变形监测技术（共12篇）
变形监测技术 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.
变形监测技术 篇2
一种滑坡变形监测综合技术的应用
现今监测方案的综合设计和监测数据管理与综合处理已成为变形监测技术发展的一种趋势.本文阐述了一种滑坡变形监测综合技术,结合此新技术在忠武输气管道干线忠县至宜昌段顺溪Ⅰ号滑坡上两年零四个月的`实践,充分证明了此种技术的可行性.本文重点研究GPS技术在此变形监测过程中的具体应用.
作 者：张军 徐景田 孔利明 冯刚 ZHANG Jun XU Jing-tian KONG Li-ming FENG Gang 作者单位：中国地质大学测绘工程系,湖北,武汉,430074刊 名：北京测绘英文刊名：BEIJING SURVEYING AND MAPPING年，卷(期)：“”(2)分类号：P258关键词：滑坡变形监测 GPS 应力监测
变形监测技术 篇3
【关键词】变形监测;滑坡治理;监测技术
一、工程简介
1、工程简介
某工程项目项目总体由四幢6F多层组成，分别为A、B、C、D幢，结构类型为框架结构，建筑安全性等级为Ⅱ级，工程重要性等级为Ⅱ级，场地类别为中等复杂场地，D栋宿舍楼北侧填土体发生了滑坡，在1#楼与D栋宿舍之间爆裂的水管将大量土体冲下北侧沟谷，并牵制了D栋宿舍楼北侧土体，使之发生了“下坐”和向临空面方向的滑移，现需对其进行滑坡应急抢险期的变形监测工作。
2、工程地质条件
（1）地形地貌
场地属剥蚀残丘斜坡冲沟地貌，东侧为宝圣大道，南侧为已建成的西南政法大学渝北校区，西侧为已建成的学生公寓1#楼，北侧为原始斜坡地貌，地势较陡峭，场地以外北部发育一“V”字型冲沟。
（2）自然地理、气象及水文
場地属中亚热带季风气候区，主要特点是冬暧夏热，降雨充沛，分配不均。多年平均气温为17.8℃，场地内未见地表水体及地下水露头。
(3）地质构造
场地位于龙王洞背斜东翼，岩层呈单斜产出，区内无断层构造。场地岩层倾向约115°、倾角约10°。场地内岩层裂隙不发育，岩体较完整。
(4)地层结构
场地内分布有第四系全新统人工填土层（Q4ml）、残坡积层粉质粘土层（Q4dl+el），下伏基岩为侏罗系中统新田沟组（J2x）砂岩、砂质泥岩及页岩。
(5)水文地质
场地内人工填土稍密，为透水层；粉质粘土、下伏砂质泥岩及页岩为相对隔水层；砂岩为相对透水层。地表水排泄径流条件较好，向地势低洼处排泄，故场地地下水赋存条件差，地下水贫乏。
二、变形检测技术探讨
1、基准点及变形监测点的选埋
（1）基准点及变形监测点的布设
本工程变形监测基准点布设于滑坡对面稳定的基岩上，呈三角形布设，以有利于对变形点的监测为原则。平面基准点与高程基准点同点位布设，共3个。
变形监测以受滑坡影响较大的两栋建筑物为监测重点，在D号楼靠近滑坡一侧的基础桩顶端布设3个监测点；在已建学生公寓1#楼靠近滑坡一侧的基础桩顶端布设3个监测点；在1#楼顶布设1个监测点；滑坡体上呈方格状布设4个监测点。
水平位移监测点和垂直位移监测点同点位布设。变形监测平面布置示意图见图1所示。
（2）基准点及变形监测点埋设
基准点采用强制对中观测墩，观测墩顶部安装连接螺杆，减小基准点仪器设站观测时的对中误差。
建筑物水平位移监测点和垂直位移监测点采用φ16不锈钢连接螺杆直接嵌入建筑物基础结构受力部件中，观测时直接在连接螺杆上安装棱镜作为照准标志。监测点通行困难的，采用直埋棱镜进行观测。
滑坡体上水平位移监测点和垂直位移监测点采用强制对中观测墩，观测墩顶部安装φ16不锈钢连接螺杆，观测时直接在连接螺杆上安装棱镜作为照准标志。
2、基准点及变形监测点观测
（1）基准点观测
平面控制测量
施测时水平角、垂直角及距离均采用徕卡TCA 1201+全站仪6测回测定，施测过程中，严格按照规范及技术设计书的要求进行操作。观测时的各项限差严格按相关规定执行，发现有超限，立即进行了补测或重测，保证了平面监测原始数据的稳定可靠。
高程控制测量
观测时各项限差严格按规定执行，发现有超限，立即进行了补测或重测，保证了高程监测原始数据的稳定可靠。
因建筑物上监测点基本上无法竖立水准标尺，不能进行水准测量，根据相关规定，本工程高程控制测量采用电磁波测距三角高程测量。观测点测站高差中误差不能用水准测量的精度指标来衡量，而应采用相邻观测点相应测段间等价的相对高差中误差来衡量。
（2）变形点观测
水平位移监测点采用全站仪极坐标法进行观测，垂直位移监测点采用电磁波测距三角高程测量进行观测。水平位移观测与垂直位移观测与基准点观测同精度，各项技术指标和观测要求同基准网观测一样。采用方向观测法进行观测时，当观测方向多于3个时，进行了归零检查。
为提高本监测工程的观测精度，在不同观测周期，采用了相同的观测网形和观测方法，使用同一观测仪器，基本固定观测人员，选择最佳观测时段，在基本相同的环境和条件下进行观测。
三、业内计算及数据处理
1、平面坐标及高程系统的选择
本监测工程平面坐标系统采用重庆市独立坐标系，高程系统为1956年黄海高程系。
2、变形观测资料的检核
在变形监测中，由于变形量本身很小，临近于测量误差的边缘，为了区分变形与误差，提取变形特征，必须设法消除较大误差（超限误差），提高测量精度，从而尽可能地减少观测误差对变形分析的影响。因此，对变形观测资料必须进行认真的检核，剔除不合格的数据。
野外资料检查
在野外观测时，对规程、规范所规定的2C互差、半测回归零差、同一方向角度较差、距离往返较差、高差往返较差等指标，严格按规程、规范中的要求进行检查，发现超限立即进行补测或重测，杜绝了不合格数据进入下一工序。
室内资料检核
各周期的观测点测量结束后，立即对原始观测手薄进行检查，校核各项原始记录。主要是检查距离中是否已加入加、乘常数及气压、温度改正，高差计算中是否已考虑大气折光和地球曲率的影响，各项数据及限差计算是否完全正确，经检查合格并签名后及时进行数据处理。
3、监测数据处理及成果分析
检测之后，需要对监测成果及成果进行比较分析。对检查合格后数据进行平差计算，解算出各监测点的三维坐标，并与上一次及初次观测进行比较，得到相邻周期变形量和累计变形量，记录各次监测成果并将成果进行比较，由于篇幅有限，具体比较结果不在此赘述。
结 论
综合相邻周期变形、累计变形的分析，可以得出如下监测结论：
1、在现阶段监测期内，学生公寓1#楼及D栋学生宿舍布设的监测点相邻监测周期变形值及累计变形值均较小，未达到相关规范中判定为有变位的界限，两幢建筑物目前处于相对稳定状态。
2、在滑坡治理期内，滑坡体上监测点相邻监测周期变形值及累计变形值均相对较大，治理后H1、H2点变形量较小，说明治理后原滑坡体相对稳定。
参考文献
[1]杨柳.变形监测技术的发展与应用.《山西建筑》2008年26期
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.
变形监测实验报告 篇5
应用全站仪对科技楼楼顶避雷针进行变形观测
2.实验过程：
首先认真理解前方交会原理，然后利用GPS做静态控制得出控制点坐标，将全站仪架在其中一个控制点A上，另一个控制点B架上反射棱镜，将全站仪望远镜瞄准反射棱镜定向，然后置零，转动照准部对准避雷针顶端C，记录角度，然后盘右观测，一站观测两个测回，得出夹角α将全站仪与反射棱镜互换位置，同样方法测得夹角β，根据已知A,B两点坐标可求得避雷针顶端的平面坐标，然后在另一已知点D上架全站仪，A点架上反射棱镜，以A点做后视定向，观测A,D两点间夹角，盘左盘右观测两个测回γ，同时观测竖角β，量取仪器高，根据观测数据计算进行比较检核。
3.实验已知数据：
A点坐标 X 3525052.175
Y 527483.758
B点坐标 X 3525047.348
Y 527412.793
D点坐标 X 3524903.239
Y 527259.558
4.实验观测数据：
α=76°22′05″，β=80°37′19″，
γ=88°39′44″(检核角)
竖角θ=37°24′03″
5
实验结果：
C点坐标：X 3524875.2304
Y 527453.3827
Z 75.066
检校误差3″
6.实验心得：
变形监测技术 篇6
摘 要：利用GPS水准测量代替繁重的几何水准测量工作，介绍了似大地水准面的确定方法，结合GPS实际道路沉降工程分析，GPS高程拟合精度在平原地区可达到像控点高程精度要求。
关键词：道路沉降；GPS水准；（似） 大地水准面；GPS高程拟合
1 概述
GPS水准测量的出现，大地水准面或似大地水准面的分辨率和精度能够满足要求， GPS水准测量与大地水准面或似大地水准面数值模型相结合就能够代替传统的水准测量工作。
GPS能够得到准确的大地高，大地高与水准高之间的差值就是似大地水准面高。所以得到似大地水准面高相对差异尤为重要，由下面的公式计算出水准高差：ΔH=ΔH"+ΔN
式中，ΔH为大地高差；ΔH"为水准高差；ΔN为大地水准面高差。
2 似大地水准面的精化方法
2.1 重力似大地水准面的精化方法
现在一般使用的方法是将重力场信息分成三种不同部分，长波部分、中波部分、短波部分。
由于大地水准面相对于参考椭球呈东高西低的走向，而且高程异常为负值。CQG2000（新大地水准面）是利用GPS与EGM96相结合计算得出即综合法。
2.2 利用综合法确定（似）大地水准面
为了能够精确计算出（似）大地水准面，我们要精确的重力与地形数据库数据，同时也要利用卫星的测高、海面地形模型的确定、GPS水准的高程异常值等。
利用综合法能够很有效地减小高程异常偏差。所以我们现在基本采用综合法来确定大地水准面。
2.3 拟合函数选取的标准
衡量拟合模型的精度指标采用均方误差去拟合观测数据，其精度与选取拟合函数系数阵的结构、模型误差、观测精度有关。因此拟合函数的选取标准是：
①模型误差要尽可能的小。
②擬合函数的参数要少。
2.4 GPS水准的内插推估
要是作业范围不大点位的高程异常值可以利用曲面拟合法来推算。
曲面拟合法包括二次曲面拟合法和多重二次曲面拟合法。
曲面拟合法的GPS高程精度取决于模型误差、高程联测误差、GPS大地高测量误差、GPS大地高测量误差一般为±10mm±2ppm，高程联测一般采用等级水准方法，如此，模型误差是主要影响因素，而其中的联测水准的GPS点的间距是关键之一。
3 拟合计算精化与误差分析
3.1 拟合计算的精化
①函数结点的选取。作业范围内已知的高程点比较多的情况下，可以选取一部分点作为结点，其他的作为检查点。
②计算时，要对所选取的结点坐标做平均值后的差值，然后再做拟合，这么做能够有效地减小坐标自变量的误差。
③移动曲面拟合法和常数拟合法是对待测高程点作拟合，拟合函数能利用现场的地形情况对高程的变化做拟合。
3.2 误差分析
GPS水准高程误差来源有两个方面，一是GPS水准网的精度与分辨率对高程异常的影响m1，二是拟合时产生的误差m2，待定点的高程异常精度m为：
m=
对于一个GPS水准点，水准测定的高程为h，GPS测得的大地高为H，误差为mH，误差为mh，高程异常为ξ，则有：
ξ=H-h
高程异常误差为mξ，由误差传播定律得：
mξ=
GPS水准点误差是与GPS水准点的网格之间的间距有关。假设GPS控制网的边长是S（km），那么要测定的大地高为：
mH=30
单位是mm，水准测量误差每千米为3mm，则：
mh=3/
4 针对道路变形监测的实际应用
4.1 基准点的布设原则
由于基准点是整个监测网的基准，基准点点位应布设在稳定长期利于保存的地区，并且该地区不能够有严重的地质灾害。
4.2 变形监测点的布设原则
GPS 沉降监测点的布设要考虑该地区的沉降程度，对于沉降较严重的地区，GPS 沉降监测点的密度应该大些，并能满足 GPS 观测的精度要求和实际需要，利于长期保存以及具备长期监测的可能性等条件。
4.3 GPS 变形监测网形设计
由于GPS变形监测网的精度是和独立基线数有关即独立基线数越多控制网的精度越高，所以布设GPS变形监测网时要考虑到独立基线的个数，但是独立基线个数越多所需要的费用也是越高。
5 结论
经过对监测网型合理的设计，对数据的合理拟合。通过实验数据的证明，发现其精度能达到二级水准测量的精度，但是野外的工作量却极大地减少了。
参考文献：
[1]邸国辉，姜卫平.GPS水准及其在测绘工程中的应用[J].地理空间信息，2006（2）：6-8.
[2]李晓桓.GPS水准拟合模型的优选[J].测绘通报，2003（7）：11-13.
浅析水利工程变形监测技术 篇7
第一点:水利工程中的基准点变形监测。水利工程中基本的控制点的监测就是基准点的变形监测, 基准点的变形监测为工作点和变形处观测点的变形监测提供了基础数据支持。变形监测的基准点的选取, 一般是选择在其他两种变形监测点以外, 且能长期保证测量数据的稳定性的岩石上。为了变形监测数据的准确性和科学性, 水利施工过程中, 基准点的选取一般在三个或三个以上。在沉降位移的变形监测中, 技术人员一般会以几个变形监测基准点为一组的形式放置监测点, 这样就可以保证监测数据的稳定性和科学性, 监测方法会采用精密的水准测量方法进行基准点的变形监测;在水平位移的变形监测中, 技术人员一般会采用几何图形中结构比较坚固的三角形监测法进行水平位移的变形监测。第二点:水利工程中的工作点变形监测。水利工程中的工作点又会被叫做工作基点, 它的作用是联系水利工程中的基准点和水利工程中的变形处观测点。工作点的选择就会比较随意一些, 它会被安放在需要被监测变形的地方, 由基准点的变形监测数据来评估工作点变形监测的数据, 然后对两组数据加以分析, 确定此工作点是否为变形点。对于监测项目较少且工程规模较小的水利工程, 可以不设置工作点变形监测。第三点:水利工程中的变形处观测点的变形监测。对于变形处观测点的设置则较为直接, 直接设定在需要监测的水工建筑上, 最好是设定在最能反映变形建筑的特性的位置, 这样得到的变形监测数据, 较为准确。
二、水利工程中变形监测的精度和变形监测的周期的介绍
1水利工程中变形监测的精度。在讨论和编制变形监测方案的同时, 要对水利工程中的变形监测的精度作出明确的要求, 特别是对于规模以上的水利工程, 一般都要求其变形监测精度达到变形监测方案要求的最高上限。现有的变形监测仪器技术先进, 而且价格合理, 在整个水利工程施工中, 占有的费用比率不高, 所以水利工程中的变形监测对精度的要求是很高的。
2水利工程中变形监测的周期。变形监测的周期简单上理解就是两个监测时间的间隔。这个间隔时间就是变形监测的周期。要求水利工程的变形监测在此周期中要进行一次变形监测。变形监测周期与水利工程的大小及观测点的重要性有关。现行的变形监测周期都是根据测算出来建筑变形的速度来设定, 要求变形监测的过程要快, 以免外界因素造成变形观测点的不稳定。
三、水利工程中的变形监测技术简介
水利工程中的变形监测技术主要分为四种, 分别为垂直位移的变形监测技术, 水平位移的变形监测技术, 挠度的变形监测技术和转动角的变形监测技术。目前, 这四种技术, 已经囊括了现有水利施工中所有的变形监测技术。
1垂直位移的变形监测技术。此变形测量技术就是对建筑物进行垂直方向上的变形监测。一般情况下, 由于不是很均匀的垂直方向上的位移, 会让建筑物产生裂缝。这种监测异常, 很可能就是建筑物基础或局部破坏的前奏, 因此, 垂直位移的变形监测是非常必要的。在进行垂直位移变形监测时, 第一步要监测工作基点的稳定程度, 在此基础上再进行垂直位移的变形监测。现有的水利工程用的垂直位移变形监测方法有三种, 第一种是几何水准测量的方法, 第二种是三角高程测量的方法, 最后一种为液体静力水准的测量方法。这三种测量方法原理不一样, 第一种测量方法的原理为水准仪器在水准基点处就开始进行变形测量, 利用高程原理, 通过测量到各个变形监测点的高程变化量, 来确定建筑的垂直位移变形情况;第二种测量方法是利用三角高程的理论来进行变形监测点的测量, 此方法, 普遍用于有较大高度差异的建筑工程施工中;第三种测量方法是利用物理学中连通的原理来测量各个变形观察点在容器内的高度差异, 这种测量方法普遍适用于混凝土结构的垂直位移的变量监测。三种方法测量出来的数据可以进行相互比照。
2水平位移的变形监测技术。此变形测量技术就是对建筑物进行水平方向上的变形监测。其监测的主要数据支持是建筑物基础受到的水平方向的应力, 这种水平方向上受到的应力, 可能是建筑物主体就处在一个相对不稳定的地质构造上, 或者受到了其他因素的影响而产生水平位移。水平位移的变形监测有四种普遍方法, 第一种方法为大地测量的方法;第二种是基准线测量的方法;第三种是专用测量的方法;最后一种为GPS自动化测量的方法。这四种测量方法的原理也不相同。第一种测量方法的测量原理为利用传统测量工具及方法进行建筑物的水平位移变形监测;第二种测量方法原理为利用水利工程施工中的各种不同的基准线, 进行建筑物的水平位移变形监测;第三种测量方法的测量原理为利用传感设备进行建筑物的水平位移变形监测;第四种测量方法的测量原理为利用GPS设备, 全天无间断的进行建筑物的水平位移变形监测。
3挠度监测的变形监测技术。此变形测量技术是对建筑物受到外力后的物理挠度曲线进行变形监测。挠度监测一般采用垂直放线的原理进行变形监测, 还可使用先进的电子传感装置进行监测, 这样的监测结果更为科学, 准确。
4转动角监测的变形监测技术。此变形观测技术是通过计算建筑物的倾斜角度的变化值, 来确定其转动角, 进而确定建筑物的水平位移变形监测。如果建筑物存在转动角度的变化, 说明此建筑物正在不同程度的进行不均匀的沉降运动。这种转动角监测的变形监测技术, 可通过高精设备进行监测。
结语
通过上述的介绍, 对水利工程的监测点的类别和监测方法有了更深的了解, 通过不断的在变形监测仪器设备及监测技术的创新发展, 一定会使变形监测为水利工程建设及安全运行保驾护航。
参考文献
[1]彭金华.水利工程变形监测技术探析[J].科技与生活, 2012.
变形监测技术的发展与应用 篇8
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
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[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.
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[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.
湿地道路改造中变形监测技术研究 篇9
1 变形监测技术
变形监测是指测定建筑物及其地基在建筑物荷重等各种因素的外力作用下随时间而变形的工作,它是对建筑物上的一些观测点进行重复观测,从这些观测点位置的变化中了解建筑物变形的空间分布和随时间等因素变化的情况,从而获取建筑物对周边环境的影响信息。道路是一条狭长的带状建筑物,为掌握其异常变形的危害和发展规律,在实践中,除了对其力学机理进行探讨外,对其施工和运营期间的位移进行变形监测、分析,已经成为工程建设领域的一项十分重要的工作内容。下面以唐海县湿地旅游路(迁曹线—蟹园段)为例,叙述湿地道路改造过程中的变形监测技术。
2 工程概况
唐海县湿地旅游路(迁曹线—蟹园段)地处唐海湿地和鸟类自然保护区,保护区位于河北省唐山市曹妃甸新区唐海县境内,总面积1.1万hm2,是由沿海滩涂、湖泊、鱼塘、河流等组成的滨海复合型湿地,除了大面积的天然湿地外,区域内还有很多平原水库、稻田等人工湿地。该道路是通往曹妃甸论坛永久会址——渤海国际会议中心的必经之路,起点位于省道迁唐线,下穿唐曹高速公路后,一直向西,终止于双龙河东岸的县道唐南线,路线全长4.5 km,工程总投资0.6亿元。
唐海县湿地旅游路(迁曹线—蟹园段)穿越区属山前倾斜平原前缘和沿海滨海平原,地势较平缓,大部分为冲淤积平原,海拔在-2～2 m之间,略有起伏。沿线沟渠较多,地表水分布广,多为坑塘,水位较高,遍布虾池、蟹池、鱼塘、盐池。地貌单元为滨海相,沿线地基存在软土路基、盐渍土及局部轻微液化现象。沿线地层土除表层局部为素填土外,分别为第四系全新统和第四系更新统海陆相交互沉积物,各地层土壤性质大多为高液限黏土、低液限黏土、粉土、砂土等。根据工程勘查资料,在软土地基分布区,广泛发育着冲积相和滨海相的沉积层,陆海相交互沉积,多为淤泥质低液限黏土和淤泥质高液限黏土,埋深8.3～17.8 m,厚度6～16 m,从北向南递增,呈连续或断续分布。该软土层沉积时间短,呈软塑一流塑状,工程性能差,标准贯入实验击数低,含水量大,孔隙比大,压缩性能高,地基承载力较小,属不良工程地质,必须进行施工和运营过程的变形监测。
3 变形监测方案设计与技术优化
为了有效地掌握施工过程中和路基荷载作用下地基变形的特征,及时了解地基受力特性,控制加荷速度,对该工程在施工及运营过程中进行了1年的变形监测。
3.1 变形监测方案设计
为准确全面地控制路基在施工过程中的变形状态,为施工提供可靠的监测数据,根据工程地质资料和设计要求,结合以往的变形监测经验,监测方案采用地表沉降仪监测方法和地表位移桩监测方法。这2种变形监测方法符合交通运输部有关规范规定,各监测方法所用仪器及精度见表1。
3.2 观测点放样和监测标埋设
由施工单位提供观测点样点,监测项目组对样点进行校验,以确定监测点点位,然后埋设监测标。
3.3 监测点的埋设
3.3.1 地表沉降仪安置
地表沉降仪由沉降板和沉降杆组成(见图1),设置于路基左右两侧路肩部位,埋设在地表上及各路基结构层内。沉降板采用60 cm×60 cm×1 cm的钢板,中间垂直点焊一节直径为4 cm的钢管,管头有丝口,钢管随路堤填筑高度的增加而接高,外用水泥管保护,并在其附近稳定区域设置固定点,以固定点为基准,用水准仪测量管顶端的标高,从而计算沉降量。
3.3.2 地面水平位移桩布设
地面水平位移桩垂直于路基方向布设(见图2),根据地形情况,每组设1～2根规格为15 cm×150 cm的螺纹钢,埋设于路基坡脚处,间距为2.0 m,入土深度1.0～1.5 m,桩顶的标高相同,且在一条直线上。另外,在不受路基影响的范围以外,同一直线上设置一个固定桩(固定桩为边长20 cm的素混凝土方桩,其顶面中心设置钢筋并做标记),通过固定桩测量每根桩的相对位移。
3.4 监测方案技术优化
根据工程的实际情况,有几段软土地基处在很深的水塘中,水域面积较大,无法按常规方法埋设位移桩,需采用特殊手段进行埋设。例如K2+200—K2+850段,在路基坡角处打入一根长4 m、直径15 cm的木桩作为位移桩,入土深度2 m,在距离位移桩10 m远的水中用同样的方法打入木桩作为固定桩,在桩顶钉一细钢钉作为测量标记,用钢尺测量位移量。为保证固定桩不被破坏,特别设置了醒目的标志,提醒施工人员注意。
根据该项目《变形监测方案》中有关软土地基施工监测的要求及工程地质变化情况,施工中由于地形地物的影响,对部分监测点的点位作了调整,有的位置无法埋设监测点(由于旧路的影响,只能在单侧埋设监测点),有的位置增加了监测点,本工程共埋设沉降板30块、位移桩19组。点位埋设情况均有详细的监测点布置表和监测点位图。
4 现场观测和数据整理
4.1 地表沉降仪的水准测量
沉降板及其相应的固定点埋设好后,让其先经过一段时间稳定,再对全路段固定点进行联测,使各固定点在同一基准高程上,联测闭合差满足二等水准要求。为保证测量数据的可靠,减少误差,根据实际情况,每隔6个月或必要时对固定点的高程校正一次。各固定点联测工作结束后,即可进入沉降观测阶段。测量时用水准仪测量固定点和沉降板上沉降杆的相对高差,从而计算沉降板的相对高程,得到地面沉降情况。首先提取初值(即进行2～3次的沉降观测,视具体情况以加权平均作为初值),然后进行沉降测量,直至工程结束。
4.2 地面水平位移桩现场观测
位移桩及其相应的固定桩埋设稳定后,先提取初值,再进行位移测量。测量时用钢尺测量固定桩到每个位移桩的距离,计算位移量。
4.3 监测数据质量控制和监测频率
对监测内容严格按设计要求进行观测,保证观测数据的可靠性,而且随时计算、校核、汇总并整理分析,发生问题及时复查或复测。当变形速率过大,有可能造成路堤失稳时,及早通报建设单位和监理单位,以采取必要的措施,避免路堤遭受破坏。
在施工和部分运营期间对沉降和位移进行跟踪观测,以控制软土地基给施工带来的不利影响为前提,做到合理利用监测信息指导施工。一般每填筑一层观测一次,如果两次填筑间隔时间太长,每4d观测一次,如遇连续雨天,适当调整为每5～6d观测一次,直到监测项目结束。
4.4 监测数据资料整理与提交
(1)每次监测资料以报表的形式提交建设单位、监理单位各2份,通常,监测资料隔天提交。具体内容有工程进度情况说明、监测报表和小结。其中监测报表包括:各沉降板的沉降量,每个地面水平位移桩的位移量。
(2)按施工阶段提交阶段监测工作小结,内容包括:工程进度及监测情况说明;沉降变化情况简要分析;具代表性点的沉降变化曲线;全监测路段的沉降剖面图。
(3)全部工作结束后提交总结报告。内容包括:测点实际布置情况、埋设方式、监测手段、所用仪器及型号;各测点实测沉降随施工过程的变化曲线;路基沉降情况分析;必要的建议。
5 变形监测的注意事项
由于湿地道路改造的特殊性,变形监测的基准点、工作点、监测点都呈条带状分布,并且有环境保护的要求,这都有别于一般的建筑物变形监测。一般需要重视以下几点。
5.1 监测点布设方案的科学设计和优化
监测点的布设原则是从整体到局部,先设计后施工。即先纵观施工的整个路段,从整体上控制建筑物变形的特殊性,后根据局部特征调节、加密;先在图纸上规划设计,然后进行实地踏勘、对照、修改、确定和埋设,主要设在监测点地质条件差、地形变化大、设计问题多的部位和土质调查点附近。
5.2 制定确实可行的监测工作要点
编制工作要点时,要充分考虑精度要求、作业特点及数据处理方法。如果道路路线长,各路段的情况变化复杂,一般采用分段实施的作业方式。加强工作要点的编制和审定要坚持“五个统一”(监测基础依据统一、精度要求统一、基准点布设统一、外业手簿和报表格式统一、观测条件统一),从而规范变形监测工作。
5.3 加强对观测点的保护
在监测期间,对各种测点均必须采取有效措施加以保护或安排专人看管,建立警示标志,测量标志一旦遭受破坏应立即复位并复测,以确保观测成果的连续性。
5.4 加强仪器检查和校验
在每次(周期性)出测之前或者完成测段之后,对用于变形观测的仪器均需进行仪器全性能的检查和校验,以保证测量仪器的正常使用和观测数据的可靠性。
摘要：文章通过唐海县湿地旅游路(迁曹线—蟹园段)具体工程实例,提出了在湿地道路改造中变形监测的方案设计与技术优化方法。
关键词：湿地,道路,改造,变形监测,技术优化
参考文献
[1]陈永奇.变形监测分析与预报[M].北京:测绘出版社,1998.
[2]李相然,宋华山,岳同助,姚志祥.公路工程现场勘察与测量技术[M].北京:人民交通出版社,2003.
[3]吕宪国,等.湿地生态系统观测方法[M].北京:中国环境科学出版社,2003.
宁夏某工程基坑变形监测技术研究 篇10
1 工程概况
此基坑位于宁夏某体育场。在基坑开挖的施工过程中,基坑内外的土体将由原来的静止土压力状态向被动和主动土压力状态转变,应力状态的改变将引起土体的变形,因此会对邻近建筑物造成影响。此次观测的目的就在监测基坑的开挖对邻近建筑物造成的影响,以及了解邻近建筑物的变形情况,从而控制开挖基坑的进度来保证工程的安全,最终保证周围几座建筑物的安全。
1.1 基准点和监测点布设方案
基坑监测工作于2009年6月17日开始布点,总计观测20次。在基坑上布设变形监测点,平面位置上力求对称,做到全面监测,突出重点。监测项目主要是对基坑旁3号、4号、5号楼进行沉降监测。本次共布设监测基点5个(ZB1、ZB2、ZB3、ZB4、BM1),水平位移监测点9个(全为基坑边监测点,编号为JC1～JC9,间距约20m,距基坑边线约0.2m),沉降监测点16个(1 1个水平位移监测点同时作为沉降监测点,建筑物沉降观测点为5个,编号为3D-1、3D-2、4D-1、4D-2、5D-1),点位详见基坑监测布点图1。6月19日对监测点进行了初始数据的观测,初次观测独立观测两次,取其平均值作为初始数据,并对基点进行了联测。在基坑开挖过程中,每3～4天进行一次观测,若沉降观测点的沉降量出现异常,则对各观测点进行加密观测[5]。
沉降监测测量仪器选用Leica DNA03数字水准仪,水准尺为与DNA03配套的Leica编码标尺。在观测之前水准仪和水准尺经过严格检验。控制点(BM1)选取在距离基坑200m以外比较牢固的建筑物(6号楼)上,控制点(BM2)选取在距离基坑200m以外比较牢固的建筑物(4号楼)上。
1.2 建筑物沉降观测数据计算及分析
对建筑物一共布设了5个监测点,以基准点BM1为起点,BM1高程为10.001m。观测流程为由BM1→5D-1→3D-1→3D-2→4D-1→4D-2→BM1形成一个观测闭合环,每次观测结束利用△h=∑a-∑b≤1.0(路线距离)检查记录的数据和计算是否正确,精度是否合格,然后,调整高差闭合差,推算出各沉降观测点的高如有超限应当返工。经计算得出闭合水准路线全长闭合差为0.21mm,路线长为0.870 3km,闭合差限差为±4=±3.8mm,故初次观测完全符合二等水准测量要求[1,2]。由于观测数据很多,这里取前10期建筑物沉降观测数据进行分析研究:(1)计算各观测点本次沉降量:△h=本次观测所得的高程Hi-上次观测所得的高程Hi-1。(2)计算累计沉降量:△H=∑△h。(3)计算沉降速率:v=沉降量/观测天数,有观测数据绘制建筑物监测点沉降观测曲线图,各点沉降量如图2所示。
根据观测数据成果计算各观测点的累积沉降量即。
沉降观测数据表明:大部分房角沉降观测点变化很少,其中最大的变化是4D-1 (-0.97mm)和3D-1 (-0.95mm),但监测点的累积变化量小于警戒值,已有支护结构能维持基坑边坡的稳定,目前基坑处于稳定状态。
2 对建筑物的监测点的线性回归模型分析预测
以3号、4号和5号楼沉降观测数据为例,对沉降量和观测天数进行线性回归分析[6],依次可求得各观测点沉降量y与监测天数x的线性回归方程及相关系数。
由表2得出,点4D-1的线性关系最显著,点5D-1的线性关系最不明显。
根据回归方程对各点数据进行回归,可获得相关的统计数字,如置信度、回归值、F检验值等,并对相关系数进行显著性检验。得出各点实测累积值和回归分析值,如表3所示。
将实测累积沉降值与回归分析沉降值绘制成图。
通过回归分析的结果可以看出,其回归分析值和实际观测值一般都有一定差异,但总的分析曲线的走势大致一致,通过此线形回归即可做沉降观测的变形预测,做好对将来建筑物的安全预报。由图3可知累积沉降的回归分析值并不能准确的反映其沉降量,和实际的累积沉降有一定的差异,但在反映点与点之间的沉降差异方面却有很好的反映:(1)通过回归分析可发现点3D-11和点4D-1沉降最快,而离基坑较远的点5D-1则沉降的比较少。(2)从表3中可知,点3D-1和点4D-1沉降比较均匀,其余三点沉降发生不均匀变化。根据它们累积沉降的不同也可以分析后期建筑物的倾斜情况,从而更好的控制,作好防御措施。
3 结语
该文立足于深基坑沉降变形监测的方案设计及数据分析处理,以宁夏某体育场深基坑沉降变形监测为实例,阐述了变形监测的方案设计与数据处理,并根据不同的数据处理模型对变形趋势的预测预报的有效性进行了对比分析。采用线性回归预测模型对监测数据进行处理分析能够简单、快速、准确地得到深基坑沉降变形状况以及对周边建筑物的影响,并对下一次沉降量进行预报,能为验证基坑开挖及保证周边建筑物的安全,提供必要的数据和评价资料。
摘要：在大型工程建设中,往往需要进行基坑开挖。由于基坑内外压力的变化,引起土体的变形,会对邻近建筑物造成影响。因此,需要对基坑及邻近建筑物进行变形监测,该文基于研究者多年从事基坑变形监测的相关工作经验,以宁夏某基坑开挖对建筑物影响的监测为例,介绍了监测方案,并对不同的数据处理模型进行对比研究,得出关于该项目变形监测中精度较高的数学模型。
关键词：基坑,变形监测,数据处理,精度
参考文献
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多层建筑变形监测设计与观测探究 篇11
摘要：多层建筑节约了城市的空间，对于美化城市景观也起到了重要的作用。加强对多层建筑的变形监测，不仅关系到建筑的安全，同时也关系到建筑的质量等。多层建筑变形监测是一项长期的过程，所以需要设计合理的监测方案，确保监测数据的可靠性。
关键词：多层建筑；变形；监测
随着多层建筑的增多，对建筑的安全提出了比较高的要求，例如在多层建筑施工阶段，随着荷载的增多，可能会发生不规则沉降等，需要监测建筑的变形情况并且及时采取有效的措施，使变形约束在限定值内。因此为了确保多层建筑的施工安全和正常使用，需要加强等多层建筑的变形监测，这对于多层建筑的发展具有重要的意义。
一、多层建筑变形监测简介
1.变形监测的意义
随着多层建筑数量的不断增加，在给人们的生活带来便利的同时，也对其安全提出了更高的要求。多层建筑变形监测能够确保建筑物的安全，能够实现对建筑物运行状态的监管和预测等。近年来科学技术的进步也推动了多层建筑变形监测技术的发展，一些新的变形监测硬件和软件广泛地应用到了多层建筑的变形监测过程中，其准确性越来越高，而且其监测的范围也越来越大，监测数据处理的功能也越来越强大，在安全预报等方面取得了比较好的效果。在变形监测技术的支持下，能够促进建筑工程设计的进步，优化工程设计理论和方法等，同时也成为了工程设计和施工质量控制的重要方法。在实际的应用过程中，由于多层建筑的复杂性和特殊性，直接应用变形监测的数据来评价建筑的安全是比较困难的。所以为了满足多层建筑安全运行的需要，需要根据建筑物的特点选择不同的监测手段和方法。目前多层建筑的变形监测比较便利，而且精度比较高，能够比较直观地表现出建筑物状态的变化情况，对于预测建筑物的安全具有重要的意义。通过分析多层建筑变形的规律，能够提高多层建筑的安全系数，实现对多层建筑的有效监控，最终保障多层建筑的安全运行。
2.变形监测的内容
多层建筑的变形监测涉及到的内容比较多，不仅需要关注建筑物本身的安全，同时还要确保建筑物周边环境的安全。多层建筑施工往往会对周边的建筑物安全产生重要的影响，例如在基坑开挖和施工的过程中，由于荷载的变化以及地下水位下降等因素，再加上地质因素的影响，容易导致周边环境的受力发生变化，从而对周围的建筑产生破坏的作用。基坑工程的环境效应包含了工程桩的施工、水位的下降以及基坑土方开挖等对多层建筑的影响，相关的影响因素比较多。当基坑开挖时，会引起支护结构发生变形以及地下水位沉降，最终产生水平位移和不均匀沉降等，影响了周围其它管线和多层建筑的安全。在支护工程中应用挤土桩等会产生挤压效应，改变了原有的土体应力，最终会影响到周边的环境。深基坑开挖是一项比较复杂而且技术要求比较高的工程，如果设计不科学或者施工方法存在瑕疵，会导致基坑周边发生沉降，最终会发生坍塌等后果，影响了多层建筑的使用安全。基坑开挖会引起土层地表的变形，基坑的稳定是确保周围建筑安全的重要条件。所以在基坑开挖工程中，需要对周边的多层建筑进行安全监测，以便采取有效的措施确保建筑的安全。
二、变形监测的设计规划研究
1.保证良好的观测精度
多层建筑的变形大小能够反映出多层建筑、地基以及其它构筑物的变形情况和变形趋势等，所以在监测的过程中应当以此作为设计的重点内容，选择合适的设计方法。其中观测精度对监测结果的真实性和可靠性具有显著的影响，所以在变形监测的过程中应当考虑并且确保监测的精度。在变形监测的过程中，相关的数据不仅受到仪器本身的影响，同时也会受到监测方法以及人为因素的影响，所以需要结合工程的实际设计合理的观测方案。目前在多层建筑的变形监测精度方面存在着不同的要求，但是在实际应用中变形监测的精度一般取决于观测的目的。当观测目的是为了确保高层建筑的安全时，对误差的要求比较高，相对精度也比较高；当观测的目的是为了研究多层建筑的变化规律时，对于误差的要求比较低，相对精度也比较低。当建筑物的高度不同时，其观测的精度要求也不相同；在同一建筑物的不同部位不同时间，其监测的精度要求也不完全相同，所以应当根据监测的需要确定相应的精度。在实践中一般根据多层建筑的地基允许变形量来推算其精度，地基允许变形量是由建筑规范所规定，包含了沉降量、倾斜、沉降差以及局部倾斜等四种形式。
2.变形观测点的设置
变形观测点包含了基准点和监测点，基准点又包含了工作基准点和稳定基准点，在监测中各自发挥了不同的作用。在基准点的设置中主要考虑到其稳定性和可靠性，不受外界因素的影响和干扰，一般埋设在变形影响范围外或者基岩上，当基准点埋设比较远时，会导致测量不方便，测量数据的误差也会比较大；当基准点埋设比较近时，有可能导致观测数据不可靠。为了确保观测数据的可靠性，常常在基准点和监测点之间设置工作基点，在基准点附近设置保护点，当基准点被破坏时保护点可以起到恢复的作用，在平时可以检验基准点。基准点的设置主要是为了满足观测的需要，监测点的设置则需要考虑到其它的因素，例如设置点应当反映建筑物变形的特点以及最容易发生变形的位置等。
3.观测的周期
多层建筑的变形是一个长期的渐变的过程，所以需要确定合理的观测周期，这对于分析变形结果具有重要的影响。多层建筑的变形观测从建筑施工开始，直到其使用期结束为止。在确定多层建筑观测周期的原则时，一般需要根据建筑物的特点以及变形的特点，结合具体的地质条件和施工过程中的相关因素等。例如对于沉降变形观测来说，其变形的速度变化比变形的绝对值更加有价值。在实际的应用中需要根据相应的条件来考虑观测的次数和间隔，例如在多层建筑施工的精度观测中其次数应当随着荷载的增加等情况来确定；在使用阶段则应当根据地基的情况和沉降的速度大小来确定。
三、结束语
多層建筑的变形监测对于确保建筑的安全具有重要的意义，所以应当设计科学的方案。在多层建筑的变形监测过程中，需要根据建筑物的性质、地质条件、施工条件等确定合理的精度，保证数据的可靠性，满足不同的变形监测需要。基点的设置应当真实地反映出建筑物的变形情况，同时还要考虑到观测点的安全等，防止外界因素的干扰和破坏。
参考文献：
[1]王宴会，谭乐.探究多层住宅变形监测设计与观测实施[J].江西建材，2015，10：230+237.
谈谈水库大坝外部变形的监测技术 篇12
1、水平位移监测
水平位移监测有如下几种方法:激光准直法, 正、倒垂线法, 前方交会准直法和导线法等。
1.1 激光准直法
激光准直法利用激光的单色性好和方法性强的特点, 建立起一条物理的视准线作为测量基准, 根据测量原理的不同可分为直接准直和衍射法准直, 后者精度高于前者。对于衍射准直根据共传播介质不同, 主要大气激光准直。
大气激光准直让激光直接在大气中传播, 应用对象是坝长小于300米、坝高较低的水库大坝。大气激光准直由于受大气折射及湍流影响而引起光束的抖动, 测量精度低且不易实现自动化观测。最新发展是采用CCD技术, 消除了光斑随机抖动的难题, 实现了自动化监测, 测量精度达+0.1mm。此项技术在水库大坝变形监测实践中已获得成功, 如在陕西韩成电厂工程中已获得成功的应用, 综合精度高达l×10-2×10-7。与引张线法相当, 对直线型长坝、高坝的变形监测效果极准。
激光准直法的发展方向是对向位移观测 (垂直位移和上下游水平位移) , 因而在两端点安装倒垂线作为水平位移的基准点, 安装双金属标作为垂直位移的基准以实现双向位移观测。激光准法不利于对曲线型大坝的变形监测, 因此要拓展其应用空间, 应考虑实现真空激光转角, 使其也可用于曲线型水库大坝变形监测。
1.2 正、倒垂直线法
正垂线是一端固定于坝顶附近, 中一端悬挂重锤, 以便观测坝体各点间及坝体相对于坝基的位移观测;倒垂线是一端埋设在大坝基础深层基岩外, 另一端浮起, 来测定大坝的绝对位移。正、倒垂线既可以实现水平位移监测, 又可实现观土坝的挠度观测。目前国内研制的垂线观测仪.采用线阵C C D传感器实现自动化读数, 在x.y方向上的坐标精度优于+0.1mm。
1.3 前方交会法
对于拱坝的拱冠或下游面等观测效率比较低或观测位置不易到达的点位进行观测时, 可以用角度前方交会法测定其水平位移。前方交会的误差源有:测角误差, 交会角及图形结构, 基线长度, 外界条件的变化等较低因素。其实际精度一般为+lmm~+3mm, 精度较低, 另外其测量和计算过程复杂, 因此不单独使用, 而是作为备用手段或配合其他方法使用。
1.4 导线测量法
精度导线作为监测拱坝水平位移的确方法, 应用比较广泛, 但量边工作量大, 测角的旁折光影响大。为克服这些问题, 宣布设成类似于高能物理加速器工程师的途径来间接提高测量的精度, 从而避免旁折光的影响。该法的精度取决于量边精度, 如果用铟瓦尺量边, 精度完全可以到亚毫米级。但观测方法繁琐, 计算复杂, 误差逐点累加, 可靠性差, 工作效率低。
2、垂直位移监测
几何水准法和流体静力水准法是垂直位移监测的两种主要方法:
2.1 几何水准法
几何水准法是垂直位移监测的主要方法, 精度容易满足。几何水准测量的主要工作是: (1) 由水位基准点校测各工作基点, 对混凝土大坝和土坝分别采用一、二等水准测量; (2) 用工作基点测定各变形点, 较上述要求可降低一个等级, 对混凝土大坝和土坝分别采用二、三等水准测量。
2.2 流体静力水准法
流体静力水准测量原理是连通管原理。流体静力水准测量法很容易实现读数及传输的自动化, 测量精度优于上+0.1 m m, 在垂直位移监测中有着广泛的应用。但静力水准的测点基本上要处于同一水平, 测量范围受到限制。近年来, 所开发的用压力传感器测量液体压力的变化。计算高差度变化的仪器, 从而克服了流体静力水准测量范围受到限制的缺点, 使其测量范围得到了扩大。
3、三维位移监测
三维位移监测系统主要有极坐标法、G P S法、G P S/T P S组合法三种:
3.1 极坐标法
极坐标法采用了当前具有最高精度的测量机器人, 如徕卡T C A系列全站仪, 其测量原理是极坐标法。这一测量系统的标准配置包括TCA全站、APSwin L软件, 由此构成自动极坐标实现时差分测系统。由于测量自动化使得测量时间缩短, 大气等环境条件相对稳定, 利用基准网的稳定信息, 在无需测量气象元素下实现大气折射、大气折光的实差分改正。这一系统在大坝变形监测的实践中已获成功运用。
3.2 GPS法
GPS法是由武汉大学测绘学院完成的, 已成功用于清江隔河岩水库大坝监测。G P S测量不需要测量点间视, 但要求对空视。GPS法在数百米到2Km‰以内的短基线上测量可以获得亚毫米级的定位精度。该系统主要有数据采集、总控、数据处理、分析、管理与大块模。数据采集部分有2个基难点, 5个变形点, 共有7台AShtechz-12接收机;因数据库量庞大传输采用局域网传输;数据处理结果有l~2h解和6h解, l~2h观测的水平精度优于+lmm, 垂直精度+1.5mn, 6h观测的水平精度优于+0.5mm, 垂直精度优于+lmm, 而GPS瞬时观测的水平位移精度为+3mm, 垂直位移精度为+8mm。
GPS系统能够实现自动化连续观测, 精度高, 然而也有这样一些缺点:一是不能实现得到观测数据;二是观测点必须对空开阔, 不能少于4题卫星;三是每增加一个观测点必须添加一台GPS接收机, 成本较高。克服这些缺点, 改进该系统, 可考虑用一台接收机接收多个天线的办法实现。
3.3 GPS/TPS组合法
为对黄河小浪底工程进行监测, 中国信息工程大学测绘学院根据小浪底坝长166m、地质条件差、建筑结构复杂的实际, 提出以高精度GPS测量为基准, 同时发挥全站仪测量方便灵活的特点, 构成混合测量系统, 充分利用两者的优点。发挥两者的潜能。GPS/APS技术的结合, 为黄河小浪底大坝的监测建立了一套先进、可靠的综合自动化监测系统。
总之, 大坝外部变形监测经历了从低精度到高精度, 从肉眼观测手工操作到自动化观测, 水平垂直位移分别施测到了三维变形监测的阶段。由此可以预见, 水库大坝外部变形监测发展的方向是自动化程序更高、测量精度更高、测量仪器和测量方法将会越来越先进且越来越重要。
摘要：水库大坝外部变形监测是对水库大坝安全监测的一个重要内容, 迄今为止, 已有各种各样的监测方法, 而按观测目的, 则主要分为水平位移监测、垂直位移监测、三维位移监测等。本文针对这些主要监测方法的特点及其在运用中存在的问题对水库大坝外部变形监测的发展趋势做出了预测。