对大坝位移监测的探讨

对大坝位移监测的探讨

摘要:大坝水平位移是监控大坝安全的必测项目,为此,搞好安全监测设计是至关重要的。本文对监测设计的若干技术问题进行了探讨。

关键词:大坝水平位移垂直位移安全监测

位移监测及资料分析是了解大坝安全状态、监控其安全的重要手段,垂线是使用最普遍的位移监测手段之一,它具有测点多、深入坝体等特点,获得的监测数据包含了反映坝体安全状态的信息。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，对水库大坝的水平位移进行监测。

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

目前,在大坝安全监测技术规范中,主要有和

2.1 土石坝安全监测技术运用

在土石坝安全监测中,坝大坝的变形监测内容分为:表面变形,内部变形,裂缝及接缝,混凝土面板变形及安坡位移。

大坝表面变形监测主要分为竖向位移监测和水平位移监测。

2.1.1竖向位移监测的方法主要是精密水准法,或连通管(静力水准)法:

2.1.2水平位移又分为横向(垂直坝轴线)位移和纵向(平行于坝轴线)位移。

2.1.2.1横向位移的监测方法主要是视准线法(活动标法,小角法,大气激光准直法等);有必要且有条件时,可用网前方交会法观测增设工作基地(或位移测点)的横向水平位移。

2.1.2.2纵向水平位移观测,一般用因钢尺测量,或用普通钢尺加改正系数,有条件时可用光电测距仪测量。

2.1.2.3混凝土面板变形及安坡位移监测的技术方法与大坝表面变形监测基本相同。

2.2 混泥土坝安全监测技术运用

规定:变形监测项目主要有坝体变形,裂缝,接缝以及坝基变形.滑坡体及高边坡的水平位移监测

2.2.1坝体,坝基滑坡体及高边坡的水平位移监测

2.2.1.1重力坝或支墩坝坝体和坝基水平位移一般采用引张线法,真空激光准直法和垂线法监测,对于短坝,条件有利时也可用视准线法或大气激光准直法。

2.2.1.2拱坝坝体和坝基水平位移宜采用垂线监测。若交会边长较短,交会角较好,坝体水平位移可采用测边或测角会法监测。

2.2.1.3近坝区岩体,高边坡和滑体坡的水平位移, 采用边角网,视准线法和交会法监测。

2.2.1.4观测近坝区岩体,高边坡或滑体坡的水平位移时,基准点和工作点应尽量组成边角网。

2.2.2坝体,坝基,滑坡体及高边坡的垂直位移监测

2.2.2.1坝体,坝基的垂直位移监测,一般用精密水准法.连通管法(即流体静力水准法)和真空激光系统。

2.2.2.2滑坡体及高边坡的垂直位移监测,一般用精密水准法,也可用三角高程法测定。

3 探讨水库大坝水平位移与垂直位移监测的具体方法运用

3.1 工程实况

水库位于约40km处的河干流上，是一座以防洪、灌溉为主的中型水利枢纽工程，总库容量1786万。大坝均为土坝，坝顶宽6m，最大坝高38.5m，坝顶高程500.61m，坝顶长198m，防浪墙顶高程501.10m，大坝水平位移监测采用人工

视线小角度标法（活动标法）测量垂直位移采用人工方式精密水准法测量，不仅费时费力、劳动强度大，而且由于水平位移视准线长度超过规范要求，使观测精度降低，严重违背实时、连续、准确等观测优点，故拟对大坝位移监测进行自动化改造。

3.2 垂直位移监测网方式

线下工程垂直位移监测一般按沉降变形等级三等的要求(国家二等水准测量)施测,根据沉降变形测量精度要求高的特点,以及标志的作用和要求不同,垂直位移监测网布设方法分为三级:

（1）基准点。要求建立在沉降变形区以外的稳定地区，同大地测量点的比较，要求具有更高的稳定性，其平面控制点一般应设有强制归心装载。基准点使用全线二等精密高程控制测量布设的基岩点、深埋水准点。

（2）工作点。要求这些点在观测期间稳定不变，测定沉降变形点时作为高程和坐标的传递点，同基准点一样，其平面控制点应设有强制归心装置。工作点除使用普通水准点外，按照国家二等水准测量的技术要求进一步加密水准基点或设置工作基点至满足工点垂直位移监测需要。加密后的水准基点（含工作基点）间距200m左右时，可基本保证整体工程垂直位移监测需要。

（3）沉降变形点。直接埋设在要测定的沉降变形体上。点位应设立在能反映沉降变形体沉降变形的特征部位，不但要求设置牢固，便于观测，还要求形式美观，结构合理，且不破坏沉降变形体的外观和使用。沉降变形点按路基、桥涵、隧道等各专业布点要求进行。

3.3 流动式半自动变形监测系统的综合方式

流动式半自动化变形监测系统一方面可用于基点和工作基点三角网的边角观测；另一方面还可在基点或工作基点上对变形点进行边角交会测量。由于自动化全站仪在机载软件的控制下，可实现对棱镜目标的自动识别与照准，因此测站工作实现了自动化观测、记录与限差检核。但因多站观测，需要人工在有关的网点（基点或工作基点）之间搬动仪器。因此，此系统应用的特点是监测方案传统成熟，但使用的设备是现代化的。该系统的软硬件主要配置如下：

（1）硬件配置：1台NET05或NET1自动化全站仪、若干单棱镜组（根据监测点位数量而定）及其它附件。

（2）软件配置：NET05、NET1全站仪机载软件，或PDA、PC机版专业软件，用于变形监测过程中的基准网点、位移监测点的自动化观测。软件功能满足中国现行规范的要求；在PC机上运行的变形监测网后处理平差软件。主要用于测前基准网的精度估计、测后的观测数据平差处理、基点（工作基点）的稳定性分析、变形监测点的变形计算与分析等。流动式半自动化变形监测系统方案成熟，设备先进，已在国内许多大型水电大坝的变形监测中发挥了很好的作用。