动态变形监测（共10篇）
动态变形监测 篇1
与一般隧道围岩变形相比,富水破碎岩溶隧道围岩变形复杂多变。为保证岩溶隧道的安全施工,国内外学者进行了多方面的研究。
Cheekiralla S研究了相邻隧道围岩变形特点[1],Molan A M,Laory I,Ka1eem S应用回归分析对列车脱轨[2,3,4]、基础设施建设以及项目工期预算进行了深入研究;李术才、刘泉声、谭代明、莫阳春等基于隧道施工期围岩变形量测及数值分析[5,6,7,8],对隧道围岩的稳定进行了分析研究;赵明阶、宋战平等[9,10]。对不同大小溶洞对隧道围岩稳定性问题进行研究分析;王建秀等研究了岩溶隧道围岩水力破坏机制[11],对溶洞岩壁整体失稳的破坏特征进行了深入分析。
综上所述,大部分国外学者大量采用回归分析法进行工程应用研究[2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16],国内学者大部分基于数值分析与工程实例对隧道围岩变形展开研究[17,18,19,20,21],但回归分析法在富水岩溶隧道围岩动态变形研究中的应用尚少。因此,以磨盘山富水岩溶隧道为依托,进行富水岩溶隧道围岩变形动态监测及回归分析是有必要的。
1 工程概况
磨盘山隧道位于湖北省恩施市利川县谋道镇磨盘山,岩溶裂隙发育,赋存地下水,岩体强度较差。隧址构造主要表现为单斜地层,岩层倾斜角度较大,地表出露围岩主要为第四系残坡积粉质粘土,下伏基岩为三叠系中统巴东组泥岩夹泥质灰岩、三叠系上统须家河组、砂岩夹页岩、泥岩、粉砂岩和砂岩。隧道开挖围岩级主要为IV级,超过总长度的70%,另外有少量的Ⅲ、Ⅴ级围岩。磨盘山隧道里程:左线起止桩号为ZK22+605—ZK25+005,长2400m,最大埋深355m;右线起止桩号为YK22+645—YK25+002,长2357m,最大埋深354m;隧道工程围岩测点布设如图1所示。
洞身掘进方法随着围岩级别不同而转换,隧道III级围岩处采用全断面法施工,Ⅳ级围岩处采用半断面正台阶法施工,V级围岩处采用环形开挖预留核心土法施工。开挖过程中的主要支护参数有:锚杆杆体采用尘22钢筋加工,锚杆平直、无锈,砂浆采用中砂和42.5MPa号水泥拌制,砂最大粒径不大于2.5mm,锚杆打设方向与水平成约45°倾斜向下。小导管采用无缝焊管加工而成,小导管长度为3.5m,纵向间距2.0m。隧道大管棚均采用Φ108长管棚,环向间距50 cm。
2 围岩变形动态监测
在隧道施工过程中,及时监测隧道围岩的变形[22,23]是安全掘进的保证。在磨盘山富水岩溶隧道开挖过程中,通过精确、合理、有效地监测隧道围岩的变形量,综合分析各变形之间的定量关系,对预判围岩变形失稳,推测掌子面及其前方岩体的稳定性具有重大现实工程意义。
2.1 测点布设
隧道断面情况决定了开挖扰动引起的应力重分布[24,25,26]特点。磨盘山隧道是采用传统的、经典的圆形隧道断面进行开挖掘进。全面分析隧道围岩级别及富水岩溶条件,采用七点法进行测点布设,在拱顶设置1个监测点,拱腰、侧墙及拱脚各设两个监测点。
2.2 测点布设断面位置
原则上讲,选取监测断面的数量越多,得到的围岩变形特点越符合工程实际,但在进行数据分析时,无须选取全部断面的实测值。因此,只选取关键断面上的监测数据,对围岩的变形进行系统分析。关键断面主要有进洞口位置、洞身位置和出洞口位置,选取断面桩号,进洞口:ZK22+621,ZK22+654,洞身段:ZK23+110,ZK23+140,出洞口:YK24+684,YK24+609,分别测量水平收敛、拱顶下沉、拱腰、边墙收敛以及地表沉降。测试频率:支护之前2次/d (选择7d),支护之后1个月内1次/d,2～4个月内,2～3次/周。
2.3 围岩变形动态监测数据与分析
严密按照设计进行布点,及时进行隧道变形监测,准确记录监测数据,选取与整理隧洞进出口及洞身断面动态监测数据,绘制拱顶、拱脚累计沉降值,拱腰、侧壁收敛值以及水平收敛值的动态曲线,图2-6为各断面动态曲线,图中时间出现负数表示未支护时监测的围岩动态变形。
2.3.1 各断面拱顶沉降
各断面拱顶累计沉降动态曲线如图2所示。
(1)各断面在未支护时,拱顶沉降速率非常快,沉降量几乎成直线,在短短的7d之内,沉降量便可达到6mm之多,严重影响围岩的稳定性。
(2)在支护0～30d时,拱顶围岩变形曲线斜率明显减小,洞口拱顶的围岩变形量为1.5mm左右,洞身拱顶的围岩变形量为1mm左右,其变化速率平缓。
(3)进行支护30d左右时,拱顶沉降逐渐趋于稳定,沉降速率小于0.2 mm/d,其中洞口稳定值为8～9 mm,洞身拱顶稳定值为7 mm左右,相差大概1～2 mm。
(4)从整体上来看,隧道洞口段拱顶变形量较洞身大,即洞身稳定性要明显高于洞口段,在进行围岩支护时,洞口段的支护应较洞身好,因此应突出重点,做到针对性强,支护性高,科学合理有效地对隧道各断面进行支护。
2.3.2 各断面拱脚沉降
各断面拱脚累计沉降动态曲线如图3所示。
(1) ZK24+609断面处拱脚累计沉降值最大,最大可达到10 mm,ZK23+11断面处拱脚累计沉降值最小,累计沉降值稳定在6.9 mm左右,各断面拱脚累计沉降稳定值相差达3mm之多。
(2)各断面在未支护之前,拱角沉降速率近乎成直线,在短短的7d之内,沉降量最大可达到10mm之多,对围岩的自稳能力构成严峻威胁。
(3)在支护0～30d时,拱角围岩变形速率明显减小,洞口拱角累计沉降量明显大于洞身,但在洞身ZK23+140段,其沉降量却要大于洞口ZK24+609段。
(4)进行支护30d左右时,拱脚沉降逐渐趋于稳定,沉降速率小于0.15 mm/d,各断面拱脚累计沉降值稳定于6.5～10 mm。
2.3.3 各断面水平位移
各断面水平位移动态曲线如图4所示。
(1)在未支护之前,各断面的水平位移近乎成线性变化,水平位移的大小与断面位置关系密切,洞口ZK22+621、ZK22+654、ZK24+609及ZK24+684断面处水平位移7d达到2.7～4 mm之间,而洞身ZK23+140及ZK23+110段不到2.5mm,且洞口水平位移速率明显大于洞身。
(2)在进行支护之后的0～30d中,水平位移变化明显变慢,且各断面的水平位移量约为0.5mm,洞身与洞口的水平位移速率几乎相等。
(3)在进行支护30d之后,通过动态曲线可得到水平位移几乎趋近稳定状态,水平位移稳定于3～5mm之间。
2.3.4 各断面侧壁累计收敛
各断面侧壁累计收敛动态曲线如图5所示。
(1)在未支护之前,各断面的侧壁收敛与水平位移趋势相似,都是近似成线性变化,其中洞口位置的侧壁收敛速率最快,在洞身段,侧壁收敛速率较小,7d后侧壁累计收敛值在3.2～4.8mm之间。
(2)在进行支护之后,侧壁收敛动态图出现明显转折,变化速率减慢,变化值不超过0.8mm,洞身与洞口的侧壁收敛速率几乎相等。
(3)在进行支护30d之后,通过动态曲线可得到侧壁位移逐渐趋近稳定状态,特别是在100d之后,其收敛速率小于0.01mm/d。
2.3.5 各断面拱腰收敛
各断面拱腰收敛动态曲线如图6所示。
(1)各断面在未支护时,拱腰收敛速率非常快,收敛曲线几乎成直线,在短短的7d之内,最多收敛5mm之多,围岩的稳定性受到威胁。
(2)在进行支护后,拱腰收敛动态曲线出现明显的转折点,收敛速率显著放缓。在进行支护30d左右时,拱腰收敛累计值0.3mm。
(3)支护30d之后,拱腰收敛趋于稳定,最大收敛稳定值为5.25mm,最小收敛稳定值为3.51mm,支护100d之后,各断面的收敛速率小于0.01mm/d。
2.3.6 综合对比分析
根据现场勘测资料及具体施工概况,在断面ZK22+621、ZK23+140及ZK24+609隧底处,探测有大小不一的溶洞(溶洞类型:充填富水型及中空型),围岩多裂隙,且含有地下水通过,在断面ZK22+654、ZK23+110及ZK24+684隧底处,围岩情况较好。
综合深入对比分析图2,3。拱脚最小沉降量要小于拱顶的沉降量;在地质围岩较好的拱顶处,未支护时的围岩变形速率几乎相同,支护后的沉降稳定值也较集中,但在拱脚处,围岩变形速率在图3上较分散,支护后的沉降稳定值较分散。此外,由于拱顶与拱脚围岩地质条件的不同,在断面ZK22+621、ZK23+140及ZK24+609处拱脚累计沉降值大于拱顶累计沉降值,在断面ZK22+654、ZK23+110及ZK24+684处拱脚累计沉降值小于拱顶累计沉降值。因此,溶洞与地下水的存在严重影响了隧道拱顶与拱脚的变形特点,在隧道开挖支护时应给予重视。
综合深入对比分析图4和图5。各断面的水平位移比周边收敛值要小,在整个开挖支护过程中,水平位移与周边收敛的变化趋势近乎一样,只是在变形量上存在一定的不同。
综合深入对比分析图2和图5。在未支护之前,拱顶的累计沉降值较拱腰收敛值要大,但其整个动态曲线的变化趋势几乎一样。
深入研究各断面围岩动态曲线可得到宏观的围岩基本变形规律,其变形可分为以下三个阶段。
(1)第一阶段,前期线弹性变形阶段(即未支护之前),其变形具有可控制性,与支护时间的选取有关,一般情况下,最晚支护时间不得超过围岩的最大弹性变形。
(2)第二阶段,后期线弹性变形阶段(即支护后的0～30d),这种变形受到现有支护理论及施工工艺限制,一般是普遍存在的,但对支护效果影响很小。
(3)第三阶段,稳定变形阶段(即支护30d之后),在支护体系作用下,围岩变形受到开挖扰动的影响已很小,围岩趋于稳定(不考虑损伤蠕变)。此外,在富水岩溶发育强烈地带,围岩变形也符合这三个阶段,但是,其变形量的大小却受到景响。因此,在富水岩溶隧道支护过程中,可根据动态监测数据,预测前期线弹性变形,合理选择支护时间,保证施工安全。
3 变形动态回归分析
大量实测围岩变形动态监测数据定量地描述隧道围岩的变形趋势,但不能定性地描述变形规律,更不能定量预测围岩的变形情况。在富水岩溶隧道支护中,为发挥动态监测数据的作用,对大量的数据进行定性回归分析,得到围岩变形与时间之间的函数关系,预测围岩变形量,为支护设计提供理论依据。
3.1 三阶段围岩动态变形回归模型
在变形动态回归分析过程中,回归模型[28]建立对数据分析的正确性、合理性有重要的作用。因此,只有在建立正确合理回归模型的基础上,才能得到符合工程实际的结果深入研究各断面动态曲线,得到围岩变形动态曲线可分为三个阶段:前期线弹性变形阶段、后期线弹性变形阶段和稳定变形阶段。在进行模型建立时,分别建立前期线弹性变形模型后期线弹性变形模型及稳定变形模型。
3.1.1 前期线弹性变形模型的建立
未支护之前,隧道围岩动态变形成线弹性,其变形与时间关系密切。因此建立变形随时间变化的一元线性分析模型表示为:
式中:δ1为围岩变形量;t1,为未支护之前的变形时间;η为回归系数;ξ1为常数。
3.1.2 后期线弹性变形模型的建立
根据后期线弹性变形特点,建立一元线性回归分析模型表示为:
式中:δ2为围岩变形量;t2为支护后的0～30d;η2为回归系数:ξ2为常数。
3.1.3 稳定变形模型的建立
根据稳定变形特点,建立回归分析模型,表示为:
式中:δ3为围岩变形量;t3为支护30d之后的时间;η3为回归系数;η3,C为常数。
综上所述,建立三阶段围岩变形动态回归分析模型,表示为:
3.2 回归分析计算
根据现场实测数据,按动态变形回归模型分别对各断面围岩变形进行分析计算,得到回归计算方程。得出大于0.950的拟合优度大约占总数的86%,与工程实际回归拟合较好,说明上述建立的回归模型(4)是正确合理的。此外,从上述拟合方程中的各参数可清晰地看出,隧道围岩在拱顶与拱脚的沉降量明显大于其他位置的沉降量。由于断面ZK22+621、ZK23+140及ZK24+609隧底是富水岩溶地质条件,围岩变形规律发生了改变,在进行工程建设过程中,应采取相应的措施进行重点支护。
4 讨论
该回归模型中的第一阶段回归分析是建立在假定围岩变形处于线弹性阶段,第三阶段回归分析假定围岩不发生损伤蠕变,但是在实际工程中,围岩未必是线弹性变形,损伤蠕变也是客观存在的,基于这个假设回归分析得到的围岩变形动态方程与工程实际存在一定差别。但是在实际工程中,为保证围岩的稳定性,一般情况下只允许岩土体出现小变形(即弹性变形),此外,支护后期损伤蠕变量非常小,对围岩的变形影响微乎其微,尤其对刚度足够的支护结构,因此,建立的三阶段围岩动态变形回归模型虽有所简化,但较符合实际情况,工程应用价值较大。
5 结束语
(1)定量分析围岩变形动态监测数据,绘制各断面围岩变形动态曲线图,可得出如下结论:围岩未进行支护之前,变形速率较大;洞口围岩变形较洞身大,洞口稳定性较差;富水岩溶地质断面处,拱脚变形大于拱顶变形;支护之后,围岩变形出现转折点,围岩变形速率明显降低;当达到100d左右时,围岩变形逐渐趋于稳定。
(2)深入研究围岩变形动态曲线形态,把各断面围岩变形分为三个阶段,即前期线弹性变形阶段、后期线弹性变形阶段和稳定变形阶段。
(3)基于围岩前期线弹性变性假设,忽略围岩稳定变形阶段的蠕变损伤,建立三阶段围岩动态变形回归模型,回归分析围岩变形动态监测数据,求得各阶段围岩变形动态方程,拟合优度较好,能从理论上解决围岩变形量与时间之间的动态关系。通过动态方程,预测各时间段围岩变形量,特别是第一阶段弹性变形量的计算,为隧道支护提供理论依据。
摘要：深入研究富水岩溶隧道围岩变形动态曲线,回归分析围岩动态监测数据,预测围岩动态变形,为富水岩溶隧道设计、开挖及支护提供理论依据与技术手段。得出研究结论:(1)未支护前岩溶隧道各断面围岩变形速率最快,支护之后变形速率明显减缓,在支护100d左右时围岩变形趋于稳定,其中富水岩溶地质段围岩变形量更大,变性特点更明显;(2)围岩宏观变形可分为三个阶段,即前期线弹性变形阶段,后期线弹性变形阶段以及稳定变形阶段;(3)基于围岩三阶段变形特点,建立三阶段变形动态模型,求解模型得到围岩动态计算方程,拟合优度高。
关键词：富水岩溶地质体,动态曲线,回归分析,三阶段变形动态模型
动态变形监测 篇2
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：
露天煤矿边坡变形监测技术研究 篇3
3.阜新市发展和改革委员会 辽宁阜新 123000
摘要：本文根据白音华三号矿边坡滑（移）动监测的实践，总结出较深露天矿边坡监测方法；用计算机进行监测数据处理并绘制出各种变形曲线图；由多次已经发生的边坡滑（移）动实践（兼有滑坡规律），初步探讨出露天矿边坡滑（移）动的普遍规律性。
关键词：露天煤矿；边坡；监测
引言.
通过对白音华三号露天矿边坡岩移监测的实践，分析了露天矿边坡监测方法。用计算机进行监测数据处理并绘制出各种变形曲线图；对露天矿边坡滑坡普遍规律性初步探讨。由于露天采矿形成采场，使得该地层自然压力的平衡遭到破坏。在一定的条件下，容易诱发产生边坡滑坡。露天矿滑坡严重地影响着露天采矿生产和人员的安全。因此，用科学的边坡滑坡监测方法，利用计算机处理监测数据并绘制各种变形曲线图，总结滑坡与外界条件及变形值的有机关系，寻找边坡滑坡的客观规律，逐步做到滑坡预报，对于露天矿生产和安全，提高经济效益和社会效益有着极其重要的意义。
白音华三号露天煤矿设计开采面积为51.38km2，主要开采煤层为2煤组和3煤组，共有5个主采煤层，2-1上、2-1中、2-1下、3-1、3-3煤层，平均厚度依次为3.80m、7.55m、4.75m、18.77m、6.66m。占总煤量为94%，其中的三个代表层，分别为2-1中、3-1和3-3煤层，占总煤量的71%。设计资源/储量为1432.89Mt，可采储量1375.57Mt，生产能力每年14.0Mt，平均剥采比4.38m3/t，服务年限89年，总投资265108.81万元，生产已初具规模.伴随着采矿活动，露天矿边坡滑坡频繁，尤其二、三标段滑坡严重，清邦减重增加大量的剥离量，使基建投资加大，纵观白音华三号露天矿边坡的现状，边坡布置观测网，设置观测站。
1.观测方法
1.1滑坡观测线（点）的建点
根据已经发生的滑坡实践及其理论分析，我们在采场南帮及东西两端帮及北帮共布设了21条观测线（点）（见图1）。观测线长300～450m之间，观测线布置间距一般为100m。控制点及观测点的标桩结构分为钢管、元钢等几种类型，外套PVC白色塑料管为混凝土模具，外涂红、白相间油漆，标志。非常直观醒目，便于寻找。
图1 采场边坡观测线
1.2观测方法
使用經过检核合格后的全站仪进行连测，在观测站全部测点埋设10～15天后进行观测，按“煤矿测量手册”、“煤矿测量规程”的要求，采用5″经纬仪导线与矿区GPS #B27、#B40等三角点联测，最终求其观测网控制点及观测点的三度坐标X、Y、Z（H）。使用电子速测仪（全站仪）对观测网进行观测，大大提高观测效率，该仪器有电子经纬仪，光电测距仪，数据记录器或数据终端组成。具有测角、测距、自动记录和计算的功能，具有精度高、数据稳定可靠、自动分析和输出的功能。
为比较边坡滑动前后变化，确定滑体形状大小，在滑坡后绘制1：1000滑坡区平面图，在图上应表示滑动裂缝位置、凸起和凹下等变形发生的位置及有关测量数据。
2.实施观测
2.1观测内容
预测：预测的目的是发现边坡何时开始滑动，可根据季节和观测线具体情况每7～30天进行一次观测，当观测点下沉大于30mm时，即为滑动开始。
滑动期观测：滑动期观测一般每月观测一次，在滑动速度快、变形大的情况下，应缩短观测时间，活跃期7天观测一次，以便全面掌握和研究滑坡规律。
2.2资料整理
首先建立三维假定坐标系统：
W轴------------沿铅垂线方向
X′轴-----------沿观测线方向
Y′轴-----------沿观测线方向
①填写观测点的平面坐标及高程表
②填写观测点水平距离表
③按观测线计算测点下沉W值和下沉速度。
V值
Wn=Hn-Hon
（mm/昼）
式中：Hon，Hn-------分别为n点滑动前后的高程
-------为n号点在数值面内两次观测分量之差
--------为n号点两次观测时间间隔差。
④测点的水平移动v和点间水平变形
～n+1 （mm/m）
⑤测点在垂直面内的移动向量W
⑥测点在平面的移动向量V
⑦应绘制观测线垂直下沉曲线图
⑧观测点水平移动与水平变形的曲线图
3.应用实践
3.1滑坡发生前的客观条件
白音华三号露天矿显著滑坡的发生条件有如下共性：
发生在雨季（大雨当中或大雨过后）；
发生在断层处或软岩层处（如页岩）；
滑坡前均出现与边坡走向近于平行的裂缝（大的裂缝宽达300～400mm）；
边坡点变形大，且速度快，空间变形达400～500mm，变形速度达300～500mm/天。
3.2对滑坡发生的理论分析
滑坡与时间因素有密切关系，边坡暴露时间越长，由于各种因素影响的积累，使边坡越来越不稳定，超过一定限度，就会发生滑坡。
对白音华三号露天矿滑坡的实测资料分析表明：滑坡都是发生在顺层边坡的剪切性破坏。这里的岩体中存在着抗剪强度较低的弱层面（如页岩），而且朝向采场（即顺层边坡），当弱层面上部岩体的自重和其他外部负荷所构成的下滑力超过沿弱层面的抗滑力时，上部岩体将沿此弱层面，向下滑（移）动，即形成滑坡。特别是在雨季，由于大量雨水在岩体裂隙中流动并形成一定的水位，产生水压，成为附加载荷作用于边帮上，改变了边坡岩体的受力状态，加之流水在某些弱层面的溶解和冲刷作用及其浮力作用，都将降低边坡岩体的稳定程度。
3.3滑坡因素分析
从白音华三号露天矿滑坡观测站观测工作中，不断的深入现场观看，滑坡之动态变化，总结影响滑坡因素：
动态变形监测 篇4
随着我国经济社会的发展和西部大开发战略的实施, 近几年, 地处云贵高原的贵州省也迎来了交通建设的机遇期。但是, 由于境内山高谷深, 沟壑纵横, 在高速公路的建设过程中, 引发了很多坡体变形问题, 危及到国家财产和人民生命安全, 并严重影响了工程建设进度, 为此, 对开挖边坡进行动态变形监测判识边坡稳定状态是非常必要的。通过动态变形监测曲线, 如何判识边坡稳定状态和准确划分滑坡类型, 这方面的探索较少。本文以边坡动态监测实例, 归纳了不同监测特征曲线下的边坡稳定状态, 供同行探讨参照。
1 动态变形监测目的
边坡的稳定性采用动态变形监测是精度比较高且可靠的方法, 通过钻孔, 安装监测管, 利用测斜仪定期读取监测管的变形值并量取孔内地下水位, 可以掌握坡体内变形的位置、大小、方向以及水位的变化情况。一般而言, 利用动态变形监测的主要目的如下:
1.1 根据监测的位移值, 判断边坡的稳定程度, 指导施工, 必要时能及时采取加固措施。
1.2 根据监测位移的变化情况以及变形的速率, 判断变化趋势, 发布预警, 启动应急预案, 保证现场人员安全。
1.3 依据监测所反映的产生变形的深度、变形发展情况, 为治理方案提供可靠的依据。
1.4 根据监测网内各孔位移情况以及水位变化, 分析判断变形的范围以及产生变形的原因。
1.5 工程完工后, 根据监测边坡的稳定状况, 对边坡加固施工的质量进行评价。
1.6 通过对边坡工程工后监测资料的汇总评价, 总结经验, 指导以后边坡加固工程的设计、施工工作。
2 动态变形监测仪器的基本工作原理及主要性能
动态变形监测主要采用钻孔测斜仪器, 而测斜仪的测斜原理是基于测头传感器加速度计测量重力矢量g在测头轴线垂直面上的分量大小, 确定测头轴线相对水平面的倾斜角的原理。
加速度计敏感轴在水平面内时, 矢量g在敏感轴上的投影为零。加速度计输出为零。当加速度计敏感轴与水平面存在一倾角时, 加速度计输出一个电压信号。
式中:k0为加速度计的偏值
k1为加速度计电压标度因数2.5v/g
g为重力加速度
由于各种原因, 埋设好的测斜管总有一定的斜度和挠曲, 因此为了消除测斜管的斜度和挠曲对加速度计偏值的影响, 观测中采用逐点固定间距双向测量互补法提高测量精度, 在一次测读后, 将测头水平调转180°, 进行二次测量, 得到
由 (1) - (2) , 消除偏差k0, 得到差数
从图1测斜仪原理示意图可知:
式中:△δ为水平位移 (mm)
θ为倾斜角
L为导轮轴心间距
从而△δ= (us1-us2) L/2k1·g
边坡内任一深度i点上监测的总位移挠度为:
在边坡监测中, 以第一次测量的初始差值作为基准, 求得第二次及以后各次测量的差值与初始基准值之间的相对变化量值, 经过代数累加即可得出某一次测量的累积位移值。
动态变形监测仪可以对岩土体深层进行长期监测, 设备性能稳定, 适应环境能力强, 通常工作温度为-10°～50°, 耐水压力可达0.8MPa, 对深度30m的测孔, 孔口反映的累积误差不大于5mm。
3 数据整理与信息反馈
在监测过程中, 利用人工读取数据采集仪或是通过数据自动记录仪, 按照操作要求, 做好数据采集工作, 对偏差较大者予以纠正, 力求数据真实可靠, 剔除谬误。及时对采集的大量现场观测数据归类计算分析, 取得对边坡 (滑坡) 变形特征的初步分析成果, 结合现场实际和边坡 (滑坡) 的性质准确的评价其稳定性, 以及关心的各类参数。比如:滑动面的层数、位置, 滑动的位移量, 变形速率的大小 (即是匀速还是加速) , 滑动的方向等等。从而对滑坡的发展趋势有一个初步的预测预报。根据长期的边坡监测经验, 监测预警预报值可参照表1。
现阶段, 对于监测数据的分析, 主要是编制或利用监测软件, 输入现场记录数据, 建立监测资料数据库, 并进行数据处理、分析, 以变形特征曲线图的形式输出分析结果。常用的特征曲线类型有绝对位移-深度曲线、相对位移-深度曲线、位移矢量-深度曲线、孔口位移-时间曲线、变形速率-时间曲线图、孔内水位-时间曲线。
4 相对位移-深度曲线与边坡状态
动态变形监测很容易受到多种因素的影响, 往往造成监测技术人员对监测成果曲线的误判, 通过结合工程实践, 总结分析动态监测曲线与所处边坡状态, 常见有如下几种:
4.1 稳定型。
一般而言, 稳定边坡监测曲线呈“直立状”, 如水盘高速发耳隧道进口边坡监测ZJ-5#孔 (见图1) 相对位移曲线;在埋设测斜管的过程中, 如果管壁四周填筑不密实或者监测管弯曲受力, 监测位移曲线会发生漂移现象, 亦有监测误差所致, 位移曲线性呈“V”型, 如板江高速公路T22标JCZ-25#孔 (见图2) 相对位移曲线。
4.2 蠕动型。
贵遵高速息烽收费站滑坡区域属于低中山地貌, 山坡平缓, 地表剥蚀趋于减弱, 但附近出露灰岩及灰岩地层溶蚀作用强烈, 滑坡所在山坡地表坡度约15～20°。山坡分为多级台地、斜坡相间地形, 以及弧形台坎分布, 具有明显老滑坡地形外貌特征。从设置在老滑坡后部主滑断面上的ZK2-6#孔监测结果显示, 在垂深测斜管24.5m的位置存在蠕动迹象, 2010年9月11日初次监测读数至2011年3月27日, 日平均蠕动变形位移量约0.04mm/d, 如图3。
蠕动变形量微小, 根据监测位移曲线变形特征, 需仔细分析蠕动状态, 必要时需对曲线进行扭转修正, 以使曲线变形特征更加明显直观。
4.3 滑动型。
位移动态曲线有一个或多个明显的滑动面。如图4系板江高速公路T22标JCZ-22#孔位移-深度曲线变化情况, 从图中找出活动的滑动面 (带) 系在孔口下11m处, 由于滑体上下滑动速率不一致, 位移动态曲线呈现不均一。对于岩石或破碎岩石滑坡, 位移动态曲线比较顺直, 如图5系贵遵高速息烽收费站滑坡ZK3-4#孔位移-深度曲线变化情况, 自2010年9月30日至12月11日之间监测位移-深度曲线, 其层有二, 分别在孔口下15m～16m和25m～26m之间。
4.4 崩塌型。
位移动态曲线没有明显的错滑带, 曲线在崩塌影响区段内上大下小, 呈“r”型。如图6系板江高速T23标K120+500～K120+580段右侧边坡JCZ-4#孔监测特征曲线, 该段边坡为二级坡, 在实施坡面防护工程的过程中, 边坡局部出现崩塌变形, 边坡变形后, 以2010年5月30日监测数据为初始值, 2011年1月15日第14次监测结果显示, 在监测孔0～13m深度区段出现明显变形位移, 变形位移上大下小, 而在后期的监测过程中, 位移曲线均呈“r”型发展的趋势。
4.5 倾倒型。
位移动态变形曲线较崩塌型曲线顺直, 曲线没有明显的波峰和波谷, 呈“近斜直线状”。如图7系板江高速T22标G324国道改线段K0+250～K0+300段右边坡JCZ-33#孔深部位移监测曲线特征, 该边坡为土质边坡, 边坡开挖后引起土体内部应力重分布, 土体内各质点在回弹应力的作用下向临空面缓慢扩展变形。随着时间的推移, 此类变形很容易在坡体内部的软弱结构面形成错滑带, 但如果及时施做边坡防护加固工程, 变形会在短时间内趋于稳定。
5 结语
5.1 动态变形监测基于可靠的监测成果资料, 及时把握坡体变形及地下水活动等动态特征和发展规律, 指导边坡工程施工和控制施工进程, 为边坡工程反分析和数值仿真提供参数, 同时, 边坡动态监测也是边坡防护加固和整治工程效果评价与预测的重要手段, 必要时可以对滑坡灾害预警预报。
5.2 在了解边坡大致地质情况的基础上, 科学合理的分析监测曲线特征, 准确判断边坡稳定状态, 避免因现场工程施工、爆破等因素引起曲线异常而造成对边坡稳定状态的误判。
摘要：结合贵州高速公路边坡工程监测项目, 说明动态变形监测的目的和意义, 介绍了测斜仪的基本工作原理和仪器主要性能。通过数学统计和工程经验类比的方法, 提出了滑坡变形监测预报参照值, 并总结出“稳定型”边坡、“蠕动型”边坡、“滑动型”边坡、“崩塌型”边坡以及“倾倒型”边坡稳定状态动态变形监测曲线所具有的基本特征。
关键词：动态变形监测,特征曲线,边坡,稳定状态
参考文献
[1]徐邦栋.滑坡分析与防治[M].北京:中国铁道出版社, 2008.
[2]韩侃, 邓安.深部位移监测在公路路堑高边坡防护中的应用[J].路基工程, 2008 (2) :119-120.
变形监测实习总结 篇5
班级：测量1102班
形 监 测 实习总 结
第四组 组长：杨震
组员：刘江，纪为栋，任福磊，方子哥，陈斌，程瑜，陈斌，李久民
变形监测测量实习总结
变形监测就是利用专用的仪器和方法对变形体的变形现象进行持续观测、对变形体变形形态进行分析和变形体变形的发展态势进行预测等的各项工作。其任务是确定在各种荷载和外力作用下，变体形的形状、大小、及位置变化的空间状态和时间特征。在精密工程测量中，最具代表性的变形体有大坝、桥梁、高层建筑物、边坡、隧道和地铁等。
变形监测工作的意义主要表现在两个方面：首先是掌握各种工程建筑物的稳定性，为安全运行诊断提供必要的信息，一遍及时发现问题并采取措施；其次是科学上的意义，包括根本的理解变形的机理，提高工程设计的理论，进行反馈设计以及建立有效的变形预报模型。
我们本次变形监测共进行两项内容：水平位移监测、垂直位移监测即沉降观测。
《变形监测》是工程测量专业重要的课程内容之一，按照培养目标和教学大纲的要求，我们进行了为期一周的课程实习。旨在通过本
次课程实习来加深对变形监测的基础理论、测量原理及方法的理解和掌握程度，切实提高我们的实践技能，初步掌握位移监测、沉降监测的基本方法，熟练使用作业各工序的仪器设备及作业过程等。测量过程中，大家都能熟练的操作仪器，并针对不同的实习内容的特点、具体情况等采用不同的观测方法及观测顺序，对实施过程中出现的问题能够会分析原因并正确的运用误差理论进行平差计算，做到按时、快速、精确地完成每次观测任务。各阶段的观测，都定时进行，不等漏测和补测。观测中严格遵循“五定”原则，即：通常所说的观测依据的基准点、工作基点和被观测物上的沉降观测点，点位要稳定；所用仪器、设备要稳定；观测人员要稳定；观测时的环境条件基本一致；观测路线、镜位、程序和方法要固定。通过以上措施，在客观上尽量减少了观测误差的不定性，使所测的结果具有统一的趋向性，保证各次复测结果与首次观测的结果可比性更一致，使观测沉降量和水平位移量更真实。
实习时间总是短暂而充实的，但通过实习，总能让我们学到新的知识，新的感悟。俗话说，实践是检验真理的惟一标准。在课堂上，我们学了很多理论知识，但是如果我们在实际当中不能灵活运用那就等于没学。实习就是将我们在课堂上学习的理论知识运用到实践中。为期一周的变形监测测量实习结束了，觉得自己学到了很多东西，对变形监测的整体概念有了更多的了解，深入的巩固了理论教学知识，提高了实际操作能力，原先老师在课堂上讲的测量知识也都在实践中得到应用，并发挥了重要作用，通过相互对照，将我的测量知识
动态变形监测 篇6
某公路一、二期全长约31公里，为全封闭高速公路。一期工程已竣工十三年，二期工程已竣工八年，现已成为广州市南北交通的主要通道，对缓解市内的交通压力，疏导过境车流起到越来越大的作用。为了对工程质量、安全的评价提供依据，为了养护、维修提供必要的数据参考，路桥管理公司委托专业测量公司对公路结构进行日常变形监测工作。
二、原有资料成果
全线设有8个水准基准点及一些Ⅰ级导线点，水准点为2000年施测的三等水准点，Ⅰ级导线点为1996年施测点。分别为广州市独立坐标和广州城建高程，经多次使用，这批成果可靠，可以作为本次变形监测的起算数据。公路各结构变形监测点(除个别点外)均完好，可直接进行变形监测。
三、监测内容和精度要求
1. 某高速公路变形监测的内容
监测的主要内容如下：四等水平位移监测基准网联测、二等垂直位移监测基准网联测、路面沉降监测1 256点、高架桥桥墩沉降监测2 070点、水上高架桥桥墩沉降监测80点、大桥主桥桥墩水平位移监测50点、桥台水平位移监测300点、桥跨中沉降监测690点、边坡平台水平位移监测200点、高边坡支护水平位移监测200点、高挡墙水平位移监测120点，高挡墙沉降观测点120等。
2. 精度要求
平面控制测量的具体精度要求见表1所示。高程控制测量的具体精度要求见表2所示。GPS水平位移监测基准网，不受测角中误差和水平观测测回数指标的限制。
四、观测仪器
具体的监测仪器及其对象见表3所示。
五、观测方法
1. 平面控制测量
四等GPS观测采用四台科力达K7仪器按边连式推进，与该段以前测量时所作的平面控制点联测，在条件允许的情况尽可能多联测控制点。四等GPS观测应遵照下表的相关指标执行。
每天观测完后应及时下载数据，并进行基线解算。对于不能满足《规范》要求的基线，及时进行补测。基线解算及平差采用随机软件《科力达Gps数据处理》进行，平差前先采用世界大地坐标系WGS-84的椭球参数进行同、异步环闭合差与复测基线较差的检核，当符合《规范》的要求后，应首先以一个点的WGS-84系坐标作为起算依据进行无约束平差，检查GPS基线向量网本身的内符合精度、基线向量间有无明显系统误差，并剔除含有粗差的基线，当满足《规范》的要求后，再输入已知控制点利用对应坐标系椭球参数进行二维约束平差。
重复基线测量的差值应符合下式的要求：
同步环闭合差应符合下式的要求：
式中：W-同步环坐标分量闭合差(mm)
σ-标准差(mm)
n-同步环中的边数
异步环闭合差应符合下式的要求：
式中：V-异步环坐标分量闭合差(mm)
σ-弦长标准差
n-异步环中的边数
2. 垂直控制测量
按工程测量规范中的要求和工程实际情况，采用数字水准仪(DL-502)、铟瓦标尺，按二等水准测量精度要求，采用闭合导线法固定仪器、固定人员、固定线路进行施测。施测过程中严格遵守以下操作要求:
往测的奇数站：后、前、前、后;往测的偶数站：前、后、后、前;返测时观测方法与往测方法相反;每测段或全线路一定为偶数站落点。并要求视距长≤30 m，前后视距差≤0.5 m，前后视距累积差≤1.5 m，视线高度≥0.5 m，基辅尺所测高差较差≤0.4 mm;闭合差≤±0.3 mm(n为测站数)。根据测点的高程变化值，通过数据处理分析，计算实际沉降值，并分析产生的原因，确定控制点的可靠状况。
3. 路面沉降监测
路面沉降监测点布设在线路两边护栏边10cm处，间隔50米左右。路面沉降监测按国家二等水准的精度实施。水准路线组成闭合环，与多个高程点起算点共同组成水准网进行严密平差，确定观测点的高程值。
4. 匝道、主线主要桥台位移监测
根据××高速公路监测平面图，每个桥台前的桥墩上布设3个起算点。以原有的Ⅰ级导线点的一个方向和一个点的坐标作为起算数据，按Ⅰ级导线点的精度联测各桥台的起算点，同一桥台起算点间误差小于2 mm。监测网的施测精度按Ⅰ级导线，采用联脚架法，转站只动仪器，机座不动。保证监测点相对起算点点位中误差不大于2 mm。
5. 桥台水平位移监测
在帽梁边下缘设有水平位移监测点，用垂准仪将监测点投影到地面，并做好标志。检查与上次的投影监测点的偏差，如果上次投影破坏了，就用全站仪进行恢复。位移监测时，采用四等测边精度施测，将监测点和起算控制点组成测边交会网，每个监测投影点与3个邻近的控制点联测，平差计算进行严密平差，给出监测点的准确坐标。
6. 挡墙顶和边坡平台监测点位移监测
水平位移观测点布置在支护结构墙顶。使用小角法进行观测，在选定的水平位移监测基准点上安置全站仪，精确整平对中，瞄准另一端的水平位移监测基准点作为起始方向，依次按方向观测法测定水平位移观测点与基准点连线偏离起始方向的角度，本次观测角度与上次观测角度之差为本次观测变动值△α，水平位移观测点到基准点的水平距离值由全站仪测出。如下图2：以A为站点，AA′为起始方向，T为观测点，AT的距离为d(单位mm)，通过公式δ=△α×d/206265计算出监测点的位移量。
六、监测措施
(1)由于公路部分路段山高林密，测量组员选择GPS信号良好的道路区域建立临时控制网，临时点位不需要埋石，组网后进行平差计算，再用全站仪通过临时控制点检查原有控制点的点位偏差，可以减少平面控制点复核工作量，同时减少GPS受环境因素的影响，提高工作效率。
(2)针对车流量大的问题，测量组员在测站的前后50米范围内用雪糕筒设置警示标志，临时分隔车道，引导交通，指引车辆绕过测量作业路段，保护测量现场仪器和人员。
(3)选择上午和中午车辆少的时段对桥面进行沉降监测，尽量减少车辆震动对沉降观测的影响。
七、结束语
通过对某高速公路变形监测工程中所遇到的问题进行深入的分析，采取了相应的作业措施，使所测的结果具有统一的趋向性，保证各次复测结果和首次观测结果相一致，使观测值更真实，保质保量按期完成监测任务，对于以后类似工程具有重要的借鉴意义。
摘要：高速公路是服务年限长、整体延伸长度大、行车速度快的特殊线型构筑物。高速公路路基的承载能力与稳定性受路基变形的影响较大,对高速公路进行变形监测具有重要的意义。本文结合某高速公路变形监测工程实践,针对高速公路监测作业环境复杂的特点(要确保线路正常运营,不能封闭公路进行监测作业;路边树密集,无法直接使用静态GPS做平面控制测量;车流量大,桥面振动干扰大等)进行了深入的分析,并提出了应对的措施,对类似监测工程具有借鉴的意义。
关键词：高速公路,变形监测,平面控制,GPS测量
参考文献
[1]中华人民共和国国家标准《工程测量规范》(GB50026-2007).
[2]中华人民共和国行业标准《建筑变形测量规程》(JGJ8-2007).
深基坑变形监测及变形规律的分析 篇7
近年来, 为了更好地节约土地资源, 人们大力发展空间建设, 立体发展。然而, 由于缺乏监督, 基坑失稳引起的工程事故也越来越多, 致使邻近建筑物和道路管线被严重破坏, 给人民的生命财产和经济生活带来了严重的损失和灾难性的后果。因此, 详细探究深基坑变形监测及变形规律至关重要。
2 深基坑变形监测技术概述
2.1 变形监测的特点
变形是指变形体在不同的荷载和因素的作用下其形状、大小、位置等在时间和空间上发生的变化。与一般工程测量相比, 变形监测具有以下特点:变形观测属于安全监测范围, 有内部监测和外部监测两个方面;观测精度要求高;观测周期频繁, 需要重复观测。
2.2 变形监测的等级划分及观测精度要求
变形观测的精度等级, 是按照变形观测点的水平位移点位中误差、垂直位移的高程中误差或相邻变形观测点的高差中误差的大小来划分。事实上, 变形监测的精度取决于观测的目的和变形的大小。精度过高时测量工作复杂, 时间和费用增加;精度过低又会增加变形分析的困难, 使所估计的变形参数误差加大, 从而影响分析的正确与否。通常情况下, 监测建筑物的安全需要高精度要求, 一般检查施工要求变形精度相对较低。
2.3 变形监测深基坑水平和垂直位移监测方法
与精度分析经过多年的发展, 水平位移测量的方法已经有很多种选择。规范上推荐的方法有:小角度法、投点法、视准线法等;测定监测点任意方向的水平位移时可视监测点的分布情况, 采用前方交会法、极坐标法等;当基准点距基坑较远时, 可采用GPS测量法或三角、三边、边角测量与基准线法相结合的综合测量方法。
3 工程概况
本工程建设场地呈矩形, 南北长约400m, 东西宽约340m, 总用地面积约为136916m2。本工程以住宅、配套公建及地下车库为主, 主要包括11栋住宅楼、4套配套公建、1个地下车库。周边建筑物已拆迁完毕, 无建筑物, 场地空旷。
4 基坑支护方案及监测项目
4.1 基坑支护方案
为节约施工空间, 保护临近构筑物和地下设施, 减少基底回弹, 利用支护结构进行地下水控制, 需选择有效的支护方式。本工程基坑开挖深度约为16m, 其中基坑北侧上部1.1m采用放坡挂网喷混凝土支护, 下部采用护坡桩+锚杆的支护形式, 基坑东侧、南侧和西侧分别采用上部7.50m土钉墙, 下部护坡桩+锚杆的支护形式。根据《建筑基坑工程监测技术规范》 (GB50497-2009) 规定, 本基坑为一级基坑。
4.2 监测项目
综合考虑本工程的地质条件和水文地质条件, 以及基坑周边环境对监测项目的影响, 并依据相关规范要求, 确定本基坑的监测项目为: (1) 基坑土钉墙坡顶水平位移监测; (2) 基坑土钉墙坡顶竖向位移监测; (3) 基坑护坡桩桩顶水平位移监测; (4) 基坑护坡桩桩顶竖向位移监测; (5) 基坑深层水平位移监测; (6) 土钉及锚杆拉力监测; (7) 基坑地下水位监测; (8) 现场巡视检查。根据基坑工程的受力特点及由基坑开挖引起的基坑结构及周围环境的变形规律, 布设各监测项目的监测点, 如图1所示。
5 监测点的布设及监测方法
5.1 水平、竖向位移监测
本工程按照《建筑基坑工程监测技术规范》 (GB50497-2009) 中第5条监测点布置的具体相关要求共布设土钉墙坡顶水平、竖向位移一体监测点100个, 编号为PD001~PD100, 护坡桩桩顶水平、竖向位移一体监测点98个, 编号为S001~S090, SJ01~SJ08, 北侧暗沟及地表沉降监测点26个, 编号为D01~D26。具体埋设方法为在土钉墙坡顶和护坡桩桩顶较为稳固的地方用冲击钻钻出深约20cm的孔, 用稀释的水泥浆填充, 最后垂直放入强制对中装置, 顶部用工具抹平。本工程基坑水平位移使用Leica TC12011″级电子全站仪进行观测, 采用极坐标法进行监测。竖向位移使用Trimble Dini12电子水准仪进行观测, 采用往返测进行监测。在测量过程中, 严格按照《建筑基坑工程监测技术规范》 (GB50497-2009) 中第6.2水平位移监测和6.3竖向位移监测的具体相关技术规范进行作业, 保证测量精度。
5.2 深层水平位移监测
采用数字式CX-901E型测斜仪进行深层水平位移监测。具体测量方法: (1) 用模拟测头检查测斜管导槽; (2) 使测斜仪测读器处于工作状态, 将测头导轮插入测斜管导槽内, 缓慢地下放至管底, 然后由管底自下而上沿导槽全长每隔0.5m读一次数据, 记录测点深度和读数。测读完毕后, 将测头旋转180°插入同一对导槽内, 以上述方法再测一次, 测点深度与第一次相同。 (3) 每一深度的正反两读数的绝对值宜相同, 当读数有异常时应及时补测。本工程共布设10个深层水平位移监测点。
5.3 土钉及锚杆拉力监测
采用采用MSJ-3型锚索测力计和608A型振弦读数仪进行土钉及锚杆拉力监测。具体测量方法:在锚杆加锁之前按照技术规定把锚杆拉力计套在锚杆顶端, 把拉力计的电缆引至方便正常测量的位置, 然后用锁扣锁上固定, 并进行拉力计的初始频率的测量, 必须记录在案, 以后即可按要求开始正常测量。本工程共布设12个土钉及锚杆拉力监测点, 分为上下2排, 6个断面。
5.4 地下水位监测
采用电测水位仪进行地下水位监测。具体测量方法:按四等水准对水位观测井的井口固定点进行高程测定, 每次测量井口固定点至地下水水面竖直距离两次, 当连续两次静水位测量数值之差不大于±1CM/10M时, 将两次测量数值及其均值进行记录, 根据记录值进行水位高程的计算, 本次水位高程和上次水位高程的差值就是地下水位的变化量。本工程共布设8个地下水位监测井。
6 监测成果分析
6.1 土钉墙坡顶水平位移监测
从监测成果表中的数据可以看出:截止到2014年7月15号, 土钉墙坡顶水平位移累计变化最大值为14.5mm, 未达到设计报警值, 该点为PD009监测点, 其位于本基坑北侧边坡东部区域, 其变化曲线见图2。从图2可以看出:监测点PD009相关区域在整个监测过程中其变化前期呈缓慢变大, 中期呈现上下波动, 后期呈趋于平稳的发展态势, 整个监测过程中变化值均未达到设计报警值, 该区域边坡发展态势良好, 边坡安全。
6.2 土钉墙坡顶竖向位移监测
从监测成果表中的数据可以看出:截止到2014年7月15号, 土钉墙坡顶竖向位移累计变化最大值为24.4mm, 未达到设计报警值, 该点为PD010监测点, 其位于本基坑北侧边坡东部区域, 其变化曲线见图2。从图2可以看出:监测点PD010相关区域在整个监测过程中其变化前期呈缓慢增加, 中期呈现上下波动并增大, 后期呈趋于平稳的发展态势, 整个监测过程中变化值均未达到设计报警值, 该区域边坡发展态势良好, 边坡安全。
6.3 护坡桩桩顶水平位移监测
从监测成果表中的数据可以看出:截止到2014年6月30号, 护坡桩桩顶水平位移累计变化最大值为14.1mm, 未达到设计报警值, 该点为S084监测点, 其位于本基坑西侧边坡北部区域, 其变化曲线见图2。从图2可以看出:监测点S084相关区域在整个监测过程中其变化前期呈缓慢变大, 中期呈现上下波动并增大, 后期呈趋于平稳的发展态势, 整个监测过程中变化值均未达到设计报警值, 该区域边坡发展态势良好, 边坡安全。
6.4 护坡桩桩顶竖向位移监测
从监测成果表中的数据可以看出:截止到2014年6月30号, 护坡桩桩顶竖向位移累计变化最大值为8.9mm, 未达到设计报警值, 该点为S040监测点, 其位于本基坑东侧边坡中部区域偏南, 其变化曲线见图2。从图2可以看出:监测点S040相关区域在整个监测过程中其变化前期呈缓慢变大, 中期和后期呈现上下波动、平稳的发展态势, 整个监测过程中变化值均未达到设计报警值, 该区域边坡发展态势良好, 边坡安全。
6.5 深层水平位移监测
从监测成果表中的数据可以看出:截止到2014年7月30号, 深层水平位移累计变化最大值为5.17mm, 未达到设计报警值, 该点为4号监测点, 深度为11.5m, 其位于本基坑北侧边坡东部区域, 其变化曲线见图2。从图2可以看出:监测点4~11.5该区域在整个监测过程中其变化前期呈快速变大, 中期呈先平稳发展, 后呈“V”形状发展, 最后又平稳发展, 后期呈快速变大的发展态势, 整个监测过程中变化值均未达到设计报警值, 该深度区域边坡发展态势良好, 边坡安全。
6.6 土钉及锚杆拉力监测
从监测成果表中的数据可以看出:截止到2014年6月30号, 土钉及锚杆拉力监测最大拉力值为189.39k N, 未达到设计报警值, 该点为第一排M05监测点, 其位于本基坑西侧边坡中部区域, 其变化曲线见图2。从图2可以看出:监测点第一排M05相关区域在整个监测过程中其拉力值前期呈缓慢变大, 中期和后期趋于平稳的发展态势, 整个监测过程的拉力值均未达到设计报警值, 该区域边坡发展态势良好, 边坡安全。
6.7 地下水位监测
从监测成果表中的数据可以看出:截止到2014年7月30号, 地下水位监测累计变化量最大值为28.5cm, 在正常变化范围之内, 该点为4号井, 其位于本基坑北侧边坡东部区域, 其变化曲线见图2。从图2可以看出:监测点4号井在整个监测过程中其累计变化量前期呈快速增大, 中期呈缓慢减小, 后期逐步趋于平稳的发展态势, 整个监测过程中累计变化量的变化均在正常范围内, 边坡安全。
7 结语
综上所述, 本文以深基坑工程为研究对象, 对深基坑工程的变形监测技术进行了深入研究, 根据实践表明, 在满足精度要求的前提下, 应该尽量使用简单、实用、经济的方法。监测完成后, 还需要对监测数据进行分析与评价, 为该基坑的安全施工提供可靠的保障。
参考文献
[1]沙爱敏, 吕凡任, 邵红才, 等.某商业中心深基坑变形监测与分析[J].施工技术, 2014 (04) :101~104.
[2]王洪伟.复杂条件下深基坑变形监测分析[J].山西建筑, 2014 (23) :123~124.
动态变形监测 篇8
1 基坑监测实例
1.1 工程概况
合肥市蜀山区西城山水居项目。基坑周长900多米, 呈长方体。基坑挖深7.6米, 基坑周围建筑物、管线多, 该项目基坑安全等级为二级。为确保支护结构和相邻建筑物的安全, 对基坑围护结构墙顶的水平位移监测。设计要求:水平位移报警值为40mm, 每天发展不超过3mm。基坑安全运行时间为6个月。基坑监测布置示意图如下。
因施工场地狭窄, 采用全站仪坐标法测定监测点的坐标, 通过相邻周期坐标计算, 快速、准确地获取监测点的位移量。
1.2 基坑变形监测
在基坑变形监测时, 必须有一些固定的测量点作为基准点, 以求得所需要的位移值。本基坑变形监测工程观测网共包含5个点, 3个已知点在基坑较远稳定区域, 另外2个为布置在基坑附近方便观测的工作点。共对这5个点构成的基准网进行一等水准观测, 平均每个月都进行一次基准网的稳定性检验, 以满足工程精度的需要。
根据设计要求和现场情况, 在基坑周围共布设86个监测点。由于基坑监测时间长, 监测点很容易被破坏, 监测网的网型可能发生变化。为判断基准点的稳定性, 不能无根据地以某一点作为起算点, 而应根据重复观测的成果, 进行统计分析确定其稳定性。只有在监测的起算数据可靠的前提下, 对数据成果进行变形分析才具有指导施工的意义。
2 基准网点的稳定性检验
2.1 稳定性检验方法
基坑监测点的变形是相对于监测基准网点的, 如果基准点不稳定, 所观测的变形数据就是失真的。结合实际, 我们采用平均间隙法对基准点的进行整体检验。其基本思想:先进行两周期图形一致性检验及整体检验, 如果检验通过, 则确认所有参考点是稳定的。否则, 就要找出不稳定的点, 寻找不稳定点的方法是“尝试法”, 依次去掉每一点, 计算图形不一致性减少的程度, 使图形不一致性减少最大的那一点就是不稳定点。排除不稳定点后再重复上述过程, 直到去掉不稳定性点后的图形一致性通过检验为止。
平均间隙法的原理:通过两期观测, 可分别进行平差, 得出各点两期的坐标值, 而且这些点的坐标值对同名点各不相同。如果各点 (包括原来认为不动的基准点和可能动的移动物体上的点) 在两期观测期间没有移动, 在同名点的坐标差只反映观测误差, 因此通过这些坐标即可得到观测值的一个经验方差μ2。
这个方差可由两期观测值改正数得到, 即通常使用经验方差μ2进行比较和检验。若QXV=0, Ql V=0, 说明平差后, 观测值改正数V与未知数X及观测值平差值是相互独立的, 因此用这两个方差的比构成的统计量服从F分布。用此量进行检验, 看出这两个方差是否相等, 即是否出自同一统计体, 如果是, 则表示坐标值的差完全由观测误差所引起的, 因此判断点位确实没有移动, 否则点位产生移动。
2.2 平均间隙法检验过程
用某两周期的成果进行稳定性检验。设这两周期分别为第1, j周期根据每一周期观测的成果, 按秩亏自由网平差的方法进行平差, 由平差改正数可以计算单位权方差的估值
式中分别用上表与下表1, j表示不同的两周期观测的成果。一般情况下两个不同周期观测的精度是相等的。可以μ12将μj2与联合起来求一个共同的单位权方差估值, 亦即
式中, f=f1+f2
如果作假设“两次观测周期间点位没有变动”, 则可以从两个周期所求得的坐标差ΔX计算另一方差估值
式中, ;fΔX为独立的ΔX的个数。
可以证明方差估值μ2与Q2是统计独立的。
利用F检验法, 我们可以组成统计量
在原假设H0 (两次观测期间点位没有变动) F, 统计量服从自由度为fΔX、f的F分布, 故可以用下式
来检验点位是否有变动。置信水平通常取0.05或0.1, 有与自由度fΔX、f可以从 (概率论与数理统计) 中查得分位值F1-α (fΔX、f) 。
当统计量小于相应分位值时, 接受原假设, 表明监测基准网点都是稳定的, 稳定性分析即完成。反之, 则认为网中存在变动点。为此, 必须用平均间隙法进一步搜索不稳定的点。
3 基坑监测点变形分析
3.1 数据处理
每期观测后, 首先对基准网进行经典平差, 以M1、M2、M3为基准, 计算出工作点G1、G2的坐标, 然后采用平均间隙法, 以当期与首期两期观测作检验进行工作点稳定性分析, 若存在不稳定点, 再继续寻找动点, 并修正。最后, 把基坑两侧工作点统一到稳定的基准网中, 并以工作点平差计算每个监测点坐标。本工程以监测点B1、B2、B3、B4、B5、E1、E2、E3的部分观测期过程中平面位移变化量为例, 其位移变化量统计表如下。
3.2 变形分析
基坑变形监测点数量较多, 如果仅对单一沉监测点的变化进行分析, 即不方便, 又不能全面地反映实际变形情况。所以, 变形分析宜采取整体分析, 较直观的方法是将监测的报表绘制成“监测点变形量曲线图”和“监测点变形量速率曲线图”, 即将每一期各测点的累计变形量或速率曲线绘制在以时间为横轴、变形量为竖轴的坐标系中。
变形分析如下:
(1) 整个基坑出现了不同程度的变形。
(2) B3、B5、E1三个监测点出现预警值, 其余各点变形量都正常。
(3) 在B3、B5、E1三个监测点出现预警值后, 及时采取措施进行加固基坑, 经有效处理后变形量变化正常。
(4) 结合实地踏勘和分析, 三个监测点变形原因为: (1) 周边道路环境影响:基坑周边都是交通要道, 受震动较大; (2) 土质原因:地质条件较差, 基坑大部分是回填土; (3) 地面荷载影响:三个监测点附近都有施工机械和运输车辆通过。
根据前12期观测结果和基坑的变形情况, 相关管理部门对基坑进行了加固和压密注浆等处理。从第13期之后的观测结果已看出加固取得得了明显效果, 基坑基本上处于了稳定状态, 为今后基坑下部施工建设的安全提供了保障。
4 结论
基坑变形监测网一般范围不大, 而精度要求较高, 从保证成果可靠方面考虑, 对监测网的稳定性检验是很必要的。用平均间隙法确定变形模型这种思路本身不需要考虑太多的地质信息, 能从测量观测数据中分析出近似变形模型。在工程上有一定的适用性。
在基坑变形监测中, 图表分析方法有其优越性。比传统的文字成果更直观丰富, 既能全面地展示和分析基坑整体变形状态和趋势, 又能明显获得哪些监测点变形较大, 更便于理部门的正确决策。
当然, 在基坑工程监测技术、方法、数据处理等方面, 内容还很多, 有待于在今后的基坑工程中再学习, 再实践。
摘要：基坑变形监测是一种监测变形体安全性的重要手段, 首要问题就是要保证基准网的稳定。在变形监测点位稳定性分析中, 平均间隙法是一种常用的方法, 而对基坑监测的变形分析, 监测点变形曲线图表法比较形象直观。本文结合监测实例, 分析了平均间隙法和曲线图表法在实际工程中的应用。
关键词：基坑监测,基准点,平均间隙法,变形分析
参考文献
[1]张正禄等.工程测量学[M].武汉:武汉大学出版社, 2005.
[2]黄声享, 尹晖, 蒋征.变形监测数据处理[M].武汉:武汉大学出版社, 2003.
[3]孔祥元, 郭际明.控制测量学[M].武汉:武汉大学出版社, 2006.
动态变形监测 篇9
关键词：变形监测,数据处理,沉降曲线
0 引言
变形监测是对被监测的对象或物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,是目前监测建筑物安全的一种重要手段[1]。随着越来越多的高层建筑物在城市建设中的出现,为了保证其工程质量及施工安全,变形监测工作变得愈加重要且不可缺少[2]。那么如何将变形观测数据能够直观、有效地显示变形体的变化特征就成为研究的重点[3]。本文以东营市某高层建筑工程变形监测为例,对其变形监测数据进行处理分析研究。
1 工程概况
东营市某高层建筑工程变形监测项目位于胜华路和济南路交叉路口的西南角,属高层建筑,共22层,东西长50m,南北宽35m。
1.1 基准点及沉降观测点的布设
图1显示了测区主要建筑物间的位置关系以及监测网点的布设情况。其中,在远离工程变形区域外,埋设3个水准基点G1、G2、G3,组成沉降监测基准网,另外埋设3个工作水准基点J1、J2、J3,工作点和基准点布设成闭合环。按技术要求,定期对3个基准点,3个工作水准点进行联测,以便检查其稳定性。
变形监测点设置在变形体的首层基础上,共有20个点位(依次为G01~G20)。各观测点的布设图见图2。
1.2 观测次数和期限
根据有关规定,沉降观测的时间和次数,应与建筑工程规定的各施工阶段日期相配合。具体规定为:工程施工期间,每增加一层,观测一次;特殊情况下,可根据工程需要适当增加观测次数,全部竣工(荷载传达到基础)后,做一次沉降检核,整个工程共观测26次。
2 变形监测数据处理
2.1 二维曲线数据处理
本工程的变形监测自第1次实施观测到第26次完成,整理观测数据成果得到图3双纵轴绘制的沉降观测点总体变化曲线图。
图3中左右侧各有一个纵坐标轴,代表以m(米)为单位的高程值,但起算原点值互不相同;横坐标轴以代表观测次数,总计26次。其中G02、G05、G06、G09、G10、G11、G12、G16各点以左侧
坐标轴为纵轴;G01、G03、G04、G07、G08、G13、G14、G15各点以右侧坐标轴为纵轴。采用这种双纵轴坐标系绘制沉降曲线,可以方便地将高程值具有较大差异的变形监测点的变形曲线绘制在一起。有利于各曲线间形状变化的比较,更容易体现沉降变化的特点。
由图3中曲线变化可以看出监测点沉降变化的特点:总体呈缓和下降趋势,至22次观测开始,沉降情况开始发生显著变化。致使多数点都有较大的沉降变化量,部分点还出现沉陷反弹、抖动等现象。如G12号点在第22次观测中高程值较之前一次观测出现了1.3mm的回升。为了更清楚地显示G12号点的变化情况,将其沉降曲线绘在图4中,图4中可以明显看出在第21次观测结果中G12号点的高程反弹现象。由于该变形观测所用仪器为WILD N3精密水准仪,而且按照二等水准测量的要求进行严格作业,所以沉降点的高程中误差应小于1.0mm,因此可判定G12点位1.3mm的回升不是观测误差。
2.2 变形螺旋曲线法
在对变形数据曲线的绘制过程中,通过分析注意到一种能够较好反映出变形过程特性的曲线。该曲线形状上类似于数学中的函数螺线,故将其命名为“变形螺旋曲线"。现以G02号点为例绘制出这种曲线,详细介绍这种曲线的特点。
如图5为G02号点的变形螺旋曲线。参照图中所示,该坐标系结构是:外围数据表示变形观测的次数,即“时间圆周轴";与时间轴垂直的半径方向代表高程值,即“高程半径轴"。时间轴以等分圆周作为单位值,高程轴由圆周半径长度进行度量。
在图5中,G02号点的变形曲线由外侧圆周逐渐向内侧圆周收缩。根据经验建筑物地基在荷载稳定后,其变形会慢慢缓和。即监测点的高程值不会再发生较大的变化。所以可推断该变形曲线将逐渐趋近于某一圆周。
该曲线的优点在于,它反映出了变形体变化的整体过程。当建筑物的荷载渐进增加阶段,沉降变形量便随之不断加大,此时的变形曲线将以较大的角度向内侧圆周收缩;在建筑物的荷载进入稳定阶段后,沉降变形量慢慢减少,此时变形曲线沿着某一固定圆周延伸。图6是以G01、G02、G03、G04四个变形监测点为例在同一坐标系统中绘制的变形螺旋曲线。由此可以看出它们在整体上具有相同的变化趋势。符合前面介绍的变形螺旋曲线基本特征。
2.3 三维模型数据处理
为了能更直观明了地显示变形监测数据的特点,利用三维模型对变形数据进行处理是一种很好的方式[4]。图7是根据测区简图在AutoCAD中拾取各变形监测点的平面X-Y坐标,并以第8次变形监测获得的高程值作为Z坐标,由Surfer软件通过数据插值网格化后绘制的测区三维立体线框模型,它形象地展现了各观测点间的高程落差和点位的分布情况。
2.4 监测数据的三维动态显示
虽然利用Surfer软件能够绘制出变形区的等值线、线框图和表面图等比较直观的三维立体模型,由于变形体的变化是一个长期动态的过程,Surfer软件处理得到的仅是变形体一个时期的静止状态。Surfer软件没有提供自动切换数据文件的功能,但它支持ActiveX技术,通过编程操作Surfer软件提供的Automation对象,从而达到控制Surfer自动调入数据文件,实现动态演示的效果。
图8是程序运行中的截图。程序在运行过程中自动切换数据文件,并激活Surfer软件显示三维的立体透视模型,顺序显示26次变形观测结果后便结束运行。
3 结论
本文针对山东省东营市某高层建筑工程为例,探讨了如何能更直观形象地显示变形监测数据的方法,并提出了变形螺旋曲线法和形变监测数据处理的三维动态可视化方法。
通过研究将变形监测数据的直观显示分为二维和三维两种模式。
二维形式就是在平面坐标系中以平面曲线的方式体现出变形体在监测过程中的变化,此种方式的特点是简便快捷,尤其是变形螺旋曲线法,较好地体现了变形体变化的特点,倘若变形体出现异常的变形,在螺旋曲线上就会出现明显的波折,具有示 警作用。
三维模式即是用三维坐标显示变形监测数据,其中两维确定变形监测点的平面位置,第三维代表监测点的变形监测数据。三维模型不仅形象直观,而且能反映监测区域整体的状况。尤其是本文中的三维动态显示更为直观快捷,它不仅能适时的监视建筑物的安全状态,而且对反馈设计施工质量等起到重要作用。
参考文献
[1]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,2003.
[2]周世健,洪继源.变形监测网的可靠性度量[J].四川测绘,1994,17(4):147~150.
[3]朱建军,贺跃光,曾卓乔.变形监测的理论与方法[M].长沙:中南大学出版社,2004.
动态变形监测 篇10
关键词：桥梁形变,施工测量方案,变形监测,数据处理
在变形监测网的观测工作中, 无论垂直位移观测还是水平位移观测, 都是力求使基准点及工作基点保持稳定不动。但在实际上, 靠近工作基点的稳定性要受到桥梁建筑物荷载而产生的地表变形的影响。此外由于其它地表外力的作用也可能使基准点及工作基点产生变形。因此在变形观测中要对基准点及工作基点进行稳定性观测, 利用重复观测的结果进行分析, 判断出基准网是否位移, 网中是哪些点位移, 分清基准网不同期观测基准点位移向量是由测量误差造成的还是有点位移造成的, 这样才能为整个变形监测工作提供更准确的数据, 为进一步的变形监测工作分析与总结提供可靠的依据。
1 变形监测基本概念
变形监测, 就是利用测量与专用仪器和方法对变形体的变形现象进行监视观测的工作。其任务是确定在各种荷载和外力作用下, 变形体的形状、大小及位置变化的空间状态和时间特征。变形监测工作是人们通过变形现象获得科学认识、检验理论和假设的必要手段
2 桥梁监测方案分析
控制测量工作的第一阶段就是控制网的设计阶段。论述控制网的精度是否能满足需要是技术设计报告的主要内容之一。虽然对于评定控制网的优劣、费用的高低也是一项重要的指标, 但是, 通常首先考虑的是精度, 只有在精度指标满足要求的情况下, 才考虑选择费用较低廉的布设方案。
2.1 某桥变形监测方案
本桥坐标建立与观测方法:水平位移监测基准网选择三个控制点, 分别位于石嘴滨江路、学坝片区郁江二桥左右侧河堤上。坐标系统:桥轴坐标系, 即坐标系纵轴 (即X轴) 正向为大桥桥轴线且指向北岸方向, 横轴 (即Y轴) 正向为垂直于桥轴线且指向郁江上游方向。
水平位移监测的测点按两个层次布设, 即由控制点组成控制网、由观测点及所联系的控制点组成扩展网。为保证变形监测的准确可靠, 每一测区的基准点没有少于2个, 每一测区的工作点基点亦没少于2个。基准点、工作点构成一定的网形。如图2。
2.2 本桥网型分析
影响测边网可靠性分布的主要因素是控制网的网形结构, 具体地说有三个主要方面, 即已知数据的数量及其分布状态, 整体网形结构和局部网形结构。
本桥水平位移监测的测点按两个层次布设, 为保证变形监测的准确可靠, 每一测区的基准点没有少于2个, 每一测区的工作点基点亦没少于2个。基准点、工作点构成一定的网形。这样已知数据的个数是充分的, 有充分的多余观测。
对于一个测边网来说, 整形图形结构好则观测值之间的相互约束力就比较均匀, 从而观测值可靠性分布也就比较均匀, 反之就不均匀, 而且可能会产生区域性可靠性降低现象。本桥的平面控制是一个大的三角网, 对于其中k01的区域的可靠性, 有可能出现降低现象, 但是, 由于网本身范围不大, 所以可以不考虑。
2.3 变形监测网的参考系和参考点的稳定性分析
(1) 变形监测控制网需定期进行网点稳定性检验, 以确保平差计算基准的相对稳定和统一。 (2) 变形网需根据多次观测的结果进行变形点位移的计算, 并利用所求得的真正位移及其精度进行变形趋势的估计。 (3) 常规网复测后需进行网点位移判定。
2.4 单点位移显著性检验
(1) 比较法。两期点位或高差平差值相比较, 其差值Δd若符合Δd<2u QΔXiΔXi, 则认为点位稳定。
(2) t检验法
其中:u—单位权中误差
ΔXi—两期点位形变量
—网中相对点位或高差的权倒数
以上两种方法适用于控制网图形简单, 点数较少的情况, 并且方便手工计算。
3 变形监测数据分析
监测资料检核的方法很多, 一般来说, 在野外观测中均具有本身的观测检核方法。进一步检核是在室内所进行的工作, 具体有: (1) 校核各项原始记录; (2) 原始资料的统计分析 (可以采用粗差检验方法) ; (3) 原始实测值的逻辑分析:一致性分析与相关性分析。
3.1 平面控制网数据平差处理
参数平差原理是设某平差问题中, 有n个独立观测L, 其相应的权为 (Pi=1, 2, …, n) ;设需t个观测值, 用X表示选定的未知数, 按题列出n个平差值方程。随着问题的不同, 平差值方程有线性形式, 也有非线性形式。以下公式是假设平差值方程均为线性形式。
设有n个平差值方程组 (a) 为:
式中, , ……, 为未知数前的已知系数, 式中已知的观测数值移到等号右边并令, 则方程组 (b) 为:
现设
则可写出误差方程的矩阵表达式为:
实际计算时, 先由法方程式计算未知数, 再把代人误差方程式计算现测值的改正数, 改正数与相应的观测值求求和即得被平量的平差值, 这些平差值之间已经消除了矛盾, 解决了间接平差中求最或然值的问题。
3.2 参数平差法求平差值的计算步骤
(1) 根据平差问题的性质, 确定必要观测的个数, 并选定个独立观测量作为未知数。 (2) 将每一个观测值的平差值表达成所选定未知数的函数, 即列出平差值方程式, 并写出误差方程式, 显然一个误差方程式中只有一个改正数。 (3) 由误差方程系数和自由项组成法方程式, 法方程的个数等于未知数的个数t。 (4) 从法方程中解出未知数。 (5) 将未知数的值代入误差方程式, 求得观测值的改正数, 以此求得观测值的平差值。
3.3 数据平差处理成果
将观测数据输入南方平差易2002软件, 以水平控制点K2和K3为起算点对水平观测网进行整体计算。
计算方案:平面网等级三等;验算前单位权中误差:1.5s;边长定权方式:测距仪;测距仪固定误差:2mm;测距仪比例误差:2mm。
4 结束语
根据某桥的变形监测方案布置与监测数据, 对该桥的平面观测精度, 高程观测精度, 桥网型可靠度, 变形监测网的参考系和参考点的稳定性, 进行了分析与评价。并对检验观测中是否存在超限误差, 利用统计检验的方法, 对原始数据进行了粗差剔除处理。进一步对变形监测数据的采集与对数据化的分析, 为变形监测工作分析与总结提供可靠的依据。
参考文献
[1]冯兆祥, 钟建驰, 岳建平.现代大型桥梁施工测量技术[M].人民交通出版社, 2010.
[2]朱海涛.桥梁工程实用测量[M].中国铁道出版社, 2000.
[3]《现行公路工程技术标准 (JTGB01-2003) 》[S].
[4]陈巍巍, 王挺, 南昌.八一大桥变形监测基础数据的建立[J].江西煤炭科技, 2009.