变形观测复习资料

1.变形体在各种荷载作用下，其形状、大小、位置在时域和空域中的变化。

2.变形体：一般包括工程建筑物、技术设备以及其他自然或人工对象。

3.变形监测：利用测量及其它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。

4.变形监测的目的与意义：1)分析和评价建筑物的安全状态；2)验证设计参数；3)反馈施工质量；4)研究正常的变形规律和预报变形的方法。

5.变形监测的特点：1)周期性重复观测；2)精度要求高；3)多种测绘技术的综合应用；4)监测网着重研究点位的变化。

6.建筑变形的原因：1)外部原因：建筑物自重、动荷载、振动或风力；2)内部原因：地质勘察不充分、设计错误、施工质量差、施工方法不当。

7.周期的确定原则：应以能系统反映所测变形的变化过程且不遗漏其变化时刻为原则，根据单位时间内变形量的大小及外界影响因素确定。

8.变形监测点的分类：1)基准点：变形监测系统的基本控制点，是测定工作点和变形点的依据。分为水平位移基准点和沉降监测点。

2)工作点(工作基点)：是基准点和变形观测点之间起联系作用的点。3)变形观测点：直接埋设在变形体上能反映建筑物变形特征的测量点。

10.变形监测网的布设原则：1)变形监测控制网的起算点或终点要有稳定的点位，应布设在牢靠的非变形区，为了减少观测点误差的积累，距观测区又不能过远。

2)为了便于迅速获得观测成果，变形监测控制网的图形结构应尽可能的简单。3)在确保变形监测控制网具有足够精度的条件下，控制网应尽量布设一次全面网；

在特殊条件下，才允许分层控制。4)实测原则：测量仪器、设备和测量方法的选择，要量力而行，不能超越现有的经济、技术条件，不能提出过高的要求。

5)控制网设计时，应尽量采用先进技术，尽可能多地获取建筑物变形数据，特别是绝对位移数据和时间信息。控制点便于长期保存。

6)变形监测控制网应与建筑施工采用相同的坐标系统。

1.1水准点的布设:

1)即要考虑点的稳定性,又要考虑误差积累；

2)尽量埋设在基岩上或深埋于冻土内或深埋于原状土内，决不允许埋设在人工土内。

1.2沉降观测工作点的布设：

1)沉降监测工作点应布设在最有代表性的部位，还要考虑到建筑物基础的地质条件，建筑物特征，建筑物内部应力分布状况等。

2)工作点应与建筑物连接牢固，使工作点的高程变化能真正反映建筑物的沉降变化情况。

3)工作点的点位应便于观测。

1.3沉降监测技术：是采用合理的仪器和方法测量建筑物在垂直方向上高程的变化量。监测方法：精密水准测量；三角高程测量；

液体静力水准测量。

1.4液体静力水准测量也称为连通管测量，是利用相互连通的且静力平衡时的液面进行高程传递的测量方法。

1.5水平位移产生的原因：主要是建筑物及其基础受到水平应力的影响而产生的地基的水平移动。

1.6水平位移观测的意义：适时监测建筑物的水平位移量，能有效地监控建筑物的安全状况，并可根据实际情况采取适当的加固措施。

1.7测点布设：建筑物水平位移监测的测点宜按两个层次布设，即由控制点组成控制网、由观测点及所联测的控制点组成扩展网；

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。

1.8水平位移控制点的型式及埋设要求：对特级、一级及有需要的二级、三级位移观测的控制点，应建造观测墩或埋设专门观测标石，并应根据使用仪器和照准标志的类型，顾及观测精度要求，配备强制对中装置。

用于位移监测的基准点(控制点)应稳定可靠，能够长期保存，且建立在便于观测的稳妥的地方。位移监测点(观测点)应与变形体密切结合，且能代表该部位变形体的变形特征。

1.9水平位移监测常用方法：

1)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；

2)基准线法，主要包括视准线法、引张线法、激光准直法和垂线法等；

3)专用测量法；

4)GPS测量法。

20.交会法观测：原理: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。

优点:该方法具有观测方便、测量费用低、不需要特殊仪器等优点，特别适用于人难以到达的变形体的监测工作，如：滑坡体、悬崖、坝坡、塔顶、烟囱等。

缺点:是测量的精度和可靠性较低，高精度的变形监测一般不采用此方法。

2.1交会法观测注意事项：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。

2.2精密导线测量：分为精密边角导线法和精密弦矢导线法。弦矢导线法是根据导线边长变化和矢距变化的观测值来求得监测点的实际变形量。

边角导线法则是根据导线边长变化和导线的转折角观测值来计算监测点的变形量。

2.3边角导线的转折角测量是通过高精度经纬仪观测的，而边长大多采用特制铟钢尺进行丈量，也可利用高精度的光电测距仪进行测距。

观测前，应按规范的有关规定检查仪器，在洞室和廊道中观测时，应封闭通风口以保持空气平稳，观测的照明设备应采用冷光照明，以减少折光误差。

观测时，需分别观测导线点标志的左右侧角各一个测回，并独立进行两次观测，取两次读数中值为该方向观测值。边角导线的系长一般不宜大于320m，边数不宜多于20条，同时要求相邻两导线边的长度不宜相差过大。

2.4弦矢导线法是根据重复进行K次导线边长变化值和矢距变化值的观测来求得变形体的实际变形量。

2.5测量机器人三大改正：距离的差分改正(大气条件的变化对距离测量的影响)、球气差的改正(在极坐标的单向测量中必须考虑球气差对高程测量的影响)、方位角的差分改正(因水平度盘零方向的变化对水平方位角的影响)。

2.6视准线测量：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。

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。

2.7引张线测量：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。

在直线形建筑物中用引张线方法测量水平位移，其设备简单，测量方便，速度快，精度高，成本低。

2.8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。正垂线观测中的误差主要有夹线误差、照准误差、读数误差、对中误差、垂线仪的零位漂移和螺杆与滑块间的隙动误差等。

倒垂线测量的误差主要来源于浮体产生的误差、垂线观测仪产生的误差、外界条件变化产生的误差。倒垂测量中，还会因仪器的对中、调平、读数和零位漂移等因素使测量结果产生误差。

2.9建筑物内部监测项目主要包括：位移监测、应力/应变监测、温度监测、渗流监测和挠度监测等。

30.测斜仪:其工作原理是利用重力摆锤始终保持铅直方向的特性。弹簧铜片上端固定,下端靠着摆线；当测斜仪倾斜时摆线在摆锤的重力作用下保持铅直，压迫簧片下端，使簧片发生弯曲，由粘贴在簧片上的电阻应变片测出簧片的弯曲变形，即可知道测斜仪的倾角，从而推算出测斜管的位移。

3.1应力/应变监测的作用：通过应力/应变监测，了解建筑物应力的实际分布，寻求最大应力的位置、大小和方向，真正掌握建筑物的实际强度安全程度。

利用应力/应变的观测成果，可以改进设计，验证新的设计方法和建筑物的设计形态。

3.2地下水位观测方法：水位观测井观测、压阻式液位传感器观测、感应式数字液位传感器观测。

3.3渗流量观测包括渗漏水的流量及其水质观测。水质观测中包括渗漏水的温度、透明度观测和化学成分分析。

3.4挠度监测：测定建筑物受力后挠曲程度的工作称为挠度观测。建筑物在应力的作用下产生弯曲和扭曲，弯曲变形时横截面形心沿与轴线垂直方向的线位移称为挠度。

3.5挠度观测的常用方法：精密水准法、全站仪观测法、GPS观测法、静力水准观测法、专用挠度仪观测法、正倒垂线观测法。

3.6裂缝监测方法：测微器法，测微器法主要包括：单向测缝标点和三向测缝标点，主要用于测量表面裂缝的宽度和错距。测缝计。

超声波检测，超声波用于非破损检测，就是以超声波为媒介，获得物体内部信息的一种方法。

3.7裂缝观测方法：

1).对于数量不多，易于量测的裂缝，可视标志型式不同，用比例尺、小钢尺或游标卡尺等工具定期量出标志间距离求得裂缝变位值，或用方格网板定期读取“坐标差”计算裂缝变化值；

2).对于较大面积且不便于人工量测的众多裂缝宜采用近景摄影测量方法；

3).当需连续监测裂缝变化时，还可采用测缝计或传感器自动测记方法观测。

3.8产生倾斜的原因：

1)地基承载力不均匀；

2)建筑物体型复杂(有部分高重、部分低轻)，形成不同荷载；

3)施工未达到设计要求，承载力不够；受外力作用结果，例如风荷、地下水抽取、地震等。3

9.一致性分析：从时间的关联性来分析连续积累的资料，从变化趋势上推测它是否具有一致性，即分析任一测点原始观测值与前一次(或前几次)原始观测值的变化关系。

另外，还要分析该效应量(本次观测值)与某相应原因量之间的关系和以前测次的情况是否一致。一致性分析的主要手段是绘制时间效应量的过程曲线和原因效应量的相关图。

40.相关性分析：从空间的关联性出发来检查一些内在物理联系的效应量之间的相关性，即将某点本次某量的原始观测值与邻近部位(条件基本一致)各测点的本测次同类效应量或有关效应量的相应原始观测值进行比较，视其是否符合它们之间应有的力学关系。

4.1建筑物变形监测内容：对于工业与民用建筑物，主要进行沉降、倾斜和裂缝观测，即静态变形观测；对于高层建筑物，还要进行震动观测，即动态观测；

对于大量地抽取地下水及进行地下采矿的地区，则应进行地表沉降观测。

4.2建筑物沉降监测基准点的布设：基准点是变形观测的基础，基准点布设是否合适直接关系到变形观测能否成功。根据工程项目的不同，一般要求基准点绝对稳定，有时也可以要求基准点相对稳定。

要达到基准点稳定的要求，有两种选择：一是远离建筑物，二是深埋。基准点可分为两级，固定基准和工作基准。固定基准点应布设在距离需要观测的建筑物一定的距离且稳定，不受其它外力影响、便于保存的位置。

基准点数应不少于34个，以便于基准点保护、恢复和稳定性分析。基准点的标志采用混凝土桩，或钢管加筋桩。对于高层建筑物或大型建筑物，基准点应钻孔至基岩。

4.3建筑物变形监测点的布设：沉降变形观测点应有足够的数量和适当的点位。布设的点位应满足以下三个要求：

1).便于测出建筑物基础的沉降、倾斜、曲率和绘出下沉曲线。

2)、便于观测。

3)、便于保存并不受到损坏。

4.4桥梁工程监测的对象主要包括：桥梁的墩台、塔柱和桥面等。

4.5桥梁墩台的变形观测主要包括两方面：墩台的垂直位移观测，主要包括墩台特征位置的垂直位移和沿桥轴线方向(或垂直于桥轴线方向)的倾斜观测。

墩台的水平位移观测，其中各墩台在上、下游的水平位移观测称为横向位移观测；各墩台沿桥轴线方向的水平位移观测称为纵向位移观测。

两者中，以横向位移观测更为重要。

4.6塔柱变形观测：

(1)塔柱顶部水平位移监测；

(2)塔柱整体倾斜观测；

(3)塔柱周日变形观测；

(4)塔柱体挠度观测；

(5)塔柱体伸缩量观测。

4.7桥面挠度观测：桥面挠度是指桥面沿轴线的垂直位移情况。桥面在外界荷载的作用下将发生变形，使桥梁的实际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但影响行车的安全，而且对桥梁的使用寿命有直接的影响。

4.8桥面水平位移观测：桥面水平位移主要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摆动，这对桥梁的安全运营十分不利。

3.9桥梁变形监测的主要方法：垂直位移监测方法：精密水准测量、三角高程测量、液体静力水准测量、压力测量法、GPS测量。

水平位移监测方法：三角测量法、交会法、导线测量法、基准线法、测小角法、GPS观测、专用方法。挠度观测方法：悬锤法、精密水准法、全站仪观测法、GPS观测法、静力水准观测法、测斜仪观测法、摄影测量法、专用挠度仪观测法。

50.桥梁基础垂直位移监测：观测建筑物垂直位移的方法有多种，如：精密水准测量、连通管测量、GPS测量等。

5.1桥梁基础垂直位移监测基点网的布设：基准点应尽量选在桥梁承压区之外，但又不宜离桥梁墩台太远。基准点需成组埋设，以便相互检核。

工作基点一般选在桥台或其附近，以便于观测布设在桥梁墩台上的观测点，测定各桥墩相对于桥台的变形。而工作基点的垂直变形可由基准点测定，以求得观测点相对于稳定点的绝对变形。

5.2桥梁基础垂直位移监测观测点的布设：在布设监测点时，应遵循既要均匀又要有重点的原则。均匀布设是指在每个墩台上都要布设观测点，以便全面判断桥梁的稳定性；

重点布设是指对那些受力不均匀、地基基础不良或结构的重要部分，应加密观测点，主桥桥墩尤应如此。主桥墩台上的观测点，应在墩台顶面的上下游两端的适宜位置处各埋设一点，以便研究墩台的沉降和不均匀沉陷(即倾斜变形)。

5.3索塔产生挠度变形的原因主要有三个方面：

(1)由于索塔两侧的拉力不等，而使索塔在顺桥向产生挠度变形；

(2)由于索塔受风力、日照等外界环境因素的影响，而产生挠度变形；

(3)由于设计与施工的不合理性，而使索塔产生额外的变形。

5.4索塔挠度观测常用方法：交会法(测角、测边、边角交会)；全站仪极坐标法；天顶距测量法；倾斜仪法;垂线法。