第五章 外部变形监测

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第五章 外部变形监测2007年12月 2007年12月1日

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第五章 外部变形监测 第一节 外部变形监测工作的内容枢纽安全监测按其特点不同一般分为内部变形观测,外部 变形观测,其他观测项目三大类. 内部变形观测一般指在施工过程中将观测仪器埋没在建筑 物内部,通过专用测读设备对仪器进行测读,从而了解埋没仪器 部位的渗压力情况,应力应变情况,位移变化情况等等.常用 的仪器有用于渗流和渗压力观测的渗压计,测压管,量水堰等, 用于变形监测的多点位移计,测缝计,测压管,界面变位计, 倾角计,收敛计等等,用于应力应变观测的应变计,应力计, 钢筋计,无应力计,锚索测力计,锚杆测力计,土压力计等等, 用于水力学观测的脉动压力计,水听器,流速仪等,用于环境 量和地震观测的强震仪,温度仪,水位仪等等.

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第五章 外部变形监测

外部变形观测一般指利用测量仪器与专用 仪器和大地测量方法对枢纽建筑物表面的变形 现象进行监测工作.这是本章内容重点,将在后 面做详细介绍. 其他观测项目一般指环境量监测(包括上 下游水位,库水位,气温,降雨,坝前淤积, 下游冲刷等项目),地震监测等等.

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第五章 外部变形监测一,外部变形监测工作的重要性 通过监测确定在各种负载和外力作用下,水工建筑 物表面的形状,大小及位置变化的空间状态和时间特 征. 1.了解建筑物的位移变化规律,可以为水利水电工 程枢纽安全运行提供最基本的信息资料. 2.为枢纽安全鉴定提供依据; 3.通过对监测资料的分析,可以与设计理论计算结 果进行对比,以实际情况来检验设计理论的可靠性;

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第五章 外部变形监测4.通过对监测成果的整编与分析,可以对被监测的 建筑物建立位移变化的数字模型,对各种工况下的位 移变化特点进行分析,找出影响枢纽安全的最不利工 作条件,在运行过程中采取措施,尽量避免不利工作条 件的产生. 5.科学,准确,及时地分析和预报工程及工程建 筑物的变形状况,为判断其安全提供必要的信息.

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第五章 外部变形监测 外部变形监测工作有两方面的作用 1.一是实际运用上的作用:掌握建筑物位移变化 规律,为安全评估提供必要的信息,以便发现问题并及 时采取工程措施,防止事故发生. 2. 二是科学研究上的作用:可以更好地了解建筑 物的变形机理,验证工程设计理论,以利于进行反馈设 计和建立有效的变形预报模型.

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第五章 外部变形监测 二. 外部变形监测工作的主要内容对于不同的水利水电工程项目,变形监测的工作 内容和监测重点是有不同的. 对于砼坝,它的位移变化主要受水压力,外界温度 变化,坝体自重等因素作用,所以砼坝的主要观测项 目为垂直位移,水平位移,伸缩缝位移,

混凝土应力, 钢筋应力等.对于土石坝,它的位移变化受坝体自重 渗压力水压力等因素作用,所以土石坝主要观测项目 为渗流观测(包括渗流量,渗压力),垂直位移,水 平位移,土压力等.而对于大型地下洞室开挖则边墙 收敛监测又作为主要监测内容之一.

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第五章 外部变形监测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 两大类. 一类是基准线法,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,激光准直法,垂线法. 另一类是大地测量方法,大地测量方法主要是以 外部变形监测控制网点为基准,以大地测量方法 测定被监测点的大地坐标,进而计算被监测点的 水平位移,常见的有交会法,精密导线法,三角 测量法,GPS观测法等.

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第五章 外部变形监测2.垂直位移观测:对水工建筑物垂直方向的位移变 化进行监测,用以了解水工建筑各种监测部位的垂 直位移变化,从各监测点垂直位移变化情况了解有 无不均匀垂直位移变化出现.常用的方法有几何水 准测量方法,三角高程测量法,液体静力水准法等. 3.挠度观测:本项目一般用于砼坝,以坝体内置的铅 垂线(正锤线和倒锤线)为基准,测量坝体不同高 度相对于铅垂线的位置变化,以测定各点的水平位 移,从而确定坝体的挠曲变化.

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4.裂缝观测:对建筑物产生的裂缝或库岸边坡裂缝进 行位置,长度,宽,深度错距等进行监测,以了解裂 缝的变化情况.一般采用丈量方式,可采用检定过的 钢尺,铟钢尺等进行精密量距. 5.滑坡及崩岸观测:滑坡体崩岸区应进行定期监测,以 及时进行预警,减少突发事件发生时的损失.一般采 用布设水平和垂直位移观测标点进行定期监测.

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第五章 外部变形监测三,外部变形监测工作的一些特点 1. 外部变形监测工作在不同时段的监测目的不同. 施工期外部变形观测主要目的是为了及时了解 施工期一些关键部位的位移变化情况,以便对设 计方案或施工方案进行调整,为施工过程中的安 全护航. 竣工后的永久监测是为了监测工程建筑物的位 移变化,并了解其在空间与时间的变化规律,从而 判定建筑物的运行工况及稳定安全性.

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第五章 外部变形监测2. 外部变形观测项目的可恢复性 3. 外部变形观测项目的人为影响性 4. 外部变形观测项目的周期性要求 5. 外部变形观测项目与内部变形观测项目的关联 性

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第五章 外部变形监测四.外部变形监测技术的发展 外部变形监测技术的发展 1.常规地面测量方法进一步改善与发展 全站型仪器的广泛使用 全自动跟踪全站仪(也称测量机器人,Georbot) 2.现代空间定位技术GPS的运

用 GPS技术从静态扩展到动态,从单点定位扩展 到局部与广域差分,绝对和相对精度大大提高.

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第五章 外部变形监测3. 数字摄影测量,实时摄影测量等新技术应用 4.光机电技术的发展为实现监测自动化创造了条件 光机电技术的发展和综合运用,使一些常规的 人工读数设备变为自动测读设备,并采用光纤 通信,无线电通信等手段完成信号传输工作, 利用计算机技术进行在线分布式监测,形成了 监测自动化系统. 多种新技术的使用,将使外部变形监测工作向 实时,连续,高效,自动化,动态方向发展.

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第五章 外部变形监测第二节 变形监测控制网的布设变形监测控制网属于工程测量控制网范畴内的专业控制网, 它的用途就是作为枢纽工程外部变形监测的测量基准. 一,监测精度的确定 对水利水电工程中常见的拦河坝是一种典型建筑物,对 大坝的变形观测,混凝土坝的水平和沉陷观测精度为 1~2㎜,土石坝为3~5㎜,库岸滑坡体监测精度一般在 10~50㎜.

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第五章 外部变形监测在《混凝土坝安全技术规范》(DL/T 5178-2003)中规定 了混凝土坝的变形监测精度.