水平位移觀測法、垂直位移觀測法的種類,特點和適用條件

2024年3月4日發(fā)(作者：英文問候語)

水平位移觀測法、垂直位移觀測法的種類,特點和適用條件

水平位移監(jiān)測：對水工建筑物的順水流方向或順軸線方向的水平位移變化進行監(jiān)測常用觀測方法分兩大類。一類是基準線法,基準線法是通過一條固定的基準線來測定監(jiān)測點的位移,常見的有視準線法、引張線法、激光準直法、垂線法。

另一類是大地測量方法,大地測量方法主要是以外部變形監(jiān)測控制網(wǎng)點為基準,以大地測量方法測定被監(jiān)測點的大地坐標,進而計算被監(jiān)測點的水平位移,常見的有交會法、精密導線法、三角測量法、GPS觀測法等。

一、視準線法：通過視準線或經(jīng)緯儀建立一個平行或通過壩軸線的鉛直平面作為基準面，定期觀測壩上測點與基準面之間偏離值的大小即為該點的水平位移。

適用于直線形混凝土閘壩頂部和土石壩壩面的水平位移觀測。當采用這一方法時，主要的是要求它們的端點穩(wěn)定，所以必須要作適當?shù)牟贾茫荒苁嵌ㄆ诘販y定端點的位移值，而將觀測值加以改正。視準線觀測方法特點是速度快，精度較高，原理簡單、方法實用、實施簡便、投資較少的特點, 在水平位移觀測中得到了廣泛應(yīng)用。

不足是對較長的視準線而言, 由于視線長, 使照準誤差增大, 甚至可能造成照困難。當即準線太長時，目標模糊，照準精度太差且后視點與測點距離相差太遠，望遠鏡調(diào)焦誤差較大，無疑對觀測成果有較大影響。

二、引張線法：利用張緊在兩工作基點之間的不銹鋼絲作為基準線，測量沿線測點和鋼絲之間的相對位移，以確定該點的水平位移。

適用于大型直線形混凝土的廊道內(nèi)測點的水平位移觀測。主要用于測定混凝土建筑物垂直于軸線方向的（順水流方向）水平位移。

三、激光準直法：利用激光束代替視線進行照準的準直方法，使用的儀器有激光準直儀，波帶板激光準直系統(tǒng)和真空管道激光準直系統(tǒng)等。

適用于大型直線形混凝土壩觀測。

對于布設(shè)在直線型的土石壩或混凝土壩頂上觀測點的水平位移，主要是采用視準線法和激光準直方法觀測。因為它們速度快，精度較高，計算工作也較簡單。當采用這一方法時，主要的是要求它們的端點穩(wěn)定，所以必須要作適當?shù)牟贾茫捎眠m當?shù)姆椒▉頇z核這一要求是否滿足。

四、垂線法:以壩體或壩基的鉛垂線作為基準線，采用坐標儀測定沿線點位和鉛垂線之間的相對水平位移。

這種方法適用于各種形式的混凝土壩。垂線由不銹鋼絲制成，鋼絲下部吊重錘,懸掛點在上部的稱為正垂線(見彩圖)；錨固點在基巖深處,依靠頂部浮筒的浮力將鋼絲張緊的稱為倒垂線。前者可測相對于懸掛點的相對水平位移，后者可測相對于錨固點的絕對水平位移，

五、交會法：利用三角網(wǎng)或?qū)Ь€測定兩個或三個固定基點的坐標，通過基點測定閘壩上位移標點的水平位移。

適用于長度超過500m的混凝土重力壩和土石壩的水平位移觀測，也可用于混凝土拱壩壩頂和下游面的水平位移觀測。

對于混凝土壩下游面上的觀測點以及對于拱壩的觀測，常采用前方交會法。這時系以壩下游地區(qū)的控制點為測站，對觀測點進行前方交會，從而求得其位移值。用前方交會法則可求得位移值的總量，這是該法的優(yōu)點。

基點布置有較大靈活性。能同時觀測2個方向的位移。觀測耗時少。當測點較多，并分布在多條直線上時，交會法的耗時較視準線等方法少。不足：前方交會法由于受測角誤差、測邊誤差、交會角及圖形結(jié)構(gòu)、基線長度、外界條件的變化等因素影響，精度較低。另外，其觀測工作量較大，計算過程較復雜，故不單獨使用，而是常作為備用手段或配合其他方法使用。

六、導線法：在混凝土拱壩廊道內(nèi)布置折線形導線，以導線端點的倒垂線作基準，用以測量壩內(nèi)導線點的水平位移

只適用于大型混凝土厚拱壩或曲線形重力壩。

如重力拱壩、曲線型橋梁以及一些高層建筑物的位移觀測就不如導線測量法、前方交會法以及地面攝影（見第十四章）等方法有利；這些方法可以同時測定建筑物上某觀測點在兩個方向的位移（即在水平面內(nèi)的位移）。

與一般測量工作相比，由于變形觀測是通過重復觀測，由不同周期觀測成果的比較中確定觀測點的位移；因此這種導線在布設(shè)、觀測以及計算諸方面都具有其自身的特點。

六、GPS測量 ：GPS進行水平位移監(jiān)測應(yīng)用GPS全球衛(wèi)星定位技術(shù)

GPS進行變形監(jiān)測有以下特點： 測站間無需通視、可同時提供測點三維位移信息、可以全天候監(jiān)測 、操作簡便。

垂直位移觀測：對水工建筑物垂直方向的位移變化進行監(jiān)測,用以了解水工建筑各種監(jiān)測部位的垂直位移變化,從各監(jiān)測點垂直位移變化情況了解有無不均勻垂直位移變化出現(xiàn)。垂直位移觀測也是閘壩安全監(jiān)測的重要項目。常用的方法有幾何水準測量方法、三角高程測量法、液體靜力水準法等

一、幾何水準測量法：是利用水準儀和水準尺從水準基點開始測量各點位高程的方法，通過各點位高程變化求得其垂直位移，

適用于混凝土閘壩和土石壩垂直位移觀測。

目前沉陷觀測中最常采用的是水準測量方法（有時采用液體靜力水準測量的方法。參見§2-4）。對于中、小型廠房和土工建筑物沉陷觀測可采用普通水準測量；

而對于高大重要的混凝土建筑物，例如大型工業(yè)廠房、高層建筑物以及混凝土壩，要求其沉陷觀測的中誤差大于1mm，因而，就得采用精密水準測量的方法。

二、三角高程測量 :三角高程測量往往在一些進行水準測量比較困難，監(jiān)測精度相對較低的外部變形監(jiān)測項目中使用。精確量取棱鏡高、測站一起高 。控制最大視線長度 。氣象條件觀測 。必須進行地球曲率和大氣折光差改正。

三、液體靜力水準法：利用連通管原理測量各點位容器內(nèi)液面高差以測定各點垂直位移的觀測方法。

適用于混凝土閘壩基礎(chǔ)廊道和土石壩表面垂直位移觀測。

由于用液體靜力水準儀作業(yè)時，一定要在液面平衡后才進行讀數(shù)，因而作業(yè)效率就比較低。應(yīng)用液體靜力水準測量，兩點不需要通視，精度高，對于解決所提出的任務(wù)，不僅能對設(shè)備位置進行遙測，而且還能實現(xiàn)自動調(diào)整。為保證對建筑物上觀測點位置的長期觀測，應(yīng)用固定設(shè)置的液體靜力水準儀是合適的。