变形技术（精选12篇）
变形技术 篇1
随着社会的不断进步,物质文明的极大提高及建筑设计施工技术水平的成熟完善,土地资源日渐减少与人口增长之间日益突出的矛盾,高层及超高层建筑物越来越多,这些都会成为建筑物的安全隐患,为了保证人们的生命安全以及财产安全,需要对建筑物的稳固程度密切监测。对于变形监测的重视已经不仅是在国内,在国外也受到了广泛的关注。
1 变形监测的发展现状
变形监测是现代工程测量中的一个基本职能,主要是观察在外力作用下变形体的有关基本情况,如形状、大小等基本特征。为了保证建构筑物的正常使用寿命和建筑物的安全性,并为以后的勘察设计施工提供可靠的资料及相应的参数,建筑物沉降观测的必要性和重要性愈加明显。特别在高层建筑物施工过程中应用沉降观测加强过程监控,指导合理的施工工序,预防在施工过程中出现不均匀沉降,及时反馈信息,为勘察设计施工部门提供详尽的一手资料,避免因沉降原因造成建筑物主体结构的破坏或产生影响结构使用功能的裂缝,造成巨大的经济损失。
2 变形监测的技术手段
2.1 测量机器人监测技术
测量机器人监测技术属于一种地面变形监测技术,由于我国的科技水平越来越发达,对于变形监测的技术也越来越智能化。测量机器人与测量数据处理分析软件系统相结合完全可以实现变形监测的自动化。测量机器人作为多传感器集成系统在人工智能方面的进一步发展,使其在建筑物变形监测中必将得到进一步应用。
2.2 三维激光扫描技术
三维激光扫描技术也是一种地面变形监测技术,是通过雷达对红外线进行发射与接收实现变形监测的目的,能过对建筑物进行全方位、三维立体空间的扫描,从而获得准确性较高的实时数据,通过与前期数据比对,计算相应的变形量,同时还能够发现很多传统的地面变形监测技术发现不了的安全隐患。
2.3 GPS技术
GPS的应用是测量技术的一项重大变革,是利用卫星或飞机上的测量传感器对地面或建筑物进行沉降或位移监测。具有定位精度高、连续性、实时性、提供三维坐标、全天候作业等优点。尤其是实时动态测量技术(RTK)是以载波相位观测量为根据的实时差分GPS测量技术,实时地计算并显示出用户站的三维坐标。
2.4 全站仪监测技术
全站仪监测技术以其自动化、高精度的技术优势,在变形监测中得到了普遍应用。全站仪正在向全能型和智能化方向发展。在很短的时间内完成一目标点的观测,并可以对多个目标作持续和重复观测。
2.5 数字摄影测量变形监测技术
近年来,随着技术的飞速发展,摄影测量已经进入了数字摄影测量时代。被摄物体的数字影像获取变得越容易。利用数字影像处理技术和数字影像匹配技术获得同名像点的坐标,就可以计算出对应物点的空间坐标。整个处理过程是由计算机完成的,因此也称为“计算机视觉的摄影测量”。变形监测的摄影测量方法,不仅圆满地解决了观测的同时性、观测点的连续性、动态监测等问题,而且可以对一些无法到达的变形体进行监测。
3 变形监测过程实施
3.1 变形测量点的布设
变形测量点可分为控制点和观测点(变形点)。控制点包括基准点、工作基点以及联系点、检核点、定向点等工作点。各种测量点的选设及使用,应符合:工作基点应选设在靠近观测目标且便于联测观测点的稳定或相对稳定位置。测定总体变形的工作基点,当按两个层次布网观测时,使用前应利用基准点或检核点对其进行稳定性检测。测定区段变形的工作基点可直接用作起算点。当基准点与工作基点之间需要进行连接时应布设联系点,选设其点位时应顾及连接的构形,位置所在处应相对稳定。对需要单独进行稳定性检查的工作基点或基准点应布设检核点,其点位应根据使用的检核方法成组地选设在稳定位置处。对需要定向的工作基点或基准点应布设定向点,并应选择稳定且符合照准要求的点位作为定向点。
尤其是基准点的布设和制作非常重要,有时根据设计要求成孔、浇灌、砌井、高程点标示等进行布设,确保基准点的永久使用。
3.2 变形监测周期
根据建筑物的特征、变形速率、观测精度要求和工程地质条件及施工过程等因素综合考虑,观测过程中的频率或周期,应该根据变形量的变化情况,进行适当调整,通常观测次数能反映出变化的过程。对于单一层次布网的情况,观测点与控制点都应按照变形观测周期进行观测;对于两个层次布网的情况,观测点及联测的控制点应按变形观测周期进行观测,控制网部分可以按照复测周期进行观测。变形观测周期要以能系统反映所监测的变化过程且不遗漏其变化时刻为原则。当观测中发现变形异常时,应及时增加观测次数。
4 变形监测的误差分析
4.1 误差对平差改正数的影响
在变形检测的过程中,对于监测影响的结果最大的就是误差,有时候误差会将变形监测向一个错误的方向误导,使得对于建筑的定位与测量都存在着一定的问题,所以,我们必须要解决变形监测的误差问题,是方案设计的数据的准确性与可靠性,避免对平差结果产生影响。我们可以根据Baarda提出的公式对误差进行计算:
4.2 变形监测的粗差检验
一般没有实践去进行周密的计算的时候,我们可以通过对变形监测进行粗差检验的方式,当然也是以笔者之前提到的公式为基础,把观测到的数据带入到粗差检验的函数中,就可以知道一个大致的误差值了。
5 变形监测的数据处理与分析
5.1 使用建模的方法来分析变形监测数据
近几年来,对于变形监测数据分析的方法新增了许多,像是频谱分析、滤波分析,但是在所有分析中使用最广泛的还是建模分析,比如说使用灰色理论来进行建模分析,将数字与灰色理论结合到一起,画出回归曲线,对回归曲线所显示出来的数据与误差进行分析,从而对变形监测的数据进行深入的探讨。
5.2 使用物理分析来解释变形监测
周期性检测就是变形检测的一种物理分析手段,主要是为了防止建筑到达某一个临界点而产生突变,起到防患于未然的作用,在实际的变形监测分析中,主要就是以数学统计法、函数分析法来进行混合模型的建设,不需要变形监测的数据就是这种方式的有点,具有“先验”的好处。
6 结语
综上分析可知,变形监测技术在我国的建筑行业的应用非常的广泛,同时也起着非常重要的作用,变形监测系统不仅仅为我国人民群众的生命安全提供了保障,还在很大程度上保护了我国的文化遗产,促进我国的社会主义精神文明建设。不断深化现代化变形监测技术的改革与创新是非常关键的,要将现代工程测量中的新技术新方法应用到变形监测技术中来,使变形监测向更精密、更智能的方向发展,以推动我国建筑工程行业的稳定发展。
参考文献
[1]胡荣明.城市地铁施工测量安全及安全监测预警信息系统研究——以西安地铁1、2号线为例[D].陕西师范大学,2011.
[2]雍睿.三峡库区侏罗系地层推移式滑坡—抗滑桩相互作用研究[D].中国地质大学,2014.
[3]邓永安.关于工程测量变形监测的有效措施的论述[J].科技与企业,2012,23:206.
变形技术 篇2
微变形远程监测技术及应用
论述了微变形远程监测技术的.基本原理,重点介绍了步进频率连续波(SF-CW)技术,并结合干涉测量成像系统(IBIS)说明微变形远程监测技术的应用领域和特点,以及发展前景.
作 者：罗刊 王铜 李琴 LUO Kan WANG Tong LI Qin 作者单位：武汉大学,测绘学院,精密工程测量国家测绘局重点实验室,湖北,武汉,430079刊 名：地理空间信息英文刊名：GEOSPATIAL INFORMATION年，卷(期)：20097(3)分类号：P258关键词：SF-CW SAR IBIS 动态监测 变形监测
4D技术打造未来战场变形金刚 篇3
3D方热，4D又来 所谓“4D智慧”，不仅包含3D的长、宽和高3个维度，更增加了一个时间维度。4D打印最显著的特点和优势是：所打印的产品会随着时间的变量，按照预先设定的模式和要求，自动重塑形态结构。例如，输水管道可以根据水流量的大小而自動调节管径，可利用自行起伏波动将水流输送到指定地点……
4D智慧重在利用计算机软件将相关设计思想直接内置于材料当中，同时赋予其按需求改变形状的能力。4D技术需要静止的和活动的两种材料，静止材料奠定了物品的几何结构，而活动材料包含了促使物体变形的能量和信息，成为一种可编程智能材料，所产出的物品如同智能机器人一样，无需外接任何设备，就能实现“自动适应”“自动调节”和“自动创造”。
4D功能 军民两用 4D变形功能可谓潜力无限：从军用到民用，可谓无所不及。据称，4D技术在军事应用领域更具潜力：不便携带的装备和武器弹药，打印出设定好程序的材料，运抵战场后再自行组装；会自动变形的坦克和装甲车辆，可根据地形适时隐蔽和保护自己；野外应急帐篷能够自动适时展开与撤收；秘密特工对4D技术需求会更大，设计好的武器、装备与用具，完全可在敌眼皮底下携带。
4D技术真正实现产业化已指日可待，人们很快会看到：更简单、更智慧、更廉价的4D技术，将掀起新一轮世界产业革命的风暴。
建筑变形监测技术探讨 篇4
1.1 高层建筑变形监测
高层建筑变形监测的直接目的之一就是对高层建筑的运营状态进行安全监控、评价和预报。从20世纪90年代以来, 高层建筑变形监测手段的硬件和软件迅速发展, 监测范围不断扩大, 监测自动化系统、数据处理和资料分析系统、安全预报及分析评价系统也在不断的完善。工程设计采用新的可靠度设计理论与方法以来, 变形监测成为提供设计依据、优化设计和可靠度评价不可缺少的手段, 成为工程设计和施工质量控制的重要手段。由于工程自身的特殊性和复杂性, 在一般情况下, 直接采用变形监测原始数据对高层建筑安全稳定状态进行评估和反馈是困难的。因此, 为了实现高层建筑安全运营的设计目的, 一般需要结合具体的工程和变形监测不同时段的不同特点和要求分别选用不同的手段和方法, 认真做好监测数据和资料的整理分析工作, 对高层建筑的安全稳定状态进行评估、预测和预报, 并为改进建筑工程设计、施工方法和运营管理提供科学的依据。
1.2 基坑工程周围环境监测
在城市建筑密集地区施工, 不仅要求保证高层建筑本身的安全性, 还必须保证邻近建筑的安全使用。在基坑开挖以及以后的施工过程中, 由于地下水位下降、荷载增加以及其它一些不确定因素, 必然引起周围环境变化, 这在工程中称为基坑工程环境效应。基坑工程环境效应包括支护结构和工程桩施工、降低地下水位、基坑土方开挖各阶段对高层建筑的影响, 主要表现在以下几方面。
(1) 基坑土方开挖引起支护结构变形以及降低地下水位造成基坑四周地面产生沉降、不均匀沉降和水平位移, 导致影响相邻高层建筑及市政管线的正常使用, 甚至造成破坏。
(2) 支护结构和工程桩若采用挤土桩或部分采用挤土桩, 施工过程中产生的挤土效应将对邻近高层建筑及市政管线产生影响。
(3) 因设计、施工不当或其它原因造成支护体系破坏, 导致相邻高层建筑及市政管线被破坏。
其中, 由于基坑土方开挖引起支护结构变形以及降低地下水位造成基坑四周地面产生沉降和不均匀沉降, 从而对周围高层建筑和市政设施的影响是最主要的方面。
深基坑开挖是一项复杂的工程, 在支护加固不当时, 常可因周边地面的沉降而危及各种高层建筑的正常使用。基坑开挖引起的地表移动与变形取决于其侧壁 (支护或无支护) 的变形程度及变形形式。边坡、基坑工程稳定是其邻近地表及高层建筑安全的必要条件, 但决不是充分条件, 因为即使边坡、基坑稳定, 近邻地表同样存在由于开挖引起的地表移动与变形, 甚至破坏。因此, 在基坑工程中, 必须对周围的高层建筑进行安全监测, 以确保其安全使用其中主要是对高层建筑进行沉降观测和倾斜观测。
2 变形监测方案设计
2.1 观测精度的确定
高层建筑变形量应能确切反映高层建筑、构筑物及其地基的实际变形情况或变形趋势, 并以此作为确定监测方案和检验成果质量的基本要求。由于观测精度直接影响到观测成果的可靠性, 同时也受到观测方法和仪器设备等的影响, 因此, 确定合理的测量精度是变形监测方案设计的重要内容。国内外对变形监测的精度要求还存在不同看法, 但可以确定的是, 变形监测的精度取决于观测的目的。国际测量工作者联合会 (FIG) 第十三届会议 (1971年) 工程测量组提出:“如果观测的目的是为了使变形值不超过某一允许的数值而确保高层建筑的安全, 则其观测的中误差应小于允许变形值的1/10~120;如果观测目的是为了研究其变形过程, 则其中误差应比这个少得多”。
对于不同的高层建筑, 其变形监测的精度要求差别比较大, 同一高层建筑的不同部位在不同时间对观测精度的要求也有可能是不同的。变形监测采用哪个等级, 主要按下列方法确定。
(1) 以高层建筑阶段平均变形量为依据; (2) 以某些固定值为依据; (3) 以高层建筑最小变形值为依据; (4) 以预估变形量或变形速度为依据; (5) 以地基允许变形值为依据。
在实际监测中, 通常根据高层建筑的地基允许变形值来推算, 高层建筑的地基允许变形值一般是由设计单位给定的或者由相应的建筑规范规定的。地基允许变形值包括沉降量、沉降差、倾斜和局部倾斜四种。
沉降量——基础某点沉降大小, 一般指基础中心的沉降量;沉降差——基础上任意两点沉降量之差, 一般指相邻两单独基础的沉降量之差;倾斜——基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离的比值;局部倾斜——砌体承重结构沿纵向6m~8m内基础两点的沉降差与其距离的比值。
根据《建筑地基基础设计规范 (GBJ7-89) 》规定, 常用的高层建筑地基允许变形值, 可以求出相应的允许变形量, 根据允许的变形量来确定测量精度。由此可进一步确定采用的观测手段、仪器设备等, 也为监测网网形的设计和优化提供参考。
2.2 观测点位的布设
变形观测点包括基准点和监测点, 基准点分为稳定基准点和工作基点, 它们在监测中各自作用不同。基准点的布设主要考虑稳定性, 不受干扰, 且要考虑测量技术, 一般埋设在变形影响范围以外或基岩上, 基准点埋设过远, 则测量工作不方便, 观测误差大, 埋设近了, 有可能不稳定。所以, 一般在基准点和监测点之间加设工作基点。同时要在基准点周围设置保护点, 当基准点受到破坏时可用保护点来恢复, 平时则可以用于检核基准点。由基准点和工作基点构成变形监测网, 既保证了基准的稳定性, 又方便了测量工作。
基准点的布设主要考虑测量工作的需要, 而监测点的布设则需要与其它学科相结合。总的说来, 监测点的位置必须布设在能够反映高层建筑变形特征和变形明显部位。实践表明, 监测点一般布设在如下位置:
(1) 基础类型、埋深、荷载有明显不同处。
(2) 沉降缝、伸缩缝、新老建筑连接处两侧。
(3) 高层建筑角点、中点处, 且每边不少于3个监测点。
(4) 圆形、多边形高层建筑纵横轴线对称处。
(5) 工业厂房独立柱基础。
3 观测周期的确定
高层建筑变形是一个渐变过程, 是时间的函数, 而且变形速度不均匀, 但变形观测次数是有限的, 因此, 合理的选择连续观测的周期, 正确分析变形结果是确保高层建筑自身安全的重要因素。变形观测从高层建筑施工开始, 到停止使用结束, 贯穿整个过程, 相邻两次变形观测的时间间隔就是一个观测周期。确定变形观测周期的基本原则为:根据高层建筑的特征、变形速率、观测精度要求和工程地质条件及施工过程等因数综合考虑。
对于沉降观测, 从分析变形过程出发, 变形速度值比变形绝对值具有更重要的意义。基于这一点, 其周期可用以下经验公式来确定原因:
其中:Mh为两沉降观测点之间的高程误差;
V为沉降速度, 一般取平均沉降量与间隔天数的比值;
K为高程沉降量与其误差之比, 可根据高层建筑变形情况在5~10内选择。
对于倾斜观测, 高层建筑主体倾斜观测的周期, 可视倾斜速度, 一般每1~3个月观测一次, 若由于基础附近大量堆放或卸载等导致倾斜速度加快时, 应及时增加观测次数。施工期间的观测可与高层建筑的沉降观测同时协调进行, 这样就为分析高层建筑的变形、评价高层建筑的安全性提供了更加完备的资料, 分析结果也更真实可靠。另外, 考虑到温度与风荷载对高层高层建筑变形的影响较大, 故在倾斜观测时应避开强日照和风荷载较大的时间段, 以免使测量误差过大而影响观测分析结果的真实性和可靠性。
水平位移观测的周期, 对于不良地基土地区的观测, 亦可与沉降观测协调考虑确定;对于受基础施工影响的相关观测量, 应按施工进度的需要确定, 可每天或隔几天观测一次, 直至施工结束。
4 静态变形监测常用方法
变形监测目的是为了实时的了解高层建筑的变形情况, 确保高层建筑的安全使用, 就静态变形监测而言, 监测的主要内容包括:沉降观测、倾斜观测、水平位移观测和裂缝观测。监测方法包括常规地面测量方法、近景摄影测量以及特定条件下采取一些特殊的测量方法。
沉降观测常用水准测量的方法, 也可以采用液体静力水准测量的方法。一般高层建筑物和深基坑开挖的沉降观测, 通常用精密水准仪, 按国家二等水准技术要求施测, 将观测点布设成闭合环或附合水准路线联测到水准基点上。采用水准测量进行变形监测, 必须做到固定观测时间、固定观测路线、固定观测人员、固定观测仪器。由于现场条件限制, 变形观测时很难做到前后视距离相等, 在每次观测前, 必须对仪器进行检验校正, 特别是对仪器i角误差和调焦误差进行检验。
倾斜观测方法比较多, 对于基坑监测, 常采用钻孔测斜仪对支护桩进行倾斜观测。对于高层建筑上部的倾斜观测, 传统的测量方法包括经纬仪投点法、全站仪坐标测量法等等, 在实际工程中常采用回归平面法。回归平面法通过测量高层建筑上各点监测点的沉降量Zi (本期观测值相对于原始高程的差值) , 结合监测点的平面坐标 (Xi, Y i) , 采用最小二乘法可以拟合出一个高层建筑沉降量的回归平面:
根据高层建筑基础倾斜。
式中:Si为基础倾斜方向端点i的沉降量 (mm) ;
Sj为基础倾斜方向端点j的沉降量 (mm) ;
L为基础两端点的距离 (m) 。
可以得出:式 (2) 中系数a即为高层建筑在X轴方向上的基础倾斜率, 系数b即为高层建筑在Y方向上的基础倾斜率。而基础倾斜率就等于高层建筑在该方向上的倾斜率。通过回归平面方程, 只须对监测点进行沉降观测, 而不必专门进行倾斜观测就可以确定高层建筑在相应方向上的倾斜率。采用回归平面法计算倾斜前提是高层建筑以刚体的形式做整体性沉降, 若高层建筑结构遭到破坏, 高层建筑将不以整体作沉降, 此时采用回归平面法将得不到正确的倾斜结果。
水平位移观测根据高层建筑类型不同采用不同的方法, 直线型建筑常用基准线法、引张线法、距离丈量法;曲线型建筑常用测角前方交会、精密导线法;高层建筑顶部相对于底部的偏移、竖直中心是否铅直 (挠度) 可用测角前方交会法、经纬仪投点法等。
当基础挠度过大时, 高层建筑可能由于剪力破坏而出现裂缝。裂缝观测可在裂缝两端分别固定一铁片, 其中一片紧压在另一片上, 在边缘涂上油漆, 当裂缝发生变化时, 便会露出未涂漆的部分, 这个就是裂缝的变化量, 采用千分尺或游标卡尺量取其变化量。铁片可分别布设在裂缝最窄和最宽处, 当裂缝比较长时, 在中间部位增加观测点位。
参考文献
[1]黄声享, 尹晖.变形监测数据处理[M].武汉:武汉大学出版社, 2003.
变形技术 篇5
全球定位系统GPS,以其连续、实时、高精度、全天候测量和自动化程度高等优点,在变形监测中的应用越来越广泛.然而,目前GPS在变形监测方面的.应用也存在不足和局限性.本文首先对常规大地测量技术、特殊变形测量手段、摄影测量技术和GPS技术用于变形监测的现状及其特点进行总结,然后对目前GPS用于变形监测的模式、数据处理方法及其存在的问题作一介绍和分析,最后探讨GPS变形监测技术的发展趋势.
作 者：胡友健 梁新美 许成功 HU You-jian LIANG Xin-mei Xu Cheng-gong 作者单位：胡友健,梁新美,HU You-jian,LIANG Xin-mei(中国地质大学工程学院,武汉,430074)
许成功,Xu Cheng-gong(郑州经济管理干部学院,郑州,450000)
变形技术 篇6
摘要：随着城市轨道交通行业的迅猛发展，出现了大量新建地铁隧道穿越既有铁路的工程。新建地铁盾构隧道下穿既有铁路线路过程中不可避免会造成开挖面周围土体的扰动，进而引起地表变形，使既有铁路线路发生隆沉变形，过大的变形甚至会影响铁路的运营安全。本文针对地铁采用矿山法下穿客专进行阐述分析。
关键词：地铁下穿客运专线；矿山法；施工技术
1、工程概况
（1）工程背景
被穿越客运专线采用CRTSⅠ型板式无砟轨道，扣件采用WJ-7型扣件。地铁开工建设时，被穿越的客专已开始静态验收，无砟轨道线路钢轨已精调并焊接锁定，工后沉降要求高。
若按照车站施工完成后，盾构掘进下穿高铁，则高铁运营后才能施工至客专下方，盾构施工对上方铁路沉降控制风险极大。
为减少地铁施工对客专的影响，结合中间风井的设置，于客专旁设置中间风井，采用暗挖法提前施工客专下方隧道，于客专运营前前完成矿山法隧道的施工。
图1 矿山法隧道与客专位置关系平面示意图
（2）工程地质情况
根据地勘资料显示，穿越段主要地层为由上至下依次为人工素填土、粘土、泥岩。
名称容重
/弹性模量
泊松比
粘聚力
内摩擦角
层厚m
人工素填土19////3
粘土19.970.3135145.3
全风化泥岩2080.320156
强风化泥岩22.1160.2525254.5
中风化泥岩23.4 30339
2、优化设计
（1）平面优化
客专于D1K153+700～+750段以框架涵上跨城市道路，框架涵本身刚度较大，且框架涵底部采用CFG桩地基加固，有利于沉降控制。故选择地铁从成洛路下穿隧道框架段下方通过，且下穿段线间距增大为21m。
CFG桩地基加固参数如下：CFG桩直径0.5m，间距1.5m，桩长约7.5m，采用梅花形布置，掺水泥级配碎石
（2）线路纵坡优化
调整线路纵断面，增大隧道埋深，使矿山法隧道完全位于中风化泥岩地层内，拱顶埋深27.7m，拱顶上约9m为中风化泥岩层。
（3）设计参数
区间正线矿山法隧道断面近似为圆形结构，内净高为8.1m，内净宽为8m。初期支护采用间距0.5m的 I22全环型钢钢架，及0.3m厚C25早强喷射混凝土；二衬采用0.5m厚C40钢筋混凝土。超前支护采用自进式锚杆。
3、施工工艺控制
矿山法隧道施工中重点从以下几个方面进行进行工艺控制：
（1）严格遵循“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”的18字原则组织施工。
（2）拱部120度范围设置超前自进式锚杆，外插角10度，注浆压力0.8～1.2MP，注浆类型为1：1水泥浆液。过程中严格执行经试配选定的配合比，控制注浆压力及稳压时间，以保证浆液的渗透范围。
（3）为减少爆破震动对地面客专沉降的影响，采用人工风镐配合挖掘机破碎锤方式进行开挖。
（4）为确保左右线同时施工时的安全，左右线开挖错开5m米进行。
（5）开挖时遵循及时封闭的施工原则。做好土方开挖、钢架安装、初支混凝土喷射工序的协调配合，做到工序间无缝搭接，使隧道开挖后及时封闭成环，保证隧道的初支稳定性。
（6）采用上下台阶法施工，上台阶预留核心土，核心土按1：0.3放坡，长度1.5m～2m。
（7）下台阶施工时，开挖采用左右侧边墙错位开挖的方式进行，以防整环拱脚全部悬空。先开挖一侧的边墙，开挖步距为一个钢架间距，单侧挖至设计轮廓后，安装钢架，喷射混凝土；单侧完成后再进行另一侧边墙的开挖及支护，最后实施剩余的仰拱。
（8）初支封闭成环后，及时进行背后注浆，注浆压力0.3～0.5mpa。注浆管采用Φ42钢花管，壁厚3.5mm，长度0.7m，注浆管间距1.0m×1.0m，梅花型布置。注浆管在初支混凝土施工前进行预埋，注浆管外露初支结构0.15m，采用注浆机注1：1水泥砂浆。
4、监测方案
监测工作的目的是获取隧道变形及地表的沉降数据，确保客运专线轨道沉降满足要求。监测内容主要包括地表沉降、客专路基沉降、拱顶下沉等。
4.1地面及路基沉降监测点布置
地表沉降观测点：沿线路中线每5m布设一个断面，每个断面11个点。
地表测点布置图
路基沉降观测点：沿线路前进方向在线路股道之间以及最外侧两侧股道之间设置沉降观测点，观测点间距为5m，总监测范围为160m。
4.2、既有铁路路基沉降控制指标
由于客专无碴道床沉降值涉及到铁路轨道结构安全及铁路行车安全，其控制指标应当充分考虑既有铁路轨道变形控制标准，并根据既有铁路现状周边设施，参考国内类似工程经验和现场测试数据，在综合考虑理论计算分析值的基础上考虑一定的安全系数，制定路基沉降控制标准，见表2。
客专无碴轨道路基沉降值控制指标mm
变形报警值（mm）控制值（mm）
客专路基段1.52.5
4.3监测频率
监测频率为：在施工前前进行第一次监测，以取得基准数据。距掘进面<2b（b为洞径）时，6次/天；距掘进面<5b 时，2次/天；距掘进面>5b时，2次/周。
4.4监测结果分析
根据监测数据分析，矿山法隧道完成后，客专路基最大沉降量为1.6mm。
5、结论
根据项目特点及现场地质条件，提出了客专段矿山法穿越的施工方案，在客专运营前施工完成地铁，极大的降低了地铁运营风险。
按照“管超前，严注浆，短开挖，强支护，快封闭，勤量测”矿山法隧道施工原则，可有效控制沉降。研究成果对类似工程有借鉴价值。
参考文献：
[1]王晓峰 隧道浅埋暗挖法下穿既有建筑施工综合技术[J] 公路交通科技 2013.8 189-192
[2]劉春阳 地铁盾构隧道下穿既有铁路安全性分析[J] 石家庄铁道大学学报（自然科学版）2013.9 69-72
船体结构焊接变形控制技术研究 篇7
船舶的精度建造技术主要就是借助科学管理和先进的工艺对船舶制造的整个过程加以有效的控制, 在制造的过程中要尽量减少现场修正工作所花费的时间和精力, 从而也就使得工作的效率得到了非常显著的提高, 造船的成本投入也大大的减少, 船舶自身的质量和性能也在这一过程中得到了非常好的保证, 而对船舶制造精度产生影响的因素具有非常明显的多样性, 在众多的因素当中, 焊接变形对船舶制造的质量会产生非常重大的影响。
2 船体结构焊接变形控制
2.1 国外焊接变形控制
从20世纪30年代开始, 很多苏联的学者就已经开始对环节变形计算与控制工作开始了研究工作。他们在研究的过程中对和生产因素和设计因素相关的系统都进行了全面的研究, 并且在研究的基础上提出了避免翅曲和残余应力的有效方法, 而在20世纪的50年代, 国外的专家学者也在平面分段、半立体分段和立体分段当中的各种变形领域展开了非常全面的研究出, 此外在这一过程中也充分的结合了相关的经验, 提出了预防和减少焊接变形的具体手段和途径, 在工程建设的过程中具有非常高的实用价值。
日本的科学家在同一时期也展开了对焊接变形的研究, 在船体制造的过程中, 2000年以来日本的造船厂在场内加工精度方面占据着非常大的优势, 同时在工作中所采用的施工工艺也非常的先进, 在精度上甚至能达到95%, 但是在焊接变形的预测和控制工作中主要还是按照自身的实际经验和实测中所获得的数据加以确定。
从上述的研究进展当中我们就可以知道造船方面比较先进的国家对焊接变形预测和控制的研究非常的重视, 同时也取得了很多实用的成果, 因为对环节变形的机理掌握的还不是十分的完全, 在理论上所获得的成果还不能充分的满足当今对造船质量的要求。很多国家在你建设报和补偿焊接变形的结构工艺上都有了一定的进展, 但是在焊接的方法和焊接自动化方面还需要进一步加强。日本在船体制造的过程中主要采用了焊接自动化设备, 同时还使用了较为先进的焊接方法, 在理论上也能够对焊接精度予以十分有效的控制。
2.2 国内焊接变形控制发展现状
我国的某些研究人员在借鉴了国外研究成果的前提下对船体的焊接变形预测控制进行了全面的研究, 同时还有一些研究人员采用固有的应变发对船体分段的焊接变形状况进行了预测, 甚至还有一些研究人员他一出了移动热源的方式和自使用有限元网络划分的方法, 这对解决结构焊接中变形和应力数值的计算有着十分积极的作用。
一些研究人员对5艘相同型号的船舶船体焊接变形进行了测量, 同时还介绍了双层底分段装焊和船台合拢当中焊接变形的具体测量方法, 对产生变形情况的原因进行了详细的分析, 此外还采取了多种措施对其进行了控制, 在船舶生产的过程中也不断的总结规律, 这也为焊接变形控制和理论研究的完善提供了非常好的条件。船舶制造的质量也在这一过程中得到了非常显著的提升。
3 船体结构焊接变形控制方法
3.1 环节变形预测研究方法
3.1.1 热弹塑性有限元分析方法
这种方法在应用中充分的考虑到了焊接材料自身所存在的非线性, 此外还能实现对应力应变的动态跟踪功能, 此外, 焊接之后的残余应力和变形情况也能得到有效的控制, 这项研究当中覆盖面比较广, 主要有焊接的材料、接头的形式以及焊接中的各项参数指标等等, 所以, 在焊接仿真过程中, 还原度相对较高。
3.1.2 固有应变法
和热塑弹性有限元法相比较而言, 这种方法主要采用的是弹性有限元的计算方法, 计算过程中, 其计算量并不是很大, 所以, 这种方法比较适合使用在规模较大, 结构相对也比较复杂的焊接变形预测工作中。为了保证这种方法在船体结构焊接变形预测中的应用效果, 我们在实际的工作中可以针对典型的船舶产品的一些比较具备典型性的制造工艺建立焊接应变数据库, 在建立数据库时, 要充分的结合焊接材料、焊接工艺和接头的具体形式等等, 这样能够非常好的解决分段制造和总段组装以及总段合拢过程中所产生的焊接变形预测方面的问题, 同时它也为焊接变形的控制提供了非常好的理论基础。
3.2 船体结构焊接变形控制研究的方法
3.2.1 焊接方法
在船体结构焊接工作中, 非常重要的一种工具就是移动电弧, 最常使用的焊接方式主要有以下几种, 一种是手工焊, 一种是二氧化碳保护焊, 一种是自动埋弧焊。通常, 手工焊的热量集中度并不是很高, 同时其在热强度方面也相对较弱, 因此也会使得焊接中的变形情况和参与的应力不断的增大。所以在船体结合焊接的过程中, 我们尽量不要使用手工焊接的形式, 应该尽量使用二氧化碳保护焊和自动埋弧焊。
3.2.2 控制焊接工艺方案
在船舶制造的过程中, 选择科学合理的焊接工艺方案能够有效的减少焊接变形, 它也是所有方法当中最为有效的一种方法, 其中, 焊接工艺的操作顺序也会对变形产生非常重大的影响, 弯曲变形尤其明显。在船舶制造的过程中, 选择更加完善的工艺顺序可以有效的减少弯曲变形的情况, 比如说纵向构架的双层底结构就在选择方案的时候就应该选择正态建造方案, 同时分段的最大挠度也应该是反态建造方案的50%。
3.2.3 反变形法
反变形法是根据实验或理论计算预测焊接变形的大小和方向, 在焊接前对船体构件或胎架施加与焊接变形方向相反的预变形, 以此抵消焊接变形。反变形法可以控制焊接变形, 降低残余应力, 且方法简单易行, 在船舶行业有广泛的应用。例如, 在船体分段的胎架制作时, 对胎架的结构进行反变形, 有效地降低焊接变形。
3.2.4 系统综合分析
船舶产品的焊接变形涉及许多因素, 一些因素具有不确定性, 因此, 任意单一方法都较难完全控制焊接变形。在工程中, 以焊接变形预测为依据, 从焊接参数选择、焊接工艺方案设计等多个方面同时开展, 将可以较好的控制船体结构变形, 提高船舶产品的建造精度。
4 结论
当前, 我国的焊接力学理论以及数值仿真技术得到了非常显著的发展, 对复杂的焊接变形理论和相关的规律也有了更加全面和深入的了解, 这也给船体结构焊接变形的控制工作提供了非常好的条件, 但是在研究的过程中依然存在着很多不足, 需要研究人员对其进行进一步的研究和探索, 只有这样才能更好的保证船体的质量和性能。
参考文献
[1]张宁园, 张绪旭.船体结构焊接变形的控制与矫正[J].中小企业管理与科技 (下旬刊) , 2013 (07) .
[2]李婧.大型船体焊接变形仿真技术研究及其应用[D].上海:上海交通大学, 2011.
[3]刘彦春.浅析焊接变形的影响因素与控制[J].企业家天地 (理论版) , 2011 (02) .
变形监测技术的探讨和展望 篇8
关键词：变形监测,监测技术,数据处理,发展趋势
引言
变形监测简单的理解就是通过技术手段对需要监测的对象和物体进行测量, 在获得相关数据后能够确定物体的空间位置和时间变化体现出的特征。因此变形监测也被叫做变形测量, 被归纳到工程测量学范畴内, 随着我国社会经济的不断发展, 城镇化、城市化步伐不断加快, 工程建筑物也随着经济的发展而呈现出欣欣向荣的局面, 在此基础上变形监测也获得广阔的实践空间, 从工程施工开始到建筑物完成, 在整个建筑物形成过程中一直处在监测过程之中, 其监测的目的和作用在于能够及时有效的掌握建筑物的变形情况, 对建筑物建设存在的问题能够及时发现, 保障了工程建筑物的质量和安全。此外, 变形监测还能够在在观察研究地表形态变化, 方便对底边设施建设进行重新规划, 不断提升人类生活、生产质量;在城市建设方面, 变形监测还能够在工业发展、交通线路布置、水体下采矿等变形监测都能起到很大的作用;在地壳监测上面, 特别是对地震、泥石流等严重危害人类生存的自然灾害, 变形监测也能够起到非常大的作用。因此, 随着变形监测在实现生活中的作用越来越大, 其技术发展也得到很多社会资源和技术的支持, 技术也日臻成熟。下面我们就从系统设计、技术运用和数据分析三个角度出发, 分析三者之间对变形监测技术的支撑和运用, 探讨未来变形监测技术的发展方向。
1、变形监测的系统设计
系统设计的完善与否能够直接影响到后期技术的运用, 合理的系统设计为变形监测的成型奠定了坚实的基础。将周期性变形监测网作为研究对象, 在其内部包括监测网络的质量选择、观测地点的确定、整体布局和方案的确定等。从过去三十年的变形监测的发展历程看, 在方案设计和网络优化上面相关研究进行的较为完整和深入, 并在相关方面取得了丰富的研究成果, 通过查阅相关文献我们也能得到相同结论。随着相关内容的研究深入, 我们在监测方案的综合设计和相关数据采集和处理上面倾注了大量精力和时间, 因此未来的主要发展方向也集中在这两方面。
2、变形监测技术运用
2.1 常规大地测量方法的完善与发展
随着科技进步和监测技术的发展和成熟, 很多新的测量手段被不断发明和使用, 但从目前看大地测量仪器和方法仍然是比较常规并被大量使用。其发展趋势是新的技术手段和当前的常用的测量方法进行结合, 如无棱镜测距全站仪在采用红外激光技术后, 测量距离大量增加, 甚至已经超过一公里;自动跟踪与照准全站仪已经能够全天24小时执行自动跟踪并不需要人在一旁维护;数码技术与全站仪进行结合所形成的新全站仪不仅能够对为物体进行定位还能对物体进行图片拍摄;将激光技术与水准仪相结合, 对推动变形测量技术更新也起到了很大的作用。
2.2 卫星定位技术
卫星定位技术最早起源于美国, 但随着我国航天技术的成熟, 北斗卫星定位系统的不断完善, 我国的卫星定位技术已经走在的世界前列, 如在自动化监测方面, 武汉大学的相关研究团队就实现了在清江大坝完成了GPS自动化位移监测系统;清华大学的研究团队在广州虎门大桥上经过不断测试和技术完善完成了大桥安全性监测系统, 并将这一技术进行了扩展, 对高层建筑也能进行24小时位移监测。
2.3 摄影测量技术
将摄影测量技术与变形监测相结合, 形成了对大面积变形进行监测, 如:将SAR, In SAR等技术应用到变形监测之中形成的数字近景摄影测量能够对大型工程的相关设施的形态变化进行全天候精准记录, 通过动态与静态相结合的方式能够对观测的事物进行监测数据收集、处理、分析, 进而对当前工程的建筑质量、存在的问题、相关数据偏差进行综合分析, 对工程安全性提供可靠保障。
2.4 光纤传感检测技术
光纤传感监测技术作为监测新技术的代表已经在土木工程的位移、应力、应变、湿度等方面发挥了巨大的作用, 特别是该技术能够在较远距离对土木工程进行监测, 而且还可以进行在线分布式测试、对水、电磁都有一定的抗性等优势, 在适应能力上表现出了超乎出其他设备的优势, 在强电磁干扰和深水作业区域拥有较为广泛的应用前景和发展趋势。
3、变形监测的数据处理与分析
3.1 变形的时空特征分析及建模方法
稳定性分析、质量评定、变形模型参数估计等是传统的变形几何分析方法, 除了多元回归分析法、频谱分析法和时间序列法以外, 一些非线性时间序列预测法也别应用起来。变形监测数据处理与分析过程中, 采用多种方法相结合的方式得到人们的支持, 因为这样可以有效避免单一方法的缺陷。举例来说, 灰色理论与模糊数学原理结合, 在回归分析法中提出多元回归模型的改进措施。小波分仔理论产生于20世纪80年代, 它是一种时频局部化分析方法, 对该领域的运用有重要意义, 属于突破性进展。该方法的使用能够有效解决非线性系统问题, 并且在21届和第22届UGG大会上, 小波理论的应用被多次论及, 这也说明小波理论研究的重要意义。
3.2 变形物理解释的进展
变形物理解释的关键在于如何确定变形的原因与引起变形原因之间的关系, 通常使用前两种方法, 其中统计分析法又可细分为如多元回归分析、灰色系统理论、时间序列频域等。该方法在实施过程中以实测资料为主, 观测到的资料越丰富, 测试的质量也就越高, 因而统计分析法具有“后验”的性质。第二个方法确定函数法以变形体的物理学参数为依据, 通过建立力与变形的函数关系, 利用限元法能够计算得出混凝土大坝、矿山和滑坡外力的位移值。从计算和统计方法上看, 确定函数法与统计分析法不同, 具有“先验”性质。
4、发展展望
通过上述分析, 现提出如下展望:首先, 多种传感器、全自动跟踪全站仪、数字近景摄影的应用越来越广泛, 且朝向连续、高效、自动化、动态监测的方向发展。其次, 变形监测的时空采样率大幅度提高, 获取的数据信息更为丰富。再次, 数据处理与分析朝向更加自动化、系统化和网络化的方向发展, 尤其注重失控模型的研究, 由此可知, 数字信号处理技术的发展前景十分广阔, 且应用范围也在不断扩大;最后, 几何变形分析的相关研究将朝向综合方向发展, 以建立知识库、数据库等为主体的安全监测专家系统的方式推动研究进一步深化, 当然, 另一方面, 我们也应看到, 变形的非线性系统问题研究仍将是一个重要的、长期的研究课题。
参考文献
[1]何秀风.变形监测新方法及其应用[M].北京:科学出版社, 2007.
[2]伊晓东, 李保平.变形监测技术及应用[M].郑州:黄河水利出版社, 2007.
[3]黄声享.变形监测数据处理[M].武汉:武汉大学出版社, 2003.
变形监测技术的发展与应用 篇9
变形监测是对被监测的对象或物体(简称变形体)进行测量,以确定其空间位置及内部形态随时间的变化特征。变形监测又称变形测量或变形观测,它是工程测量学的重要研究内容。工程建筑物的兴建,从施工开始到竣工,以及建成后整个运营期间都要不断地监测,以便掌握变形的情况,及时发现问题,保证工程建筑的安全。还有人们的活动造成地表的变形也需要长期监测,以便采取措施控制其发展,保证人类正常的生产和生活。近年来,人们开始在城市下面、工业设施和交通干线下面、水体下面采矿,这些对变形监测都提出了更高的要求。地壳中地应力的长期积累造成地震,严重危及人类的生存,所以对地壳的监测也成为必然。正因为这些因素,使得变形监测技术的发展非常迅速,也日渐成熟。下面就从变形监测的系统设计、变形监测的技术手段和变形监测的数据处理与分析三方面来阐述变形监测技术的发展及应用情况,并总结其发展趋势。
1 变形监测的系统设计
合理设计变形监测方案是变形监测的首要工作。对于周期性变形监测网设计而言,其主要内容包括确定监测网的质量标准、选择观测方法、点位的最佳布设和观测方案的最佳选择。在过去的30年里,变形监测方案设计和监测网优化设计的研究较为深入和全面,取得了丰富的研究成果和较好的实用效益,这一点可从众多文献中得到体现。目前,在变形监测方案设计与变形监测系统设计方面,其主要发展是监测方案的综合设计和监测系统的数据管理及综合处理。
2 变形监测技术手段
2.1 常规大地测量方法的完善与发展
常用的仍是常规大地测量仪器和方法。但是随着电子技术、激光技术的发展,常规大地测量仪器与激光技术、电子技术结合,如:无棱镜测距全站仪利用红外激光无反光镜测量距离可达1 200 m;由伺服马达带动的自动跟踪与照准全站仪,可实现无人值守自动跟踪;将数码像机和全站仪结合的智能脉冲图像全站仪,在定位同时可将物体图像拍下;将条形码和水准仪相结合的自动读数电子水准仪;激光和水准仪相结合的激光扫平仪等在当代变形监测中起着重要作用。
2.2 卫星定位技术
卫星定位技术常用于无人值守自动化监测系统,如武汉大学在青江大坝上建立的GPS自动化位移监测系统;清华大学在广州虎门大桥上建立一套大桥安全性监测系统,并将这一技术用于高层建筑物实时位移监测;河海大学研制的GPS一机多天线成功用于小湾电站高边坡变形监测。
2.3 摄影测量技术
对于大面积变形监测现在可采用摄影测量技术,如:数字近景摄影测量,SAR,InSAR技术。应用数字近景摄影测量和激光扫描等技术对大型或特殊工程设施的空间形态进行实时或准实时的精确检测和完整记录,进一步研究开发对大型或特殊工程实施动态与静态变形监测的自动化技术和方法,发展检测、监测数据的实时处理、智能化分析与可视化表现技术。
2.4 光纤传感检测技术
目前,光纤传感检测技术已应用于土木工程的位移、裂缝、应力、应变、温度、渗流等的监测。由于该技术具有在线分布式检测、可远距测量、耐水性、抗电磁干扰、频带宽等优点,因此,该技术有着很强的适应能力,尤其可以替代高雷区、强磁场区或潮湿地带的电子仪器,有着广泛的应用前景。
3 变形监测的数据处理与分析
3.1 变形的时空特征分析及建模方法
传统的变形几何分析主要包括参考点稳定性分析、观测值的平差处理和质量评定及变形模型参数估计等内容。
多年来,对变形数据分析方法的研究是极为活跃的,除了传统的多元回归分析法及时间序列分析法、频谱分析法和滤波技术之外,灰色系统理论、神经网络等非线性时间序列预测方法也得到了一定程度的应用。在变形分析中,为了弥补单一方法的缺陷,多种方法的结合研究得到了一定程度的发展,例如,将模糊数学原理与灰色理论相结合,应用灰色关联聚类分析法进行多测点建模预测;在回归分析法中,为处理数据序列的粗差问题,提出了应用抗差估计理论对多元回归分析模型进行改进的抗差多元回归模型;还有研究认为,人工神经网络与专家系统的结合,是解决大坝安全监控专家系统开发中“瓶颈”问题的一个好办法。
于20世纪80年代出现的小波分析理论是一种最新的时频局部化分析方法,其被确定为是自傅立叶分析方法后的突破性进展。应用小波方法进行时频分析,可以有效地求解变形的非线性系统问题,通过小波变换提取变形特征。但在变形分析方面无实质性研究成果。在第21届和22届IUGG大会上,“小波理论及其在大地测量和地球动力学中的应用”两次被IAG确定为GIV分会的新的研究课题,可见其研究的重要性。
3.2 变形物理解释的进展
变形物理解释的方法可分为统计分析法、确定函数法和混合模型法。
变形的物理解释在于确定变形与引起变形的原因之间的关系,通常采用统计分析法和确定函数法。统计分析法包括多元回归分析、灰色系统理论中的关联度分析以及时间序列频域法分析中的动态响应分析等。统计分析法以实测资料为基础,观测资料愈丰富、质量愈高,其结果愈可靠,且具有“后验”性质,它与变形的几何分析具有密切的关系,是测量工作者最熟悉和乐于采用的方法。确定函数法是根据变形体的物理力学参数,建立力(荷载)和变形之间的函数关系,采用有限元法,可以计算混凝土大坝、矿山地表以及滑坡在外力(表面力和体力)作用下的位移值。这种方法不需要监测数据(监测数据仅作检验用),具有“先验”性质。
4发展展望
1)多种传感器、数字近景摄影、全自动跟踪全站仪和GPS的应用,将走向实时、连续、高效率、自动化、动态监测系统的发展方向。
2)变形监测的时空采样率会得到大大提高,变形监测自动化可以为变形分析提供极为丰富的数据信息。
3)数据处理与分析将向自动化、智能化、系统化、网络化方向发展,更注重时空模型和时频分析的研究,数字信号处理技术将会得到更好的应用。
4)几何变形分析和物理解释的综合研究将深入发展,以知识库、方法库、数据库和多媒体库为主体的安全监测专家系统的建立是未来发展的方向,变形的非线性系统问题将是一个长期研究的课题。
摘要：对变形监测的含义进行了介绍,探讨了变形监测的重要性,从变形监测的系统设计、监测的技术手段、监测的数据处理与分析三方面阐述了变形监测技术的发展与应用,并总结了其发展趋势。
关键词：变形监测,监测技术,数据处理,发展趋势
参考文献
[1]何秀风.变形监测新方法及其应用[M].北京:科学出版社,2007.
[2]伊晓东,李保平.变形监测技术及应用[M].郑州:黄河水利出版社,2007.
[3]黄声享.变形监测数据处理[M].武汉:武汉大学出版社,2003.
[4]朱建军.变形监测的理论与方法[M].长沙:中南大学出版社,2003.
[5]岳建平,田林亚.变形监测技术与应用[M].北京:国防工业出版社,2006.
[6]何秀凤.GPS一机多天线变形监测系统[J].水电自动化与大坝监测,2002(3):64-65.
变形技术 篇10
青岛地铁青岛火车站—人民会堂站区间工程, 左线全长1258.313m, 右线全长1252.291m, 设施工竖井一处, 横通道转入正洞后大小、里程分别为三线单洞大断面及双线单洞断面。工法采用钻爆法施工。区间隧道断面形式有单洞单线、单洞双线及单洞三线大断面三种, 结构断面变化多, 开挖跨度大, 工序多, 施工技术难度高。在具体施工过程中存在不同断面间转换和不良地质影响的情况, 这极易导致区间隧道在施工过程中发生变形, 从而给施工质量及进度带来较大的不利影响。为了有效地控制大断面地段施工过程中产生较大的变形, 我们应该根据实际施工环境, 提前做好区间隧道的具体设计方案, 然后加强变形观测, 最后根据具体情况制定出相应的控制措施。
一、区间隧道断面设计及围岩级别
1. 区间隧道断面形式
首先通过对施工地段的地质进行勘测, 根据勘测结果将区间隧道围岩分为Ⅱ级、Ⅲ级、Ⅳ级、Ⅴ级围岩, 施工前对前方地质进行超前地质探测并与设计勘测的数据进行比对, 对不良地质进行标识, 施工时应采取加强措施, 区间隧道的早期支护一般选用格栅钢架或钢拱架、锚杆、钢筋网片为材料, 然后喷射混凝土完成支护, 而围岩的压力主要来自二次衬砌所形成的抗力。
2. 区间隧道具体断面尺寸及支护参数
3. 针对区间隧道变形的控制措施
(1) 通过开挖工法的选择减小隧道变形
青人区间Ⅱa、Ⅱa′、Ⅱb型衬砌段采用全断面法开挖;Ⅱd、Ⅱd'、Ⅱe及Ⅲ型衬砌段采用三台法开挖;Ⅱc及Ⅱc'型衬砌段采用三台阶六步法进行开挖;Ⅱf型衬砌段采用CRD法、三台阶四步临时中隔壁法施工。Ⅳ、Ⅳ'、Ⅴ型衬砌采用环形台阶法开挖工法, 由于Ⅳ、Ⅳ'型断面处于地面受保护建筑的欧人监狱下方, Ⅴ型断面处于区间端头浅埋地段, 施工时采用上下台阶预留核心土环形开挖法进行开挖;人防段 (Ⅴ级围岩) 采用CRD法开挖。Ⅱh、Ⅱh'、Ⅱg、Ⅱg'型衬砌采用平行导洞法进行开挖。
(2) 针对区间隧道围岩产生变形的控制措施:
一是保证初期支护质量。初期支护严格按设计和施工规范进行施工, 确保支护质量, 重点注意以下几点:提高洞身光面爆破质量是保证支护质量的关键, 隧道的开挖必须保证开挖质量;确保喷射混凝土与围岩密贴, 并保证混凝土强度。有钢拱架支护时, 喷射混凝土必须将型钢拱架 (钢筋格栅) 包住, 并保证保护层厚度不小于5cm;钢拱架 (钢筋格栅) 间距符合设计安装要求, 安装位置要正确;锚杆导管孔的位置及长度要符合设计及规范要求, 孔内砂浆要饱满。
二是增设套拱、改变初支参数、减小初期支护间距。
对于发生不均匀变形的地段, 采取增设套拱、减小初期支护的间距, 及时封闭掌子面的方式进行加强支护。这样采用早期强度高、刚性大的套拱加固可以提高围岩强度。同时建议采用加长系统锚杆和锁脚长度的方法, 将原来设计的3.5米增加到4米至5米, 并对锚杆的数量进行合理的增加。
三是落实四密实:混凝土密实、喷射混凝土密实、初期支护与围岩密实、二次衬砌与初期支护密实。
四是待变形段初期支护加固结束, 沉降趋于稳定可开挖掘进。掌子面开挖掘进时, 严格按照“弱爆破、短进尺、管超前、强支护、快封闭、勤量测”方案进行施工, 减少装药量, 减小对围岩的扰动。
五是缩小施工进尺, 严格施工工序, 各工序紧密衔接, 尽量缩短围岩暴露时间。二次衬砌紧跟, 加快二次衬砌施工。可以采取跳衬完成该段二次衬砌施工, 将二次衬砌的安全步距调整至50m, 及早闭合, 使二次衬砌结合初期支护共同受力。
六是必须将注浆环节列为重点施工工序, 并组织专业人员进行注浆工作, 对节理裂隙发育段加强锚网喷及注浆加固处理改善地层松散性状, 以及治水, 使区间隧道顶部及侧面增加抗压强度和粘接性, 实现加固目的, 确保区间隧道初期支护后的围岩稳定性及区间隧道安全性。此外, 在开挖之后通过及时地对周边围岩进行预注浆和二次注浆, 这样可以有效地控制开挖过程中围岩单侧变形的情况, 并确保中、下部分台阶在开挖过程中收敛不会出现大幅度变化的情况, 且初支也不会出现侵限的现象。
七是施工中将监控量测、超前地质预报纳入工序管理。加强施工全过程监控量测, 通过准确的信息反馈, 及时修正支护参数, 确保施工安全, 达到信息化施工, 动态管理的目的。
八是严格执行规定的各级围岩掌子面距仰拱、二次衬砌距离。
4. 施工过程中的变形情况及其原因分析
(1) 变形情况的产生
本区间煌斑岩脉发育, 强~中化煌斑岩遇水易发生软化、崩解特点, 导致岩土强度降低, 影响地基土的均匀性和边坡稳定性, 施工时极易出现掉块, 沉降等现象。
本区间强风化花岗岩、煌斑岩形成的风化深槽, 对区间隧道开挖、地基稳定性和均匀性等可产生不良影响。在本区间部分地段拱顶及边墙上部存在含砂粘性土、强风化花岗岩, 在该类岩土范围进行区间隧道施工, 拱顶易坍塌, 侧壁经常小坍塌。
海水的影响:区间南侧为黄海, 最近距离约100m, 勘察期间从邻近工点的观测孔水位及本报告的水质分析结果看, 海水与地下水未联通。但区间隧道施工时因长时间排水、降水可能改变海水渗流模式或造成海水倒灌。
(2) 产生变形的原因
由于软弱围岩具有弱膨胀性, 在遇水的情况下会软化, 受到地应力的作用, 应力会从缓慢聚集转变为突然释放的过程, 当开挖工作进行到一定程度时, 应力的集中和重新分布会使围岩发生松弛, 其强度会大大减弱, 并形成塑性变形和流变, 随着裂缝的扩展, 拱部和边墙会出现变形, 初期支护会出现开裂的情况。此外, 由于围岩中存在软弱夹层, 如果夹层范围比较大也会造成变形情况的发生。
二、结论
变形技术 篇11
澳大利亚新南威尔士大学的一名设计师构想出一款更加便捷的胎儿观察器，可以让父母足不出户即可清晰地看到孩子的成长。这款胎儿观察器仿佛一个弧度和弹性经过特别设计的宽腰带，只要将其系在孕妇的腰腹上，让扫描设备与子宫位置对应，腰带内的超声波设备便会发射扫描讯号检查胎儿的状况，并将其呈现在腰带屏幕上。如此一来，父母不仅可以实时查看孩子的状态，还能更轻松地将胎儿的影像照片甚至视频保存下来。这款产品若是能够成型，想必会有不少准父母争相购买吧？
蜘蛛机器人，仅需六千元
你只要花不到6000元人民币，就可以拥有一台机器人啦！快来认识一下日本近藤机器人公司研制的KMR-M6吧，它的外形就像一只蜘蛛，可以在地上急促地游走，当遇到障碍时还会撩起一只脚小心翼翼地避让呢！
这款机器人有六条“腿”，每条“腿”上仅有两个伺服电动机，一个负责纵向运动，一个负责横向运动，这样的设计大大地降低了造价。弹簧和联动杆为蜘蛛机器人增加了灵活性，它不仅可以在平坦地面慢走或者快走，也能应付凹凸不平的地形。
近藤机器人公司除了整只销售机器人外，还将销售单独的部件。如果你很感兴趣，完全可以自己动手，为机器人加上更多的“腿”让它变成“八脚怪”，或者将相机、传感器之类的设备安装到上面，赋予它更多的功能。
加科学家发现训练大脑新方法
加拿大科学家一项新研究发现，通过观看功能磁共振成像(FMRI)反馈的实时大脑活动信息，人们可以更好地训练自己的大脑。FMRI是研究脑功能的一种非常有效的非介入技术。使用这种技术，人们可以对大脑活动区域进行准确、可靠的定位。
在这项研究中，科学家向研究对象布置对大脑要求完全不同的任务，并允许他们观看自己执行这些任务时的大脑活动图像。然后，研究对象可以根据看到的大脑活动情况，主观上调控自己的思维。结果发现，根据大脑活动图像调控思维的效果明显，研究对象完成科学家布置的脑力任务的能力得到提高。
加拿大科学家认为，这项研究给治疗抑郁症、焦虑症和强迫症带来了新思路。
未来人类或可在水里呼吸
科学家发现，通过把我们的DNA与腮囊草的DNA结合在一起，让我们变得更像海藻，这种植物即使置身海底，仍能释放出氧气。这意味着，或许有一天人类就能像鱼儿一样在水下呼吸。
如果这样，我们就能像《哈利·波特与火焰杯》里的哈利一样在水里自由遨游，不用担心会窒息而亡。
“年龄变形”技术让你看到36年后的自己
计算机科学家、经济学家、神经学家和心理学家正联手寻找将消费冲动转变成储蓄意愿的创新方式。斯坦福大学的科学家希望使用“年龄变形”技术，制造出人们老年后的“自己”，来填补现在的自己和未来的自己之间的鸿沟，让年轻人未雨绸缪，不再“老无所依”。通过让年轻人看见他们年老时的样子，虚拟现实技术能将年轻人现在的消费冲动转变为心甘情愿踊跃存钱的行动。
叶片加装太阳能板 两用风力发电机
多年来，对于风能的高效利用一直是能源可持续发展的一个重要课题，世界各地都相继建造了规模不等的风力发电厂。近日，英国利物浦大学的研究团队公布了他们对于风能利用的最新研究成果：在涡轮机叶片上加装太阳能板，在风力发电的同时还可以利于太阳能发电。在这项方案中，研究人员改造了叶片形状以便扩大阳光接受面积的同时提高风能的利用，同时叶片上“刷”了防眩光保护层，用来防止阳光聚集而引发火灾。这项技术十分适合风能充足且太阳光强烈的国家，预计有望在爱尔兰或澳大利亚率先实施应用。
英发明内置冰镐假肢 助残疾人攀登高峰
高速公路边坡变形监测技术研究 篇12
我国高速公路建设起步较晚, 边坡问题的严重性已经暴露出来。虽然国外的公路边坡监测已做到了实时监测, 但国内的公路边坡监测预报进行得较少。长期以来, 边坡工程的安全性主要依靠设计来保证。但由于岩土体复杂, 岩土力学尚具有半经验半理论的特点, 在时间和空间上对岩土工程的安全度作出准确的判断还有较大困难。因此对公路边坡特别是对破坏后果严重的重点边坡应有相应的监测手段, 做好监测与设计、施工、勘察的动态互补, 以监测与勘察指导设计、施工, 确保工程安全性和公路的正常运营。
(二) 工程概况
惠河高速公路南起惠州、北至河源, 分别与广惠、粤赣、惠盐高速公路相连接。所经地区属海洋性气候特征, 夏季热而多雨;沿线大部路段处于山区, 共有20多处30米以上的高填深挖边坡路段。为了确保惠河高速公路的畅通营运和安全行车, 对高速公路的养护提供科学依据, 需要对一些重大边坡点进行形变观测。K35+232~K35+580段, 最大设计高度为50米, 主要为碎块石土, 边坡岩体破碎, 节理缝隙发育。为保证坡体长期稳定和公路的安全畅通, 需对整个坡体进行加固整治。处治方案:使用预应力锚索及挂网喷砼加固的重点高边坡。
(三) 监测系统设计与布置
对该段边坡现场监测目的是确保施工安全和公路运营安全。通过地表位移的观测, 了解测点部位岩体表层位移的大小、方位及发展趋势, 判别坡体是否处于稳定以及边坡防护措施是否合理。
1. 边坡位移监测方法
边坡位移变形监测的方法有很多, 包括大地测量法、全球定位系统法 (GPS) 和近景摄影法。
GPS测量法由于观测站之间无须通视, 选点方便;而且观测点的三维坐标可以同时测定, 对于运动的观测点还能精确测出它的速度, 因此在边坡变形监测中的应用正变的越来越多。
近景摄影测量法是把近景摄影仪安置在2个不同位置的固定测点上, 利用立体坐标仪量测像片上各观测点三维坐标的一种方法。其周期性重复摄影方便, 外业省时省力, 可以同时测定许多观测点在某一瞬间的空间位置, 可随时进行比较。
常用的大地测量法主要有两方向 (或三方向) 前方交会法、双边距离交会法、视准线法、小角法、测距法、几何水准测量法以及精密三角高程测量法等。大地测量法由于能够准确确定边坡地表变形范围, 量程不受限制, 并且能观测到边坡体的绝对位移量, 因此在边坡位移变形监测中被广泛应用。
在目前的监测条件下, 使用较多的是常规的大地测量方法。对于重大公路边坡的坡表变形观测点应规划成网。网点观测标志可采用钢筋混凝土观测标墩, 或选择其它的标准观测墩。标墩基础力求稳固, 可除去表面风化层使标墩浇筑在新鲜基岩上。
2. 观测网的布设
监测系统采用大地测量法进行。在实施监测的边坡附近选取两个稳定、可以观测到边坡变形观测点的地点布设观测墩, 在观测墩上安装强制对中装置, 以保证每次观测使对中误差最小。在与这两观测墩通视的位置布设一个埋石基准点, 埋石基准点为150mm×150mm的水泥墩, 埋深80cm表面植入不锈钢标心。基准点布设完毕后, 自然稳定一个月以保证其稳定。在边坡上设置变形监测点, 分别设置在K35+290, K35+410, K35+480段, 共8个变形监测点。监测点与基准点之间距离合理, 满足布网要求, 如图1所示:
3. 观测方案
首先以观测基准网建立独立直角坐标系和假定高程系统, 测量出基准点的坐标和高程。假定1-KZ2点的坐标为 (0, 0, 0) , 平面坐标系X轴方向指向1-KZ3, Y轴与X轴垂直, Z轴为垂直向上的铅垂线方向。然后在分别在两处观测墩以极坐标测量方法对变形监测点进行观测。测量出各个变形监测点的水平角、倾角、及斜距, 然后解算出变形监测点的坐标值。通过多次观测比较坐标值的变化, 得到各个变形监测点的位移情况。水平位移观测精度按二等变形观测进行, 垂直变形观测精度按四等变形观测进行。边坡每年在1、4、6、8、11月各观测一次, 在大暴雨过后观测一次。
在实施观测时, 严格按照“三固定、一相同”的原则, 即固定观测人员、固定仪器、固定路线, 在基本相同的条件下进行数据采集。
(四) 变形监测成果分析
取其中3个变形监测点1-A1, 1-A2, 1-A3按监测月份统计出各监测点的累计变形量值, 见表1。
注: (1) 表中变形量指自观测之日起到当月止的累积变形量, (mm) ; (2) △D指水平位移变形值, △H指高程沉降值。
观测点水平位移和沉降与时间的关系曲线如图2和3所示。
由图可知:
1.边坡监测点水平位移随着埋设时间的推移, 逐渐趋于稳定, 监测点在埋设半年之后水平位移基本不再发生变化。
2.所有监测点位移变化均不大, 最大累积位移只有8mm, 说明边坡处于稳定状态。
3.监测点高程随时间的推移在不断变化, 其中1-A1点高程变化较为显著, 但沉降值并不大;高程变化和降水有很大关系, 在6、7月份强降雨时高程变化明显较为显著。这说明降雨使表面变形增大, 影响边坡稳定。
(五) 结论
1.惠河高速公里K35+232~K35+580段边坡水平位移基本稳定, 水平位移和高程沉降均不显著, 边坡较为稳定。
2.由于影响边坡稳定性的因素很多, 往往边坡失稳时间的预报具有不确定性, 但从监测成果可以看出, 强降雨会明显的引发边坡沉降, 因此应加强山体边坡降雨期间的巡查、监测和报告工作。
3.为了保持边坡的稳定, 应加强山体表面封水和山体内部排水的工程治理工作。
摘要：针对惠河高速公路某段边坡坡体的长期实际变形观测资料, 阐述了边坡监测的方法, 以及常用的监测方案;通过资料分析得出影响边坡稳定性的主要原因是降水, 建议高速公路边坡稳定应以排水工程措施为主。
关键词：高速公路,变形监测,边坡工程
参考文献
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