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正倒垂线系统水平位移监测工作原理

时间:2014-03-14 23:26来源:未知 作者:监测人 点击:
正倒垂线系统水平位移监测工作原理,正倒垂线系统主要用于监测坝体水平位移,一般在大坝变形监测中应用较为成熟。正倒垂线系统一般布置在混凝土坝中,对大型水利水电工程,一般垂线布置不少于3条,对于中、小型水利水电工程,一般垂线布置不少于2条。在高边坡中,有时也



  

1)适用工程

正倒垂线系统主要用于监测坝体水平位移,一般在大坝变形监测中应用较为成熟。正倒垂线系统一般布置在混凝土坝中,对大型水利水电工程,一般垂线布置不少于3条,对于中、小型水利水电工程,一般垂线布置不少于2条。在高边坡中,有时也采用倒垂线观测水平位移;在土石坝两坝端,有时布置倒垂线,以便为其他水平位移观测方法(如引张线、激光准直等)提供基准点变形值,下图1为某拱坝正倒垂线布置示意图。


1  某混凝土拱坝垂线系统布置图

a1#垂线(4#坝段); b2#垂线(7#坝段); c3#垂线(11#坝段);

d4#垂线(13#坝段); e5#垂线(17#坝段);

2)正倒垂线系统的原理

垂线法的基准线是一条一端固定的、铅直张紧的、直径为1.5mm~2mm的不锈钢丝(垂线)。它一般安装在竖井、竖管、空腔、钻孔或预留孔中,通过测出沿垂线不同高程的测点相对于垂线固定点的水平投影距离,来求算出各测点的水平位移值。由于沿高程的水平位移反映了观测对象挠曲情况,故也称挠度观测。

 

 


1 正垂线法示意图

2 倒垂线法示意图
上端固定于观测对象上部或顶部、下端用重锤张紧钢丝的,称为正垂线,一般由专业竖井、垂线、悬线固定装置、重锤、垂线坐标仪和观测墩等部分组成,如图3a);下端固定于水工混凝土建筑物底部或基岩深处(视为相对不动点)、上端用浮体装置将钢丝张紧的,称为倒垂线,一般由专业竖井、垂线、倒垂锚块、浮筒(浮体装置)、垂线坐标仪和观测墩等部分组成,如图3b)。

3  垂线观测装置示意图

a)正垂线; b)倒垂线

1-垂线;2-观测仪器(测点);3-重锤;4-油箱;5-支点;6-观测墩;7-浮体组;8-锚固点

垂线的观测方法有两种:一点支承多点观测法和多点支承一点观测法。一点支承多点观测法是指设置一条垂线,在垂线不同高程设置多个观测点进行观测,该方法正垂线和倒垂线均适用,在工程中应用广泛;多点支承一点观测法是指在同一垂直剖面的不同高程设置悬挂点,布置多条正垂线,在同一高程对每条正垂线进行观测,该方法只适用于正垂线,目前在工程中应用较少。

在垂线观测中,正垂线所测得的是相对位移,倒垂线所测得的是绝对位移,因此,工程中一般正垂线和倒垂线联合使用,将倒垂线的顶部观测点与正垂线的底部观测点置于同一高程(可称为正倒垂线“关联测点”),通过倒垂线来获得正垂线最低点的绝对位移,然后将正垂线上的各观测点的相对位移转化为绝对位移。

3)正倒垂线系统测值计算

   1)倒垂测点位移量的计算。倒垂测点位移量指倒垂观测墩(所在部位)相对于倒垂锚固点的位移量,按下式计算。




4)正倒垂线技术指标

垂线的观测仪器为垂线坐标仪。常见的垂线坐标仪有机械式垂线坐标仪、光学垂线坐标仪、遥测垂线坐标仪等。机械式垂线坐标仪和光学垂线坐标仪结构简单,性能可靠,但需要观测人员到各测点位置逐点操作,难以实现观测自动化;遥测垂线坐标仪既可进行人工观测,也可进行自动巡回检测,为实现垂线自动化观测创造了条件。目前使用的遥测垂线坐标仪主要有步进电机式、电容感应式、差动电感式、CCD式等,目前,由于CCD式垂线坐标仪精度高、稳定性好,其被越来越多的工程应用,以下为CCD式垂线坐标仪的技术指标。

量程:035mm050mm、(量程单、 双向相同)。

精度:± 0.1mm

灵敏度: 0.02mm

稳定性:全数字电路无漂移。

环境温度:-20℃~+60

接口:RS485

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