变形观测技术

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1、变形观测技术变形监测方案的制定 1、变 形 监 测 方 案 制 定 的 主 要 内 容2、 变 形 观 测 的 精 度3、 变 形 观 测 周 期 与 频 率 为 什 么 要 进 行 变 形 观 测 ？ 什 么 是 变 形 观 测 ？ 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 或 周 期 性 的 监 测 这 些 建 筑 物 的 变 形 情 况 ， 一 般 来 说 ， 由 于 各种 因 素 的 影 响 ， 工 程 建 筑 物 及 其 设 备 在 其 运 营 过 程 中 都 会 发 生 变 形 ， 在一 定

2、 的 限 度 内 ， 这 种 变 形 可 以 认 为 是 正 常 现 象 ， 但 如 果 这 种 变 形 超 过 了规 定 的 限 度 ， 就 会 影 响 建 筑 物 的 使 用 ， 严 重 时 ， 还 会 危 及 建 筑 物 的 安 全造 成 人 类 生 命 财 产 的 巨 大 损 失 。 对 可 能 产 生 变 形 的 各 种 自 然 的 或 人 工 的 建 筑 物 或 构 筑 体 统 称 为 变 形体 。 对 变 形 体 在 运 动 中 的 空 间 和 时 间 域 内 进 行 周 期 性 的 重 复 观 测 ， 如 地壳 运 动 中 由 于 地 应 力 的 长 期 累 积 而 可 能 导

3、 致 产 生 地 震 所 进 行 的 地 壳 变 形观 测 ； 山 体 不 稳 定 可 能 导 致 滑 坡 所 进 行 的 坡 体 变 形 观 测 ； 采 矿 、 采 油 和抽 取 地 下 水 而 导 致 的 地 表 沉 陷 监 测 以 及 拦 河 大 坝 的 安 全 稳 定 性 监 测 等 都是 变 形 观 测 的 具 体 实 例 。 变 形 观 测 分 为 变 形 监 测 和 变 形 检 测 一 、 变 形 监 测 方 案 制 定 的 主 要 内 容 变 形 监 测 方 案 的 制 定 必 须 建 立 在 对 工 程 场 地 的 地 质 条 件 、 施 工 方 案 、施 工 周 围 环 境

4、 详 尽 调 查 了 解 基 础 之 上 ， 同 时 还 需 与 工 程 建 设 单 位 、 施 工单 位 、 监 理 单 位 、 设 计 单 位 以 及 有 关 部 门 进 行 协 调 。 由 于 变 形 监 测 方 案的 制 定 将 影 响 到 观 测 的 成 本 、 成 果 的 精 度 和 可 靠 性 ， 因 此 ， 应 当 认 真 、全 面 的 考 虑 。 一 般 地 ， 变 形 监 测 方 案 制 定 的 主 要 内 容 有 ： 监 测 内 容 的 确 定 ； 监 测 方 法 、 仪 器 、 监 测 精 度 的 确 定 ； 施 测 部 位 和 测 点 布 置 的 确 定 ； 监 测

5、周 期 的 确 定 。 1、 监 测 内 容 监 测 内 容 的 确 定 主 要 根 据 监 测 工 程 的 性 质 和 要 求 ， 在 收 集 和 阅 读 工程 地 质 勘 查 报 告 、 施 工 组 织 计 划 的 基 础 上 ， 根 据 施 工 周 围 的 环 境 确 定 变形 观 测 的 内 容 。 如 ， 建 筑 物 的 变 形 监 测 就 可 能 包 含 建 筑 物 的 沉 降 监 测 、水 平 位 移 监 测 、 倾 斜 监 测 、 裂 缝 监 测 以 及 挠 度 监 测 等 。 对 于 危 岩 滑 坡 的成 灾 条 件 ， 变 形 监 测 则 主 要 包 括 ： 危 岩 、 滑

6、 坡 地 表 、 及 地 下 变 形 的 二 维或 三 维 位 移 、 倾 斜 变 化 的 监 测 ； 有 关 物 理 参 数 应 力 应 变 、 地 声 变 化 的监 测 ； 环 境 因 素 地 震 、 降 雨 量 、 气 温 、 地 下 水 等 的 监 测 。2、 监 测 方 法 与 仪 器 变 形 监 测 方 法 和 仪 器 的 选 择 主 要 取 决 于 工 程 地 质 条 件 以 及 工 程 周 围的 环 境 条 件 ， 根 据 监 测 内 容 的 不 同 可 以 选 择 不 同 的 方 法 和 仪 器 。 比 如 对于 局 部 性 的 外 观 变 形 监 测 ， 高 精 度 水 准

7、 测 量 ， 高 精 度 三 角 、 三 边 、 边 角以 及 测 量 机 器 人 监 测 系 统 是 工 程 建 筑 外 部 变 形 监 测 的 良 好 手 段 和 方 法 。而 钻 孔 倾 斜 仪 、 多 点 位 移 仪 则 非 常 适 合 于 工 程 建 筑 物 的 内 部 的 变 形 监 测 。 在 矿 山 地 表 移 动 观 测 方 面 ， 常 用 水 准 仪 测 高 差 ， 全 站 仪 测 坐 标 ， 现 已 采用 GPS监 测 技 术 、 数 字 近 景 摄 影 测 量 技 术 等 ， 并 满 足 了 变 形 监 测 的 精 度要 求 。 二 、 变 形 观 测 的 精 度 国

8、内 外 对 变 形 观 测 精 度 的 要 求 存 在 不 同 的 看 法 ， 但 有 一 条 比 较 统 一 ，即 变 形 观 测 的 精 度 取 决 于 变 形 观 测 的 目 的 。 为 检 测 施 工 变 形 ， 其 观 测 精度 要 求 较 低 ， 以 能 反 映 施 工 变 形 大 小 为 度 ； 为 确 保 建 筑 物 安 全 的 变 形 观测 精 度 要 求 较 高 ， 而 为 了 某 些 科 学 研 究 目 的 则 要 求 精 度 更 高 。 国 际 测 量工 作 者 联 合 会 第 十 三 届 会 议 工 程 测 量 组 提 出 ： “ 如 果 的 目 的 是 为 了 使

9、变形值 不 超 过 某 一 允 许 的 数 值 而 确 保 建 筑 物 的 安 全 ， 则 其 观 测 的 中 误 差 应 小于 允 许 变 形 值 的 1/101/20； 如 果 观 测 目 的 是 为 了 研 究 其 变 形 的 过 程 ， 则其 中 误 差 应 比 这 个 值 少 的 多 ” 工 程 类 型 众 多 ， 要 求 各 异 ， 很 难 规 定 一 个 统 一 的 精 度 标 准 。 小 于 允许 变 形 值 的 1/101/20的 要 求 取 值 灵 活 ， 易 被 人 们 接 受 ， 对 于 很 重 要 的 工程 人 们 还 是 愿 意 当 时 能 够 达 到 的 最 高

10、精 度 为 标 准 进 行 观 测 。 GB 50026- 93 工 程 测 量 规 范 将 变 形 测 量 划 分 为 四 个 等 级 ， 并 规 定 了 相 应 的 精 度 指标 ， 见 表 2-1， 其 精 度 指 标 为 ： 变 形 点 水 平 位 移 中 误 差 ； 变 形 点 垂 直位 移 中 误 差 ； 相 邻 点 高 差 中 误 差 。 表 2-1 变 形 测 量 的 等 级 划 分 及 精 度 要 求 对 于 同 类 工 程 建 筑 物 ， 根 据 其 结 构 、 形 状 不 同 ， 要 求 的 精 度 也 有 差异 。 即 使 同 一 建 筑 物 ， 不 同 的 部 位 的

11、 精 度 要 求 也 不 不 同 。 普 通 的 工 业 与民 用 建 筑 ， 变 形 监 测 的 主 要 内 容 是 基 础 沉 陷 和 建 筑 物 本 身 的 倾 斜 。 一 般 来 讲 ， 对 于 有 连 续 生 产 线 的 大 型 车 间 （ 钢 结 构 、 钢 筋 混 凝 土 结 构 的 建 筑物 ） ， 通 常 要 求 观 测 工 作 能 反 映 出 2mm的 沉 陷 量 ， 因 此 ， 对 于 观 测 点 高程 的 精 度 ， 应 在 1mm以 内 。 特 种 工 程 设 备 ， 要 求 变 形 观 测 的 精 度 高 达0.1mm。 （ 一 ） 按 允 许 变 形 值 求 观

12、测 中 误 差 变 形 测 量 工 程 采 用 表 2-1中 那 个 等 级 ， 须 通 过 建 筑 物 的 允 许 变 形 值 推算 求 得 。 建 筑 物 的 允 许 变 形 值 ， 一 般 由 建 筑 工 程 规 范 中 规 定 或 由 设 计 单 位提 出 。 表 2-2列 出 了 部 分 允 许 变 形 值 。 表 2-2 建 筑 物 的 地 基 允 许 变 形 值 注 ： l为 相 邻 柱 基 的 中 心 距 离 （ mm） ;Hg为 自 室 外 地 面 起 算 的 建 筑 物 高 度 ； 倾 斜 指 基础 倾 斜 方 向 两 端 点 沉 降 差 与 其 距 离 的 比 值 ； 局

13、 部 倾 斜 指 砌 体 承 重 结 构 纵 向 610m内 基 础 两 点的 沉 降 差 与 其 距 离 的 比 值 。【 例 】 某 大 楼 高 90m， 箱 形 基 础 长 L1=35m， 宽 L2=25m， 求 沉 陷 观 测 点 高程 中 误 差 。（ 二 ） 变 形 监 测 网 的 精 度 设 计 变 形 观 测 除 在 观 测 目 标 上 设 立 变 形 观 测 点 ， 还 需 设 立 基 础 点 和 工 作 点 ，由 基 础 点 和 工 作 点 组 成 监 测 控 制 网 。 若 观 测 项 目 较 少 ， 基 础 点 和 监 测 点 兼 用 。对 于 同 一 变 形 观 测

14、工 程 ， 变 形 观 测 点 能 够 达 到 的 精 度 ， 除 取 决 于 监 测 网 对 观测 点 的 测 量 精 度 m测 ， 也 受 监 测 网 本 身 的 精 度 影 响 。 最 不 利 情 况 是 监 测 网 中的 最 弱 点 m 弱 施 测 观 测 点 ， 则 观 测 点 的 观 测 中 误 差 ： m观 = 当 m观 由 允 许 变 形 值 确 定 后 ， 就 可 以 选 择 观 测 点 的 测 量 精 度 m测 和 监 测 网 的 精度 m弱 ： m弱 =m观 和 m弱 可 以 做 适 当 的 调 整 ， 以 确 定 适 宜 的 监 测 网 和 观 测 点 的 施 测 精

15、度 。 一但 m弱 解 算 出 后 ， 可 根 据 网 形 确 定 权 P弱 ， 由 此 解 得 观 测 值 单 位 权 中 误 差 m0： m0 =进 而 确 定 监 测 网 的 测 量 等 级 与 相 应 技 术 要 求 。mm 22弱测mm 22 -观测Pm弱弱 三 、 变 形 观 测 周 期 与 频 率 相 邻 两 次 变 形 观 测 的 间 隔 时 间 为 变 形 观 测 周 期 ， 简 称 观 测 周 期 。 变 形 观 测 周 期 确 定 的 基 本 原 则 是 ： 根 据 建 构 筑 物 的 变 形 特 征 、 变 形 速 率 、观 测 精 度 要 求 和 工 程 地 质 条

16、件 及 施 工 过 程 等 因 素 综 合 考 虑 。 观 测 过 程 中 ， 根据 变 形 量 的 变 化 情 况 ， 应 适 当 调 整 。 通 常 应 使 观 测 的 次 数 能 反 映 出 变 化 的 过程 。 通 常 按 荷 载 阶 段 和 变 形 是 否 稳 定 确 定 观 测 周 期 ， 第 一 阶 段 ， 从 基 础 施 工开 始 ， 对 地 基 的 荷 载 逐 渐 增 加 ， 到 满 荷 载 为 止 ， 该 阶 段 是 沉 降 最 快 阶 段 ， 对于 一 般 高 楼 建 筑 通 常 每 升 高 12层 观 测 一 次 ， 或 根 据 施 工 进 度 715天 观 测 一次

17、； 第 二 阶 段 ， 从 满 荷 载 到 沉 降 趋 向 稳 定 阶 段 （ 日 沉 降 量 0.010.04mm认 为稳 定 ） ， 一 般 1个 月 、 2个 月 、 3个 月 、 半 年 不 等 至 沉 降 停 止 。 有 些 建 筑 需 终生 观 测 直 至 报 废 ， 观 测 周 期 可 1年 、 2年 不 等 。 如 在 观 测 过 程 中 变 形 速 度 异 常 、雨 水 浸 泡 、 地 震 等 ， 应 增 加 观 测 次 数 ， 以 监 测 建 筑 物 动 态 变 化 ， 保 证 安 全 施工 或 使 用 。 有 些 工 程 工 期 较 短 ， 但 在 施 工 期 间 的 观 测 次 数 通 常 不 少 于 4次 ， 否 则 不 能 取 得 正 确 的 变 形 特 征 值 。 通 常 ， 在 工 程 建 筑 物 建 成 初 期 ， 变 形 的 速 度 比 较 快 ， 因 此 观 测 频 率 也要 大 些 。 经 过 一 段 时 间 后 ， 建 筑 物 趋 于 稳 定 ， 可 以 减 少 观 测 次 数 ， 但 要 坚 持定 期 观 测 。