探讨大坝坝体变形监测的技术方法发表时间：2020-04-14T01:59:35.586Z 来源：《建筑细部》2019年第21期作者：吴康翔[导读] 通过介绍大坝坝体变形监测的传统测量技术方法和ＧＮＳＳ测量技术方法，说明不同方法的特性和得到大坝坝体变形点坐标数据的过程。
以ＧＮＳＳ测量技术方法为例，叙述了某大坝坝体变形监测的周期和采用的具体技术手段，对大坝坝体变形点的坐标数据进行了分析，得到某大坝坝体的变形状态。
吴康翔深圳市深水水务咨询有限公司 518000摘要：通过介绍大坝坝体变形监测的传统测量技术方法和ＧＮＳＳ测量技术方法，说明不同方法的特性和得到大坝坝体变形点坐标数据的过程。
以ＧＮＳＳ测量技术方法为例，叙述了某大坝坝体变形监测的周期和采用的具体技术手段，对大坝坝体变形点的坐标数据进行了分析，得到某大坝坝体的变形状态。
大坝坝体在建设和运营过程中，由于种种不利因素的影响，使得大坝坝体的质量问题受到威胁。
为了及时得到大坝坝体的安全现状，需要采用科学的技术手段，对其进行变形监测。
通过对变形数据的监测和分析，得出大坝坝体的水平位移量和垂直位移量，来预测大坝坝体的变形趋势，为管理者提供决策依据。
从GPS在水库大坝变形监测中的应用特点入手，对其应用特点作了细致的梳理和阐述。
接下来，特别地对于GPS技术在大坝变形监测中的精度影响因素作了具体分析。
最后，分步骤详细阐述GPS技术在水库大坝监测领域的具体实施方法，并且对GPS技术的未来的发展和趋势。
关键词：大坝变形监测；位移量；监测点大坝是一种特殊建筑物，其特殊性主要表现在如下3个方面：1．投资及效益的巨大和失事后造成灾难的严重性；2．结构、边界条件及运行环境的复杂性；3．设计、施工、运行维护的经验性、不确定性和涉及内容的广泛性。
以上特殊性说明了要准确了解大坝工作性态，只能通过大坝安全监测来实现，同时也说明了大坝安全监测的重要性。
随着科学技术的发展、管理水平的提高及人们观念的转变，大坝安全监测的内涵也进一步加深。
大坝安全监测重在评价大坝安全，还有校核设计、改进施工和评价大坝安全状况作用。
大坝安全监测的浅层意义是为了人们准确掌握大坝性态；深层意义则是为了更好地发挥工程效益、节约工程投资。
大坝安全监测不仅为了被监测坝的安全评估，还有利于为今后除险加固工程设计提供原型观测资料。
一、大坝坝体变形监测的技术方法1.1传统的测量技术方法在大坝坝体变形监测传统的测量技术方法中，先是在坝体的主轴线周围选择基准点和变形点，共同构成监测点，然后将监测点布设成边角网，借助全站仪周期性观测边角网中的角度和距离，推算变形点的平面坐标，分析出变形点位的水平位移量数值；通过精密水准测量的手段周期性观测大坝变形点，计算出变形点位的垂直位移量数值。
根据水平位移量和垂直位移量的大小，最后判断大坝坝体的变形情况。
如图１所示的大坝坝体变形监测边角网，其中Ｋ0１、Ｋ0２、Ｋ0３、Ｋ0４、Ｋ0５为基准点，Ｂ0１、Ｂ0２、Ｂ0３为变形点，通过传统的测量技术方法，可以完成大坝坝体变形监测的任务。
但是，变形监测传统的测量技术方法，外业观测的工作量大、效率低和成本高，内业数据计算麻烦、处理过程复杂，因此，逐渐被其他的变形监测方法所替代。
图２大坝变形监测ＧＮＳＳ控制网1.2ＧＮＳＳ测量技术方法随着全球定位系统技术的成熟，ＧＮＳＳ测量技术方法在大坝坝体变形监测中，与传统测量方法相比，具有快速、经济和自动化的特点。
在基准站和变形点上，按照ＧＮＳＳ的网形设计，分别安置ＧＮＳＳ接收机，自动连续的进行观测，同时登陆３Ｇ网络系统，将观测的数据实时地传输到数据处理中心进行分析，得出的结果为大坝管理者提供参照。
如图２所示的大坝坝体变形监测ＧＮＳＳ控制网，由５个基准点（Ｋ0１～Ｋ0２）和３个变形点（Ｂ0１～Ｂ0３）构成，用４台ＧＮＳＳ接收机分３个时段连续观测，静态控制网外业观测计划如表１所示。
将所观测的结果，输入到ＧＮＳＳ数据处理的软件中，实时的计算出变形点的三维坐标［６］，通过分析得出大坝坝体的变形量。
表１ＧＮＳＳ控制网外业观测计划二、大坝坝体变形监测方法的应用2.1大坝坝体工程概况公明供水调蓄工程位于茅洲河上游的公明、光明办事处和石岩街道辖区，由原横江水库扩建工程（公明水库）、鹅颈水库至公明水库联通隧洞、公明水库至石岩水库供水隧洞三部分组成。
其中，公明水库是在原横江水库、石头湖水库和迳口水库的基础上扩建而成，扩建后正常蓄水位为59.7m，正常库容1.42亿m3，总库容1.48亿m3；连通隧洞长4.66km，输水规模136.5万m3/d；供水工程长6.067km，输水规模88.5万m3/d。
工程总投资10.28亿，于2007年10月开始动工建设。
依据《防洪标准》（GB50201-2014）及《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2017）之规定，本项目工程等别为Ⅱ等，属大（2）型水库，其主要建筑物包括大坝、溢洪道及放水隧洞和输水隧洞等，级别为2级，其它次要建筑物为3级，临时建筑物为4级。
公明供水调蓄工程是深圳市重大建设项目，是深圳市战略性储备水库，担负着深圳西部宝安区、光明新区各水厂及供水调蓄任务。
工程建成后，可以提高深圳市原水储备量、供水调蓄能力以及对枯水年的抗旱灾能力，显著提高全市供水安全保证率，对我市特别是宝安区、光明新区的经济发展具有重要的意义。
水库特征基本情况：2.2.ＧＮＳＳ测量技术的应用监测点的布设某水库大坝坝体变形监测点布置略图见图４所示，其中Ｋ0１～Ｋ0４为远离大坝体200ｍ以上的稳定基准点，Ｊ0１～Ｊ0７为在大坝体上埋设的变形点。
借助ＧＮＳＳ测量技术手段，以半年为周期，对大坝体变形点进行观测与计算，得到变形点的三维坐标并且进行了数据分析，完成了2014～2018年共４年期间大坝坝体变形监测的工作任务。
图４某水库大坝变形监测点布置略图 2.3大坝垂直位移监测网测量2.3.1 位移监测网等级选择公明水库主坝属于中型土石坝，根据《工程测量规范》（GB50026—2007），表面位移监测的等级选择为二等，其精度要求如表 l 所示。
公明水库大坝变形监测精度要求从工作基点的布置来看，GM6是原山体上新建基准点，稳定性较好，做为本次的起算点。
其它工作基点，分别分布在大坝的两端稳定土体中，工作基点稳定性有待进一步观测，有必要在每次观测时，进行工作基点的联测，以确保工作基点的稳定性。
在以后的测量工作中，注意加强对工作基点的校测工作。
2.4大坝坝体监测点垂直位移测量成果及计划按《土石坝安全监测技术规范》规定的表面变形监测，大坝表面上的监测点垂直位移采用水准测量法观测，按国家三等水准测量方法施测。
以复测后的工作基点或基准点为起算点，按附合路线或闭合线路进行观测。
三等水准测量选定监测点两端稳定的工作基点，作为监测线路的起闭点，线路起闭点间成偶数站。
每站仪器位、立尺点量好距离后做出标记，使前后视距相等。
每站观测顺序为：后-前-前-后。
观测仪器自动记录和检验测站限差，用计算机进行线路检核计算。
大坝坝体水平位移外业观测使用的仪器是中海达Ｖ３0型号的ＧＮＳＳ接收机共４台，考虑到误差累积的影响，对７个变形点每个周期制定了如表２所示的静态外业观测计划。
这样的设计可以消除变形点之间误差影响，提高解算数据的质量。
每期外业观测结束后，每个时段的数据只包含１个变形点，因此单独解算每个时段的数据，可以根据３个基准点解算出１个变形点的三维坐标。
某水库大坝变形监测ＧＮＳＳ控制网外业观测计划2.5大坝坝体监测数据分析将每个时段的数据下载整理后，分别输入到ＨＤＳ２00３全球版ＧＮＳＳ数据处理软件包中，可以自动解算出２0１4～２0１8年期间共８次变形观测得到变形点的三维坐标数据。
其中２0１8年上半年解算的结果见表３所示2014～2018年大坝变形点最大坐标差值统计结果对公明水库4#大坝的垂直位移监测，选取2018年的2、6、10月的监测数据分析，坝体监测点计58个，共12个横断面，对通过对水库4#坝监测点进行的三期垂直位移观测，对比初期基准值。
大坝坝面第一、二、三纵断面监测点表现为下降趋势，6-10月沉降量平均为6.6mm左右；变化量最大的点为BMIV32，下降变化量为12.5mm；从累计位移量来看，平均沉降25.2mm，沉降；量最大的点为BMIV33，累积沉降量为50.8mm，从点位分布情况可知，大坝上部监测点变化量大于坝下部监测点。
大坝为施工新建，水库初蓄期产生一定的位移属于正常情况，通过每期的监测数据，判断有无较大突变，当前水位较低远低于水库正常蓄水位，大坝在运行过程中有很多问题都没有暴露出来，特别是渗漏（或渗透变形）问题，有可能在水库蓄水位上升到一定阶段后才产生。
结束语通过对计算的结果表４进行分析，可以得出某水库大坝坝体在２0１4～２0１8年期间基本处于稳定状态。
处于坝体中部位置的Ｊ0４、Ｊ0５变形点的位移量较大。
变形监测工作为大坝的安全运营提供了基础参照数据，通过介绍变形监测传统的测量技术手段、ＧＮＳＳ测量技术手段和测量机器人技术手段，说明不同大坝变形监测方法的特性、以及得到大坝变形点坐标数据以及垂直位移的过程。
以ＧＮＳＳ测量技术手段为例，对某大坝坝体变形监测的周期和过程进行了叙述，得到了准确的大坝坝体变形点的坐标数据，分析了某大坝坝体的变形状态。
随着科学技术的进步发展，越来越多自动化的技术方法应用于大坝坝体变形监测。
参考文献：[1]石俊.大岗山库区新华滑坡GNSS自动化监测网设计[J].人民长江.2019（1）[2]刘振超.GPS技术在变形监测中的应用和发展趋势[J].测绘与空间地理信息.2018（06）[3]陈豪宏.GPS精确定位技术在小湾水电站工程变形测量中的应用[J].测绘工程.2018（04）[4]李业.GPS测量技术在土木工程领域中的应用研究[J].黑龙江科技信息.2017（06）[5]崔银军.陡河水库大坝变形观测资料稳定分析[J].内蒙古水利.2018（05）[6]杨立平.大坝变形监测控制网布设及其基准控制点[J].水利工程学报.2016（02）[7]赵飞辉.GPS技术在工程变形监测中的应用[J].水资源学报.2016（05）上接第362页任制，督促各级管理人员全身心投入到具体工作中，肩负起自身的岗位职责。
各级管理人员在进行安全生产标准化管理时，在安全生产计划得到落实的基础上，要下达关于安全生产标准化工作要求，为了充分保证当前这项工作得到科学落实，则应当及时制定相关推动策略。
将安全生产标准化考评、工程质量控制进行有机结合，强化动态化管理，提高工程建设的总体安全规范达标。
2.7突出抓好安全管理重点1）根据瓦斯综合治理防治原则，结合当前工作的需要，严格落实好相关制度，其中主要包括防突工作面爆破报告、批准制度、防突面施工审批制度。