工程建筑变形观测讲座讲稿年

变形观测讲义目录工程建筑物变形形观测的内容容与布置方案案§1-1工工程建筑物变变形观测的意意义、内容和和目的………1§1-2建建筑物变形观观测的精度和和频率………3§1-3工业与民用用建筑物变形形观测的布置置…………………5§1-4大大坝变形观测测点的布置方方案……………9§1-5基基准点的选择择与控制网的的布设………13垂直位移观测测§2-1水水准基点、工工作基点及观观测点的标志志构造与埋设设………………211§2-2沉沉陷观测……………………27§2-3倾倾斜观测……………………31§2-4液液体静力水准准测量………35§2-5水水准点稳定性性的检验与分分析……………42第三部分水水平位移观测测§3-1基基准线法测定定水平位移…………………553§3-2视视准线法观测测的精度估算算………………555§3-3激激光准直……………………59§3-4分分段基准线观观测……………62§3-5引引张线法测定定水平位移…………………667§3-6导导线法测定建建筑物的位移移………………711§3-7前前方交会法测测定建筑物的的位移………74§3-8工工作基点稳定定性的检查与与其位移的测测定……………75§3-9基基准点*稳定性的统统计检验…………79§3-10工作基点位位移对变形值值的影响………81§3-11挠度观测…………………82§3-12裂缝观测…………………86第四部分变变形观测的成成果整理§4-1观观测资料整理理分析的目的的、意义、内内容和方法…888§4-2观观测资料的整整编……………88§4-3观观测值的统计计规律及其成成因分析……97§4-4一一元线性回归归分析………100§4-5多多元线性回归归分析………104§4-6逐逐步回归计算算原理………107变形观测第一部分工工程建筑物变变形观测的的内容与布置置方案§1-1工工程建筑物变变形观测的意意义、内容和和目的工程建筑物的变变形观测，在在我国还是一一门比较年轻轻的科学。它它是随着我国国建设事业的的发展而兴起起的。为了利利用自然资源源为人民造福福，解放以来来，我国兴建建了大量的水水工建筑物、工工业与交通建建筑物、高大大建筑物以及及为开发地下下资源而进行行的工程设施施，安装了许许多精密机械械、导轨，以以及科学试验验设备等。由由于各种因素素的影响，在在这些工程建建筑物及其设设备的运营过过程中，都会会产生变形。这这种变形在一一定限度之内内，应认为是是正常的现象象，但如果超超过了规定的的限度，就会会影响建筑物物的正常使用用，严重时还还会危及建筑筑物的安全。因因此，在工程程建筑物的施施工和运营期期间，必须对对它们进行监监视观测，即即变形观测。在变形观测的过过程中，了解解其产生的原原因是非常重重要的。一般般来讲，建筑筑物变形主要要是由两方面面的原因引起起的，一是自自然条件及其其变化，即建建筑物地基的的工程地质、水水文地质、土土壤的物理性性质、大气温温度等。例如如基础的地质质条件不同，有有的稳定，有有的不稳定，会会引起建筑物物的不均匀沉沉陷，使其发发生倾斜；建建筑在土基上上的建筑物，由由于土基的塑塑性变形而引引起沉陷；由由于温度与地地下水位的季季节性和周期期性的变化，而而引起建筑物物的规律变化化。另一种是是与建筑物本本身相联系的的原因，即建建筑物本身的的荷重、建筑筑物的结构、型型式及动荷载载（如风力、震震动等）的作作用。此外，由由于勘测、设设计、施工以以及运营管理理工作做得不不合理，还会会引起建筑物物产生额外的的变形。这些变形的原因因是互相联系系的。随着工工程建筑物的的兴建，改变变了地面原有有的状态，对对于建筑物的的地基施加了了一定的外力力，这就必然然会引起地基基及其周围地地层的变形。而而建筑物本身身及其基础，也也由于地基的的变形及其外外部荷载与内内部应力的作作用而产生变变形。工程建筑物的变变形按其类型型来区分，可可以分为静态态变形和动态态变形。静态态变形通常是是指变形观测测的结果只表表示在某一期期间内的变形形值，也就是是说，它只是是时间的函数数；动态变形形是指在外力力影响下而产产生的变形，故故它是以外力力为函数来表表示的动态系系统对于时间间的变化，其其观测结果是是表示建筑物物在某个时刻刻的瞬时变形形。变形观测的任务务是周期性地地对观测点进进行重复观测测，求得其在在两个观测周周期间的变化化量。而为了了求得瞬时变变形，则应采采用各种自动动记录仪器记记录其瞬时位位置。变形观测的内容容，应根据建建筑物的性质质与地基情况况来定。要求求有明确的针针对性，既要要有重点，又又要作全面考考虑，以便能能正确反映出出建筑物的变变化情况，达达到监视建筑筑物的安全运运营、了解其其变形规律之之目的。例如如：一、工业与民用用建筑物：对对于基础而言言，主要观测测内容是均匀匀沉陷与不均均匀沉陷，从从而计算绝对对沉陷值、平平均沉陷值、相相对弯曲、相相对倾斜、平平均沉陷速度度以及绘制沉沉陷分布图。对对于建筑物本本身来说，则则主要是倾斜斜与裂缝观测测。对于工业业企业、科学学试验设施与与军事设施中中的各种工艺艺设备、导轨轨等，其主要要观测内容是是水平位移和和垂直位移。对对于高大的塔塔式建筑物和和高层房屋，还还应观测其瞬瞬时变形，可可逆变形和扭扭转（即动态态变形）。二、土工建筑物物：以土坝为为例，其观测测项目主要为为水平位移、垂垂直位移、渗渗透（浸润线线）以及裂缝缝观测。三、钢筋混凝土土建筑物：以以混凝土重力力坝为例，其其主要观测项项目为垂直位位移（从而可可以求得基础础与坝体地转转动）、水平平位移（从而而可以求得坝坝体的挠曲）以以及伸缩缝的的观测。以上上内容通常称称为外部变形形观测，也就就是说用测量量的方法求出出建筑物外形形在空间位置置方面的变化化。此外，由由于混凝土坝坝是一种大型型水工建筑物物，其安危影影响很大，设设计理论也比比较复杂，除除了观测其外外形的变化之之外，还要了了解其结构内内部的的情况况。例如混凝凝土应力、钢钢筋应力、温温度等，这些些内容通常称称为内部观测测。它一般是是将电学仪器器（或其它仪仪器）埋设在在坝体内部，以以电缆（管道道）连至廊道道内，定期进进行观测。外外部观测与内内部观测之间间有着密切的的联系，应该该同时进行，以以便在资料分分析时可以互互相补充，互互相验证。本本篇所讨论的的内容仅艰于于外部变形观观测。四、地表沉降：：对于建立在在江河下游冲冲积层上的城城市，由于工工业用水需要要大量地吸取取地下水，而而影响地下土土层的结构，将将使地面发生生沉降现象。例例如，我国某某城市地表沉沉降观测的结结果表明地表表有时沉降，有有时回升，这这与季节性地地吸取地下水水有关。对于于地下采矿地地区，由于在在地下大量的的采掘，也会会使地表发生生沉降现象。这这种沉降现象象严重的城市市地区，暴雨雨以后将发生生大面积的积积水，影响仓仓库的使用与与居民的生活活。有时甚至至造成地下管管线的破坏，危危及建筑物安安全。因此，必必须定期地进进行观测，掌掌握其沉降与与回升的规律律，以便采取取防护措施。为了更全面地了了解影响工程程建筑物变形形的原因及其其规律，以及及有些特种工工程建筑物的的要求，有时时在其勘测阶阶段要进行地地表形变观测测，以研究地地层的稳定性性。至于工程建筑物物变形观测的的方法，要根根据建筑物的的性质、使用用情况、观测测精度、周围围的环境以及及对观测的要要求来选定。一一般地说，垂垂直位移多采采用精密水准准测量、液体体静力水准测测量。微水准准测量的方法法进行观测。而而水平位移的的观测，情况况就比较复杂杂。对于直线线型建筑物，如如直线型混凝凝土坝和土坝坝，常根据布布设坝顶上、廊廊道内、土坝坝的迎水坡正正常高水位以以上与背水坡坡面上的观测测点，采用基基准线法观测测。对于混凝凝土坝下游面面上的观测点点，常采用前前方交会法。对对于曲线型建建筑物，如拱拱坝，可根据据在廊道内布布设的观测点点，采用导线线测量的方法法，对于拱坝坝顶部和下游游面上的观测测点，也可采采用前方交会会的方法。混混凝土坝挠度度的观测，一一般都是通过过竖井或竖管管以不锈钢丝丝悬挂的重锤锤线（通常称称为正锤或正正锤线），在在一定的高程程面上设置观观测点，用坐坐标仪观测钢钢丝的位置，从从而算得坝体体的挠曲程度度。坝体和基基础的倾斜或或转动，可在在横向廊道内内以倾斜仪观观测，或采用用液体静力水水准测量，也也可用精密水水准测量的方方法测定高差差后再算得其其转动角。裂裂缝（或伸缩缩缝）观测则则使用测缝计计或根据其他他的观测结果果进行计算（例例如根据坐标标仪测定的沿沿坝轴线方向向的读数，即即可计算伸缩缩缝在这个方方向的开合度度）。对于工工业与民用建建筑物、地表表形变观测，也也可采用地面面摄影测量的的方法测定其其变形值。以以上这些方法法所使用的仪仪器设备与操操作方法，将将在第2－4章作详细叙叙述。这些方方法不仅用于于前面所列举举的工程建筑筑物，同时也也用于其它建建筑物的变形形观测，例如如桥梁、船闸闸、船坞等。而而这些方法本本身，随着机机械工业、电电子工业等科科学技术的发发展，也在不不断地改进。目目前正在向着着半自动化和和自动化的方方向发展。通过变形观测取取得第一性的的资料，可以以工程建筑物物的状态变化化和工作情况况，在发现不不正常现象时时，应及时分分析原因，采采取措施，防防止事故发生生；并改善运运营方式，以以保证安全。所所以说，变形形观测是工程程管理工作的的耳目。例如如我国某水电电厂的混凝土土大坝，根据据1950年观测的结结果，说明坝坝体渗流量、坝坝基扬压力以以及坝体的水水平位移都很很大，按这些些观测资料的的计算分析，在在发生百年一一遇的洪水时时，大坝将有有倾覆的危险险。因此，对对大坝进行了了紧急加固，从从而提高了它它的稳定性，保保证了安全。其其次，通过在在施工和运营营期间对工程程建筑物原体体进行观测，分分析研究，可可以验证地基基与基础的计计算方法、工工程结构的设设计方法，对对不同的地基基与工程结构构规定合理的的允许沉陷与与变形的数值值，为工程建建筑物的设计计、施工、管管理和科学研研究工作提供供资料。例如如某水库的土土坝，由变形形观测资料的的分析表明，其其变形量不大大，而且日趋趋稳定，与设设计相符；坝坝体浸润线的的实测资料也也与设计接近近。这就是说说，设计正确确，施工质量量良好，可以以按照设计能能力运营。当当然，上述的的分析研究工工作应该有工工程地质、土土力学、工程程结构等专业业的人员共同同进行，其中中，测量人员员要对变形资资料提供几何何解释。为了达到上述各各项目的，通通常在工程建建筑物的设计计阶段，在调调查建筑物地地基负载性能能、研究自然然因素对建筑筑物变形影响响的同时，就就应着手拟定定变形观测的的设计方案，并并将其作为工工程建筑物的的一项设计内内容，以便在在施工时，就就将标志和设设备埋置在设设计位置上。从从建筑物开始始施工就进行行观测，一直直持续到变形形终止。§1-2建建筑物变形观观测的精度和和频率工程建筑物的变变形观测能否否达到预定目目的，要受很很多因素的影影响。其中，最最基本的因素素是观测点的的布置、观测测的精度与频频率，以及每每次观测所进进行的时间。观观测点的布置置与各类工程程的特点有关关，将在§1-3和§1-4中分别举例例说明。变形观测的精度度要求，取决决于该工程建建筑物预计的的允许变形值值的大小和进进行观测的目目的。如何根根据允许变形形值来确定观观测的精度，国国内外还存在在着各种不同同的看法。在在国际测量工工作者联合会会（FIG）第十三届届会议（1971年）工程测测量组的讨论论中提出：“如果观测的的目的是为了了使变形值不不超过某一允允许的数值而而确保建筑物物安全，则其其观测的中误误差应小于允允许变形值的的～；如果观测测的目的是为为了研究其变变形的过程，则则其中误差应应比这个数值值小得多”。也有人认认为精度愈高高愈好，尽可可能提高观测测的精度。由由于观测的精精度直接影响响到观测成果果的可靠性，同同时也涉及到到观测方法和和仪器设备等等。因此，有有关精度的问问题，值得进进一步研究。在工业与民用建建筑物的变形形观测中，由由于其主要观观测内容是基基础沉陷和建建筑物本身的的倾斜，其观观测精度应根根据建筑物基基础的允许沉沉陷值、允许许倾斜度、允允许相对弯矩矩等来决定，同同时也应考虑虑其沉陷速度度。例如，我我国建筑设计计部门在研究究高层建筑物物的倾斜时，根根据前述的观观点以允许倾倾斜值的1/20作为观测的的精度指标。某某综合勘察院院在观测一幢幢大楼的变形形时，根据设设计人员提出出的允许倾斜斜度a=4‰求得顶点的的允许偏移值值为120mm，以其1/20作为最后观观测中误差。即m=±6mm。在生产实践中，求得必要的中误差以后，如果根据本单位的仪器设备和技术力量，能够比较容易地达到精度要求，而且在不必花费很大的精力、不增加很多工作量的情况下，还能达到更高的精度时，也可以将观测精度指标提高。例如前述的情况，在求得m=±6mm后，即按此思想将精度指标提高，取±2mm作为最后的观测中误差。对于根据沉陷速度确定观测精度，是指沉陷延续的时间很长而沉陷量又较小的基础，其观测的精度就应当高些。一般来讲，从实实用的目的出出发，对于连连续生产的大大型车间（钢钢结构、钢筋筋混凝土结构构的建筑物）通通常要求观测测工作能反映映出1mm的沉陷量；；对于一般的的厂房，没有有很大的传动动设备、连续续性不大的车车间，要求能能反映也2mm的沉陷量。因因此，对于观观测点高程的的测定误差，应应在±1mm以内。而为为了科学研究究的目的，往往往则要求达达±0.1mm的精度。对于水工建筑物物，根据其结结构、形状不不同，观测内内容和精度也也有差异。即即使对于同一一建筑物（如如拱坝）的不不同部位，其其观测精度也也不相同，变变形大的部位位（如拱冠）的的观测精度可可稍低于变形形小的部位（如如拱座）。对对于混凝土大大坝，测定变变形值的精度度一般为±1mm；对于土工工建筑物，测测定其变形值值的精度不低低于±2mm。观测的频率决定定于变形值的的大小和变形形速度，以及及观测的目的的。通常要求求观测的次数数既能反映出出变化的过程程，又不遗漏漏变化的时刻刻。下面以基础沉陷陷的观测过程程为例，说明明确定观测频频率的方法。在荷载的影响下下，基础下土土层的压缩是是逐渐实现的的，因此，基基础的沉陷亦亦是逐渐增加加的。一般认认为在砂类土土层上的建筑筑物，其沉陷陷在施工期间间已大部分完完成，而建筑筑在粘土类土土层上的基础础，其沉陷在在施工时期只只完成了一部部分。图1-1为不同类土土层的沉降过过程线，由图图中可看出，对对于砂类土层层上基础的沉沉陷过程可以以分为四个阶阶段：第一阶阶段是在施工工期间，随着着基础上压力力的增加，沉沉陷速度很大大，年沉陷量量达20～70mm。到第二阶阶段，沉降量量就显著地变变慢，年沉陷陷量大约为20mm。第三阶段段为平稳下沉沉阶段，其速速度大约为每每年1～2mm。第四阶段段沉陷曲线几几乎是水平的的，图1－1也就是说到了沉沉陷停止的阶阶段。根据这这种情况，在在观测精度要要求相同时，沉沉陷观测的频频率是变化的的。在施工过过程中，频率率应大些，一一般有三天、七七天、半月三三种周期，到到了竣工投产产以后，频率率可小一些，一一般有一个月月、两个月、三三个月、半年年及一年等不不同的周期。在在施工期间也也可以按荷载载增加的过程程进行观测，即即从观测点埋埋设稳定后进进行第一次观观测，当荷载载增加到25%时观测一次次，以后每增增加15%观测一次。竣竣工后，一般般每一年观测测四次，第二二年两次，以以后每年一次次。在掌握了了一定规律或或变形稳定之之后，可减少少观测次数。这这种根据日历历计划（或荷荷载增加量）进进行的变形观观测称为正常常情况下的系系统观测。除了上述的系统统观测以外，有有时还要进行行紧急观测（临临时观测）这这通常在出现现特殊情况的的前后进行。§1-3工业与民用用建筑物变形形观测的布置置工业与民用建筑筑物的变形观观测包括基础础的观测与建建筑物本身的的变形观测同同。在拟定沉沉陷观测点的的布置方案时时，通常是由由设计部门提提出要求，由由施工组织计计划者提出布布置方案，在在施工期间进进行埋设。观观测点应有足足够的数量，以以便测出整个个基础的沉陷陷、倾斜与弯弯曲，并且能能够绘出等沉沉陷值曲线。同同时，还应考考虑建筑物的的规模、型式式和结构特征征，以及建筑筑场地的工程程地质、水文文地质等条件件。观测点应应牢固地与建建筑物结合在在一起，便于于观测，并尽尽量保证在整整个观测期间间不受损坏。对于民用建筑物物，通常在它它的四角点、中中点、转角处处布置观测点点。沿建筑物物的周边每隔隔10～20m布置一个观观测点；设置置有沉降缝的的建筑物，或或者在新建与与原有建筑物物的连接处，在在其两侧或伸伸缩缝的任一一侧布置观测测点；对于宽宽度大于15m的建筑物，在在其内部有承承重墙或支柱柱时，应尽可可能布置观测测点。为了查查明基础纵横横向的弯曲和和曲折，在其其纵横轴线上上也应埋设观观测点。图1-2为某展览馆馆（采用箱式式基础的民用用建筑物）部部分沉陷观测测点的布置图图。对于一般般的工业建筑筑物来说，除除了在柱子基基础上布设观观测点之外，在在主要设备基基础的四周，以以及动荷载四四周和地质条条件不良之处处也要布置观观测点。图1-3为某重型机机器厂一车间间的沉陷观测测点布置图。对对于高层建筑筑物而言，由由于它层数多多，荷载大，重重心高，基础础深，因此变变形观测的作作用也特别显显著。由于高高层建筑物的的上述特点，在在观测过程中中，除了进行行基础沉陷观观测之外，还还要进行建筑筑物上部的倾倾斜与风振观观测。为了观观测基坑开挖挖过程中地基基的回弹现象象，在施工之之前还应布设设地基回弹观观测点。布点点时应以点数数最少、而又又能测出需要要的地基纵横横断面的回弹弹量为原则。一一般是在建筑筑物的纵横轴轴线上布置观观测点。图1－2图1－3图图1－4为了研究土层压压实的情况，应应布置分层沉沉降观测点，布布点时，最好好是布置在基基础中心线上上，条件不允允许时，也可可以布置在基基坑边缘。分分层沉降观测测点埋设的最最大深度应达达到理论计算算的受压层的的底部，其余余各层观测点点的深度和数数量应根据土土层和应力大大小而定。建筑物的动态变变形观测点的的布置可以用用高大的塔式式建筑物作为为例子。图1-4为高度等于533m的某电视塔塔，它由钢筋筋混凝土塔身身1和钢架天线2组成，塔身身包括下部的的支柱截头锥锥体A、中部截头头锥体B和上部圆柱柱体C，塔重五万万五千吨。为为了测定电视视塔在风力和和日照作用下下的动态变形形，在天线和和塔身的不同同高度（237m、330m、385m、420m、520m、等处），在在其表面沿着着两坐标轴的的方向各布置置了五个观测测点（见图1-4），测定其其相对于底点点（20m高度处）的的摆动幅度。§1-4大坝变形观观测点的布置置方案现在我们分别用用混凝土重力力坝与土石坝坝作为例子，说说明其观测点点的布置方案案。一、混凝土重力力坝现以我国某宽缝缝重力坝为例例，介绍其各各项观测点的的布置。1．垂直位移观观测点的布置置坝体垂直位移包包括基础沉陷陷和混凝土坝坝体本身在垂垂直方向的伸伸缩。其中主主要是基础沉沉陷。根据大大坝基础的地地质条件、坝坝体结构、内内部应力的分分布情况以及及便于观测等等因素，将基基础沉陷观测测点布置在基基础廊道的中中心线与每个个坝段中心线线的交点处（参参看图1-5），原则上上每一个坝段段布设一点，另另外对于重点点坝段（例如如第10、21、27等三个坝段段的基础位于于破碎带很深深的沟槽上，且且坝的高度也也较大；第5、33、35等四个坝段段位于左右岸岸的斜坡上，地地质条件也较较复杂，这些些都认为是重重点坝段），除除了在基础廊廊道内每个坝坝段增加一个个观测点外，并并在横向廊道道或宽缝内增增设了一些观观测点，这些些点除了测量量基础沉陷外外，还用以测测量基础的转转动。另外，为了测定定坝体上下游游两测点的高高差变化情况况，沿某些坝坝段的中心线线在距上下游游面1m处的坝面上上各埋设一个个观测点。在在101m高程横向廊廊道或宽缝处处，对第9、18、21和27等四个坝段段设置了液体体静力水准仪仪（水管式倾倾斜仪）。为为了研究水轮轮机动转时的的振动对坝体体沉陷有无影影响，在靠近近厂房的25～32坝段高程为101m的平台上，埋埋设了7个沉陷观测测点。此外，在升船机机、水轮机等等部位也分别别埋设了沉陷陷观测点。其其具体布置参参见图1-5。2．水平位移观观测点的布置置混凝土坝的水平平位移观测内内容，包括大大致在同一高高程面上不同同点位在垂直直于坝的纵向向轴线方向的的水平位移（例例如用引张线线法与视准线线法测量的位位移）；在同同一铅垂线的的不同高程面面上的水平位位移（例如用用正锤线以坐坐标仪测量的的水平位移）；；以及任意点点在任意方向向的水平位移移（例如用前前方交会法测测得的水平位位移）。对于于前面列举的的混凝土大坝坝来说，其水水平位移观测测点的布置如如图1-6所示。河床坝段下部的的水平位移，在在高程为101m的廊道内设设置了两条引引张线，以测测定8～31坝段的水平平位移。其中中8～24坝段的引张张线长408m，25～31坝段引张线线长151m。河床坝段顶部的的水平位移，在在高程为159m的廊道内设设置了一条引引张线，长644m，以测定8～31坝段上部的的水平位移。引引张线的端点点设在坝体内内，其位移量量由设在其附附近的倒锤线线来测定。两岸联接坝段及及坝下游面的的水平位移，采采用前方交会会法测定。观观测点设在基基础较差、构构造单薄的坝坝段，通常将将其埋设在坝坝下游面的不不同高程处。另另外，还在坝坝顶上设置了了五条视准线线，以测定这这些联接坝段段的相对水平平位移。为了测量坝体的的挠度，在右右13、右5、7-8、9-10、18-21、26-27、31、34、36、39坝段共十一一处的或接缝缝竖井内布设设了正锤线，除18、21两个坝段外，正锤线的上部悬挂点都设置在坝顶162m高程面处。9-10、18、21坝段的三条正锤线的底部设置在87m高程的基础廊道内，其余的正锤线的底部则在101m高程的廊道内。在7-8、31、36三坝段的正锤线是和倒锤线互相联系的。倒锤线的锚块固定在坝的基础面以下20-30m的基岩内，以它作为引张线端点和正锤线固定观测点的控制。也就是说，根据倒锤线测定引张线端点和正锤线固定观测点的位移值。图1－5图1－6二、土石坝土石坝的结构要要比混凝土坝坝简单，一般般均将变形观观测点布设在在坝面上，而而且将水平位位移与垂直位位移的观测标标志设在同一一个观测点上上。但是在国国外，也有在在土石坝内设设置观察廊道道的，例如：：埃及的阿斯斯旺堆石坝，就就是粘土心墙墙的不同高程程面上设置了了三条观察廊廊道，在此廊廊道内观测心心墙的变形。我我国兴建的土土石坝，为了了便于施工，均均未设置廊道道。观测点位置的选选择，应该使使它有代表性性，而且能控控制坝体主要要变化的情况况。例如，最最大坝高处、合合拢段、坝内内有泄水底孔孔处、坝基地地质不良以及及坝底地形变变化较大之处处，但同时也也要观测变形形的全貌，其其它地段也应应布点。布点点时可沿坝轴轴线方向以河河床中心最大大坝高处为起起点向两端布布设。横断面面一般为40-800m，对于横断断面形状基本本相同而基础础又没有多大大变化的长坝坝，间距可以以适当加大。但但观测横断面面的数量不能能太少，以免免绘制等沉陷陷图时产生困困难。在土石石坝的横断面面上，一般右右平行于坝方方向布设4-5条观测断面面。例如在迎迎水坡面正常常高水位以上上，心墙顶部部或坝顶，背背水坡的每道道创台上等处处布置观测点点。为了便于于用视准线法法观测水平位位移，各断面面上的观测点点应该在平行行于坝轴线的的同一条直线线上。图1-7为某水水库土坝观测测点的布置。因因为该坝为拆拆线形，所以以在坝体上也也设置了视准准线的端点。例例如Ⅰ-4，Ⅱ-4……点。由于该土坝比较较长，所以除除了背水坡面面的第五条视视准线外，其其它的四条都都是分段观测测的，以使工工作方便，并并减少观测时时望远镜照准准误差的影响响。图中Ⅱ-2，Ⅲ-3、Ⅲ-3……等点，即为为中间安置仪仪器的工作基基点。§1-5基基准点的选择择与控制网的的布设前面讨论了工程程建筑物变形形观测点的布布设方法，根根据这些观测测点在垂直方方向和水平方方向的位移值值，我们即可可以求得所需需的变形值，从从而进行分析析、研究建筑筑物的状况。要要求得这些观观测点的变动动，必须要有有一些固定（相相对地固定）的的点子作为基基准。根据它它们来进行测测量，以求得得所需要的位位移值。工程建筑物兴建建以后，其周周围地区受力力的情况随着着离开它的水水平距离与垂垂直距离（深深度）的改变变而变化。离离开建筑物愈愈远，深度愈愈大，地基受受力愈小，亦亦即受建筑物物的影响愈小小。由此可见见，为了达到到使基准点稳稳定的要求，可可有两种方法法：一是远离离工程建筑物物，一是深埋埋。但我们应应该全面地研研究这个问题题。如果只要要求其稳定，上上述的两种方方法就把问题题解决了。然然而，我们还还必须看到矛矛盾的另一方方面：如果基基准点离建筑筑物远了，测测量工作量就就加大，测量量误差的累积积也随之加大大，所测得的的位移值的可可靠程度就小小；如果将标标志埋设很深深，既费人力力，又费物力力，也不经济济。这就是不不利的一方面面。基准点的的选择与控制制网的布设，就就是要全面地地考虑、合理理地解决作为为变形观测依依据的基准点点的布设问题题。图1－7对于建筑在土土质基础上的的建筑物，如如工业与民用用建筑物，在在布设基准点点时，应考虑虑到地基土层层在受到建筑筑物荷载以后后压力扩散的的影响。它们们必须布设在在压力扩散范范围以外的地地区。当考虑虑基准点的埋埋设深度时，应应充分估计到到地下水位变变化以及冻土土深度对它的的稳定性的影影响。基准点点标志的底部部不应设置在在地下水位变变化的范围内内，而应该埋埋设至最低地地下水位以下下或与最低地地下水位齐平平；对于在冻冻土区埋设的的标志，除了了把它们埋设设至冻土深度度以下外，埋埋设的方法也也应该注意。根根据我国的实实践经验，对对于用钻机钻钻孔就地浇灌灌的混凝土标标志，其受冰冰冻的影响而而发生的上升升和下降的幅幅度是相当大大的，而对于于预制混凝土土标志挖坑埋埋设的情况，它它们就比较稳稳定。因此在在冻土区埋标标时，应将它它们预制成截截头锥体，挖挖坑埋设。至至于标志本身身，为减少其其自重而引起起的沉陷，应应该做得轻些些，并且其底底部的面积应应该适当地加加大。对于基准点的布布置，可以大大坝变形观测测的要求为例例，从垂直位位移观测与水水平位移观测测两方面来讨讨论给它们的的基准点的布布置问题。一、垂直位移观观测的基准点点布置建筑在岩石基础础上的混凝土土坝的垂直位位移比较小，要要以较高的精精度观测，才才可以显示其其变化的规律律。从大坝的的整体来看，各各部分均匀的的垂直位移，只只要是在规定定的允许限值值内，对于坝坝体的危害并并不严重，面面各部分不均均匀的垂直位位移，则对坝坝体的安全影影响很大。因因此一般都是是在大坝下游游布设一级或或两级水准点点。根据离坝坝最近的点子子（称为工作作基点）定期期地对各观测测点进行精密密水准测量，以以求得各点在在某一时间段段内的相对垂垂直位移值。另另外还要定期期地（其周期期要比前者为为长）根据远远处稳定的水水准点（称为为水准基点）对对工作基点进进行精密水准准测量，以求求得工作基点点的垂直位移移值。从而将将各观测点的的垂直位移值值加以改正，求求得它们在该该时间段内的的绝对垂直位位移值。如果果有根据认为为布设在坝体体附近的水准准点是稳定的的，也就是一一级布点的情情况，就可免免除后面所讲讲的那一项工工作。前面列举的某混混凝土大坝垂垂直位移观测测基准点的选选择与控制网网布情况如下下：关于水准基点的的选择，最初初设想大坝建建成蓄水后，沉沉陷影响范围围约为5km左右，故在在沿坝下游的的两岸每隔ikn（见图1-8）左右布设设一座水准标标志，右岸共共布设13座，左岸为12座。并以右右岸下游距坝坝5.3km处布设的一一座平洞标志志（沉01）作为水水准基点，了了一条全长25km的一等水准准环线。大坝建成后，根根据观测资料料表明坝下游游区地表沉陷陷的范围超过过了5km，为了校核核水准基点的的稳定性和进进一步探索下下游地区的沉沉陷范围同，于于是将下游水水准环线上的的最远点延伸伸到18.3kkm处的洪山咀咀主点，在其其间增高了沉沉09与沉10（图1-8中未绘出）两两座标志，待待找出确切的的沉陷范围后后，再确定新新的起算水准准基点。关于土石坝垂直直位移观测中中基准点的布布置，可以在在不同高程的的各条视准线线两端，在两两岸地质条件件较好之处布布设工作基点点，以便于测测量各条视准准线上观测点点的垂直位移移值。另外在在坝的影响区区域以外，再再选择稳定的的水准基点，使使其与工作基基点组成环线线，用以检核核它们的高程程变化。图1-9表示前面例例举的某土坝坝垂直位移观观测中水准点点的布置。图1－8图1－9二、水平位移观观测前面已经讲过，大大坝水平位移移的方法较多多，因此其基基准点的选择择与控制网的的布设情况也也比较复杂。现现在分别叙述述如下：1．视准线法和和激光准直方方法对于布设在直线线型的土石坝坝或混凝土坝坝顶上观测点点的水平位移移，主要是采采用视准线法法和激光准直直方法观测。因因为它们速度度快，精度较较高，计算工工作也较简单单。当采用这这一方法时，主主要的是要求求它们的端点点稳定，所以以必须要作适适当的布置，采采用适当的方方法来检核这这一要求是否否满足。前面面曾谈到视准准线（或激光光准直）的端端点都要设在在坝体附近，很很难保证它稳稳定不动，所所以只能是定定期地测定端端点的位移值值，而将观测测值加以改正正。视准线和激光准准直端点位移移值的测定，根根据坝区的地地形、地质条条件以及测量量的精度要求求，可以采用用如下各种方方法。（1）三角测量量法在坝的下游地区区建立一短边边的三角网，将将此网的基线线与起算点选选择在变形区区域以外，而而将视准线的的端点包括在在此三角网中中，定期地对对此三角网进进行观测，求求出各端点在在不同时期的的坐标值，加加以比较，即即可得出端点点的位移值。图1-10为我国某混凝土大坝测定视准线端点位移所布设的三角网。图中1-3为基线，9-10为视准线。（2）后方交会会法在地形与地质条条件适宜的地地区，可以在在视准线端点点四周的稳定定岩石上选择择几个检核点点，利用这些些点用后方交交会法来测定定端点的位移移值。例如图图1-10中的10点（视准线线的左岸端点点）除了用三三角测量方法法外，还采用用了后方交会会法，经资比比较。图1－10（3）检核视准准线法在坝面或坝顶上上所布设的视视准线的延长长线上，选择择地基稳定处处设置观测墩墩，以形成检检核视准线。用用此视准线来来检核坝上视视准线端点在在垂直于坝轴轴线方向的位位移。前面例例举的某土坝坝，就采用这这种方法。图图1-9中也表示出出了检核视准准线的布置。为为了用第二种种方法进行检检核，该坝还还采用了三角角测量法，布布设了一个中中点多边形，以以测定Ⅱ-1，Ⅱ-3，及Ⅲ-5折等点的位移移值。2．引张线法对于直线型混凝凝土大坝坝体体廊道内布设设的观测点，可可采用引张线线法进行水平平位移观测。廊廊道内的引张张线与坝面上上的视准线的的情况相似，也也要测定其端端点的位移值值，以便将观观测点的位移移值加以改正正（如果引张张线端点设在在确实稳定的的岩石上，就就不要测定这这项改正值）。在廊道内测定引引张线端点的的位移值，一一般是在其附附近设置倒锤锤线，在坝体体上钻孔（或或利用已有的的竖井）直到到稳定的基岩岩上。然后在在孔底锚以不不锈钢丝，在在上部使用浮浮托装置，将将铜线垂直地地拉紧。这就就在廊道内提提供了基准点点。根据此点点测定引张线线端点的位移移值。挠度观测所使用用的正锤线，一一般用来测定定各不同高程程面上的点相相对于坝底点点的相对位移移，若要求得得观测点的绝绝对位移时，坐坐标仪的在位位置的位移根根据倒锤线来来测定。倒锤线除了在坝坝体廊道内作作为基准点外外，同样也可可以用来作为为坝顶视准线线、激光准直直系统等的外外部基准点。例例如，我国某某水利枢纽的的三号船闸的的变形观测，就就利用倒锤线线作为基准点点。南非的卡卡瑞巴（Karibba）拱坝，也也在靠近两岸岸的廊道内，钻钻以60m深的钻孔至至基岩，安装装倒锤线。再再在廊道进口口的外面设立立观测墩，以以此两条倒锤锤线为基准点点，控制观测测墩位置的变变化。使用导导线方法在拱拱坝廊道内侧侧定坝体水平平位移时，通通常也是以倒倒锤线为基准准点来测定导导线端点的水水平位移。3．前方交会法法对于混凝土坝下下游面上的观观测点以及对对于拱坝的观观测，常采用用前方交会法法。这时系以以坝下游地区区的控制点为为测站，对观观测点进行前前方交会，从从而求得其位位移值。用基基准线法求得得的位移值为为垂直于基准准线方向的分分量，而用前前方交会法则则可求得位移移值的总量，这这是该法的优优点。为了提高前方交交会法测量的的精度，测站站点距离观测测点不应太远远，并能构成成良好的交会会图形。这样样，测站点的的稳定性就受受到影响。所所以，与垂直直位移观测的的情况一样，一一般常分两级级布设控制网网，即先在下下游距坝较近近之处布设工工作基点，然然后再在距坝坝较远、地质质条件良好之之处设置基准准点，用三角角测量的方法法根据基准点点来测定工作作基点的稳定定性。前面例例举的某混凝凝土大坝的前前方交会观测测，就是采用用这种布设控控制网的方法法。图1-11为其基准点点的布置方案案。由于变形观测的的成果对于说说明工程建筑筑物的安危、验验证设计理论论与施工方法法是否正确，影影响很大，对对于作为测定定观测点位移移值依据的工工作基点或基基准线端点的的检核测量，必必须可靠。因因此，常常采采用两种完全全独立的方法法进行观测。例例如前面提到到图1－11的某土坝的视准准线端点，一一方面用检核核视准线法，同同时又用三角角测量法；某某混凝土重力力坝的视准线线端点，一方方面用三角测测量法，同时时又用后方交交会法。国外外也有这种情情况，例如英英国的莱恩·布瑞安尼（LlynBriannne）堆石坝，它它的变形观测测是用三维的的三边测量观观测的，同时时还用了三角角测量与精密密水准测量的的方法进行检检核，两种方方法所得的成成果是符合的的，这样就可可确认观测成成果的可靠性性。第二部分垂垂直位移观测测§2-1水准基点、工工作基点及观观测点的标志志构造与埋设设建筑物垂直位移移观测的目的的是测定基础础和建筑物本本身在垂直方方向上的位移移。在建筑物物施工初期，基基坑开挖时表表面荷重卸除除，使基底产产生回弹现象象；随着建筑筑物施工进展展，荷重不断断增加，又使使基础产生下下沉；由于外外界气温变化化，建筑物本本身在垂直方方向上亦有伸伸缩。可见垂垂直位移观测测（又称沉陷陷观测）应该该在基坑开挖挖之前开始进进行，而贯穿穿于整个施工工过程中，并并继续到建成成后若千年，直直至沉陷现象象基本停止。为了测定建筑物物的沉陷，就就要在最能反反映建筑物沉沉陷的位置埋埋设观测点。为为了测定形观观测点的沉陷陷，要地建筑筑物附近，既既便于观测，又又比较稳定的的地点埋设工工作基点，用用来测定观测测点的沉陷。至至于工作基点点本身有否变变动，要由离离建筑物较远远的水准基点点来检测。为了检查水准基基点本身的高高程在否变动动，可将其成成组地埋设，通通常每组三点点，并形成一一个边长约100m的等边三角角形，如图2-1所示。在三三角形的中心心，与三点等等距的地方设设置固定测站站，由此测站站上可以经常常观测三点间间的高差，这这样便可判断断出水准基点点的高程有无无变动。水准基点是沉陷陷观测的基准准点，所有建建筑物及其基基础的沉陷均均根据它来确确定，因此它它的构造与埋埋设必须保证证稳定不变和和长久保存。对对于大型水利利枢纽，水准准基点应埋设设在河流两岸岸的下游方向向，而且在之之外；工业建建设场地大多多位于平坦地地区，由于覆覆盖土层较厚厚，往往采用用深埋标志作作为基准点。图2－1水准基点应尽可可能埋设在基基岩上，此时时，如地面的的覆盖层很浅浅，则水准基基点可采用如如图2-2所示的地表表岩石标类型型。为了避免温度变变化的影响，有有时还可采用用平峒岩石标标，如图2-3所示，这种种标是选择完完整岩体开凿凿平峒建标。平平峒出口处作作一过渡室，过过渡室有内、外外两扇门，内内门通平峒，外外门通峒外。在在平峒内埋设设内标点，过过渡室埋设外外标点。工作作时，将水准准仪安置在平平峒内，关闭闭过渡室之外外门，等到过过渡室温度与与平峒内一致致时，将内标标点的高程传传至外标点。此此后关闭内门门，开启外门门，将仪器置置于峒外，待待过渡室内温温度与外界温温度调和后，将将高程传至峒峒外，这样可可避免由于视视线通过不同同温度的空气气而产生的折折光影响。图2－2图2－3在覆盖较厚的平平坦地区，采采用钻孔穿过过土层和风化化岩层达到基基岩埋设钢管管标志，如图图2-4所示。在常常年温度变化化幅度很大的的地方，当岩岩石上部土层层较深时，为为了避图2－4免由于温度变化化对标志高程程的影响，还还可采用深埋埋双金属标。如如图2-5所示，此种种标志系由膨膨胀系数不同同的两根金属属管（例如钢钢和铝）组成成。在两根管管的顶部装有有读数设备，如如图2-6所示。由此此读数设备上上，可以得出出由于温度变变化所引起两两管长度变化化的差数△，由△值便可计算算出金属管本本身长度的变变化。其原理理如下：设以钢、铝制成成两根金属管管，原长均为为L0，受热后各各自伸长：L钢=L0+LL0a钢t=L0+△L钢L铝=L0+LL0a铝t=L0+△L铝其中t为标志各各层高程处温温度改变之平平均值，其数数值不知，而而两金属管之之长度差值△=L钢－L铝=△L钢－△L铝=L0t(a钢-a铝)，因此得：：移项后得：已知钢的线胀系系数数为0.0000012/℃铝的线胀系系数为0.0000024/℃则得：△L钢=－△，△L铝=－2△。但是也应该指出出：：设置深埋埋双双金属标的的过过程还是相相当当复杂的。首首首先，必须须具具有处理得得很很好的金属属管管，而且当当埋埋设深度很很大大时金属管管很很长，往往往容容易产生挠挠曲曲，这样，所所所得改正数数的的误差可能能要要大一些。如果地质条件许许可可，也可以以采采用图2-7所示的浅埋埋标志。这这时时应注意将将支支柱埋图2－5图2－6图2－7设至最低地下位位以以下，对于于冻冻土区要埋埋至至冻土深度度以以下。水准基点可根据据工工程建筑物物的的特点和地地层层结构，从从上上述类型中中选选取，但为为保保证基准点点本本身的稳定定可可靠，应尽尽量量使标志的的底底部座落在在岩岩石上。因因为为埋设在土土中中的标志，受受受土壤膨胀胀和和收缩的影影响响不易稳定定。至于工作基点，一一般采用地表表岩石标。当当建筑物附近近的覆盖土层层较深时，可可采用浅埋的的土中标。沉陷观测点应布布设设在最有代代表表性的地点点。这这要看建筑筑物物基础附近近的的地质条件件、建建筑结构、内内内部应力的的分分布情况，还还还要考虑便便于于观测等。埋埋埋设时注意意观观测点与建建筑筑物的联结结要要牢靠，使使得得观测点的的变变化能真正正反反映建筑物物的的情况。关于观测点的标标志志结构，系系根根据工程的的特特点和观测测点点埋设的位位置置来确定。对于工业与民用用建建筑物，常常采采用图2-8所示的各种种观测标志志。其其中（a）为钢筋混混凝土基础础上上的观测点点，它它是埋设在在基基础面上的的直直径为20mmm、长80mmm的铆钉；（b）为钢筋混混凝土柱上上的的观测点，它它它是一根截截面面为30×300×5mm、长150mmm的角钢，以60°的倾斜角进进入混凝土土内内；（c）为钢柱上上标志，它它是是在角钢上上焊焊一个铜头头后后再焊到钢钢柱柱上的；（d）为隐蔽式式的观测标标志志，观测时时将将球形标志志旋旋入孔洞内内，用用毕即将标标志志旋下，换换以以罩盖。图2－8对于混凝土坝，为为了测定基础础沉陷和混凝凝土坝体本身身在垂直方向向的伸缩，必必须在基础岩岩石和坝顶混混凝土面上埋埋设沉陷观测测点。基础沉陷观测一一般般在基础廊廊道道内进行。根根根据廊道底底面面浇筑的混混凝凝土板厚薄薄不不同，以及及廊廊道断面尺尺寸寸大小，可可选选择各种标标点点。对于基基础础地质条件件较较差，廊道道混混凝土底板板较较厚的重点点坝坝段，可埋埋设设内外钢管管标标点，如图2-9所示。埋设设时，先将将内内钢管埋于于基基础岩石下下11m处，随着着混凝土浇浇筑筑上升，钢钢管管接至基础础廊廊道底板面面时时再焊接标标心心，并在内内钢钢管上按一一定定安装电阻阻温温度计，以以便便于测量钢钢管管的温度变变化化和计算钢钢管管长度改正正数数；内外钢钢管管用橡皮圈圈隔隔开。当廊廊道道底板很薄薄时时，混凝土土底底面的沉陷陷即即可代表基基础础沉陷，这这时时可在混凝凝土土底板上埋埋设设混凝土嵌嵌心心标点。如如图图2-10所示。如有有图2－9图2－10图2－11的基础廊道底面面不不浇混凝土土，亦亦可将此种种嵌嵌心直接埋埋设设在基础岩岩石石上。当基基础础廊道内没没有有条件埋设设水水准标点或或基基础廊道的的高高度低于3mm、无法竖立立水准标尺尺时时，可在高高出出廊道底板板11.4m处的的侧墙上埋埋设设墙上标点点，如如图2-11所示。观测测时采用特特制制的微型水水准准尺。它是是一一根长3000mm、宽35mmm、厚2mm不锈钢钢尺。尺面面分分划采用线线条条式（尺面面上上有两排分分划划线条，分分划划的间隔为为11cm或5mm，两排排分划上、下下下错开一个个常常数，以检核核读数有否否粗粗差），尺尺子子下端焊一一铜铜质轴套，使使使其内径比比墙墙上标点上上的的铜质标心心的的直径大0..2mm，将将微型水准准尺尺直接套在在铜铜质标心上上即即可进行观观测测读数。对于坝顶混凝土土面面的垂直位位移移观测点以以及及厂房水轮轮机机平台等附附属属工程的沉沉陷陷观测点，均均均可采用类类似似图2-10的混凝土嵌嵌心标点。对于土坝上的沉沉陷陷观测点，可可可采用如图2-12所示的土基基标点。埋埋设设时先控一一坑坑，在坑内内浇浇混凝土墩墩，混混凝土顶部部埋埋一铜质标标头头，标头露露出出混凝土表表面面0.5～1cm，标点四周周用混凝土土浇浇筑标盒，顶顶顶面加保护护盖盖。图2－12§2-2沉沉陷观测所谓沉陷观测，就就是定期地测测量观测点的的相对于水准准点的高差以以求得观测点点的高程，并并将不同时期期所得的高程程加以比较，得得出建筑物的的沉陷情况的的资料。目前沉陷观测中中最最常采用的的是是水准测量量方方法（有时时采采用液体静静力力水准测量量的的方法。参参见见§2-4）。对于中中、小型厂厂房房和土工建建筑筑物沉陷观观测测可采用普普通通水准测量量；；而对于高高大大重要的混混凝凝土建筑物物，例例如大型工工业业厂房、高高层层建筑物以以及及混凝土坝坝，要要求其沉陷陷观观测的中误误差差大于1mmm，因而，就就得采用精精密密水准测量量的的方法。工业与民用建筑筑物物的变形观观测测中进行工工作作最多的是是基基础沉陷观观测测。对于建建造造在深度为8～10m以上的基坑坑中的基础础，需需要观测基基坑坑回弹。观观测测时所用的的标标志埋设在在基基础各部分分所所钻的钻孔孔中中，标志顶顶头头高程应低低于于基坑底面面00.5m左右右。埋设时时，先先将标志（一一般为一节节钢钢管，管顶顶焊焊一半圆形形端端头，管壁壁钻钻有孔眼）吊吊吊入钻孔底底部部，浇筑水水泥泥砂浆，使使标标志与土层层（或或岩层）团团结结。图2－13深式标志高程变变化化的观测一一般般采用一种种特特制的钢线线尺尺（或钢尺尺）悬悬吊重锤与与标标顶接触的的办办法。如图2-13所示。测量量时必须使使重重锤与水准准标标点很好的的接接触，因此此需需要多次地地将将重锤拉上上放放下，进行行检检查。图2－14工业与民有建筑筑物物沉陷观测测的的水准线路路（从从一水准点点到到另一水准准点点）应形成成闭闭合线路，如如如图2-14所示。与一一般的水准准测测量相比较较，所所不同的是是视视线长度较较短短；一般不不大大于25m，一次次安置仪器器可可以有几个个前前视点。在在不不同的观测测周周期中，仪仪器器应安置在在同同样的位置置上上，以削弱弱系系统误差的的影影响。对于于中中、小型厂厂房房采用三等等水水准测量；；而而对于大型型厂厂房、连续续生生产的设备备基基础与动力力基基础、高层层混混凝土框架架结结构等，采采用用二等水准准测测量。对于埋设在基础础上上的观测点点，在在埋设之后后就就开始第一一次次观测，往往后后随着荷重重的的逐步增加加（例例如砌筑墙墙壁壁或安装设设备备后，机器器开开始工作之之前前等），重重复复进行观测测。在在运行期间间重重复观测的的周周期，根据据沉沉陷的快慢慢而而定：每月月、每每季、每半半年年或每年观观测测一次，一一直直到全停止止为为止。由于在观测各个个基基础时水准准路路线往往不不很很长，并且且其其闭合差一一般般不会超过1～2mm，因此闭合合差可按测测站站平均分配配。如如果观测点点之之间的距离离相相关很大，则则则闭合差可可以以按距离成成比比例地分配配。为了测定混凝土土坝坝的基础沉沉陷陷和混凝土土坝坝体本身在在垂垂直方向的的伸伸缩，在基基础础与坝顶面面埋埋设了沉陷陷观观测点。为为了了测定这些些观观测点的沉沉陷陷，在靠近近坝坝的下游两两岸岸，设置工工作作基点（如如图图1-8中的左I03、左I04和沉04）。而工作作基点的变变动动情况，要要由由离坝较远远的的水准基点点（如如图1-8中的沉01）来进行联联测。对于于前前一种观测测、称称之为观测测点点观测；后后一一种观测，称称称为基准点点观观测。下面面分分别叙述这这两两种观测在在线线路形状、精精精度要求、仪仪仪器设备、操操操作方法、观观观测周期以以及及成果的检检查查计算等方方面面的特点。一、基准点观测测大坝下游工作基基点点与水准基基点点间所布设设的的水准环线线（左左、右岸水水准准路线连成成一一体，可使使整整个坝区的的高高程成果资资料料统一），一一一般要求每每公公里水准测测量量高差中数数的的中误差不不大大于0.5mmm。采用精精密水准仪S0.5和因瓦瓦水准尺进进行行施测。作业方法基本上上按按一等水准准测测量规定进进行行，由于工工作作条件的不不同同，操作方方法法上有其特特点点为。例如如，由由于沉陷观观测测是固定线线路路，重复进进行行。为便于于观观测，消除除一一些误差的的影影响，通常常在在转点处埋埋设设简便的金金属属标头作为为立立尺点。由水准基点到工工作作基点的联联测测，每年进进行行一次（或或两两次），尽尽可可能固定月月份份，即选择择外外界条件相相近近的情况进进行行观测，以以减减少外界条条件件对观测成成果果的影响。水准环线是分段段（例例如每段1kkm左右）进进行观测，各各各段往、返返测测高差较差差不不得超过（R为测段水准准路线长度度，以km计）。往、返观测的高高差差加标尺长长度度改正后计计算算往返高差差较较差。高差差较较差合格后后，根根据加标尺尺长长度改正后后的的往返高差差计计算高差中中数数，再由高高差差中数计算算环环线闭合差差。将将环闭合差差按按各测段线线路路长度进行行分分配。然后后，由由水准基点点的的高程推算算工工作基点（和和和沿线各水水准准点）的高高程程，再与各各点点的首次观观测测高程比较较，可可得工作基基点点（和沿线线各各水准点）高高高程的变化化值值。从这些些水水准点高程程的的变化，还还可可以了解坝坝坡坡下游地面面的的沉陷情况况。按照上规定所施施测测的精密水水准准测量，根根据据生产单位位的的经验，每每公公里高程的的传传递精度可可以以达到0.55mm的要求求。每公里水准测量量高高差中数的的中中误差可按按下下式计算：：而（I=1,2,……n）式中n为水水准环线线的测段数数；；RRii为各测段的的线路长度度，以km计；ddii为各测段往往返高差的的较较差，以mm计，它们的的权各为pi/2。二、观测点观测测混凝土坝观测点点的的沉陷是根根据据两岸的工工作作基点来测测定定的。对于于建建筑在岩基基上上的混凝土土坝坝，其沉陷陷观观测中误差差要要求不超过±1mm。一般般采用精密密水水准仪，按按二二等水准测测量量操作规定定进进行施测。由由由于沉陷观观测测在施工过过程程中就开始始，因因此受施工工干干扰大。而而且且大部分观观测测是在廊道道内内进行，由由于于有的廊道道高高度不够，有有有的廊道底底面面呈阶梯形形等等，使得立立尺尺、架仪器器和和观测都受受到到一定限制制，尤尤其是基础础廊廊道，高低低不不平，起伏伏坡坡度变化大大，使使得视线很很短短（有的短短到到3m），因此此，每公里里的的测站数很很多多。根据生生产产单位的经经验验，对观测测点点的观测作作了了如下补充充规规定：1．设置固定的的置镜镜点与立尺尺点点，使往、返返返测或复测测能能在同一路路线线上进行；；2．使用固定的的仪器器、标尺；；3．仪器至标尺尺的距距离，最长长不不得超过400m，每站的的前后视距距差差不得大于于00.3m，前前后视距累累积积差不得大大于于1m，基辅差差不得超过过00.25mmmm；4．每次观测进进出廊廊道前后，仪仪仪器、标尺尺均均需凉置半半小小时以且再再进进行观测；；5．在廊道内观观测采采用手电筒筒照照明。大坝沉陷观测的的周周期，在施施工工期间和运运转转初期次数数较较密，而运运转转后期，当当已已掌握变形形规规律后，测测次次可适当减减少少，但在特特殊殊情况下（暴暴暴雨、洪峰峰、地地震），除除规规定的周期期观观测外，尚尚应应增加补充充的的测次。测定观测点沉陷陷的的水准路线线大大多敷设成成两两工作基点点之之间的附合合路路线。每次次观观测值均要要加加标尺长度度改改正。根据据视视线短、每每公公里线路测测站站数很多的的特特点，对附附合合线路闭合合差差采取按测测段段的测站数数多多少进行分分配配的方法。然然然后，根据据工工作基点的的高高程推算各各沉沉陷观测点点的的高程，而而对对于钢管标标点点还要加钢钢管管温度改正正（即即由该次观观测测时温度改改正正到首次观观测测时的温度度），将将本次计算算的的各观测点点高高程与各点点首首次观测的的高高程比较，即即即可求得各各观观测点相对对于于本点首次次观观测的沉陷陷量量（其符号号规规定：下沉沉为为正；上升升为为负）。还还需需指出，工工作作基点本身身逐逐年也会有有些些下沉，但但各各次沉陷观观测测点高程仍仍以以工作基点点的的首次高程程作作为起算高高程程，而将工工作作基点各年年的的下沉量视视为为一常数，在在在分析资料料时时一并考虑虑。附合水准路线上上一一测站高差差中中数的中误误差差可按下式式计计算：而其中n为附附合水准准路线的测测段段数；NNii为各测段的的测站数；；ddii为各测段往往返测高差差较较差，以mm计，它们的的权各为。离工作基点最远远的的观测点，其其其高程的测测定定精度最低低。最最弱点相对对于于工作基点点的的高程中误误差差按下式计计算算：而式中K1、K22为由两工作作基点分分别测到最最弱弱点的测站站数数。沉陷量是两次观观测测高程之差差。因因此，最弱弱点点沉陷量的的测测定中误差差，应应满足±1mm的精度度要求。§2-3倾倾斜斜观测测定建筑物倾斜斜的的方法有两两类类：一类是是直直接测定建建筑筑物的倾斜斜；；另一类是是通通过测量建建筑筑物基础相相对对沉陷的方方法法来确定建建筑筑物的倾斜斜。直接测定建筑物物倾倾斜的方法法中中最简单的的是是悬吊垂球球的的方法，根根据据其偏差值值可可直接确定定建建筑物的倾倾斜斜，但是由由于于有时在建建筑筑物上面无无法法固定悬挂挂垂垂球的钢丝丝，因因此对于高高层层建筑、水水塔塔、烟囱等等建建筑物，通通常常采用经纬纬仪仪投影或测测水水平角的方方法法来测定它它们们的倾斜。如图2-15（a），根根据建筑物物的的设计，A点与B点位于同一一竖直线上上，当当建筑物发发生生倾斜时，则则则A点对B点移动了某某一数值a，则该建筑筑物的倾斜斜为为（12－1）因此，为了确定定建建筑物的倾倾斜斜，必须量量出出a和h的数值，其其中h的数值一般般已知；当h未知时，则则可对着建建筑筑物设置一一条条基线，用用三三角测量的的方方法测定。这这这时经纬仪仪应应设置在离离建建筑物较远远的的地方（距距离离最好在1.5h以上），以以减少仪器器纵纵轴不垂直直的的图2－15影响。对于a值值而而言，如果A′是屋角上的的标志，可可用用经纬仪将将其其投影到B点的水平上上而量得。投投投影时经纬纬仪仪要在固定定测测站上很好好地地对中，并并严严格整平，用用用盘左、盘盘右右两个度盘盘位位置往下投投影影，取其中中点点，并量取取中中点与B点在视线方方向的偏离离值值a1；再将经纬纬仪移到与与原原观测方向向约约成90°的方向上，用用用同样的方方法法可以求得得与与视线垂直直方方向的a2值。然后用用矢量相加加的的办法，即即可可求得该建建筑筑物的偏歪歪值值a，如图2-15（b）所示。还可用用水水平角的方方法法来测定倾倾斜斜。图2-16是用这种方方法测定烟烟囱囱倾斜的例例子子。离烟囱50～100m远，在在互相垂直直方方向上很好好地地标定的两两个个固定标志志作作为测站。在在在烟囱上标标出出作为观测测用用的标志点1、2、3和4，同时选择择通视良好好的的远方不动动点点M1和M2。然后从测测站1用经纬仪测测量水平角角1）、（2）、（3）和（4），并计算算半和角，它它们分别表表示示烟囱上部部中中心a和烟囱勒脚脚部分中心b之方向。知知道测站1至烟囱中心心的距离，根根根据a与b的方向差，可可可计算偏歪歪分分量a1。同样在测测站2上观测水平平角（5）、（6）、（7）和（8），重复前前述计算，得得得到另一偏偏歪歪分量a2。用矢量相相加的办法法求求得烟囱上上部部相对于勒勒脚脚部分的偏偏歪歪值a（还可根据据相似三角角形形原理计算算烟烟囱上部相相对对于基础底底座座的偏歪值值）。利利用公式（12-1）即可算出出烟囱的倾倾斜斜度。我们亦可以用测测定定建筑物基基础础相对沉陷陷的的方法来确确定定建筑物的的倾倾斜。例如如对对于混凝土土重重力坝，因因为为各坝段基基础础的地质条条件件不同（如如有有的坝段位位于于岩石破碎碎带带，其强度度比比完整岩石石低低得多）。由由由于坝体结结构构的关系，坝坝坝体各部分分的的混凝土重重量量不相等，以以以及水库蓄蓄水水后，库区区地地壳承受很很大大的静水压压力力，使地基基失失去原有的的平平衡条件，这这这图2－16些因素都会使坝坝的的基础产生生不不均匀沉陷陷（即即基础倾斜斜），因因而使得坝坝体体产生倾斜斜。倾斜观测点的位位置置往往与沉沉陷陷观测点配配合合起来进行行布布置。例如如混混凝土重力力坝坝要在基础础廊廊道（或坝坝体体的下部）布布布置沉陷观观测测点。对于于地地质条件较较差差的坝段和和重重点分析研研究究的坝段，可可可在其横向向廊廊道或宽缝缝的的两端增设设一一些沉陷观观测测点。通过过对对这些点的的相相对沉陷观观测测，可获利利基基础倾斜的的资资料。目前我国测定基基础础倾斜常用用水水准测量的的方方法、液体体静静力水准测测量量方法以及及使使用气泡式式倾倾斜仪。一、水准测量方方法法的原理是是用用水准仪测测出出两个观点点之之间的相对对沉沉陷，由相相对对沉陷与两两点点间距离之之比比，可换算算成成倾斜角。对于混凝土坝，采采用精密水准准仪按二等水水准测量(参照§2—2中观测点观观测的操作要要求)进行施测，这这样求得的倾倾斜角的精度度可达1~2秒。二、用液体静力力水水准测量方方法法测定倾斜斜的的实质是利利用用液体静力力水水准仪(相联结的两两容器中盛盛有有均匀液体体时时，液体的的表表面处于同同一一水平面上上，利利用两容器器内内液面的读读数数可求得两两观观测点间的的高高差。详见§2-4)测定两点的的高差，，其其其与两点间间距距离之比，即即即为倾斜度度。要要测定建筑筑物物倾斜度的的变变化，可进进行行周期性的的观观测。这种种仪仪器不受距距离离限制，并并且且距离愈长长，测测定倾斜度度的的精度愈高高。三、气泡式倾斜斜仪仪气泡式倾斜仪由由一一个高灵敏敏度度的气泡水水准准管e（图2-17）和一套精精密的测微微器器组成。测测微微器中包括括测测微杆g，读数盘n和指标k。气泡水准准管e固定在支架a上，a可绕c点转动，a下装一弹簧簧片d，在底板b下有置放装装置m。将倾斜仪仪安置在需需要要的位置上上以以后，转动动读读数盘，使使测测微杆向上上（或或向下）移移动动，直至水水准准气泡居中中为为止。此时时在在读数盘上上读读数，即可可得得出该处的的倾倾斜度。图2－17我国制造的气泡泡式式倾斜仪，灵灵灵敏度为2〞，总的观观测范围为1°。气泡式倾倾斜仪适用用于于观测较大大的的倾斜角或或量量测局部地地区区的变形，例例例如测定设设备备基础和平平台台的倾斜。为了实现倾斜观观测测的自动化化，可可采用如图2-18所示的电子子水准器。它它它是在普通通的的玻璃管水水准准器（内装装酒酒精和乙醚醚的的混合液，并并并留有空气气气气泡）的上上、下下面装上三三个个电极1、2、3，形成差动动电容器的的一一种装置。包包包括此电容容器器的差动桥桥式式电路见图2-19，U0为输入的高高坝交流电电压压，差动电电容容器C1与C2构成桥路的的两臂，Z1和Z2为阻抗，R载为负载电阻阻。电子水水准准器的工作作原原理如下：：当当玻璃管水水准准器倾斜时时，气气泡向旁边边移移动（x），使C1与C2中介质的介介电常数发发生生变化，引引起起桥路两臂臂的的电抗发生生变变化，因而而桥桥路失去平平衡衡，可用测测量量装置将其其记记录下来。图2－18图2－19这种电子水准器器可可固定地安安置置在建筑物物或或设备的适适当当位置上，就就就能自动地地进进行倾斜观观测测，因而适适用用于作动态态观观测。当测测量量范围在200〞以内时，测测测定倾斜值值的的中误差在±0.2〞以下。§2-4液液体体静力水准准测测量液体静力水准测测量量是测定观观测测点高程位位置置的方法之之一一。目前，已已已用它来解解决决各种工程程建建筑物施工工与与运营中的的测测量任务。例例例如在敷设设电电缆和各种种自自流下水道道时时确定设计计标标高、金属属结结构、机组组设设备的安装装测测量，以及及观观测堤坝、桥桥桥梁、及各各种种基础（特特别别是高大建建筑筑物的基础础）的的沉陷与倾倾斜斜。下面，我们对液液体体静力水准准测测量的基本本原原理、仪器器结结构、误差差来来源以及具具体体应用方法法等等方面的问问题题分别进行行介介绍。图2－20液体静力水准测测量量的基本原原理理可用图2-20来加以说明明。图中相相联联结的两容容器器1与2分别安置在在欲测的平平面面A与B上。当相联联结的两容容器器中盛的遇遇均均匀液体（即即即同类液体体并并具有同样样的的参数）时时，则则液体的自自由由表面处于于同同一水平面面上上。欲求的的高高差△h可用液面的的高度H1与H2来计算：△h=H1－HH2或△h=(a1－－a22)－(b1－b2)((2-2)式中a1与与a2———容器的高度度或读数零零点点相对于工工作作底面的位位置置；bb11与b2——容器中液面面位置的读读数数值，亦即即读读数零点至至液液面的距离离。由于容器的零点点具具有制造误误差差，所以由由直直接读取的的液液面读数算算得得的不是两两平平面的绝对对高高差。将两两容容器互换位位置置，可写出出类类似的等式式：：（2-3）式中———容器中中液面位置置的的新读数值值。联合解算（2--22）与（2-3）式，可得得：（2-4）和（2-5）式中：cc———仪器常数，即即即两个液体体静静力容器（在在在以后叙述述时时，用液体体静静力观测头头来来代替液体体静静力容器，观观观测头不仅仅包包括盛有液液体体的容器，还还还包括读数数设设备和其它它辅辅助的部件件）的的读数零点点之之差数，它它取取决于制造造误误差。因而，观测头零零点点差这个仪仪器器常数可以以用用观测头互互换换位置，并并进进行两次读读数数的方法求求得得。对于固固定定设置的液液体体静力仪器器，一一般不需要要观观测头零点点位位置误差的的数数据，因为为所所有的观测测可可以是相对对于于起始观测测（或或某次观测测）而而言的。各种不同结构的的液液体静力水水准准仪，实际际上上只是定位位和和测定液面面位位置的方法法有有所不同。确确确定液面位位置置的方法有有目目视法、目目视视接触法以以及及其它一些些方方法。对于于固固定设置的的精精密静力水水准准测量仪器器，有有的用电感感（或或电容）传传感感器来确定定液液面位置的的变变化，以达达到到遥测的目目的的。用目视法读数的的最最简单的仪仪器器如图2-21所示。观测测头的玻璃璃管管2固定在木夹夹板图2－213上，两玻璃管管用软软管联结起起来来。通常用用水水作为充填填液液体。在观观测测头的下部部有有龙头5，它是要将将仪器搬运运至至下一站时时截截断液体用用的的。在玻璃璃管管刻有分划划，可可直接根据据弯弯月菜液面面进进行读数。玻玻玻璃管的下下面面有底座，可可可放到观测测点点1上，并根据据圆水准4安置到工作作位置。这这种种类型的仪仪器器进行水准准测测量的精度度为为±1mm，仅用用来作较低低精精度的测量量。目视接触法确定定液液面位置的的精精度要比目目视视法高得多多。我我国南京水水利利电力仪表表厂厂试制的液液体体静力水准准仪仪（图2-22）就是采用用目视接触触法法来测定液液面面位置的。该该该仪器由下下列列部件组成成：：1．观测头———是一一个直径为为117cm，高高为30cmm的圆柱体，上上上半部为储储水水处，下半半部部为水位指指示示装置。水水位位指示装置置由由水位指针针和和测微圆环环组组成，水位位指指针的下半半部部刻有间隔隔为为1mm的两排排分划（称称为为粗分划），上上、下互相错错开0.5mmm，粗分划划图2－22之量测范围为2255mm。测微微圆环上刻刻有有50个分划（称称细分划），每每一分划相应应于水位指针针移动0.001mm，圆圆环转动一周周则表示水位位指针在竖直直方向上移动动0.5mmm。观测头外壁有两两个个互相对称称的的玻璃圆窗窗（图2-22中a），其中一一为进光窗；；另一为水位位观测窗，窗窗的直径为4cm。2．联结软管———由由橡皮管制制成成，分上下下两两根，其中中主主管（下管管）用用作连通两两水水管间的水水位位，而上管管则则用作连通通两两管顶部的的通通气孔，使使两两管内的压压力力得以平衡衡。3．观测显微镜镜———用以提高观观测精度，其其其放大率一一般般为5倍。观测时，用手转转动动圆环，使使水水位指针移移动动，直至显显微微镜内所观观测测到的指针针象象尖端与虚虚象象尖端刚好好接接触（如图2-23），这时即即停止转动动圆圆环，进行行读读数。图2-22所示示的是是一种固定定安安置式液体体静静力水准仪仪，常常用来测定定建建筑物（如如混混凝土大坝坝）的的倾斜。另一种采用目视视接接触法测定定液液面位置的的液液体静力水水准准仪如图2-2