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使用观测仪器、设备对水工建筑物及地基有代表性的点位进行垂直位移量的量测。 混凝土闸、坝的垂直位移是由于库水自重和坝体自重引起的地基沉陷、自重作用下的坝体压缩变形、水平裂缝开展、基岩失稳、温度与湿度的变化以及碱性骨料反应等原因形成的。土石坝的垂直位移又称沉降，是由于库水自重和坝体自重引起的地基沉降、自重作用下坝体的压缩变形、孔隙压力消散形成的土料固结、坝体或地基的滑动、坝体的开裂或滑坡、土层的冰冻和消融、筑坝材料或坝基的冲蚀等原因而形成的。 不均匀的垂直位移有可能使坝体开裂，甚至导致更为严重的破坏。垂直位移的异常变化可能预示着某种破坏的形成或综合影响的发展。对垂直位移及其他有关项目的监测资料进行分析，可以预测坝体开裂、滑坡、坝基失稳或其他有关险情，从而采取相应措施，防止事故的发生和扩大。因此，在水库首次蓄水时和长期运行阶段，垂直位移监测都是大坝安全监测的基本项目之一。在施工阶段的垂直位移监测可以用于控制土石坝填筑速度，研究、测定基岩的回弹变形和坝体土料特性，其监测成果可作为修改设计、改进施工的依据。 垂直位移监测分为表面垂直位移监测和内部垂直位移监测。 表面垂直位移监测方法有2种：几何水准测量法和液体静力水准测量法。二者都是以起测基点高程为基准，引测建筑物变形前后的测点高程，通过计算求得该点高程变化，即该点的垂直位移。 几何水准测量法 适用于各种类型的水工建筑物，简便易行。这种方法采用三级点位、两级控制。三级点位即设置水准基点、起测基点和垂直位移标点（测点）。两级控制即由水准基点校测起测基点，由起测基点观测位移标点（图1）。
图1 垂直位移测点布置示意图
（1）水准基点。可采用国家水准网的水准点或国家水准点接测的点位。水准基点的高程以国家水准网的绝对基面起算。在特殊情况下，要假设起测高程，位置应布设在不受库区变形影响的地区，但也不宜相距太远，以免长距离引测降低观测准确度。 （2）起测基点。是测定垂直位移标点的起始点或终点。为了便于观测，减少传递误差，起测基点力求布置在一纵排垂直位移标点的相近高程上，一般设置在坝顶、廊道和坝基的两端以及两岸坡的相应位置。 （3）垂直位移标点。是设置在坝体、坝基和基岩上的需要观测垂直位移的点位，一般和水平位移标点结合布置。其具体布置应考虑坝型特点、对大坝整体和局部变形能起到控制作用及针对大坝已出现的变形问题等因素。 （4）观测设施和观测仪器。①水准基点可以选用土基标、地表岩石标、深埋钢管标、双金属标等结构形式。②起测基点要求设置在岸坡基岩或原状土上的稳定部位，根据地基性质选用相应的结构。③垂直位移标点根据设置位置的情况选用综合标、混凝土嵌心标、钢管标、墙上标等结构形式。综合标是将水平位移标点和垂直位移标点设置在同一个混凝土墩上的标点，一般用于坝体位移观测。 垂直位移监测中常用的观测仪器是威尔特N3水准仪或蔡司Ni004水准仪。这两种仪器适用于精密水准测量。SD65大坝视准仪、全站仪也可用于垂直位移监测。 液体静力水准测量法 这种方法适用于在有廊道的大坝内进行垂直位移监测，观测精度高，便于实现自动遥测。液体静力水准法要求环境温度变化不大，否则将引起较大误差。观测方法是在测点上布置液体容器，测点之间用水管及气管连通，通过水位计测针或遥测传感器测量液体容器内的水位变化，通过计算求得各测点的垂直位移。由测点布置方法分为两点法测量和多点法测量2种。 （1）两点法测量。是仅有两个测点的液体容器用水管及气管连通，以测定两点间的高差变化，然后计算测点所决定的断面的转角即倾斜的变化，因此这种设置又称水管式倾斜仪。这种设备和测点通常布置在混凝土坝基础横向廊道内。 （2）多点法测量。是在起测基点处布置补偿水箱，在各垂直位移观测点设置连通容器，各点至水箱皆用水管串连，各测点的水位变化测定后，就可以根据起测基点高程确定各测点的绝对垂直位移。 （3）观测仪器。液体静力水准法的观测仪器有人工观测仪器和遥测仪器。人工观测仪器有座式水管仪、悬挂式水管仪等多种，要求在现场读数。遥测仪器是利用各种类型传感器量测水位变化。图2是一种电容式多点遥测水管仪的示意图，可以用便携式仪表在观测室遥测，也可以由远传插口接线到数据采集系统。
图2 电容式多点遥测水管仪示意图 1—气管；2—液管；3—信号电路；4—电源；5—现场读数插口；6—远传插口；7—温度计；8—信号电缆；9—便携式仪表；10—数字采集系统
内部垂直位移监测又称分层沉降观测，主要用于土石坝内部观测。常用的仪器有横臂式沉降仪、深式标点组、电磁式沉降仪和水管式沉降仪等（参见沉降观测）。 监测资料整理分析垂直位移监测资料应按规范要求及时整理分析，将观测成果反馈到设计、施工和运行部门，使其发挥应有作用。有条件的应运用数理统计理论及其他有关数学方法、力学理论和水工建筑物设计理论，建立反映变化规律的数学模型，预测垂直位移变化，供运行管理参考。 垂直位移是最早开展并普遍设置的观测项目，20世纪30年代已经有精密水准测量、横臂式沉降仪等观测方法，中国在50年代已在一些大型水库大坝上应用。经过半个世纪的研究发展，许多高精密的光学测量仪器以及自动化遥测仪器相继出现，使垂直位移监测向自动化和实时安全监测（监控）方向发展。
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