自由网平差在麦洛维大坝变形观测中的应用及前方交会观...

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1、自由网平差在麦洛维大坝变形观测中的应用及前方交会观测法的改进徐文军（中国水利水电第七工程局有限公司科研设计院四川成都611730）摘要：简要论述了在苏丹麦洛维大坝变形观测中自由网平差方法的应用，前方交会法的改进，及在数据处理中的一些心得。关键词：麦洛维，自由网平差，前方交会，应用与改进1概述大坝变形观测工作对于保证大坝正常、安全的运行十分重要。通过三角测量、精密水准测量等观测手段可以直接得到大坝的具体变形值，并通过对大坝的变形过程进行分析预测大坝的变形趋势，从而为维护大坝安全稳定的运行提供重要依据。1.1麦洛维大坝的变形观测工

2、作面临的困难：1)麦洛维大坝地处撒哈拉沙漠边缘，自然条件十分恶劣。每年的五月至九月为高温酷暑期，最高气温可达50℃以上，同时这期间也是沙尘暴频发的时期，对我们顺利开展变形观测工作造成了很大困难。2)麦洛维大坝全长近十公里，由土堤、面板堆石坝、粘土心墙坝、混凝土重力坝等组成。工作量十分巨大，且对于不同的坝段有不同的观测要求。3)大坝下游轴线附近建筑物密集，对观测通视造成了很大困难。尼罗河的洪泛区范围较大，因此较难选取稳定的变形监测控制点。4)采用了一些新的观测方法，同时德国监理工程师提出了比国内更为严格的要求。2水平位移监测控制

3、网2.1水平位移监测控制网的施测采用徕卡TCA2003全站仪进行全自动观测，采用小三角网的方法布设水平位移监测网。2.1.1工程前期CCMD测量队在大坝轴线两侧均匀的布设了施工测量控制点，建成麦洛维大坝施工测量控制网。由于大坝建成后，坝体将此施工测量控制网分成了不通视的上、下游两个部分，因此可供利用的施工测量控制点只有大坝下游的部分，不能构成一个完整的三角测量控制网。因此必须增建及寻找可以利用的控制点。2.1.2在大坝坝顶沿坝轴线分布了一系列的水平位移监测墩，分为两种类型：圆柱型监测墩（Pillar），方碑型监测墩（Mounm

4、ent）。其中方碑型监测墩适合于架设仪器进行观测。因此适当选取一些方碑型监测墩作为小三角网中的控制点，可以组成网形条件较好的三角网。由于监测墩相对于建设在基岩上的测量控制墩不太稳定，因此必须在较短的时间内完成整个控制网的观测，以避免由于观测期长造成观测墩位移，而产生较大的观测误差。由于大坝下游侧分布了一些密集的建筑物，对于各个观测墩的通视造成很大困难，因此在适当的位置增建了一些观测墩，共计8个。如图1所示。9/9图1苏丹麦洛维大坝水平位移监测控制网示意图2.1.3图中MR50,MR51……MR57共计8个三角测量观测墩为新增观

5、测墩。而在大坝坝顶上共计有11个方碑型观测墩（Monument）作为三角锁控制点来使用。这样，利用原施工测量观测墩、新建观测墩、坝顶方碑型观测墩组成了一个完整的水平位移监测控制网。2.2施测方法采用边、角观测的方法。用徕卡公司的SetsOfAngles（设角）软件进行自动观测。每个测站测四个测回，每个测回开始前均先读取温度计的读数，然后将其输入到全站仪中。鉴于变形观测工作对气象条件、数据输入等要求很高，为了避免在操作中漏项及失误，特别编制了现场记录单&操作程序确认单。见图２。图２　　现场记录单&操作程序确认单２.２.１　在观测

6、后，需要在设角软件的计算功能中计算各项限差，要求如下：水平角观测标准方差（StandardDeviation）为1秒，天顶距观测标准方差为1.3秒，距离观测标准方差为0.0001米。如观测成果大于此限值，可以增加观测测回数，同时适当去除观测误差较大的测回。直到各项限差符合要求为止。2.3平差方法及校正采用自由网平差方式，即秩亏自由网平差（FreeNetAdjustment）。分为以下四个步骤：9/9步骤一：由于在观测值中可能存在粗差，因此首先需要进行粗差探测及剔除。步骤二：由于是边角网观测存在着两种观测值，因此需要对已经进行粗

7、差剔除后的数据进行方差分量估计。步骤三：采用严格网平差方法（StrictNetAdjustment）计算得到控制网中各控制点的近似坐标。步骤四：进行秩亏自由网平差计算。经过以上步骤，获得水平位移监测网的平面坐标。首次水平位移监测网观测成果的平差计算采用重心基准，因为此时不能断定网内控制点的稳定与否；然后在逐期平差中进行检验，当首次发现变动点时，即改用拟稳基准，并进行拟稳点筛选，直至提出最终成果。当网内具有部分相对稳定控制点时，应采用拟稳基准进行拟稳平差。在逐期平差中进行检验，当发现变动点时，即组成新的拟稳点集合，如此直至终期。

8、再以终选的拟稳点集合对所有各期观测重新平差，提出最终的正式成果2.4水平位移监测控制网观测周期变形观测期前两年（2008、2009年）每年两次，然后每年一次。时间选择在每年的三、四两月和九、十两月，此段时期的麦洛维天气状况较好：气温变化平稳，风沙小，适宜观测。2.5水平位移监