变形监测总结

第一章变形的看法：指变形体（依据变形监测地域大小，可将变形监测对象分为三大类：全世界性的、地域性的、工程与局部性的，本文统称其为变形体）在各种致变要素的作用下，其形状、大小及地点在时间域和空间域中的变化。变形察看的看法：指为认识变形量大小，经过按期丈量察看点有对于基准点的变化量，从历次察看结果比较认识变形随时间与空间的发展状况。这个过程即是变形察看。产生变形原由：1.自然原由：地震、板块运动、日照、风震2.人为的原由：（1）地下水的过分抽采（2）地下矿物的开采（3）建筑物的荷载（4）其余要素变形的危害与控制：变形的危害：1）地面建（构）筑物裂缝、倒塌；2）交通、通信设施伤害管线伤害；3）港口设施无效4）桥墩下沉，净空减小，水上交通受阻5）滨海城市海水伤害6）引发地震控制：（1）控制地下水开采；（2）进行地下水回灌，保持地下水位；（3）加固建筑物进行等。变形察看的目的：保证工程安全运营进行变形解析，建立预告变形的理论和方法变形察看的主要内容：沉降察看、水平位移察看、裂缝察看、倾斜察看、挠度监测、滑坡监测等变形察看的意义：适用上：检查各种工程建筑物及其基础的稳固性，及时掌握变形状况，为安全性诊断供给必需的信息，以便及时发现问题并采纳措施科研上：更好地理解变形机理，考据相关工程设计的理论和地壳运动假说，进行反响设计以及建立有效的变形预告模型变形察看的主要技术方法：1.惯例丈量方法的应用3.拍照丈量方法4.特别丈量手段法5.综合各种技术方法。变形察看的特色：1.精度要求高2.重复察看3.数据办理要求高4.多学科的配合责任重要变形的分类：一般状况，变形可分为静态变形和动向变形两大类。静态变形主要指变形体随时间的变化而发生的变形，这类变形一般速度较慢，需要较长的时间才能被察觉。动向变形主要指变形体在外界荷载的作用下发生的变形，这类变形的大小和速度与荷载亲近相关，在平时状况下，荷载的作用将使变形马上发生。依据变形体的变形特色，变形可分为变形体自己的形变和变形体的刚体位移。变形体自己形变包含：伸缩、错动、曲折和扭转四种变形；刚体位移包含整体平移、整体转动、整体起落和整体倾斜四种变形。变形察看的精度与察看周期：拟定变形监测精度取决于监测目的、同意变形的大小、仪器和方法所能达到的精度。一般而言，适用目的察看中偏差应小于同意变形值的1/10～1/20，科研目的察看中偏差应小于同意变形值的1/20～1/100变形察看的周期：察看周期的看法：相邻两次变形察看的间隔时间察看周期的确定基根源则：依据建（构）筑物的特色、变形速率、察看精度要乞降工程地质条件及施工过程等要素综合考虑。变形察看周期的确定应以能系统反响所测建筑变形的变化过程、且不遗漏其变化时刻为原则，并综合考虑单位时间内变形量的大小、变形特色、察看精度要求及外界要素影响状况。监测测精度及监测周期的合理确立监测精度与监测周期和位移速度之间存在必定的相互限制的关系：①当位移速度一准时,监测周期越短对监测精度的要求越高；②当复测周期必定时,位移速度越快对监测精度的要求越低；③当位移速度很小时,要求有很高的监测精度和较长的复测周期；④跟着位移速度的增大,可以相应地缩短复测周期和降低监测精度。一般可将其变形过程分为缓慢变形、变形发展、变形加剧和急巨变形4个阶段。变形察看基根源则：建筑变形丈量的初次（即零周期）察看应连续进行两次独立察看，并取察看结果的中数作为变形丈量初始值。一个周期的察看应在较短的时间内完成。不一样周期察看时，宜采纳相同的察看网形、察看路线和察看方法，并使用同一丈量仪器和设施。对于特级和一级变形察看，还宜固定察看人员、选择最正确察看时段、在基实情同的环境和条件下察看。当察看量受温度、气压、湿度等环境影响时，对付察看数据进行改正。变形监测方法的选：目前常用于建筑物变形监测方法有:惯例大地丈量方法、特殊丈量手段(包含各种准直丈量、倾斜仪丈量、液体静力水平丈量系统及应变计丈量等)、拍照丈量方法（包含近景拍照和地面立体拍照丈量等）、全世界定位系统(GPS)丈量技术、丈量机器人(TCA)、3D扫描等。各种不一样的监测方法有其不一样的精度和合用性，详见表2-4（P30）沉降丈量的监测点布设地点一般有以下要求：1）砖墙承重的建筑物，沿外墙每隔8～12m的柱基上，如外墙的转角处，纵横墙的交接处；若建筑物的宽度大于15m时，内墙也应设置必定数目的察看点。2）框架结构的建筑物的每个柱基或部分柱基上。3）基础为箱形或筏形的高大建筑物的纵墙轴线和基础(或凑近基础的结构部分)周边以及筏形基础的中央。4）高低层建筑物、新旧建筑物的双侧。5）建筑物沉降缝、建筑物裂缝的双侧。6）基础埋深相差悬殊、人工地基和天然地基毗邻处、结构不一样的分界处的双侧。7）烟囱、水塔、油罐、炼油塔、高炉及其余近似修建物基础的对称轴线上，许多于4个。14.1、平面控制网依据不一样的变形监测对象，部署不一样的控制网。如：对于大型变形建筑物、滑坡等，宜布设三角网、三边网、导线网、边角网等；对于分别、单独的小型建筑物，宜采纳监测基线或单点。变形网常由三种点、两种等级的网构成：1）基准点：平时埋设在比较坚固的基岩上或在变形影响范围以外，尽可能长久保存，稳固不动。2）工作基点：是基准点和变形监测点之间的联系点。工作点与基准点构成变形监测的首级网，用来丈量工作点有对于基准点的变形量，因为这类变形量较小，所以要求监测精度高，复测间隔时间长。3）变形监测点：即变形点或监测点，它们埋在变形体（如建筑物、边坡等）上和变形体构成一个整体，一起挪动。变形监测点与工作点构成次级网，次级网用来丈量监测点有对于工作点的变形量。变形监测网的布设原则：1）变形监测网应为独立控制网。一般以为初步数据偏差有对于本级网的丈量偏差来说是比较小的，但对于要求精度较高的变形监测控制网来说，对含有初步数据偏差的变形监测网，即便监测精度再高、采纳的平差方法再严实，也是不可以达到预期的精度要求的，所以变形监测网应是独立控制网。2）变形监测控制点的埋设，应以现有工程地质条件为依照，就地取材地进行。埋设的地点最好能选在沉降影响范围以外，特别是基准点必定要这样做。对于变形监测的工作点，也应想法予以检测，监察其地点的改动。3）布网图形应与变形体的形状相适应。同时，要考虑哪些点位在特定方向上的精度要求要高一些，应有所重视。2、沉降监测网一般是采纳多结点闭合水平网，并重复按精美水平丈量的方法进行丈量。详尽做法是：在建筑物的外头布设一条闭合水平环行路线；再由水平环中的固定点测定各测点的标高，这样每隔必定周期进行一次精美水平丈量，将丈量的外业成就用严实平差的方法，求出各水平点和沉降监测点的高程最或是值。某一沉降监测点的沉降量即为初次监测求得的高程与该次复测后求得的高程之差。因而可知，用这类方法求得的沉降量中，除该点自己的沉降量外，尚遇到两次丈量偏差的影响，所以在解析沉降监测精度的同时，还要研究相关水平丈量中的问题。垂直位移监测方法：精美水平丈量三角高程丈量液体静力水平丈量精美水平丈量精度高，方法简易，是垂直位移监测最常用的方法。垂直位移监测的丈量点分为水平基点、工作基点和监测点三种。水平基点是垂直位移监测的基准点，一般3~4个点构成一组，形成近似正三角形或正方形，为保证其坚固与稳固，应选埋在变形区以外的岩石上或深埋于原状土上，也可以选埋在坚固的建修建物上。精美水平丈量因受察看环境影响小，察看精度高，仍旧是沉降监测的主要方法；假如水平路线线况差，水平丈量实行将很困难。高精度全站仪的发展，使得电磁波测距三角高程丈量在工程丈量中的应用更加广泛；电磁波测距三角高程丈量取代水平丈量进行沉降监测，将极大地降低劳动强度，提升工作效率。水平监测的方法：交会法察看精美导线丈量视准线丈量(活动觇牌法和小角度察看法）引张线丈量垂线丈量激光准直丈量大地丈量法主要包含：三角网丈量法、精美导线丈量法、交会法等。该方法平时需人工察看，劳动强度高，速度慢，特别是交会法受图形强度、察看条件等影响显然，精度不高，但该方法较为灵巧方便。基准线法该方法特别合用于直线形建筑物的水平位移监测，其种类主要包含：视准线法、引张线法、激光准直法和垂线法等。专用丈量法即采纳特地的仪器和方法丈量两点之间的水平位移，如：多点位移计、光纤等。GPS丈量法利用GPS自动化、全天候察看的特色，在工程的外面布设监测点，可实现高精度、全自动的水平位移监测，该技术已经在我国的水利、桥梁等工程中获取应用。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，从而确立其变形状况的一种丈量方法。该方法拥有察看方便、丈量花费低、不需要特别仪器等长处，特别合用于人难以到达的变形体的监测工作，如：滑坡体、绝壁、坝坡、塔顶、烟囱等。该方法的主要弊端是丈量的精度和靠谱性较低，高精度的变形监测一般不采纳此方法。该方法主要包含测角交会、测边交会和后方交会三种方法。视准线法是基准线法丈量的方法之一，它是利用经纬仪或视准仪的视准轴构成基准线，经过该基准线的铅垂面作为基准面，并以此铅垂面为标准，测定其余察看点有对于该铅垂面的水平位移量的一种方法。为保证基准线的稳固，一定在视准线的两端设置基准点或工作基点。视准线法所用设施一般，操作简易，花费少，是一种应用较广的察看方法。该方法相同受多种要素的影响，如：照准精度、大气折光等，操作不妥时，偏差不简单控制，精度会遇到显然的影响。小角度察看：1li12DBili1DAi若在待测点i上察看，则：mlimDAiDBi2(DAim1i)2(1mD)20DAiDBimlili(180)DAiDBiDimiDAiDBim忽视mD，mli当DAiDBiDi时，mlmax2Di引张线的定义：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，从而可求得各测点水平位移。在直线形建筑物顶用引张线方法丈量水平位移，因其设施简单，丈量方便，速度快，精度高，成本低，在我国获取了广泛的应用，特别是在大坝安全监测中起侧重要作用。在采纳引张线自动察看设施后，可战胜察看时间长、劳动强度大等不利要素，进一步发挥引张线在安全监测中的作用。初期安装在大坝上的引张线仪，由人工测读水平位移。跟着自动化技术的发展，国内已有光电追踪式引张线仪、电容感觉式引张线仪、CCD式引张线仪，以及电磁感觉式引张线仪等。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、挠度察看和倾斜丈量等。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。垂线特征：高精度和高分辨率长久靠谱性高稳固性精度优于大地丈量有计划地监测，没有屡次的昂贵测试简单安装可以装备成遥测和采纳遥测坐标仪实现自动化数据收集建筑物变形监测的主要内容：倾斜察看挠度察看裂缝察看日照变形监测风振变形监测倾斜察看分为直接察看和间接察看：直接法：经纬仪投影法、测水平角、前面交会法、垂准线法。该方法多用于基础面积过小的超高建筑物，如电视塔、烟囱、高桥墩、高层楼房等。间接法：测定基础的相对沉陷量（水平丈量）、倾斜仪该方法多用于基础面积较大的建筑物，并便于水平察看倾斜察看主要有：经纬仪投影法、测水平角法、前面交会法、激光垂直法、水平丈量、流体静力水平丈量。挠度定义：挠度是指建(构)筑物或其构件在水平方向或竖直方向上的曲折值。建筑物的挠度察看包含建筑物基础、建筑物主体及独立修建物（如独立土墙、柱）的挠度察看。对于高层建筑物，当较小的面积上有很大的集中荷载时，可能以致基础和建筑物的沉陷，此中不平均的沉陷将以致建筑物的倾斜，使局部构件产生曲折并以致裂缝的产生。建筑物的挠度可由察看不一样高度处的倾斜换算求得，也可以采纳激光准直仪察看的方法求得。超高层建筑要进行倾斜察看挠度察看裂缝察看日照变形监测风振变形监测倾斜察看的方法主要有：经纬仪投影法、测水平角法、前面交会法、激光垂直法、水平丈量、流体静力水平丈量。挠度察看的主要方法主要有：前面交会法正水平变形：使建筑物产生拉伸变形，特别是墙体单薄处产生裂缝。负水平变形：使建筑物产生压缩变形，特别是墙体单薄处产生破坏（门窗挤成菱形，墙体水平裂缝/纵墙产生褶曲或鼓起）。GPS一机多天线监测系统的构成：在不改变已有GPS接收机结构的基础上，经过一个附带的GPS信号分时器连接开关将多个天线阵列与同一台接收机连接；经过这样一个GPS多天线变换开关可以实现一台接收机与多个天线相连，经过GPS数据办理后相同可以获取变形体的形变规律；该系统包含控制中心、数据通信、多天线控制器和野外供电系统等4部分构成。系统长处：(1)先进性。即采纳的仪器设施性能应是此刻世界上最初进的。系统结构先进，反响速度快，监测精度一定达到相应的国家规范要求。靠谱性。即系统收集的GPS原始数据一定完美、正确；数据传输网络结构靠谱，传输误码率低；数据办理、解析结果一定正确；整个系统故障率低。自动化。即从数据收集、传输到解析、显示、打印、报警等实现全自动化。易保护。即系统中各监测单元相互独立，并行工作。系统采纳开放式模块结构，便于增添、更新、扩大、保护。经济性。即在保证先进、靠谱、自动化程度高的前提下，采纳各种有效方法，力求功能高、成本低。系统要点问题及解决方法：保证多天线控制器微波开关中各通道的高隔断度和最大限度地减少GPS信号衰减。因为监测的范围比较广，各监测点之间的距离可能很远，天线信号传输至控制器时将不行防备地产生GPS信号衰减过大的问题。依据我们的测定，当电缆传输距离超出30米时，信号的损失已经相当大。要解决这个问题，一方面应提升传输介质的性能，如采纳低消耗电缆也许光纤传输；另一方面也可进行适合的信号加强，为此我们特地研制了相应的GPS信号低噪声放大器，获得了优异的成效。监测内容：基坑工程施工监测的对象主要为围护结构和四周环境两大部分；围护结构包含围护桩墙、水平支撑、围檩和圈梁、立柱、坑底土层和坑内陆下水等；四周环境包含四周土层、地下管线、四周建筑和坑外处下水等；各个监测对象包含不一样的监测内容，需要使用相应的监测仪器和仪表。围护桩墙顶水平位移监测：水平位移监测方法有极坐标法、前面交会法、视准线法等多种，因为全站仪的普及，目前也可以采纳全站仪坐标丈量功能直接测定测点的坐标，并经过测点的坐标计算相邻周期的位移量和积累位移量。边坡工程监测的目的：（1）谈论边坡施工及其使用过程中边坡的稳固程度，并做出相关预告，为业主、施工方及监理供给预告数据。（2）经过监测为防治滑坡及可能的滑动和蠕动变形供给技术依照，展望和预告今后边坡的位移、变形的发展趋势，对岩土体的时效特征进行相关的研究。（3）对已经发生滑动破坏的滑坡和加固办理后的滑坡进行监测，其监测结果是检验倒塌、滑坡解析谈论及滑坡治理工程成效的尺度。（4）为进行相关位移反解析及数值模拟计算供给参数。边坡工程监测的方法：大地丈量法、GPS丈量法、近景拍照丈量法、大地丈量法的优弊端：长处：(1)能确立边坡地表变形范围。不但可以对要点部位进行定点变形监测，并且监控面积大，所以可以有效地监测确立边坡变形状态。(2)量程不受限制。大地丈量法是设站察看，仪度量程能满足边坡变形监测，可以察看到边坡变形演变的全过程。(3)能察看到边坡体的绝对位移量。仪表察看缺乏整体看法，而大地丈量方法是以变形区外稳固的测站为基准，可以直察看定边坡地表的绝对位移量，掌握整体变形状态。（4）技术成熟，精度较高，监控面广，成就资料靠谱，便于灵巧地设站。弊端：受地形通视条件的限制平和象条件(如风、雨、雾、雪等)的影响；作业量大，周期长；连续察看能力较差。GPS丈量法：长处：(1)察看点间无需通视，选点方便；(2)察看不受天气条件限制，可以进行全天候的察看；(3)察看点的三维坐标可以同时测定，对于运动的察看点还可以精确测山它的速度；(4)在测程大于10km时，其相对精度可达10-6。近景拍照丈量：特色：精度不如传统的监测方法，但可以满足崩滑体处于速变、巨变阶段的监测要求，适合危岩临空、陡壁裂缝变化、滑坡地表位移量变化速率较大时的监测。现已应用于船闸等高边坡的变形监测。合用于边坡体地表的三维位移监测，特别适合处于地形条件复杂、起伏大或建筑物密集、通视条件差的边坡监测。桥梁变形按其种类可分为静态变形和动向变形;静态变形是指变形察看的结果只表示在某一时期内的变形值，它是时间的函数。动向变形是指在外力影响下而产生的变形，它是表示桥梁在某个时刻的刹时变形，是以外力为函数来表示的对于时间的变化。桥梁墩台的变形一般来说是静态变形，而桥梁结构的挠度变形则是动向变形。桥梁变形按详尽内容可分为：桥梁墩台变形察看、塔柱变形察看、桥面挠度察看、桥面水平位移察看等。桥梁墩台的变形察看主要包含双方面：墩台的垂直位移察看。主要包含墩台特色地点的垂直位移和沿桥轴线方向（或垂直于桥轴线方向）的倾斜察看。墩台的水平位移察看。此中各墩台在上、下游的水平位移察看称为横向位移察看；各墩台沿桥轴线方向的水平位移察看称为纵向位移察看。二者中，以横向位移察看更加重要。在布设监测点时，应依照既要平均又要有要点的原则。平均布设是指在每个墩台上都要布设察看点，以便全面判断桥梁的稳固性；要点布设是指对那些受力不平均、地基基础不良或结构的重要部分，应加密察看点，主桥桥墩尤应这样。主桥墩台上的察看点，应在墩台顶面的上下游两端的适合地点处各埋设一点，以便研究墩台的沉降和不平均沉陷（即倾斜变形）。所谓垂直位移察看，就是按期地丈量布设在桥墩台上的察看点有对于基准点的高差，以求得察看点的高程，并将不一样时期察看点的高程加以比较，得出墩台的垂直位移值。监测点的察看一般应依据实质状况布设成附合路线或闭合路线。察看点察看包含引桥察看点察看和水中桥墩察看点的察看。因为引桥察看点是在岸上，其施测方法与精美水平丈量方法相同。水中桥墩察看点的察看可以采纳跨河水平丈量，但察看工作量较大，所以也可采纳跨墩水平丈量，但注意照准偏差、大气折光差等的影响。桥面挠度是指桥面沿轴线的垂直位移状况。桥面在外界荷载的作用下将发生变形，使桥梁的实质线形与设计线形产生差异，从而影响桥梁的内部应力状态。过大的桥面线形变化不仅影响行车的安全，并且对桥梁的使用寿命有直接的影响。桥面水平位移察看桥面水平位移主若是指垂直于桥轴线方向的水平位移。桥梁水平位移主要由基础的位移、倾斜以及外界荷载（风、日照、车辆等）等引起，对于大跨径的斜拉桥和悬索桥，风荷载可使桥面产生大幅度的摇动，这对桥梁的安全运营十分不利。垂直位移监测方法：精美水平丈量三角高程丈量液体静力水平丈量压力丈量法GPS丈量水平位移监测方法：三角丈量法交会法导线丈量法基准线法测小角法GPS察看专用方法挠度察看方法：悬锤法精美水平法全站仪察看法GPS察看法静力水平察看法测斜仪察看法拍照丈量法专用挠度仪察看法索塔挠度察看常用方法：交会法（测角、测边、边角交会）；全站仪极坐标法；天顶距丈量法；倾斜仪法;垂线法。大坝安全判断内容：（1）稳固：坝体在承受荷载时，各点均将产生剪应力，当断面上总剪应力超出抗剪能力时，断面将被剪断，产生的滑动面使大坝被破坏。2）强度：坝体承受荷载，各点均产生正应力，当其超出混凝土抗拉强度时，坝体将产生开裂，水体灌入，使裂缝连续扩大，最后产生破坏。3）长久：坝体在外界环境作用下，会发生风化、溶蚀、开裂等，惹起稳固和强度的降低。各种变形丈量手段获取的数据基本上反响在各种荷载作用下大坝的工作状态，而察看成就还可以用来反响和检验设计、施工等。2.土坝变形要素：（1）浸透变形，当浸透水流在土壤中运动时，土壤可能产生破坏性的浸透变形，以致水工建筑物的出事，这类变形包含：管涌、流土、接触冲洗，接触流土等。结果造成建筑物不平均沉降。（2）土坝沉陷：土坝水平位移（包含滑动、颠覆）不是主要的，而是沉陷，施工时期坝基和坝身向来是沉陷，直到施工结束，坝基沉陷量约为总沉陷量的50%～70%左右。3．凝土重力坝变形特色：坝段间有伸缩缝，相互搅乱较少，各坝段可自由变形且坝顶的变形最大。2）因为坝段沿轴线方向受力小，而沿水流方向受力大，因此水平位移变形察看主若是指沿河流向的水平位移。3）河中坝段变形量较河岸坝段变形大。4）坝顶的水平位移包含坝身滑动惹起的位移，坝体弹性变形惹起的变形（挠曲），坝基不平均沉降惹起的变形。5）坝基变形，凑近上游侧要比下游侧垂直变形大。监测断面部署(混凝土坝):（1）察看纵断面。平时平行坝轴线在坝顶及坝基廊道设置察看纵断面，当坝体较高时，可在中间适合增添1~2个纵断面。当缺乏纵向廊道时，也可布设在平行坝轴线的下游坝面上。（2）内部断面。部署在最大坝高坝段或地质和结构复杂坝段，并视坝长状况布设1~3个断面。应将坝体和地基作为一个整体进行布设。拱坝的拱