利用GPS进行坝体水平位移监测后的位移量计算.docVIP

利用GPS进行坝体水平位移监测后的位移量计算 　　摘要：将GPS所测水平位移点坐标换算成平行于坝轴线方向和垂直于坝轴线方向的距离，有多种方法。 　　关键词：GPS;位移量; 换算;方法dam, there are a variet 　　Abstract: GPS measuring point coordinates are converted into parallel to the axis of the dam horizontal displacement distance direction and direction perpendicular to the axis of the dam, there are a variety of ways. Key words: GPS; displacement;Conversion; Method 　　中图分类号：TV22 TV22F40文献标识码：AA 文章编号： 　　岗南水库于2003年开始除险加固，加固期间，恢复了主坝的水平位移观测标点，共5个断面，21个测点；新副坝新设2个断面，4个水平位移观测标点。水平位移均采用GPS布网进行观测。各监测点按照E级GPS观测规格独立测定，完成监测点的周期性观测。 　　规范要求监测坝体水平位移是指沿平行于坝轴线方向和垂直于坝轴线方向的位移量，而采用GPS观测，并经过数据处理后的观测值为位移点的点位坐标，不能直接测出规范要求的位移标点位移量。为此，必须根据所测位移点坐标换算成平行于坝轴线方向和垂直于坝轴线方向的距离，再计算位移量。通过以下方法可以完成换算： 　　公式法 　　如右图所示，直线AB为坝轴线，A、B分别为坝轴线的两已知点，C为水平位移观测点， D为C点在 直线上的垂足（为未知直线上的垂足（未知点）。 　　 　　 　　位移点垂直于坝轴线方向的位移量计算 　　（1）、主坝一段坝轴线所在直线方程： 　　 　　(2)、由点到直线的距离公式得到 　　 　　由不同测次得到: 　　 　　,即为水平位移观测点垂直于坝轴线方向的位移量 　　当时，位移方向向下游；当时，位移方向向上游。 　　位移点平行于坝轴线方向的位移量计算 　　（1）、主坝坝轴线所在直线方程 　　 　　 　　（2）、过位移点c，且垂直于坝轴线的直线方程 　　 　　 　　（3）、求方程①、②的交点，即垂足D的坐标 　　 　　 　　 　　利用二阶行列式来求两直线交点的坐标 　　 　　 　　将已知点坐标带入，求得及的坐标。 　　（4）由两点间距离公式得 　　 　　将两不同测次的值进行比较得出位移量： 　　即, 　　当时为平行于坝轴线方向向左即左岸； 　　当时位移方向平行于坝轴线向右即右岸。 　　绘图法 　　 将坝轴线各点的转点坐标及不同测次各水平位移观测点坐标，利用CASS7.0展会到图上，直接量取、的长度，根据，求得、，再根据、的符号判断位移方向。 　　需要注意的问题是在将坐标展绘之前，需将坐标值输入EXCEL的工作表中，要求第一列为点名，第二列为代码名（若没有代码可以空白），第三列为坐标数据（注意CAD中的坐标与大地坐标正好相反，在输入x、y坐标时须交换位置），第四列为高程（可以为零，但不可空白），然后将表格转化为CSV格式保存。展会测点时将数据文件名改为DAT格式，然后再展点即可。 　　公式法与绘图法的原理是相同的，但绘图法更直接，如果熟练掌握了CAD或基于AUTOCAD基础上的CASS绘图软件，工作效率将大大提高。 　　转换方位角法 　　由于我库主坝的坝轴线为一折线，并且主坝水平位移监测标点不在一个直线段。A、B、C、D断面的监测标点所在的坝轴线段为一直线，E断面的监测标点所在坝轴线在另一直线段。因此，我们考虑利用坝轴线切点的桩号和坝轴距，计算水平位移监测标点桩号和坝轴距。 　　1、求坝轴线转折处圆弧的切点坐标 　　首先求出每段坝轴线起点转折处圆弧的终点处切点坐标。利用圆弧拐点处的坐标，拐点到圆弧终点切点处的长，即圆弧切线长，及拐点与切点所在直线的方位角（该段坝轴线的方位角）计算出圆弧终点处的切点坐标。 　　2、求切点与水平位移监测标点的方位角 　　利用所求切点坐标与监测标点坐标,求出两点之间的距离及两点所在直线的方位角。 　　3、求切点和监测标点所在直线与该段坝轴线的夹角 　　求该段坝轴线的方位角与切点和监测标点所在直线方位角之差即两直线的夹角。 　　4、求水平位移监测标点平行于坝轴线和垂直于坝轴线方向的距离 　　利用切点的桩号和坝轴距，L=D0+Dcos(α)，H=Dsin(α)，L为监测标点的沿坝轴线方向的桩号，H为监测标点的坝轴距， D0为切点沿坝