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。

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