大坝安全监测-2.变形观测ppt
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大坝安全监测变形观测
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
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
大坝变形监测总结.pptx
优选
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12.4 内部变形监测
12.4.1 应力应变及温度监测
外力的作用，物体内部产生的力为应力，物体的变形为应变 应力应变及温度是大坝安全监测的重要项目之一。如果说变形监
测主要是对大坝及基础岩体进行的宏观监控，那么应力应变监测就
是对其进行的微观监控。变形监测的一些监测设施要在大坝建成后
才能安装、观测，而应力应变及温度监测仪器则是随混凝土浇筑而
小浪底水利枢纽主坝为壤土斜心墙土石坝，上游围堰为坝体 的一部分，坝基采用混凝土防渗墙，工程初步设计为斜墙坝型， 后优化为斜心墙坝型，两者的主要区别在于前者以水平防渗为主， 垂直防渗为辅；后者以垂直防渗为主，水平防渗为辅。
优选
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优选
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优选
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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。
优选
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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面：
1. 会使一部分水量从坝体和坝基渗流到下游，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。
2. 渗流会给坝体坝基结构稳定和渗透稳定造成不利影响，甚至可 能引起大坝的失事和损坏。
大坝水位是资料分析核安全评价不可缺少的基础资料，如分析大 坝位移。通过分析发现，旬平均水位对位移的影响比日平均气温影 响大。
优选
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温度监测
温度也是影响大坝变形、渗流、应力应变的原因之一，任何物体 都具有热胀冷缩的特性，大坝也不列外。气温和水温是影响大坝温 度变化的主要外界因素，因此环境温度是不可缺少的项目之一。
水利工程的变形监测PPT课件
-
3
监测工作的重要性
1
•建国以来，我国共修建8.3万余座堤坝，其 第 中15米以上大坝有1.9万多座，30米以上大 节 坝有近3000座，这些工程在国民经济中发
概 挥了巨大的作用。然而，相当一部分大坝存 述 在着某些不安全因素，这些因素不同程度地
影响工程效益的发挥，甚至威胁着下游千百 万人民的生命财产安全。
坝 安 全 监
斜心墙堆石坝，最大坝高154m，总库容 126.5亿m3， 泄洪排沙建筑物由三条孔板泄 洪洞、三条明流泄洪洞、三条排沙洞和正常
测 溢洪道及非常溢洪道组成，水电站系统由六
系 统 设 计
条引水洞发电、地下厂房和三条尾水洞组成， 电站装机6台，总容量1800MW，地下厂房 长250. 15m，宽26.20m。
第 •水准测量的基准点应根据工程建筑物的规模、受力区
3
节 范围、地形地质条件及观测精度要求等综合考虑，原则
上要求这种类型的点能长期稳定，且变形值小于观测误
监 差。
测 •水准基点的形式可采用土基标、地表岩石标、深埋钢
系 管标、双金属管标等，具体形式可根据实际情况确定。
统 设 计
•一般分别在坝顶及坝基处各布设一排沉降监测标点， 在高混凝土坝中间高程廊道内和高土石坝的下游马道上， 也应适当布置观测标点。
值，定时对大坝安全状态作出评价并为蓄水提供依据。 （5）运行阶段。应进行经常的和特殊情况下的监测工作；定期对 监测设施进行检查、维护和鉴定，以确定是否应报废、封存或继续 观测、补充、完善和更新，定期对监测资料进行整编和分析。
2021/2/7
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8
工作状态划分
应定期对监测结果进行分析研究，并按下列类型对
要 （3）险情状态，指大坝（或监测的对象）出现 求 危及安全的严重缺陷，或环境中某些危及安全的因
大坝变形监测 PPT
土压力测量用于土石坝基座应力、土坝内的土压力、大坝上 游面泥沙淤积压力、土石围堰防护墙两侧的土压力等的监测 。目前土压力计测得的成果都不令人满意，主要是因为仪器 刚度与埋设处材料刚度不匹配及埋设方式所致，但用于分析 土压力变化过程对评价大坝性态仍有重要意义。
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面： • 会使一部分水量从坝体和坝基渗流到下游，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。 • 渗流会给坝体坝基结构稳定和渗透稳定造成不利影响，甚至可 能引起大坝的失事和损坏。
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 灌溉、发电等为一体的大型综合性水利工程，是治理开发黄河的 关键性工程。
小浪底水利枢纽主坝为壤土斜心墙土石坝，上游围堰为坝体 的一部分，坝基采用混凝土防渗墙，工程初步设计为斜墙坝型， 后优化为斜心墙坝型，两者的主要区别在于前者以水平防渗为主 ，垂直防渗为辅；后者以垂直防渗为主，水平防渗为辅。
水工建筑物中的实际渗流量状况与设计阶段的渗流量计算结 果有一定出入，因此，在大坝建设过程中及建成后，必须进行 渗流安全监测，分析判断实际发生的渗流状况和其发展趋势是 否正常，保证水库大坝的安全运行。
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。
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年上半年完位产生的水压力是作用于大坝的外部荷载，是影响 大坝抗滑稳定的重要因素。水压力不仅作用于坝的上下游面，同时 也产生浮托力和渗透压力作用于坝体、坝肩、基岩和建基面（基岩 与坝体的接触面），影响大坝的抗滑稳定性。由于水压力关系大坝 的稳定与安全，因此对上下游水位监测是必要的。
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面： • 会使一部分水量从坝体和坝基渗流到下游，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。 • 渗流会给坝体坝基结构稳定和渗透稳定造成不利影响，甚至可 能引起大坝的失事和损坏。
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 灌溉、发电等为一体的大型综合性水利工程，是治理开发黄河的 关键性工程。
小浪底水利枢纽主坝为壤土斜心墙土石坝，上游围堰为坝体 的一部分，坝基采用混凝土防渗墙，工程初步设计为斜墙坝型， 后优化为斜心墙坝型，两者的主要区别在于前者以水平防渗为主 ，垂直防渗为辅；后者以垂直防渗为主，水平防渗为辅。
水工建筑物中的实际渗流量状况与设计阶段的渗流量计算结 果有一定出入，因此，在大坝建设过程中及建成后，必须进行 渗流安全监测，分析判断实际发生的渗流状况和其发展趋势是 否正常，保证水库大坝的安全运行。
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。
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年上半年完位产生的水压力是作用于大坝的外部荷载，是影响 大坝抗滑稳定的重要因素。水压力不仅作用于坝的上下游面，同时 也产生浮托力和渗透压力作用于坝体、坝肩、基岩和建基面（基岩 与坝体的接触面），影响大坝的抗滑稳定性。由于水压力关系大坝 的稳定与安全，因此对上下游水位监测是必要的。
水库大坝安全监测培训资料之二(竖向位移测量)
水库大坝安全监测竖向位移观测（三、四等水准测量）安全监测培训资料之二2006-6-10. 概述1. 基本测量步骤2. 测量的基本原理3. 精密自动安平水准仪的使用4. 具体要求及注意事项5. 水准仪的检验与校正6. 测量误差及其消减方法7. 附变形观测网测点分布图学时：理论8H 实操48H0 概述册田水库从1981年建立大坝变形观测监测系统，主要观测项目有：①水平位移观测：在坝址区设7个固定工作基点作为控制网对坝体上的非固定工作基点进行控制，并采用综合观测法测量，即对在直线坝段的位移点用视准线法测定，对在曲线坝段的位移点用多次前方交会法测定，对上游排部分点因水面开阔不能以视准法交会法测定的采用小角度法确定。
每年观测一次。
②竖向位移观测（沉陷观测），用水准测量法测定每月一次。
2002年除险加固后，现有观测设施测网工作基点7个，校核工作基点6个，坝上非固定工作基点17个，位移标点82个，水位基点1个，起测基点9个，沉陷标点72个。
到目前，还未进行自动化设计。
1 基本测量步骤1.1仪器及工具水准仪，双面水准尺，记录板，记录本，测伞。
1.2方法与步骤①安置仪器于A点和B点之间的中点处(中点已标记)，进行整平和目镜对光。
测站编号为1；②后视A点上的水准尺黑面，读取中丝读数，记入手簿；③前视B点上的水准尺黑面，读取中丝读数，记入手簿；④前视B点上的水准尺红面，读取中丝读数，记入手簿；⑤后视A点上的水准尺红面，读取中丝读数，记入手簿；⑦测站计算高差：（9）=（3）+K－（4）（10）=（7）+K－（8）（11）=（9）－（10）---（9）及（10）分别为同一根尺的红黑面之差。
---K为同一根红黑面零点的差数（两根尺子红黑面零点差可能不同），表2-4的示例中⑧迁至第2站继续观测；1.3计算（1）高差部分：∑（3）－∑（7）=∑（16）=h黑∑（3）－∑（4）=∑（9）∑（4）－∑（8）=∑（17）=h红∑（7）－∑（8）=∑（10）h中=（h黑+ h红）/2h黑、h红为一测段黑面、红面所得高差。
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。
水利工程变形监测PPT课件
已建坝总的失事比例约为1%，一旦大坝失
事，将引起难以估计的灾难，这已引起各国
政府和人民的普遍关注。
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监测系统研究进展
第
节
•监测数据的自动采集
概
•监测信息处理系统的研究开发
述
•综合评判专家系统的开发研究
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第十一章 水利工程变形监测
变 形 监
测 §2 监测项目及要求
测断面。
界面位移一般布设在坝体与岸坡连接处，不同坝
料的组合坝型交界处及土坝与混凝土建筑物接处。
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3
监测断面布置(混凝土坝)
第 （1）观测纵断面。通常平行坝轴线在坝顶
节
及坝基廊道设置观测纵断面，当坝体较高时， 可在中间适当增加1~2个纵断面。当缺少纵
监 向廊道时，也可布设在平行坝轴线的下游坝
真实、注记齐全、整理及时，一旦发现问题，及时上报。
（5）仪器监测应与巡视检查相结合。
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2
变形监测符号
第 节
监 测 项 目 及 要 求
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水工建筑物监测项目（1）
第 节
监 测 项 目 及 要 求
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水工建筑物监测项目（2）
第 节
与 变 形 分 析
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工作原则
2
（1）监测仪器和设施的布置，应明确监测目的，紧密结合
第 工程实际，突出重点，兼顾全面，相关项目统筹安排，配合
节
布置。应保证具有在恶劣气候条件下仍能进行重要项目的监 测。
大坝安全监测变形观测
促进水利事业发展：大坝安全监测是水利事业发展的重要组成部分，通过监测大坝变形，可以促 进水利事业的发展，提高水利工程的整体水平。
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
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
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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
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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
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 浮球 坝顶 保护井 垂线钢丝
油槽
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
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
三向测缝仪
？
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
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
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）
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？
表面水平位移
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
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，构造三 点的等边三角形网 测量点固定在坝体上，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
§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
Y1
Y2
引张钢丝 （有浮托） 浮托装置
垂径：悬链线最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 tan 1 S S 根据力平衡原理可得： 4 S 2W Y 2H sin SW 8H
真空泵 真空泵 觇牌
光源
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
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
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
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
§1 观测断面的布设
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
§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
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）
大气激光法 有条件 时用，可以布设管道 测斜仪或位移 土石坝 测内部分层与界面位移时用之 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
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。
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
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 浮球 坝顶 保护井 垂线钢丝
油槽
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
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
三向测缝仪
？
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
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
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）
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？
表面水平位移
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
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，构造三 点的等边三角形网 测量点固定在坝体上，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
§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
Y1
Y2
引张钢丝 （有浮托） 浮托装置
垂径：悬链线最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 tan 1 S S 根据力平衡原理可得： 4 S 2W Y 2H sin SW 8H
真空泵 真空泵 觇牌
光源
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
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
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
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
§1 观测断面的布设
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
§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
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）
大气激光法 有条件 时用，可以布设管道 测斜仪或位移 土石坝 测内部分层与界面位移时用之 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
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。