第3章 水平位移监测

1、2021-10-271变形监测原理 第三第三 章水平位移监测技术章水平位移监测技术2021-10-272主要内容主要内容第三章水平位移监测技术概述交会法观测精密导线测量视准线测量(活动觇牌法和小角度观测法）引张线测量垂线测量激光准直测量2021-10-273测点布设（测点布设（1）第1节概述建筑物水平位移监测的测点宜按两个层次布设，即由控制点组成首级网（控制网）、由观测点及所联测的控制点组成次级网（拓展网）；对于单个建筑物上部或构件的位移监测，可将控制点连同观测点按单一层次布设。2021-10-274测点布设（测点布设（2）第1节概述控制网可采用测角网、测边网、边角网和导线网等形式，扩展网和单

2、一层次布网有角度交会、边长交会、边角交会、基准线和附合导线等形式。各种布网均应考虑网形强度，长短边不宜悬殊过大。为保证变形监测的准确可靠，每一测区的基准点不应少于2个，每一测区的工作基点亦不应少于2个。基准点、工作基点应根据实际情况构成一定的网形，并按规范规定的精度定期进行检测。2021-10-275常用方法（常用方法（1）第1节概述大地测量法主要包括：三角网测量法、精密导线测量法、交会法等。该方法通常需人工观测，劳动强度高，速度慢，特别是交会法受图形强度、观测条件等影响明显，精度不高，但该方法较为灵活方便。基准线法该方法特别适用于直线形建筑物的水平位移监测，其类型主要包括：视准线法、引张线法

3、、激光准直法和垂线法等。2021-10-276常用方法（常用方法（2）第1节概述专用测量法即采用专门的仪器和方法测量两点之间的水平位移，如：多点位移计、光纤等。GPS测量法利用GPS自动化、全天候观测的特点，在工程的外部布设监测点，可实现高精度、全自动的水平位移监测，该技术已经在水利、大型桥梁、超高层建筑等工程中得到广泛应用。 2021-10-2772 2交会法观测交会法观测 第三章水平位移监测技术交会法是利用2个或3个已知坐标的工作基点，测定位移标点的坐标变化，从而确定其变形情况的一种测量方法。该方法具有观测方便简单、费用低、技术成熟等优点，免棱镜系统的应用使得该方法常用于测量人员难以到达的

4、变形体的监测工作，如：滑坡体、悬崖、坝坡、塔顶、烟囱等。该方法的主要缺点是测量的精度和可靠性一般，随着高精密全站仪的发展，精度得到较大的提高。该方法主要包括测角交会、测边交会和后方交会三种方法。 2021-10-2782 2交会法观测交会法观测 第三章水平位移监测技术2021-10-279第2节交会法观测在进行交会法观测时，首先应设置工作基点。工作基点应尽量选在地质条件良好的基岩上，并尽可能离开承压区，且不受人为的碰撞或震动。工作基点应定期与基准点联测，校核其是否发生变动。工作基点上应设强制对中装置，以减小仪器对中误差的影响。工作基点到位移监测点的边长不能相差太大，应大致相等，且与监测点大致同

5、高，以免视线倾角过大，影响测量的精度。为减小大气折光的影响，交会边的视线应离地面或障碍物在1.2m以上，并应尽量避免视线贴近水面。在利用边长交会法时，还应避免周围强磁场的干扰影响。注意事项注意事项2021-10-2710测角交会法测角交会法 第2节交会法观测ctgctgyyctgxctgxxABBAPctgctgxxctgyctgyyABBAP采用测角交会法时，交会角最好接近90，若条件限制，也可设计在60120之间。工作基点到测点的距离，一般不宜大于300m，当采用三方向交会时，可适当放宽要求。 222sinsin)(sinDmmp2021-10-2711测角交会误差椭圆测角交会误差椭圆第2

6、节交会法观测2021-10-2712测边交会法测边交会法 APAPAPAPbyybxxsincos22sin1bapmmm第2节交会法观测在使用该法时应注意下列几点：角通常应保持在60至120之间；测距要仔细，以减小测边中误差ma和mb；交会边长度a和b应力求相等，且一般不宜大于600m2021-10-2713后方交会法后方交会法 BPBPxxxBPBPxkyy)()()sin(2232112bsbsmsmp第2节交会法观测在实际测量过程中，还应注意工作基点和监测点不能在同一个圆周上（危险圆），应至少离开危险圆周半径的20%。 2021-10-27144 4全站仪空间交会全站仪空间交会 第三章

7、水平位移监测技术原理：全站仪架设在已知点上，只要输入测站点、后视点的坐标，瞄准后视点定向，按下反算方位角键，则仪器自动将测站与后视的方位角设置在该方向上。然后，瞄准待测目标，按下测量键，仪器将很快地测量水平角、垂直角、距离，并利用这些数据计算待测点的三维坐标。2021-10-2715ZSHZSYZSXcossinsincossin22222222222222222222222222222222222/sincos/cossin/sincossinsin/sinsin/coscoscossinZSHZSYZSXmZSZmMmZSmZSZmMmZSmZSZmM坐标测量原理坐标测量原理第4节全站仪观

8、测2021-10-27165 5视准线测量视准线测量 第三章水平位移监测技术视准线法是基准线法测量的方法之一，它是利用经纬仪或视准仪的视准轴构成基准线，通过该基准线的铅垂面作为基准面，并以此铅垂面为标准，测定其他观测点相对于该铅垂面的水平位移量的一种方法。为保证基准线的稳定，必须在视准线的两端设置基准点或工作基点。视准线法所用设备普通，操作简便，费用少，是一种应用较广的观测方法。该方法同样受多种因素的影响，如：照准精度、大气折光等，操作不当时，误差不容易控制，精度会受到明显的影响。 2021-10-2717第5节视准线测量视准线观测原理及观测点的布设视准线观测原理及观测点的布设2021-10-

9、2718小角法测量小角法测量 （1）AiiDl11BiiDl2112221()()iiiiAilDiDlDmmmDmmm忽略，第5节视准线测量2021-10-2719BiAiBiAiiDDDDl)180(0max2iAiBilAiBiAiBiilimDDmDDmDDDmD当时，这种布置形式对提高测定偏离值的精度更为有利。 第5节视准线测量若在待测点i上观测，则：小角法测量小角法测量 （2）2021-10-2720活动觇牌法观测的步骤活动觇牌法观测的步骤 第5节视准线测量视准线端点架设好经纬仪，在另一端点安置固定觇牌，经纬仪严格照准固定觇牌中心，并固定仪器。观测点上架好活动觇牌，经纬仪盘左位置，

10、由观测员指挥点上操作员，旋动觇牌中心线严格与视准线重合，读取测微器读数。操作员反方向导入活动觇牌，使其中心线严格与视准线重合，读取测微器读数。以上是半测回工作。转动经纬仪到盘右位置，重新严格照准B点觇牌，再重复盘左操作步骤，完成一测回的观测工作。第二测回开始，仪器应重新整平。根据需要，每个观测点需测量24个测回。一般说来，当用DJ1型经纬仪观测，测距在300m以内时，可测23测回，其测回差不得大于3mm，否则应重测。2021-10-27216 6引张线测量引张线测量 所谓引张线，就是在两个工作基点间拉紧一根不锈钢丝而建立的一条基准线。以此基准线对设置在建筑上的变形监测点进行偏离量的监测，从而可

11、求得各测点水平位移。引张线法是精密基准线测量的主要方法之一，广泛应用于各种工程测量。前苏联较早将其应用于大坝水平位移观测，20世纪60年代该方法引入国内，并在我国大坝安全监测领域得到了广泛的应用。 第三章水平位移监测技术2021-10-27227 7 垂线测量垂线测量 垂线有两种形式：正垂线和倒垂线。正垂线一般用于建筑物各高程面处的水平位移监测、挠度观测和倾斜测量等。倒垂线大多用于岩层错动监测、挠度监测，或用作水平位移的基准点。第六章水平位移监测技术2021-10-2723倒垂线的观测倒垂线的观测 倒垂线观测前，应首先检查钢丝是否有足够的张力，浮体有无与浮桶壁相接触。若浮体与浮桶相接触，应把浮

12、桶稍微移动直到两者脱离接触为止。待钢丝静止后，用坐标仪进行观测。 在大坝变形监测中，到垂线一般要求精确观测三测回，每测回中，应使仪器从正、反两个方向导入而照准钢丝，两次读数差不得大于0.3mm，各测回间的互差不得大于0.3mm，并取三测回平均值作为结果。 2021-10-27248 8激光准直测量激光准直测量第六章水平位移监测技术激光准直测量按照其测量原理可分为直接测量和波带板激光准直测量两种，按照其测量环境可分为大气激光准直和真空激光准直。在大气条件下，激光准直的精度一般为10-510-6，影响其精度的主要原因是大气折光的影响。在真空条件下，激光准直的精度可达10-710-8 ，其精度较大气激光准直有明显的提高，但其工程的造价和系统的维护费用也相应的提高。2021-10-27258 8激光准直测量激光准直测量第六章水平位移监测技术目前，在水利工程的变形监测中，常采用波带板激光准直。 在高层建筑物水平位移变形监测中，常采用激光经纬仪准直。2021-10-2726工作原理工作原理采用波带板激光准直法观测水平位移，是将激光器和接收靶分别安置在两端固定工作基点上，波带板安置在位