准轴与竖轴 不严格重合而产生的投影误差，应旋转照准部在 相隔120°的三个方向上投点，取三个投影点的重 心作为最终结果。 （3）垂准仪的调焦误差：只要竖轴严格处于 铅直位置，且在同一点的三个方向投影中，一旦 完成调焦后，不再变动调焦透镜，那么由首次调 焦产生视准轴变化的误差，在互为120 °的三个 方向投点取重心后，可以有效地得到消除。
机械法
大坝的挠度观测采用在坝体 竖井中从坝顶附近挂下一根 铅垂线而直通至坝底。在铅 垂线的不同高程上设置测点， 以坐标仪测出各点与铅垂线 之间的相对位移值，这种方 法称为正垂线法。
机械法
深埋入基岩以下的倒锤线装 置，它是利用钻孔，将垂线 (直径0.8～1.0mm的不锈钢丝) 一端的连接锚块深埋到基岩 之中。垂线另一端与一浮体 相连接，垂线在浮力的作用 下被拉紧，始终可以回复到 铅直的位置上，并静止于该 位置，从而提供了在基岩下 一定深度的基准点。
激光垂准
记录目标靶的中心点（定为A点）位置后，将仪 器旋转180°，得到激光光斑的另一点位置（定为B 点）。A、B两点连线的中点即是地面控制点的上引 点（注：高精度测量时可在0°,90°,180°,270° 各取一点，四点交叉线即为垂准点）。
水利工程管理——混凝土及砌石坝的检查观测
教学内容
板书或旁注
第二节混凝土及砌石坝的变形观测
观测的目的：
混凝土和砌石坝建成蓄水后，在各种荷载、不同地质状况和气温影响下，坝体必然产生变形。坝体变形与影响因素之间的因果关系有一定的规律和相关变化。如果坝体的变形是符合客观规律的，数值在正常范围内，则属于正常现象，否则，变形会影响建筑物正常运用，甚至危及建筑物的安全。由于混凝土及砌石坝的特点，一旦发生异常现象，往往是大坝事故的先兆。因此，在大坝整个运行期间进行系统全面的观测，掌握大坝变形的特点，寻找变形与影响因素之间的规律，用以指导工程运行，对保证工程安全是十分重要的。
教学内容
板书或旁注
第一节混凝土及砌石坝的巡视检查
一、重点巡查的部位及病害
1、为了及时发现对混凝土及砌石坝运行不利的异常现象，结合仪器设备的观测成果综合分析坝的运行状态，应对混凝土及砌石坝、泄洪建筑物、水闸等进行巡视检查。
对混凝土和砌石坝，应对坝顶、上下游坝面、溢流面、廊道以及集水井、排水沟等处进行巡视检查。
（5-1）
式中：r为离服从标尺上读取的毫米整数。
由图5-6可知b－a＝D-d，即钢丝直径与标尺分划线粗度的差值为定值。同样，该值可作为检查读数有无错误和精度的标准。
教学内容
板书或旁注
（三）端点变位测定
引张线的端点一般设在坝体上，会随坝体变形而位移。对设于坝顶的引张线，其端点变位可用视准线法或精密丈量等方法棱铡。设在廊道内的引张线，其端点变位一般用倒垂线观测（原理见本节）。倒垂线设置在引张线端点附近，在引张线端点基座上增设位移标心A，在倒垂线观测墩上设置位移标心E，如图5-10所示。
表51应变计规格及参数s100s150as150bs250尺寸标距lmm100150150250有效直径dmm2l29端部直径dmm2737应变测拉伸10610004001200600量范围压缩1061500200012001000最小读数f1060ol0时自由状态电阻比z00960010400弹性模数egmpa14724514701960147245294490温度测量范围2560表52温度计的规格和主要参数尺寸参数长度lmm12060直径dmm12性能参数温度测量范围307030700时公称电阻值r?0436233公称温度常数a10电阻温度计的计算公式为56t温度计所测温度
《水利工程测量》课程标准
《水利工程测量》课程标准一、课程性质《水利工程测量》课程是实现专业培养目标的主干课程，培养学生水利工程测量岗位的职业能力和职业素质，使学生能够胜任水利工程测量岗位的工作，保证了专业培养目标的实现。
二、课程目标通过《水利工程测量》课程教学，使学生能够具备完成库区地形测量、渠道测量、水工建筑物施工测量、水工建筑物变形观测、地形图的应用等水利工程测量岗位典型工作任务的能力和素质。
1．在水利工程建设环境中熟练操作经纬仪、水准仪、全站仪等常用测量仪器；2．完成库区平面控制的外业和内业计算；3．完成库区水准测量、三角高程测量的外业操作及内业计算；4．完成测库区地形图、水下地形图测量工作；5．完成渠道控制测量、带状地形图测绘、渠道中线测量、渠道纵横断面测绘等工作；6．完成水利工程施工控制测量、水利工程施工放样的基本工作、大坝施工测量、水闸施工测量、水库移民线测量等水利工程施工测量等工作；7．水工建筑物变形观测（包括水平位移观测、竖直位移观测、倾斜观测、挠度观测）等工作；8．掌握水利工作测量基本理论和各项任务的作业要求；9．具备在水利工程建设环境的安全意识及团结协作精神。
三、课程内容和要求表1 学习领域描述学习领域：水利工程测量开设时间：第3学期学时：7 0+2W职业活动描述：以水利工程测量规范为作业依据，建立库区统一的平面及高程控制系统，测库区地形图、水下地形图测量、带状地形图测绘、渠道中线测量、渠道纵横断面测绘、水利工程施工测量、水工建筑物变形观测，以保证水利工程安全合理进行。
职业资格证书：工程测量工、资料管理员学习目标：1．在水利工程建设环境中熟练操作经纬仪、水准仪、全站仪等常用测量仪器；2．完成库区平面控制的外业和内业计算；3．完成库区水准测量、三角高程测量的外业操作及内业计算；4．完成测库区陆地形图、水下地形图测量工作；5．完成渠道控制测量、带状地形图测绘、渠道中线测量、渠道纵横断面测绘等工作；6．完成水利工程施工控制测量、水利工程施工放样的基本工作、大坝施工测量、水闸施工测量、水库移民线测量等水利工程施工测量等工作；7．水工建筑物变形观测（包括水平位移观测、竖直位移观测、倾斜观测、挠度观测）等工作；8．掌握水利工作测量基本理论和各项任务的作业要求；9．具备在水利工程建设环境的安全意识及团结协作精神。
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。
混凝土大坝变形监测倒垂线设计
混凝土大坝变形监测倒垂线设计混凝土大坝是水利工程中的主要建筑物之一，承担着水库调节水流、供水、发电等多种功能。
但是，由于环境因素、物理因素等多种因素的影响，混凝土大坝在使用过程中可能会出现变形，包括坝体倾斜等问题，对于大坝的稳定性和安全性造成了影响和威胁。
为了及时发现和解决这些问题，需要对大坝进行变形监测。
本文将介绍混凝土大坝变形监测倒垂线设计的相关知识。
一、倒垂线概述倒垂线是在工程施工或运行中对物体进行变形监测的一种简便有效的方法。
它是指在物体悬挂的重物（比如一根线或一块板）上，在一端垂挂一个金属球，用来反映物体的变形情况。
倒垂线的基本原理是利用重力的作用，通过测量重物的位移和偏转角度，计算出物体的变形程度。
倒垂线具有响应速度快、精度高、适用范围广等优点，因此在大型工程中被广泛应用于变形监测。
在混凝土大坝变形监测中，倒垂线可以用来测量坝体的变形和扭曲程度，及时提醒工程师进行修复和维护工作，保障大坝的安全和稳定运行。
二、混凝土大坝变形监测设计混凝土大坝的变形监测需要设计一个合理的倒垂线系统，以确保测量结果的准确性和可靠性。
以下是混凝土大坝变形监测倒垂线设计的步骤和要点：1. 选取倒垂线位置首先需要选取倒垂线的位置。
在混凝土大坝中，通常会在坝体上、坝身内、坝基固结区等位置设置倒垂线，以便对大坝进行全面监测。
具体选择哪些位置应根据机理分析、资料统计、实地检测等多种方法进行确定。
2. 设计倒垂线长度和材质倒垂线的长度应根据具体测量需要和各种因素进行综合考虑而确定。
一般来说，倒垂线长度越长，则测量结果越精确。
但是，过长的倒垂线可能会增加施工难度和成本。
因此，需要根据实际情况进行折中和比较，选定最合适的倒垂线长度。
材质的选取也非常重要。
一般情况下，倒垂线需使用不易变形的材料，如钢线、钢板等，以保证测量结果的准确性和稳定性。
3. 安装测量设备在倒垂线的末端，需要安装倾斜仪、变化量传感器等测量设备，以便进行数据采集和分析。
芙蓉水库大坝安全监测设计与埋设安装及初期成果分析
应变、基岩变位、坝体接缝、坝体温度、水库水温
和水位 等监 测项 目。 大坝设 置 ２ 水平观 测 断面 和 １ 个 个垂 直 观 测 断
面。水平观测断面高程为 ２９ ５ｍ和 ２９ ３ｍ；垂直观测
断 面分别 位于 ６ 坝段 。 号
大坝基础灌浆排水廊道内共设置 ２ 个三角量水
堰 ，设于集水坑进 口。另大坝下游 ６ 个抗力体排水 平洞出口各设 １ 个三角量水堰 。 ５ ）坝基扬压力监测 扬压力测压管布置于基础灌浆排水廊道下游侧 ， 每问隔 １ 个坝段布置 １ 个测压管， 全坝共设 ６ 个。测 压管孔 口设置压力表进行人工测量。当水位较低时 采用电钡水位计观测。测压管埋入基岩深度为 １ 。 ０ ｍ ６ ）绕坝渗流监测 绕坝渗流观测孔布置于大坝下游，两岸共布置 ６ 个测压孔 ，钻孔深入地下水 位以下 ，采用电测水
【 关键词】安全监测 设计 仪器埋设 初期成果
芙蓉水库
常山县芙蓉水库 工程位于浙 江省 常 山县芙 蓉 乡，水库总库容９ ８ 万 ｒ 、电站装机容 量为 ２ ０ ｎ ５ ３ × ８ ０ｋ ００Ｗ。大坝采用抛物线双 曲变厚拱坝 ，坝体材
基点对坝体水平位移测点进行边角交会观测 。大坝
水平位移观测采用与 “ 徕卡 Ｔ Ａ ８０ Ｃ １０”同精度的全
力分布的特点 ，大坝共布置 ８ 组五向应变计和无应 办计、１ 组五向应变计 配套 １ 支无应力计。应 变计 和无应力采用差动电阻式 ，耐水压 １ Ｍ ａ ． Ｐ。 Ｏ
通视的工作基点和 ２ 个校核基点。工作基点与坝顶
测 点能通 视 。
二滩水电站大坝垂线监测系统评析
6科技资讯科技资讯S I N &T NOLOGY I NFORM TI ON2008N O .10SCI ENC E &TECH NOLOG Y I N FOR M A TI ON工程技术1坝址工程地质二滩水电站坝址位于四川省雅砻江下游河段,为深切对称“V ”型峡谷,此处雅砻江流向为S60°E,左岸谷坡坡度25°～45°,右岸谷坡坡度30°～45°,组成坝基的岩石为二叠系玄武岩(P 2B )和后期侵入的正长岩(§c)与少数辉长岩(γ),坝址处于南北向背斜向南倾伏端的南东翼,由二叠系玄武岩组成单斜构造,其产状为N E 60°～70°/SE ∠30°～40°,构造破坏微弱,结构面有断层、小型构造破碎带、错动面和侵入接触破碎带和节理裂隙。
2垂线布置二滩拱坝共布置了8条倒垂、10条正垂,分别用来监测坝基挠度和坝体在不同高程上的水平位移,由于二滩拱坝基本对称,因此垂线基本对称布置在拱冠坝段及左右1/4拱弧处坝段,右岸垂线位置由于考虑到F20断层和软弱岩带的影响略有调整。
二滩拱坝垂线装置为法国T l e m a c o 公司生产的仪器,垂线采用0.8m m 的不锈钢丝,读数坐标仪有遥测坐标仪和人工读数盘各一套,P150-P130型遥测坐标仪可以通过信号传输电缆在控制室内采集数据,人工读数盘(EDF/DT G 型)可以在遥测故障时进行人工测读,同时还可与遥测结果进行校核。
3垂线数据采集二滩大坝所有内部埋设仪器和垂线、引张线、伸缩仪、静力水准仪均纳入到测量控制单元(M CU)中,在系统正常工作情况下,垂线的数据一般由测量控制单元采集并通过信号电缆传输到I BM 微机内经数据整编后进入数据库。
3.1遥测坐标仪工作原理二滩大坝安装的遥测坐标仪是二向坐标仪,为了测量坝体径切向位移,遥测坐标仪在大坝左右岸方向(y 方向)和上下游方向(x 方向)各配置了一组感应传感器,二组电感线圈在水平面上互相垂直布置,由于传感器在电感线圈中位置的变化,根据振荡电路的原理,在同一时刻测试x 、y 两组电感回路的振荡频率f 1、f 2,由TELE M AC FC3DC 读数仪测读出两回路振荡频率差F=f 1-f 2,此频率差值经测量控制单元(M CU )传入微机,再经转换计算出垂线与坐标仪位置的相对位移变化量。
垂线法测定坝体挠度
职业教育水利水电建筑工程专业《水利工程管理技术》垂线法测定坝体挠度《水利工程管理技术》项目组2015 年4 月垂线法测定坝体挠度混凝土及砌石坝体水平位移沿坝体高程不同会不一样，一般是坝顶水平位移最大，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相对坝基的水平位移。
测定坝体挠度的垂线法分倒垂线与正垂线两种，分述如下。
（一）倒垂线观测1．倒垂线原理与设备倒垂线是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，浮体漂浮于液体上。
由于浮力始终铅直向上，故浮体静止的时候，必然与连接浮体的钢丝向下的拉力大小相等，方向相反，亦即钢丝与浮力同在一条铅垂线上。
由于钢丝下端埋于不变形的基岩中，因此钢丝就成为空间位置不变的基准线。
只要测出坝体测点到钢丝距离的变化量，即为坝体的水平位移。
倒垂线装置由浮体组、垂线和观测台构成。
2．现场观测观测前，首先应检查钢丝的张紧程度，使钢丝的拉力每次基本一致。
达到这一要求的做法，是在钢丝长度不变的情况下，观测油箱的油位指示，使油位每次保持一致，浮力即一致，钢丝的拉力也就一致了。
其次要检查浮筒是否能在油箱中自由移动，做到静止时浮筒不能接触油箱。
浮筒重心不能偏移，人为拨动浮筒后应回复到原来位置。
还要检查防风措施，避免气流对浮筒和钢丝的影响。
检查完毕后，应待钢丝稳定一段时间才进行观测。
观测时，将仪器安放在底座上，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。
观测中照明灯光的位置应固定，不得随意移动。
用于倒垂线观测的仪器有很多种，分为光学垂线仪、机械垂线仪与遥测垂线仪三类。
不同仪器的操作方法，读数系统也略有差异，可参见仪器的使用说明进行。
每次观测前，对光学垂线仪还应在专用检查墩上进行零点检查。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
职业教育水利水电建筑工程专业《水利工程管理技术》
垂线法测定坝体挠度
《水利工程管理技术》项目组
2015 年4 月
垂线法测定坝体挠度
混凝土及砌石坝体水平位移沿坝体高程不同会不一样，一般是坝顶水平位移最大，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相对坝基的水平位移。
测定坝体挠度的垂线法分倒垂线与正垂线两种，分述如下。
（一）倒垂线观测
1．倒垂线原理与设备
倒垂线是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，浮体漂浮于液体上。
由于浮力始终铅直向上，故浮体静止的时候，必然与连接浮体的钢丝向下的拉力大小相等，方向相反，亦即钢丝与浮力同在一条铅垂线上。
由于钢丝下端埋于不变形的基岩中，因此钢丝就成为空间位置不变的基准线。
只要测出坝体测点到钢丝距离的变化量，即为坝体的水平位移。
倒垂线装置由浮体组、垂线和观测台构成。
2．现场观测
观测前，首先应检查钢丝的张紧程度，使钢丝的拉力每次基本一致。
达到这一要求的做法，是在钢丝长度不变的情况下，观测油箱的油位指示，使油位每次保持一致，浮力即一致，钢丝的拉力也就一致了。
其次要检查浮筒是否能在油箱中自由移动，做到静止时浮筒不能接触油箱。
浮筒重心不能偏移，人为拨动浮筒后应回复到原来位置。
还要检查防风措施，避免气流对浮筒和钢丝的影响。
检查完毕后，应待钢丝稳定一段时间才进行观测。
观测时，将仪器安放在底座上，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。
观测中照明灯光的位置应固定，不得随意移动。
用于倒垂线观测的仪器有很多种，分为光学垂线仪、机械垂线仪与遥测垂线仪三类。
不同仪器的操作方法，读数系统也略有差异，可参见仪器的使用说明进行。
每次观测前，对光学垂线仪还应在专用检查墩上进行零点检查。
计算坝体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。
3．观测精度
进行挠度观测时，一般应观测两测回。
自上而下（或自下而上）逐点观测为第一测回，而自下而上（或自上而下）逐点观测为第二测回。
每测回应照准两次分别进行读数，一测回中的两次读数差应不大于O.lOmm，取平均值作为该测回的观测值。
当两测回不大于O.15mm 时，可取其平
均值作为本次观测成果。
（二）正垂线观测
1．观测原理与正垂线布置形式
图2-7正垂线多点支承和一点支承示意图
(a)多点支承关系示意图；(b)多点支承结构示意图；
(c) 一点支承关系示意图；(d) 一点支承结构示意图；
1-悬挂装置；2-夹线装置；3-坝体观测点；
4-坝底观测点；5-观测墩；6-重锤；7-油箱；
1．观测原理与正垂线布置形式
正垂线是在坝的上部悬挂带重锤的不锈钢丝，利用地球引力使钢丝铅垂这一特点，来测量坝
体的水平位移。
若在坝体不同高程处设置夹线装置作为测点，从上到下顺次夹紧钢丝上端，即可
在坝基观测站测得测点相对坝基的水平位移，从而求得坝体的挠度，这种形式称为多点支承一点
观测的正垂线，如图2-7（a．、（b．。
如果只在坝顶悬挂钢丝，在坝体不同高程处设置观测点，测
量坝顶与各测点的相对水平位移来求得坝体挠度的，称为一点支承多点观测正垂线，如图2-7（c．、（d．。
2．正垂线装置的构成
不论是多点支承还是一点支承正垂线，一般由以下几部分构成。
（1）悬挂装置。
供吊挂垂线之用，常固定支撑在靠近坝顶处的廊道壁上或观测井壁上。
（2）夹线装置。
固定夹线装置是悬挂垂线的支点，在垂线使用期间，应保持不变。
即使在垂。