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正倒垂線系統水平位移監測工作原理

時間:2014-03-14 23:26來源:未知 作者:監測人 點擊:
正倒垂線系統水平位移監測工作原理,正倒垂線系統主要用于監測壩體水平位移,一般在大壩變形監測中應用較為成熟。正倒垂線系統一般布置在混凝土壩中,對大型水利水電工程,一般垂線布置不少于3條,對于中、小型水利水電工程,一般垂線布置不少于2條。在高邊坡中,有時也
  

1)適用工程

正倒垂線系統主要用于監測壩體水平位移,一般在大壩變形監測中應用較為成熟。正倒垂線系統一般布置在混凝土壩中,對大型水利水電工程,一般垂線布置不少于3條,對于中、小型水利水電工程,一般垂線布置不少于2條。在高邊坡中,有時也采用倒垂線觀測水平位移;在土石壩兩壩端,有時布置倒垂線,以便為其他水平位移觀測方法(如引張線、激光準直等)提供基準點變形值,下圖1為某拱壩正倒垂線布置示意圖。


1  某混凝土拱壩垂線系統布置圖

a1#垂線(4#壩段); b2#垂線(7#壩段); c3#垂線(11#壩段);

d4#垂線(13#壩段); e5#垂線(17#壩段);

2)正倒垂線系統的原理

垂線法的基準線是一條一端固定的、鉛直張緊的、直徑為1.5mm~2mm的不銹鋼絲(垂線)。它一般安裝在豎井、豎管、空腔、鉆孔或預留孔中,通過測出沿垂線不同高程的測點相對于垂線固定點的水平投影距離,來求算出各測點的水平位移值。由于沿高程的水平位移反映了觀測對象撓曲情況,故也稱撓度觀測。

 

 


1 正垂線法示意圖

2 倒垂線法示意圖
上端固定于觀測對象上部或頂部、下端用重錘張緊鋼絲的,稱為正垂線,一般由專業豎井、垂線、懸線固定裝置、重錘、垂線坐標儀和觀測墩等部分組成,如圖3a);下端固定于水工混凝土建筑物底部或基巖深處(視為相對不動點)、上端用浮體裝置將鋼絲張緊的,稱為倒垂線,一般由專業豎井、垂線、倒垂錨塊、浮筒(浮體裝置)、垂線坐標儀和觀測墩等部分組成,如圖3b)。

3  垂線觀測裝置示意圖

a)正垂線; b)倒垂線

1-垂線;2-觀測儀器(測點);3-重錘;4-油箱;5-支點;6-觀測墩;7-浮體組;8-錨固點

垂線的觀測方法有兩種:一點支承多點觀測法和多點支承一點觀測法。一點支承多點觀測法是指設置一條垂線,在垂線不同高程設置多個觀測點進行觀測,該方法正垂線和倒垂線均適用,在工程中應用廣泛;多點支承一點觀測法是指在同一垂直剖面的不同高程設置懸掛點,布置多條正垂線,在同一高程對每條正垂線進行觀測,該方法只適用于正垂線,目前在工程中應用較少。

在垂線觀測中,正垂線所測得的是相對位移,倒垂線所測得的是絕對位移,因此,工程中一般正垂線和倒垂線聯合使用,將倒垂線的頂部觀測點與正垂線的底部觀測點置于同一高程(可稱為正倒垂線“關聯測點”),通過倒垂線來獲得正垂線最低點的絕對位移,然后將正垂線上的各觀測點的相對位移轉化為絕對位移。

3)正倒垂線系統測值計算

   1)倒垂測點位移量的計算。倒垂測點位移量指倒垂觀測墩(所在部位)相對于倒垂錨固點的位移量,按下式計算。




4)正倒垂線技術指標

垂線的觀測儀器為垂線坐標儀。常見的垂線坐標儀有機械式垂線坐標儀、光學垂線坐標儀、遙測垂線坐標儀等。機械式垂線坐標儀和光學垂線坐標儀結構簡單,性能可靠,但需要觀測人員到各測點位置逐點操作,難以實現觀測自動化;遙測垂線坐標儀既可進行人工觀測,也可進行自動巡回檢測,為實現垂線自動化觀測創造了條件。目前使用的遙測垂線坐標儀主要有步進電機式、電容感應式、差動電感式、CCD式等,目前,由于CCD式垂線坐標儀精度高、穩定性好,其被越來越多的工程應用,以下為CCD式垂線坐標儀的技術指標。

量程:035mm050mm、(量程單、 雙向相同)。

精度:± 0.1mm

靈敏度: 0.02mm

穩定性:全數字電路無漂移。

環境溫度:-20℃~+60

接口:RS485

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