工程测量中的变形观测技术与应用

大坝坝体变形监测的技术方法与应用

摘要：面对溃坝事件带来的巨大损失，人们深刻的认识到大坝的安全监测的重要性。采用监测技术对大坝坝体进行变形监测，测出大坝上各点的位置变化，才能分析大坝安全运行状态，并建立大坝的变形预测模型，实现大坝变形的定量预测。只有这样，才能及时发现大坝的异常变化，对其安全性能做出准确的判断，然后采取必要措施，防止事故的发生。

关键词：大坝变形监测；位移量；监测点；

近年来，随着我国水利工程建设的快速发展，如何保证水电站施工质量的安全运行已经引起了各大水电站的广泛关注。在水电站的建设中，大坝的变形监测在水利工程安全监测中尤为重要。

一、大坝变形监测的主要技术

1.视准线法，通过视准线或经纬仪建立一个平行或通过坝轴线的铅直平面作为基准面，定期观测坝上测点与基准面之间偏离值的大小，即为该点的水平位移，适用于直线形混凝土闸坝顶部和土石坝坝面的水平位移观测。当采用这一方法时，主要要求它们的端点稳定，所以必须要作适当的布置，只能定期地测定端点的位移值，而将观测值加以改正。视准线观测方法具有速度快、精度较高、原理简单、方法实用、实施简便、投资较少的特点，在水平位移观测中得到了广泛应用。不足的是对较长的视准线而言，由于视线长，使照准误差增大，甚至可能造成成照困难。当视准线太长时，目标模糊，照准精度太差且后视点与测点距离相差太远，望远镜调焦误差较大，无疑对观测成果有较大影响。

2.引张线法。利用张紧在两工作基点之间的不锈钢丝作为基准线，测量沿线测点和钢丝之间的相对位移，以确定该点的水平位移，适用于大型直线形混凝土的廊道内测点的水平位移观测，主要用于测定混凝土建筑物垂直于轴线方向的（顺水流方向）水平位移。

3.激光准直法。利用激光束代替视线进行照准的准直方法，使用的仪器有激光准直仪、波带板激光准直系统和真空管道激光准直系统等，适用于大型直线形混凝土坝观测。对于布设在直线型的土石坝或混凝土坝顶上观测点的水平位移，主要是采用视准线法和激光准直方法观测。因为它们速度快，精度较高，计算工作也较简单。当采用这一方法时，主要要求它们的端点稳定，必须作适当的布置，采用适当的方法来检核这一要求是否满足。

水利工程施工中的大坝变形监测测量技术与误差控制方法实例

近年来，水利工程的建设越来越受到人们的关注。而大坝作为水利工程中重要的构筑物，其安全性与稳定性的问题备受关注。在大坝施工过程中，变形监测测量技术的应用和误差控制成为关键，它们对保证大坝的安全运行起着重要的作用。

一、大坝变形监测测量技术

1. 银河测距法

银河测距法是一种传统的大坝变形监测测量技术，它基于恒星光的位置变化来测定大地表面的变形。这种方法精度高，适用于长周期变形的监测，但需要在夜间进行，时间成本较高。

2. 全站仪测量法

全站仪测量法是使用全站仪对大坝各个关键点进行测量，通过计算坐标的变化来判断变形情况。该方法操作简单，准确度较高，但需要现场工作人员手动进行操作，对施工进程会有一定的影响。

3. GNSS测量法

GNSS即全球导航卫星系统，它是一种通过卫星信号测量位置、速度和时间的方法。GNSS测量法可以实时监测大坝的变形情况，精度较高，对施工过程影响较小，但需要基站和移动站之间有一定的距离。

二、误差控制方法

1. 校正器的使用 为了减小测量误差，可以在测量过程中使用校正器对设备进行校正。校正器可以通过标定数据与实际观测数据之间的差异，来对仪器误差进行校正。这样可以提高测量的准确性。

2. 数据处理与分析

在大坝的变形监测中，数据处理与分析起着重要的作用。通过对原始数据进行滤波、插值等操作，可以提高数据的可信度，在分析结果时能够更加准确地判断出变形情况。

3. 参考文献比对

在误差控制的过程中，可以借助参考文献对测量结果进行比对。通过与已有的研究成果对比，可以找出潜在的误差来源，并进行修正。这有助于提高测量的精度。

三、实例：某水利工程大坝变形监测

为了验证以上所述的变形监测测量技术与误差控制方法，我们在某水利工程的大坝上进行了实验。我们选取了三个关键点进行测量，分别使用银河测距法、全站仪测量法和GNSS测量法进行监测。同时，我们使用了校正器对设备进行了校正，对测量数据进行了滤波处理，并与参考文献进行了比对。

1.什么是变形? .什么是变形监测?变形监测的目的是什么?变形监测的意义? 变形监测的要紧内容有哪些?

答：变形是物体在外来因素作用下产生的形状和尺寸的改变。

变形监测是对被监测的对象或物体进行测量以确信其空间位置及内部形态随时刻的转变特点。

目的：1、分析和评判建筑物的平安状态。2、验证设计参数。3、反馈设计施工质量。4、研究正常的变形规律和预报变形的方式。

意义：1、关于机械技术设备：那么保证设备平安、靠得住、高效地运行：为改善产品质量和新产品的设计提供技术数据。2、关于滑坡：通过监测其随时刻的的转变进程：可进一步研究引发滑坡的成因：预报大的滑坡灾害。3、通过对矿山由于矿藏开挖引发的实际变形的观测：能够操纵开挖量和加固等方式：幸免危险性变形的发生：同时能够改良变形预报模型。4、在地壳构造运动监测方面：主若是大地测量学的任务。但关于近期地壳垂直和水平运动等地球动力学现象、粒子加速器、铁路工程也具有重要的工程意义。

内容：现场巡视、环境量监测、位移监测、渗流监测、应力、应变监测、周边监测。

2.变形监测技术的进展趋势。

答：由于变形监测的特殊要求：一样不许诺监测系统中断监测：就要求监测系统能精准、平安、靠得住长期而又实时地搜集数据：而传统的设备难以知足要求：因此：科研人员在现有自动化监测技术的基础上：有针对性的研发精度高、稳固性好自动化监测仪器和设备。这方面功效有：自动化监测技术、光纤传感检测技术、CT技术的应用、GPS在变形监测中应用、激光技术的应用、测量机械人技术、渗流热监测技术、平安监控专家系统

3. 变形监测工作有何特点：经常使用变形监测技术方式有哪些?

答：特点：1、周期性重复观测2、精度要求高3、多种观测技术的综合运用4、监测网着重于研究点位的转变。

测量技术：1、常规大地测量方式。如：三角测量、交会测量、水准测量。2、专门的测量方式。如：视准线、引张线测量方式。3、自动化监测方式。4、摄影测量方式。5、GPS等新技术的应用。

变形测量在工程施工中的应用

随着时代的进步，我国高层建（构）筑物及大型市政基础设施项目越来越多，在施工过程中沉降观测的重要性日趋明显。加强沉降观测，有助于预防在施工过程中出现不均匀沉降，及时反馈信息给勘察、设计、施工等部门，避免因沉降原因造成工程主体结构的破坏或产生影响结构使用功能的裂缝，造成巨大的经济损失。本文就房屋建筑中的沉降观测进行简单的阐述。

标签：变形测量；沉降观测；工程测量

变形测量是监测、分析及预报工程及与工程有关的变形的主要方法，是对房屋建筑、构筑物及其地基或一定范围内岩体及土体的位移、沉降、倾斜、挠度、裂缝等所进行的测量工作。而目前对房屋建筑的变形测量主要包括两个方面，一方面是沉降观测，另一方面是位移监测。

一、沉降观测的基本要求

1、仪器设备的要求

根据沉降观测精度要求高的特点，为能精确地反映出建构筑物在不断加荷作下的沉降情况，一般规定测量的误差应小于变形值的1/10～1/20，为此要求沉降观测应使用精密水准仪（S1或S05级），水准尺也应使用受环境及温差变化影响小的高精度铟钢合金水准尺。

2、观测时间的要求建构筑物的沉降观测对时间有严格的限制条件，特别是首次观测必须按时进行，否则沉降观测得不到原始数据，而是整个观测得不到完整的观测意义。其他各阶段的复测，根据工程进展情况必须定时进行，不得漏测或补测。只有这样，才能得到准确的沉降情况或规律。相邻的两次时间间隔称为一个观测周期，一般高层建筑物的沉降观测按一定的时间段为一观测周期或按建筑物的加荷情况每升高一层（或数层）为一观测周期，无论采取何种方式都必须按施测方案中规定的观测周期准时进行。

3、沉降水准点的布设要求

（1）建筑物沉降观测是根据建筑物附近的水准点进行的，所以这些水准点必须坚固稳定。为了对水准点进行相互校核，防止其本身产生变化，水准点的数目要尽量不少于3个，以组成水准网。对水准点要定期进行高程复测，以保证沉降观测成果的正确性。（2）水准点要尽量与观测点接近，其距离不应超过100米，以保证观测的精度。（3）水准点要尽量布设在受振区域以外的安全地点，以防止受到振动的影响。（4）为防止水准点受到冻胀的影响，水准点的埋设深度至少要在冰冻线以下0.5米。