大壩變形監(jiān)測技術(shù)

前言

為了適應(yīng)高等學(xué)校教學(xué)改革的需要，方便不同專業(yè)的學(xué)生了解水利水電事業(yè)、了解大壩變形觀測，為了滿足水利類專業(yè)的學(xué)生進(jìn)一步了解大壩變形觀測的需求，筆者在總結(jié)多年的教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，以及現(xiàn)場施工實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上編寫了本教材。全書緊緊圍繞大壩的變形展開介紹，為初學(xué)者打開一扇了解大壩變形觀測的窗口，為專業(yè)人士學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)提供了一個(gè)平臺(tái)。本書首先討論了大壩變形觀測的目的和意義、內(nèi)容和要求、以及目前大壩變形觀測的發(fā)展現(xiàn)狀，在介紹了大壩水平位移和垂直位移基本概念的基礎(chǔ)上充分闡述了各種觀測方法的觀測原理、施工方法、觀測方法、儀器使用方法以及注意事項(xiàng)等。使讀者對(duì)每種觀測方法有一個(gè)全面的了解，同時(shí)也可以指導(dǎo)工程技術(shù)人員的現(xiàn)場工作，具有較強(qiáng)的實(shí)踐指導(dǎo)價(jià)值。鑒于目前大壩變形觀測的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，本書主要介紹了水平位移觀測中的活動(dòng)覘牌法、小角度觀測法、引張線觀測法和鋼絲位移計(jì)觀測法；垂直位移觀測法中的精密水準(zhǔn)測量法、水管式沉降儀觀測法和垂直傳高觀測法；以及能觀測多個(gè)方向位移的撓度觀測法、激光準(zhǔn)直觀測法、前方交會(huì)觀測法、測斜儀觀測法、多點(diǎn)位移計(jì)觀測法、接縫及裂縫觀測法、測量機(jī)器人觀測法和全球定位系統(tǒng)（GPS）觀測法等。本書最后簡單介紹了觀測資料整編和分析的一般方法。本書可作為水利水電專業(yè)的教材，或用于其他相關(guān)專業(yè)學(xué)生了解大壩變形監(jiān)測的公共選修課教材，也適用于相關(guān)專業(yè)工程技術(shù)人員參考。本書由武漢大學(xué)水利水電學(xué)院鄧念武擔(dān)任主編，參加編寫的人員有鄧念武（第1章、第3章3.1、3.2、3.6節(jié)、第4章4.1～4.3節(jié)），劉玉新（第2章2.1～2.4節(jié)、第3章3.4節(jié)、第4章4.4節(jié)）、金銀龍（第3章3.3節(jié)、第4章4.8、4.9節(jié)）、黃小紅（第2章2.5節(jié)、第3章3.5節(jié)、第4章4.6～4.7節(jié)）、譚凱炎（第4章4.5節(jié)）、張曉春（第5章）。全書由武漢大學(xué)葉澤榮審稿。由于筆者水平有限，缺點(diǎn)和錯(cuò)誤在所難免，敬請(qǐng)讀者批評(píng)指正。

內(nèi)容概要

本書共分5章。第1章介紹了大壩變形監(jiān)測的目的和意義、內(nèi)容和要求，以及大壩變形監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展。第2章至第4章在介紹了水平位移觀測和垂直位移觀測的基本概念后，主要介紹了測量水平位移和垂直位移的多種方法。不僅包含了單獨(dú)測量水平位移和垂直位移的方法，而且還包括了一些同時(shí)能測量水平位樓的兩個(gè)方向，或同時(shí)能測量水平位移和垂直位移的方法。第5章簡單地介紹了監(jiān)測資料的整編和分析的基本方法。    本書可作為水利水電類專業(yè)的必修課或選修課教材，也可作為其他相關(guān)專業(yè)學(xué)生了解大壩變形監(jiān)測的公共選修課教材同時(shí)可供相關(guān)專業(yè)工程技術(shù)人員參考。

書籍目錄

前言第1章  概述  1．1  大壩變形監(jiān)測的目的和意義  1．2  大壩變形監(jiān)測的內(nèi)容和要求  1．3  大壩變形監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展第2章  水平位移觀測  2．1  概述  2．2  活動(dòng)覘牌法  2．3  小角度法    2．4  引張線法    2．5  鋼絲位移計(jì)觀測法第3章  垂直位移觀測  3．1  概述    3．2  測點(diǎn)布設(shè)    3．3  精密水準(zhǔn)測量  3．4  靜力水準(zhǔn)測量  3．5  水管式沉降儀觀測  3．6  垂直傳高觀測法第4章  多維位移觀測  4．1  概述    4．2  撓度觀測    4．3  激光準(zhǔn)直觀測  4．4  前方交會(huì)法  4。5  測斜儀觀測法  4．6  多點(diǎn)位移計(jì)觀測法  4．7  接縫及裂縫觀測法  4．8  測量機(jī)器人觀測法    4．9  全球定位系統(tǒng)(GPS)觀測法第5章　觀沒資料的整編和分析參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：大壩安全監(jiān)測（Safety Monitoring of Dams）是通過儀器觀測和巡視檢查對(duì)大壩壩體、壩基、壩肩、近壩區(qū)岸坡及壩周圍環(huán)境所作的測量和觀察。此處的“大壩”一般泛指與大壩有關(guān)的各種水工建筑物和設(shè)備；“監(jiān)測”既包括對(duì)壩固定測點(diǎn)一定頻次的儀器觀測，也包括對(duì)大壩外表及內(nèi)部大范圍對(duì)象的定期和不定期的直接檢查和儀器檢查。大壩變形監(jiān)測是大壩安全監(jiān)測的重要組成部分，它是利用儀器通過一定的觀測手段量測出某點(diǎn)某一時(shí)刻的位置與起始位置的變化量，包括大壩、電站廠房、溢洪道等水工建筑物的變形監(jiān)測、基巖和滑坡體變形監(jiān)測以及現(xiàn)場巡視檢查等。將這些觀測資料進(jìn)行綜合分析比較，可以直觀地反映大壩的工作狀態(tài)。由于大壩變形監(jiān)測在監(jiān)視大壩安全運(yùn)行方面發(fā)揮著重要作用，所以越來越受到水利水電工作者的重視。大壩變形監(jiān)測首要目的是掌握大壩的實(shí)際變形狀況，為大壩的安全運(yùn)行提供必要的信息。盡管大壩在設(shè)計(jì)時(shí)采用了一定的安全系數(shù)，使大壩能安全承擔(dān)所考慮的各種荷載組合，但是由于設(shè)計(jì)中不可能對(duì)壩的工作條件及承載能力作出完全準(zhǔn)確的估計(jì)，施工質(zhì)量也不可能完美無缺，另外壩在運(yùn)用過程中還可能發(fā)生一些不可知的不利變化，所以必須對(duì)大壩進(jìn)行變形監(jiān)測，當(dāng)發(fā)現(xiàn)異常時(shí)可以采取必要的補(bǔ)救措施，以防重大事故的發(fā)生，造成巨大災(zāi)害。國內(nèi)外不少實(shí)例證明：由于缺少必要的觀測措施，以致有些工程隱患未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)而發(fā)生了重大事故。如法國67m高的馬爾巴塞（Malpasset）拱壩，1959年垮壩是由于沒有對(duì)壩體揚(yáng)壓力進(jìn)行監(jiān)測而導(dǎo)致垮壩；意大利262m高的瓦依昂（Vajont）拱壩，1963年因庫岸大滑坡導(dǎo)致涌浪翻壩且水庫淤滿失效；我國板橋和石漫灘兩座土壩，1975年洪水漫壩失事等，都是一些典型的事例。根據(jù)國際大壩委員會(huì)（ICOLD）對(duì)33個(gè)國家的統(tǒng)計(jì)，1.4 7萬座大壩中有1105座存在惡化現(xiàn)象，105座已經(jīng)遭受了破壞。由此可見，保證大壩安全是一個(gè)十分重要的實(shí)際問題。根據(jù)觀測結(jié)果可以推斷大壩在各種水位下的安全度，確定安全控制水位，指導(dǎo)大壩的運(yùn)行，使其在安全的前提下充分發(fā)揮效益。例如泉水雙曲拱壩建成后，因地質(zhì)條件差和壩型單薄，擔(dān)心壩肩穩(wěn)定問題而不能正常蓄水，只在低水位運(yùn)行。后來經(jīng)過專門進(jìn)行蓄水觀測驗(yàn)證壩體工作正常，從而使蓄水位達(dá)到了正常高水位。又如劉家峽重力壩，根據(jù)外部觀測資料的綜合分析，表明大壩的工作偏于安全，因而決定把運(yùn)行水位提高，在1979年提高運(yùn)行水位O.4 9m，1985年又提高運(yùn)行水位0.8 m，可見對(duì)大壩運(yùn)行進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測能挖掘大壩安全運(yùn)行的潛力。又如在1998年洪水時(shí)，通過全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)監(jiān)測清江隔河巖大壩在超高水位下的運(yùn)行狀況，使得長江洪峰與清江洪峰順利錯(cuò)峰，確保了長江中下游的

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