引張線法測定壩體水平位移

1、職業(yè)教育水利水電建筑工程專業(yè)水利工程管理技術(shù)引張線法測定壩體水平位移水利工程管理技術(shù)項目組2015年4月一、引張線法測定壩體水平位移圖2-1引張線示意圖(a)立面圖；(b)平面圖；1-鋼絲；2-浮托裝置；3-端點(diǎn)裝置（一）觀測原理及設(shè)備在設(shè)于壩體兩端的基點(diǎn)間拉緊一根鋼絲作為基準(zhǔn)線，然后測量壩體上各測點(diǎn)相對基準(zhǔn)線的偏離值，以計算水平位移量。這根鋼絲稱為引張線，它相當(dāng)于視準(zhǔn)線法中的視準(zhǔn)線，是一條可見的基準(zhǔn)線，如圖2-1所示。圖2-2引張線端點(diǎn)裝置1-夾線裝置；2-鋼絲；3-混凝土墩；4-滑輪；5-懸掛裝置；6-重錘由于水庫大壩長度一般在數(shù)十米以上，如果僅靠壩兩端的基點(diǎn)來支承鋼絲，因其跨度較長，鋼絲

2、在本身重力作用下將下垂成懸鏈狀，不便觀測。為了解決垂徑過大問題，需在引張線兩端加上重錘，使鋼絲張緊，并在中間加設(shè)若干浮托裝置，將鋼絲托起近似成一條水平線。因此，引張線觀測設(shè)備由鋼絲、端點(diǎn)裝置和測點(diǎn)裝置三部分組成。1鋼絲一般采用0.81.2mm的不銹鋼絲，鋼絲強(qiáng)度要求不小于1.5×106kPa。為了防止風(fēng)的影響和外界干擾，全部測線需用10cm的鋼管或塑料管保護(hù)。正常使用時，鋼絲全線不能接觸保護(hù)管。2端點(diǎn)裝置由混凝土基座、夾線裝置、滑輪、線錘連結(jié)裝置以及重錘等組成，如圖2-2所示。夾線裝置的作用是使鋼絲始終固定在一個位置上。其構(gòu)造是在鋼質(zhì)基板上嵌入一個銅質(zhì)V形夾槽，將鋼絲放入V形槽中，蓋

3、上壓板，旋緊壓板螺絲，測線即被固定在這個位置上，如圖2-3所示。圖2-3夾線裝置夾線裝置安裝時，需注意V形槽中心線與鋼絲方向一致，并落在滑輪槽中心的平面上。但要注意，當(dāng)測線通過滑輪拉緊后，測線與V形槽中心線應(yīng)重合，并且鋼絲高出槽底2mm左右。線錘連結(jié)裝置上有卷線軸和插銷，以便卷緊鋼絲，懸掛重錘并張緊鋼絲。重錘的重量視鋼絲的強(qiáng)度而定。重錘重量愈大，鋼絲所受拉力愈大，引張線的靈敏度愈高，觀測精度也愈高。重錘重量可按鋼絲抗拉強(qiáng)度的1/31/2考慮。3測點(diǎn)裝置圖2-4引張線測點(diǎn)裝置1-量測標(biāo)尺；2-槽鋼；3-保護(hù)管；4-保護(hù)箱；5-保護(hù)管支架；6-水箱；7-浮船；設(shè)置在壩體測點(diǎn)上，由水箱、浮船、讀數(shù)尺

4、和保護(hù)箱構(gòu)成，如圖2-4所示。浮船支撐鋼絲，在鋼絲張緊時，浮船不能接觸水箱，以保證鋼絲在過兩端點(diǎn)V形夾線槽中心的直線上。讀數(shù)尺為150mm長的不銹鋼尺，固定在槽鋼上，槽鋼埋入壩體測點(diǎn)位置。安裝時應(yīng)盡可能使各測點(diǎn)鋼尺在同一水平面上，誤差不超過±5mm。測點(diǎn)也可不設(shè)讀數(shù)尺而采用光學(xué)遙測儀器。測點(diǎn)裝置一般2030m設(shè)置一個。保護(hù)管固定在保護(hù)箱上。（二）觀測方法引張線的鋼絲張緊后固定在兩端的端點(diǎn)裝置上，水平投影為一條直線，這條直線是觀測的基準(zhǔn)線。測點(diǎn)埋設(shè)在壩體上，隨壩體變形而位移。觀測時只要測出鋼絲在測點(diǎn)標(biāo)尺上的讀數(shù)，與上次測值比較，即可得出該測點(diǎn)在垂直引張線方向的水平位移，其位移計算原理與

5、視準(zhǔn)線法相似。1觀測步驟引張線觀測隨所用儀器的不同方法亦不同，無論采用哪一種儀器和方法觀測，都應(yīng)按以下的步驟進(jìn)行。（1）在端點(diǎn)上用線錘懸掛裝置掛上重錘，使鋼絲張緊。（2）調(diào)節(jié)端點(diǎn)上的滑輪支架，使鋼絲通過夾線裝置V形槽中心，此時鋼絲應(yīng)高出槽底2mm左右，然后夾緊固定。但應(yīng)注意，只有掛錘后才能夾線，松夾后才能放錘。（3）向水箱充水或油至正常位置，使浮船托起鋼絲，并高出標(biāo)尺面0.5mm左右。(4)檢查各測點(diǎn)裝置，浮船應(yīng)處于自由浮動狀態(tài)，鋼絲不應(yīng)接觸水箱邊緣和全部保護(hù)管。圖2-5掛線目視觀測法示意圖1-水箱；2-鋼絲；3-浮船；4-標(biāo)尺；5-細(xì)絲線；6-小錘(5)端點(diǎn)和測點(diǎn)檢查正常后，待鋼絲穩(wěn)定30m

6、in，即可安置儀器進(jìn)行測讀。測讀從一端開始依次至另一端止，為一測回。測完一測回后，將鋼絲撥離平衡位置，讓其浮動恢復(fù)平衡，待穩(wěn)定后從另一端返測，進(jìn)行第二測回測讀。如此觀測24個測回，各測回值的互差，要求不超過±0.2mm。(6)全部觀測完后，將端點(diǎn)夾線松開，取下重錘。(7)若引張線設(shè)在廊道內(nèi)，觀測時應(yīng)將通風(fēng)洞暫時封閉。對于壩面的引張線應(yīng)選擇無風(fēng)天觀測，并在觀測一點(diǎn)時，將其他測點(diǎn)的觀測箱蓋好。2.常用的觀測方法(1)直接目視法圖2-6讀數(shù)顯微鏡法觀測示意圖1-標(biāo)尺毫米分劃線；2-鋼絲；3-讀數(shù)顯微鏡；4-標(biāo)尺用肉眼并使視線垂直于尺面觀測，分別讀出鋼絲左邊緣和右邊緣在標(biāo)尺上投影的讀數(shù)a和b

7、，估讀至0.1mm，得出鋼絲中心在標(biāo)尺上讀數(shù)為L=(a+b)/2。顯然應(yīng)為鋼絲的直徑，以此可作為檢查讀數(shù)的正確性和精度。(2)掛線目視法將標(biāo)尺設(shè)在水箱的側(cè)面，在靠近標(biāo)尺的鋼絲上系上很細(xì)的絲線，下掛小錘，如圖2-5所示。用肉眼正視標(biāo)尺直接讀數(shù)。(3)讀數(shù)顯微鏡法該法是將一個具有測微分劃線的讀數(shù)顯微鏡置于標(biāo)尺上方，測讀毫米以下的數(shù)，而毫米整數(shù)直接用肉眼讀出，如圖2-6所示。觀測時，先讀取毫米整數(shù)，再將讀數(shù)顯微鏡垂直于標(biāo)尺上，調(diào)焦至成像清晰，轉(zhuǎn)動顯微鏡內(nèi)測管，使測微分劃線與鋼絲平行。然后左右移動顯微鏡，使測微分劃線與標(biāo)尺毫米分劃線的左邊緣重合，讀取該分劃線至鋼絲左邊緣的間距a。第二次移動顯微鏡，將測

8、微分劃線與標(biāo)尺毫米分劃線的右邊緣重合，讀取該分劃線至鋼絲右邊緣的間距b。由圖2-6有以ab=2Z+d+D，即(a+b)/2=Z+（d+D）/2。而（a+b）/2即為標(biāo)尺毫米分劃線中心至鋼絲中心的距離。于是得鋼絲中心在標(biāo)尺上的讀數(shù)為（2-1）式中：r為肉眼從標(biāo)尺上讀取的毫米整數(shù)。由圖2-6可知b-aD-d，即鋼絲直徑與標(biāo)尺分劃線粗度的差值為定值。同樣，該值可作為檢查讀數(shù)有無錯誤和精度的標(biāo)準(zhǔn)。 （4）兩用儀法如圖2-7所示，兩用儀由武漢測繪學(xué)院研制生產(chǎn)。采用兩用儀觀測引張線時，測點(diǎn)上不需另安標(biāo)尺，而緊靠測點(diǎn)保護(hù)箱，鋼絲的垂直下方埋設(shè)一個強(qiáng)制對中器，作為兩用儀的底盤。觀測時將兩用儀安置在強(qiáng)制對中器上，通過目鏡及讀數(shù)放大鏡進(jìn)行讀數(shù)。 圖2-7 兩用儀示意圖1物鏡；2目鏡；3讀數(shù)放大鏡；4標(biāo)尺；