什么是倾斜仪？

Jewell 倾斜仪是一种简单而精确的仪器，它使用玻璃或陶瓷小瓶内的气泡来工作。小瓶中还装有电极和导电液体。随着传感器的倾斜，气泡移动并改变流体电极接触面积，从而改变电极之间电流流动的电阻。通过电阻电桥测量这种变化，能以极高的灵敏度和精度确定角度变化。

倾斜仪是一种测量其所连接的结构元件旋转的仪器。对于重力坝和大多数面板坝，倾斜测量提供了一种监测抗倾覆和基础不均匀沉降稳定性的方法。预计倾斜度是储层水位和扬压力的函数。然而，对于拱坝来说，倾斜主要是温度的函数。在任何一种情况下，倾斜都应该在每个季节都是可重复的。任何倾斜增加的趋势都表明某种形式的基础不稳定。

大坝与倾斜仪

重力坝的基本设计假设是通过自重抵抗水库荷载，验证这一假设的最直接措施是对坝顶进行定期测量。

较常见的坝体运动是横向偏转。倾斜仪提供了以极高分辨率测量与坝顶挠度相关旋转的方法，将倾斜仪测量的旋转转换为位移需要在一定有限长度内对角度测量值进行积分。刚性结构允许一个相当简单的模型来计算位移。为此，基础被视为一个固定点，大坝被假设为刚性的，然后假设倾斜仪测量到的旋转角度θ发生在整个截面上来计算位移。因此，位移（d）计算为 d=（H）（sinθ），其中θ是用跨中倾斜仪测量的角度，H 是大坝的高度，用于此目的的倾斜仪的分辨率需要优于 1 微弧度。作为参考，这相当于一公里内位移超过 1mm。

如果大坝表现为刚体，即不变形，该模型将提供坝顶挠度的准确测量值。由于水库蓄水或伸缩导致的大坝变形将降低倾斜仪得出的坝顶位移的整体精度。

通常通过在垂直剖面上安装一系列的倾斜仪来测量拱坝的变形。通过这种方式，可以按照类似于铅垂线测量的方式，在垂直线上的不同高度确定位移。

倾斜仪在大坝的应用

由于倾斜仪具有易于安装、高分辨率和长期稳定的特点，它为测量大坝的长期变形提供了有价值的测量手段。将倾斜仪固定在结构上,并在一段时间内进行监测,用于建立“正常”或“基线”模式，然后将该基线与后续的长期测量结果进行比较，以提供异常行为的早期预警。

所有水坝会不断移动，以应对作用在其上的力。这些力主要是温度、重力（月球力或潮汐力）和水的力。曲线的正弦波动是由于大坝的季节性膨胀和收缩造成的。测量的旋转幅度与倾斜仪在大坝中的位置成正比。

为了获得最佳性能，倾斜仪应连接到自动数据采集系统，采样率为每天 4 次。这将揭示大坝的日常运动，并消除混叠的影响。由于连续采样，精度和效率在几个重要方面得到了提高：

持续监测意味着可以快速确定运动的速率和方向，并快速检测和评估变化。事件的精确计时使得将倾斜变化与降雨、水库水位、温度、地震和土方工程或维修等外部因素相关联成为可能。

如果采用手动读数，以下程序将有助于提高准确性：

解决方案

Jewell 的700系列倾斜仪已成功用于连续监测新西兰Ohau A、Aviemore发电站和Waitaki大坝的变形。在适当注意安装细节的情况下，可高灵敏度的监测微小倾斜（<1µ弧度），并具有出色的长期稳定性（漂移<±10µ弧度/年）。

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