水库大坝变形观测探讨

赵凤阳

身份证号码：15042819810528XXXX桂林理工大学南宁分校

摘要：水库是水利工程的基本设施，是十分重要的工程。它在灌溉、防洪、供水等方面具有十分关键的作用。水库大坝受水荷载的影响以及地质构造和地震的变化。水库的大坝可能会出现下沉和边坡的变形等情况。如果这些安全隐患一直存在，会给大坝的安全带来很大的威胁，甚至会发生大坝坍塌等大型安全事故。因此，在这种情况之下对大坝进行定时的变形观测是预防安全事故的有效措施。本文就对水库大坝变形观测进行探讨，分析了现行水库大坝变形观测方法的特点，就如何提高测量精度制定了相应的措施。

关键词：GPS静态定位；水库大坝；变形观测；因素；精度措施

1大坝变形因素分析

1.1流体静压

1）在静水压力作用下，坝体在不同高度处没有水平推力，导致坝体形成弯曲变形。（2）由于库水压力和坝底扬压力对坝体的影响，坝体将向下游转向，最终导致坝体变形。（3）由于水库本身的重力作用，水库底部发生变形，使坝基向上游方向倾斜，最终导致大坝发生变化。

1.2坝体温度变化

大坝上游和下游混凝土温度不同。例如，在夏季，部分位于水库下游的大坝的混凝土是全部暴露在阳光下。温度上升很快。经过一段时间，温度高于白天，而位于大坝上游的大多数混凝土都在水面以下。不能直接接受阳光，所以温度低于下游；在冬天，情况则相反。温度的变化引起了大坝的季节性振荡。由于坝体自身温度的变化导致混凝土不同程度的收缩是导致坝顶下沉的主要因素。此外，一些新建大坝具有混凝土自身的热膨胀和收缩，这也会导致坝体的不稳定。

变形。

1.3坝体老化

因为混凝土的热胀冷缩和其它部分建筑材料的变形，荷载作用下的基岩变形将导致老化的变化。时间变化的主要特征是施工初期的初始现象比初始运行更为明显，随着时间的推移，初始现象将逐渐稳定，时间的变化也越来越少。

2测量实施

根据中国大坝现有观测资料，坝基变形表现在坝体竖向位置和直立角度的改变，可受温度的影响而忽略。大坝变形观测其实主要对整个坝体的竖向和水平运动和挠度进行观测。对于垂直运动观测，主要用途有：（1）精密水准测量、GPS等；（2）水平运动的观测采用正交点、GPS等技术，偏斜观测主要是正反观测系统。此外，大坝的裂缝监测和坝体温度和压力的变化也需要观察。

2.1大坝变形观测设计

在进行观测时首先，最基本的观测点就是要设计基准点，必须保证基准点的稳定性和有效性。因此，应选择坝址变形带外的地址较好的参考点，并可永久保存。为了检验和验证基准点的稳定性，垂直位移和水平位移监测中的基准点是需要一个群组的点。基点群在距水库1Km的距离处选择3个点，这三个点需要能够构成等边三角形。水平位移的参考点选择在远离储层约1.5公里的变形区的距离处。3个基准点都能进行两两对比。

2.1.1水平位移观测

主要方法是要建立GPS监测网，在坝脚、坝坡和坝顶设置3个监测网。3个监测网与已设置的4个基准点相连接，坝与坝的距离与连接方式相连接。基准点、工作点和检查点均包括在统一观测网的主网范围内。为了提高GPS网络的精度和可靠性，GPS的每个点和点由尽可能多的异步环组成，这是由GPS独立边缘构成的，允许GPS网络具有足够的多余观测值。

2.1.2垂直位移观测

垂直位移观测采用精密水准测量法。坝址外设1km处3个基准点。利用电子水准仪进行观测，通过与状态建立的两个水平点的联合观测来测量基准点的水平。从基层进行测量，然后通过坝脚、坝坡和坝顶，形成封闭的观测路线，观测大坝的竖向位移。

2.2GPS网络观测

日本托卡姆生产的3台精密TopCONHIPER双频GPS接收机用于观测大坝的变形。该仪器配备了扼流圈天线，可以抑制多径效应。采用静态相对定位法进行运算。

3GPS测量的优点

目前，静态GPS测量技术已经发展得很好，其运行效率高，不需要高平面精度和任意点。因此，山丘区开敞坝变形观测非常适合于静态GPS测量。与普通测量相比，全站仪（GPS）由于其内部的电学和光学特性，无法完成雨、雪、雾、雾、夜等的测量任务，观测成本较低，需要大量的人力。完成测量任务；GPS测量具有全天候工作。它具有自动观测、操作简单、精度高等优点。

虽然GPS在变形监测方面有着显著的优势，但对于每个监测点都需要GPS接收机，特别是在监测点非常昂贵的情况下。为了解决这一问题，提出了一种GPS单机多天线方法，即一个接收机连接多个天线，每个监测点只安装GPS天线，一个接收机由多个监测点共享，从而可以大大提高监测系统的成本。减少。基于这一设计理念，中国开发了一款专利产品“GPS”。“多天线控制器”使GPS接收机能够连接8个天线。

4提高精度的措施

1）使用强迫相对的桥墩。如果GPS天数安装在三英尺的框架上，中间误差一般在1～3mm之间，当GPS观测时间较长时，三英尺的脚架会因风和太阳而变形，从而影响测量的精度，因此在GPS降级中。离子监测器观测点应采用强制墩观测墩，以观测墩为测量标志，妥善保护，防止损坏。

2）采用了抗干扰能力强的天线，天线在观测中以北为方向。GPS天线相位中心的偏差通常只有几毫米。为了减小天线的定位误差对GPS基线矢量的影响，需要在每个观测墩上标记北标，并且在进行观测时，天线应该被放置在方向线的方向上。

3）观测卫星星历所引起的观测误差的选择和观测窗口的选择对GPS基线有一定的影响。当广播星历干扰技术的可用性时，广播星历在不同时间收集的方向偏差将为2，标度偏差范围从L0到L0~。这种偏差对大坝变形观测结果有很大影响。研究表明，只要观测时间长，星历拟合就可以提高星历的精度，从而达到大坝变形观测的目的。因此，当GPS技术被用于大坝监测时，必须有足够的观测大坝。同时，可以减少随机误差的产生，进一步提高观测精度，并采用进行合理的观测方案。我们在计划中需要注意的是确保有足够的冗余观测，以确保消除粗差，减少误差的积累。

结束语

水库是水利工程的基本设施，是十分重要的工程。它在灌溉、防洪、供水等方面具有十分关键的作用。水库大坝受水荷载的影响以及地质构造和地震的变化。水库的大坝可能会出现下沉和边坡的变形等情况。如果这些安全隐患一直存在，会给大坝的安全带来很大的威胁，甚至会发生大坝坍塌等大型安全事故。随着科学技术的不断发展和进步，测绘技术也在不断发展。GPS系统的应用范围将更广，更好的GPS自动监测系统将出现在水库大坝上。

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