[发明专利]高拱坝施工期变形监控方法及系统

权利要求书

1.一种高拱坝施工期变形监测方法，其特征在于：它包括如下步骤：

S1、布设监测系统

S1.1、在河床左岸和/或右岸坝肩基岩上固定一台全站仪；

S1.2、在河床左岸和/或右岸坝肩基岩上、与全站仪同侧选取一个基本观测点，在基本观测点处固定一观测棱镜，该观测棱镜与同侧全站仪保持通视，且全站仪与同侧基本观测点处的观测棱镜的连线与高拱坝坝轴方向相同或异面；

S1.3、在高拱坝每段高程不同坝段坝体的外表面选取若干个监测点，在同一高程中间坝段的中间位置选取一个点作为校正点；在各监测点和校正点处分别固定一观测棱镜，该观测棱镜与全站仪保持通视；

S1.4、在高拱坝中间坝段的中心位置坝轴线上，自坝基面开始布设若干个串联的分布式传感器，保证分布式传感器与步骤S1.3中选取的各监测点和校正点位于同一高程；

S1.5、全站仪和各分布式传感器通过有线或无线方式与数据传输模块相连，通过数据传输模块上传检测数据；

S2、根据大坝设计参数建立高拱坝模型；

S3、仿真修正步骤S2建立的高拱坝模型，得到高拱坝施工期模型；

计算校正点和各监测点的实际位移和理论位移，根据校正点和各监测点的实际位移量和理论位移量修正高拱坝模型，得到高拱坝施工期模型；

S3.1、根据步骤S2建立的高拱坝模型仿真计算施工期中间坝段校正点的理论位移量；

S3.2、根据步骤S1.4布设的分布式传感器检测的中间坝体中心位置的内部变形数据计算施工期中间坝段校正点的实际位移量；

具体计算步骤：

S3.2.1、计算自坝基面开始，每一段高程中间坝段校正点的水平位移增量Δu_xi：

每一段带状载体内都放有一个MEMS传感器，MEMS传感器测得对应高程为i时，水平方向加速度值为accx_i：

accx_i＝Ax_i+Kx_i*G*sin(θx_i)

式中：Ax_i是MEMS传感器的偏值，Kx_i是MEMS传感器的标度因数，G地球重力加速度，θx_i对应MEMS传感器测值轴上倾角，即MEMS传感器轴与重力方向的夹角：

根据求得的MEMS传感器轴与重力方向夹角θx_i，求得高程为i时中间坝段校正点的实际水平位移增量Δu_xi：

Δu_xi＝L×sin(θx_i)

式中，L为MEMS传感器的载体长度；Δu_xi下角标中的x表示内部观测，i表示高程；

S3.2.2、计算自坝基面到任意高程i处中间坝段校正点累积的水平实际位移量u_xi为：

S3.3、通过修改坝体的热学参数，包括散热系数，导热系数，导温系数，使中间坝段校正点的理论位移量等于实际位移量，得到中间坝段被修正后的高拱坝施工期模型；

S3.4、通过S3.3得到的中间坝段被修正后的高拱坝施工期模型计算高拱坝其余坝段所有外表面监测点的理论位移量；

S3.5、根据全站仪观测的不同坝段坝体外表面各监测点的变形数据，计算不同坝段坝体外表面各监测点的实际位移量Δu_oji；

式中，Δu_oji表示高程为i第j个坝段外表面监测点的实际位移量，下角标O表示外部观测，j表示坝段数，j＝1，2...M...，i表示高程；表示高程为i全站仪到第j个坝段外表面监测点观测棱镜的距离；表示高程为i全站仪到第j个坝段外表面监测点观测棱镜的仰角；表示高程为i基本观测点观测棱镜到第j个坝段外表面监测点观测棱镜之间的夹角；

S3.6、通过修改坝体的热学参数，包括散热系数，导热系数，导温系数，使不同坝段外表面监测点的理论位移量等于实际位移量，得到全坝段均被修正后的高拱坝施工期模型；

S4、通过S3得到修正后的高拱坝施工期模型，计算不同高程不同坝段坝体各点的位移量，根据高拱坝设计标准，判断高拱坝施工期不同高程坝体的变形是否在允许的范围内；

S5、随着坝体浇筑不断升高，根据需求和数据采集的变化，重复S3-S4的步骤，得到高拱坝各个施工期模型，监测各施工期的坝体变形。