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变形观测包括土石及混凝土建筑物的变形（水平和铅直位移）观测。变形观测可以掌握变形的变化规律，研究有无裂缝、渗漏、滑坡等趋势，是判断水工建筑物正常工作的一项重要的观测项目。
（1）水平位移观测。对于测点在坝体表面上的土坝和混凝土坝，可用视准线法或三角网法施测。视准线法适用于坝顶长度不大于600m的直线形坝（如土石坝、重力坝）；三角网法适用于任何坝型。
位移标点的布置应根据建筑物的重要性、规模、施工条件以及所采用的观测方法来确定。对土坝要在有代表性、能控制主要变形的地段上选择观测断面，全坝不得少于3个断面，断面间距50～100m。每个断面上的标点数应不少于4个（上游正常蓄水位以上至少1个）。对混凝土重力坝而言，可在平行坝轴线的坝顶下游坝肩及坝趾各设一个标点（每个坝段中间布置一个）。对于拱坝，一般用三角网法，应在坝顶上每隔40～50m埋设一个标点，至少在拱冠、四分之一拱圈及两岸接头处各埋设一个标点。观测工作基点应置于不受任何破坏而又便于观测的岩石或坚实的土基上。用视准线法观测的工作基点，常将其布置在建筑物两岸每一纵排标点延长线上，在坝顶和坝坡上布置测点，利用工作基点间的视准线来测量各测点的水平位移。而用三角网法进行水平位移观测，则利用2～3个已知坐标的点作为工作基点，通过对测点交会算出其坐标变化，从而确定其位移值。
（2）铅直位移（沉陷）观测。土石坝沉陷及其他坝型外部的铅直位移，都可用精密水准仪测定。混凝土坝内的铅直位移由于比较小，除用精密水准仪测定外，还可用精密连通管法量测。
土石坝固结观测的目的是为了了解土石坝在施工及正常运用期坝体内的固结和沉降（垂直位移）的情况。它是在坝体具有代表性的断面，即观测断面内，逐层埋设横梁式沉降仪、电磁式沉降仪、干簧管式沉降仪、深式标点、水管式沉降仪等，以测量各测点的高程变化，从而计算出坝体内的固结度和沉降量。固结管一般埋设在原河床、最大坝高、合拢段以及进行过固结计算的剖面内。沉降观测应与坝体其他位移观测、坝体内孔隙水压力变化的观测配合进行，以了解固结、沉降和孔隙水压力分布及消长情况，便于合理安排施工进度，核算坝坡的稳定性。观测的次数，施工期间随坝体的填筑升高，每安装一节套管或细管、标杆、沉降环，和已埋设的各测点进行一次观测；停工期每隔10天观测一次；竣工后，与其他位移、孔隙水压力等项目的测次相同。