垂直位移

土壩的垂直位移觀測也叫沉降觀測，其主要是采用水準(zhǔn)測量法，按照一定的周期對沉降的觀測點(diǎn)和水準(zhǔn)基點(diǎn)高度差展開觀察、測量。

水準(zhǔn)基點(diǎn)是沉降觀測基準(zhǔn)，因此水準(zhǔn)基點(diǎn)布設(shè)要滿足下面的幾個(gè)要求：必須要十分穩(wěn)定，水準(zhǔn)基點(diǎn)要設(shè)在沉降影響不到的范圍內(nèi)，最好是設(shè)置在基巖上，在冰凍區(qū)域，水準(zhǔn)基點(diǎn)最好埋設(shè)在低于凍土線0.5m的位置。為了保障水準(zhǔn)基點(diǎn)有著正確的高程，最好是布置3個(gè)以上的水準(zhǔn)基點(diǎn)，這樣對測量結(jié)果的核對就變得很方便。水準(zhǔn)基點(diǎn)和觀測點(diǎn)距離適中，若是距離過遠(yuǎn)將會(huì)導(dǎo)致觀測精度降低，設(shè)置范圍通常是100m以內(nèi)。

設(shè)置沉降觀測，在觀測土壩的沉降變化中也要設(shè)置相應(yīng)的觀測點(diǎn)，沉降觀測點(diǎn)的布置要滿足：測點(diǎn)位置必須設(shè)置于可以全面反映土壩沉降，最好是設(shè)置在大壩高處、壩基地質(zhì)、壩底地形會(huì)出現(xiàn)比較大變化處。

在設(shè)置沉降觀測點(diǎn)時(shí)，要將個(gè)點(diǎn)設(shè)置均勻分布，而且觀測點(diǎn)的最佳布置是沿著壩軸方向，自大壩高處向兩邊設(shè)置，兩點(diǎn)間隔距離通常是40-80m。

觀測周期，土壩竣工后，一般測量頻率是1個(gè)月1次，若是沉降的速度減緩，則可以延長至2-3個(gè)月觀測1次，指導(dǎo)沉降穩(wěn)定以后停止。這一依據(jù)日歷計(jì)劃觀察變形的情況是正常系統(tǒng)觀測。除此之外，有的時(shí)候還有緊急觀測，通常是在出現(xiàn)緊急情況的前后均實(shí)行。

觀測過程中要后視水準(zhǔn)基點(diǎn)，按照前視各沉降觀測點(diǎn)，最終再一次觀測后視水準(zhǔn)基點(diǎn)，兩次的視讀數(shù)變化是±1mm。

運(yùn)用DS0.5精密水準(zhǔn)儀展開水準(zhǔn)基點(diǎn)聯(lián)測，采用等水準(zhǔn)測量法。觀測沉降，并且要運(yùn)用DSI精密水準(zhǔn)儀，采用二等水準(zhǔn)測量法來測量，水準(zhǔn)路線閉合差波動(dòng)±1.0mm以內(nèi)， n表示的是觀測站數(shù)。

觀測沉降工作具有長期性及連續(xù)性的特點(diǎn)，為保證測量結(jié)果正確，下面4個(gè)方面必須是固定的，其中有觀測人員、水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺、水準(zhǔn)基點(diǎn)、實(shí)測路線和測站。

在結(jié)束每1次的觀測后，對數(shù)據(jù)的記錄和計(jì)算準(zhǔn)確性展開確認(rèn)，保證具有合格的精度，之后對高差閉合差進(jìn)行調(diào)整，將各沉降的觀測點(diǎn)高程實(shí)現(xiàn)計(jì)算得出，將其記錄在沉降觀測表。

各沉降觀測點(diǎn)本次沉降量計(jì)算法為：本次沉降量=觀測高程-上次測量高程。

累計(jì)的沉降量：累計(jì)沉降量=本次沉降量+上次累計(jì)沉降量。

將計(jì)算得到的沉降觀測點(diǎn)、該次沉降量、時(shí)間、荷載等錄入沉降觀測表。

縱軸為沉降量s，時(shí)間t是橫軸，構(gòu)建直角坐標(biāo)系。以每次累計(jì)沉降量當(dāng)成縱坐標(biāo)，橫坐標(biāo)位觀測日期，標(biāo)記沉降觀測點(diǎn)具體地理位置；用曲線連接各個(gè)標(biāo)記處的點(diǎn)，并且在曲線一端標(biāo)出沉降點(diǎn)的觀測號(hào)，繪制出時(shí)間沉降量關(guān)系曲線。

觀測水平位移

依據(jù)控制點(diǎn)的大壩平面位置伴隨時(shí)間移動(dòng)方向和程度展開測量，以上過程被稱為位移觀測。位移觀測中要在大壩周圍設(shè)置測量控制點(diǎn)，隨后在大壩上設(shè)置位移觀測點(diǎn)，其中主要包含了2個(gè)位移觀測法：①基準(zhǔn)線法；②角度前方交會(huì)。

基準(zhǔn)線測量法主要是依據(jù)通過大壩軸線河水和大壩軸線平行的鉛直平面當(dāng)成基準(zhǔn)平面，從而將水平位移測量得出。

準(zhǔn)線法誤差主要是照準(zhǔn)方面的誤差。為降低儀器和站牌等安置過程中出現(xiàn)的誤差，在對墩頂面觀測中通常會(huì)埋設(shè)固定強(qiáng)制性對中設(shè)備。

使用精密經(jīng)緯儀測量基準(zhǔn)線以及置鏡點(diǎn)到觀測點(diǎn)視線夾角，依靠公式計(jì)算出偏離值。偏離值計(jì)算方法：

L=a/p×s，對距離s精度方面，一般采用1/2000精度丈量邊長是滿足精度要求的，只需要對邊長進(jìn)行一次丈量就可以，然后在各周期內(nèi)進(jìn)行觀測，該值被認(rèn)為是不會(huì)發(fā)生改變的；觀察小a精度。

小角度測量中，每1次每半測回測量內(nèi)必須要觀測到每1個(gè)方向，都要在瞄準(zhǔn)目標(biāo)后于測微器下讀數(shù)，隨后通過瞄準(zhǔn)目標(biāo)后讀第2個(gè)讀數(shù)。如此每半測回內(nèi)每個(gè)方向都需要2次照準(zhǔn)，進(jìn)而提升小角微測精度。

裂縫

土壩裂縫可以按照具體情況，觀測全部的或是較為重要的裂縫；或者是選擇比較典型的裂縫來觀測。對分裂縫寬度>5mm，或者縫的寬度<5mm，但是長度比較長的裂縫，弧形裂縫和明顯的垂直錯(cuò)縫等都要實(shí)行觀測。

觀測的次數(shù)主要依據(jù)具體情況來定，一般裂縫剛開始出現(xiàn)時(shí)要每天觀測1次，若是裂縫由于繼續(xù)發(fā)展和庫水位波動(dòng)大，要適當(dāng)增加觀測次數(shù)，暴雨后要增加1次；裂縫發(fā)展緩慢后逐漸減少觀測次數(shù)。對于必須長時(shí)間進(jìn)行觀測的裂縫，則需要考慮保持同土壩位移觀測次數(shù)的相同。

分析變形監(jiān)測的具體措施

1.柴水河水庫大壩外部監(jiān)測資料

柴河水庫在遼河左側(cè)中游的柴河支流上面，該水庫具有灌溉、防洪、發(fā)電等多種功能，是綜合性大型水利樞紐工程。主要組成部分為：土壩、輸水道、水電站等，總庫容量為6.36億m3，洪水水位112.00m。該大壩主要采用黏土薄芯墻砂殼壩型，壩頂高117.30m，最大壩高42.3m，長度982m，上游壩坡坡度1∶2.5和1∶3.0，下游壩坡坡度1∶2.25,1∶2.25和1∶2.5。

柴河水庫從1976年建設(shè)完成以后立即開始實(shí)行觀測，大壩外部的變形觀測主要內(nèi)容有沉降觀測和水平位移觀測。大壩變形觀測具體是沿壩軸線方向，共設(shè)6個(gè)觀測斷面，每一斷面兩端都要設(shè)置1個(gè)觀測點(diǎn)，一共16個(gè)，另外還要設(shè)置4個(gè)校核點(diǎn)，每個(gè)斷面由于存在長度差異，觀測標(biāo)點(diǎn)的數(shù)量設(shè)置是不同的，沉陷和水平位移觀測標(biāo)點(diǎn)均在統(tǒng)一基座上，同時(shí)使用1個(gè)點(diǎn)號(hào)，共62個(gè)位移標(biāo)點(diǎn)。

2.大壩沉降量

按照實(shí)際測量的資料數(shù)據(jù)折線統(tǒng)計(jì)圖，見圖1-2，該大壩的年最大沉降量值一般出現(xiàn)于河谷中部，最小值在兩岸壩體較低的位置。沉降量主要體現(xiàn)于中部和兩端較小的趨勢，這一現(xiàn)象符合土石壩的基本變形規(guī)律。

庫水位會(huì)影響沉降量，庫水位影響壩體沉降量主要體現(xiàn)于隨庫水位升高而增大。分析五斷面1989年的資料，斷面在本年度的5月沉陷量最大見圖3和圖4進(jìn)行對比分析得知，主要是該年的4月份水位達(dá)到最高點(diǎn)。針對每1個(gè)柴水庫大壩的測點(diǎn)斷面都展開對比分析，可知，沉陷量最大值基本上會(huì)出現(xiàn)于庫水位最高點(diǎn)，水位的變化并不明顯的時(shí)候，沉陷量的變化通常都會(huì)逐漸的趨向于穩(wěn)定。

時(shí)效對沉降量的影響是很明顯的，其影響要比水位影響大很多。伴隨大壩繼續(xù)運(yùn)行，沉降量整體上升趨勢，但上升幅度逐漸放緩平緩。觀察圖5，出現(xiàn)上述情況的主要原因是遭受土體固結(jié)的影響，土體內(nèi)顆粒骨架在不斷的荷載下發(fā)生了蠕變，進(jìn)而出現(xiàn)了這一中土壩結(jié)構(gòu)逐漸穩(wěn)定，不斷收斂的規(guī)律。

對沉降量疑點(diǎn)展開分析，歷史數(shù)據(jù)資料中，4-3斷面位移的變化曲線要顯著高于其他斷面通過分析可知，其水位變化規(guī)律是很正常的，隨后綜合分析大壩的情況，4-3斷面的沉降量很可能是因?yàn)樵撎帋r石的透水性較強(qiáng)，大壩建設(shè)過程中，處理不夠妥當(dāng)，在大壩的運(yùn)營中出現(xiàn)了滲流，伴隨著時(shí)間的延續(xù)，壩體出現(xiàn)了向下的唯一，并且沉陷量也逐漸在增加。