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    大壩GPS表面位移觀測方案

    2013-11-23 19:35:44 來源: 測繪論壇
    聊聊

     

    3.1.1水平位移監測

       水平位移監測有如下幾種方法:引張線法,視準線法,激光準直法,正/倒垂線法,前方交會法和精密導線法等。

            引張線法

      該法采用一條不銹鋼鋼絲(直徑0.6~1.2mm)在兩端點處施加張力,使其在水平面的投影為直線從而測出被測點相對于該直線的偏距。引張線法的特點是:受外界影響小,應用普遍。其測量精度主要取決于讀數精度,人工讀數精度為±0.2mm0.3mm,自動讀數精度優于±0.1mm。但引張線的兩端一般要設有正倒垂線,以提供測量的基準,客觀上增加了系統的成本。

            視準線法

       視準線法用于測量直線型大壩的水平位移,對于非直線型大壩,可采用分段視準線的方法施測。

       視準線法又可分為活動硯牌法和測小角法。測小角法精度優于活動硯牌法。視準線法的特點是:工程造價低,精度低,不易實現全自動觀測,受外界條件的影響比較大,而且變形值不能超出系統的最大偏距值。

            激光準直法

    激光準直法利用激光的單色性好和方向性強的特點,建立起一條物理的視準線作為測量基準,根據測量原理的不同可分為直接準直和衍射法準直,后者精度高于前者。對于衍射法準直,根據其傳播介質不同,主要有2種方式:大氣激光準直和真空激光準直。

    a大氣激光準直

    大氣激光準直讓激光直接在大氣中傳播,應用對象是壩長小于300m`壩高較低的大壩,如泉水雙曲薄拱壩(壩長109m),測量相對精度為10`5—10`6。大氣激光準直由于受大氣折射及喘流的影響而引起光束的抖動,測量精度低且不易實現自動化觀測。最新發展是采用CCD技術,消除了光斑隨機抖動的難題,實現了自動化監測,測量精度達+/-0.1mm,在南椏河閘壩頂及陜西韓城電廠等工程中有著成功的應用。

    b真空激光準直

    真空激光準直將波帶板激光準直系統置于一個真空管道中,減少了光束的折射和抖動的誤差,綜合精度高達1*10`7—2*10`7。與引張線法相當,主要用于長壩`高壩的變形觀測,已成功應用于太平哨`豐滿`龔且`云峰`桓仁`寶珠寺等工程。激光準直法的發展方向是雙向位移觀測(垂直位移和上下游水平位移),在兩端點處安裝倒垂線作為水平位移的基準點,安裝雙金屬標作為順治位移的基準以實現雙向位移觀測。

            正倒垂線法

    正倒垂線既可以實現水平位移監測,又可以實現土壩的撓度觀測。正垂線是一端固定于壩頂附近,另一端懸掛重錘,以便觀測壩體各點間及壩體相對于壩基的位移觀測,以及壩體的撓度觀測。倒垂線是一端埋設在大壩基礎深層基巖處,另一端浮起,來測定大壩的絕對位移。

    新近研制的垂線觀測儀采用線陣CCD傳感器實現自動讀數,在X,Y方向上的坐標精度優于±0.1mm。

            前方交會法

    對于拱壩的拱冠或下游面等觀測效率比較低或觀測位置不易到達的點位進行觀測時,可以用角度前方交會法測定其水平位移。

    前方交會的誤差源有:測角誤差,交會角及圖形結構基線長度外界條件的變化等因素。其實際精度一般為±1mm--±3mm,精度較低,另外其測量和計算過程復雜,因此不單獨使用,而是作為備用手段或配合其他方法使用。

            精密導線法

     精密導線作為監測拱壩水平位移的方法,應用比較廣泛,但量邊工作量大,測角的旁折光影響大。為克服這些問題,宜布設成類似于高能物理加速器工程中的測高直伸環形網,通過測量狹長三角形的邊長和高的途徑來間接提高測角精度。從而避免旁折光的影響。該法的精度取決于量邊精度,如果用銦瓦尺量邊,精度完全可以達到亞毫米級。但觀測方法繁瑣,計算復雜,誤差逐點累加,可靠性差,工作效率低。

    3.1.2垂直位移監測

    垂直位移監測主要有幾何水準法和流體靜力水準法。

            幾何水準法

     幾何水準法是垂直位移監測的主要方法,精度容易滿足。主要的測量工作有:

    a. 由水準基準點校測各工作基點,對混凝土大壩和土壩分別用一、二等水準測量;

    b. 用工作基點測定各變形點,較上述要求可降低一個等級。

     幾何水準法可以滿足大部分要求,主要問題是觀測自動化問題,目前可考慮采用電子水準儀(每公里往返測高差誤差為±0.3mm--±0.4mm),可以顯著工作效率。

            流體靜力水準法 

    流體靜力水準法測量原理是連通管原理。用連通管法測定垂直位移,一般可采用移動式的連通管,根據起測基點的高程,通過連通管測得的高差,來引測標點的高程。連通管由膠管`玻璃管及刻劃尺等組成。該法不受大氣折光的影響,很容易實現讀數及傳輸的自動化,測量精度優于±0.1mm,在垂直位移監測中有著廣泛的應用。但連通管法受溫度的影響較大,不夠穩定,而且測點基本上要處于同一水平位置,高差測量范圍較小。近年來研制開發出了通過壓力傳感器測量液體壓力的變化來計算高差變化的儀器,擴大了測量范圍。

     

    方案全文:http://pan.baidu.com/s/1tJpJK

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