注冊測繪師培訓(詳細全面)-工程測量8

1、目 錄3.1 工程測量概述3.2 工程控制網(wǎng)建立3.3 工程地形圖測繪概述控制測量規(guī)劃測量3.4 城鄉(xiāng)規(guī)劃與建筑工程測量3.5 線路與橋梁、水利、市政工程測量3.6 礦山與隧道工程測量3.7 地下管線測量施工測量竣工測量變形監(jiān)測3.8 工程竣工測量3.9 變形與形變監(jiān)測3.10 精密工程測量3.9.1 概述3.9.2 變形監(jiān)測方案設計3.9.3 變形監(jiān)測方法3.9.4 變形監(jiān)測實施3.9.5 質(zhì)量控制與成果歸檔3.9.1 概述一、變形與形變監(jiān)測（1）變形是物體在外來因素作用下產(chǎn)生的形狀和尺寸的改變形變-變形體自身的形變（伸縮、錯動、彎曲和扭轉(zhuǎn)）變形-變形體的剛體位移（整體平移、整體轉(zhuǎn)動、整體升

2、降和整體傾斜）（2）變形監(jiān)測：利用測量儀器或?qū)Ｓ脙x器對變形體的變化狀況進行監(jiān)視、監(jiān)測的測量工作。（3）變形監(jiān)測目的：變形監(jiān)測工作：獲得變形體的空間位置隨時間變化的特征變形的物理解釋：解釋變形的原因一、變形與形變監(jiān)測（4）形變監(jiān)測：指對地殼或地面的水平和垂直運動所進行的變形監(jiān)測工作目的-監(jiān)測地震前兆或評價區(qū)域構(gòu)造的穩(wěn)定性（5）變形監(jiān)測是通過測量位于變形體上有代表性的離散點（變形觀測點）的變化來描述變形體的變形分類：靜態(tài)變形監(jiān)測（通過周期觀測得到）動態(tài)變形監(jiān)測（通過持續(xù)監(jiān)測得到）二、變形監(jiān)測對象變形體：城市、工礦區(qū)等地面沉降監(jiān)測（地面形變監(jiān)測）；工程建筑物三維變形監(jiān)測、滑坡體滑動監(jiān)測。最具代表性的

3、變形體主要有高層建筑、大壩、橋梁、隧道、邊坡、礦區(qū)地表三、變形監(jiān)測特點（1）重復觀測：重復觀測，觀測方案一致（2）精度要求較高：典型精度1mm或相對精度10-6（3）測量方法綜合應用：綜合利用地面測量、空間測量、攝影測量、激光雷達技術及專門測量手段，達到取長補短、相互校核（4）數(shù)據(jù)處理要求嚴密：需要多學科知識的交叉配合，才能對變形體進行合理的幾何分析和物理解釋四、變形監(jiān)測內(nèi)容幾何監(jiān)測：水平位移-變形監(jiān)測點在水平面上的變動垂直位移-變形監(jiān)測點在鉛直線方向上的變動偏距-某一特定方向的位移傾斜-換算成水平或垂直位移分量，通過水平或垂直位移測量得到撓度-某一特定方向的位移彎曲、扭轉(zhuǎn)、震動、裂縫物理監(jiān)測

4、：應力、應變、溫度、氣壓、水位、滲流、滲壓、揚壓力3.9.2 變形監(jiān)測方案設計一、基本技術要求1.設計要求（1）收集資料：地質(zhì)和水文資料、工程設計圖紙（2）變形監(jiān)測方案設計： 變形體特點、變形類型、目的、任務、測區(qū)條件（3）確定監(jiān)測精度、監(jiān)測方法、監(jiān)測基準網(wǎng)精度估算和布設、觀測周期、項目預警值、使用的儀器設備等內(nèi)容（4）坐標系統(tǒng)和高程基準：國家坐標系統(tǒng)和高程基準、測區(qū)原有的，假定坐標系統(tǒng)（較小規(guī)模）變形監(jiān)測網(wǎng)一般進行顧及精度、可靠性、靈敏度及費用準則的優(yōu)化設計一、基本技術要求2.觀測要求：（1）在較短時間內(nèi)完成（2）采用相同觀測路線和觀測方法（3）使用同一儀器和設備（4）觀測人員相對固定（5）

5、記錄相關的環(huán)境因素，包括荷載、溫度、降水、水位（6） 采用統(tǒng)一基準處理數(shù)據(jù)一、基本技術要求4.預警要求：當數(shù)據(jù)結(jié)果出現(xiàn)以下情況下，要通知建設單位和施工單位采取相應措施（1）變形量達到預警值或接近允許值（2）變形量出現(xiàn)異常變化（3）建筑物的裂縫或地表的裂縫快速擴大5.變形分析要求：（1）觀測成果的可靠性分析；（2）變形體的累計變形量和兩相鄰觀測周期的相對變形量分析（3）相關影響因素的作用分析說明：較小規(guī)模的工程，至少包括前三項內(nèi)容（4）回歸分析（5）有限元分析二、監(jiān)測等級與精度變形監(jiān)測等級及精度要求取決于變形體設計時確定的變形允許值大小和變形監(jiān)測的目的監(jiān)測目的是為了使變形值不超過變形允許值，從而

6、確保工程安全，則其變形測量中誤差應小于變形允值1/101/20; 如果監(jiān)測的目的是為了研究其變形過程，觀測精度要求應更高。說明：建筑物允許變形值應由設計人員提出觀測人員據(jù)此求定變形測量中誤差水平位移監(jiān)測基準網(wǎng)的主要技術要求垂直位移監(jiān)測基準網(wǎng)的主要技術要求三、監(jiān)測網(wǎng)點布設1.基準點：變形監(jiān)測的基準，布設在變形影響區(qū)域外穩(wěn)固可靠的位置點數(shù)：至少布設3個基準點水平位移基準點采用觀測墩，垂直位移基準點宜采用雙金屬標或鋼管標2.工作基點：直接測定觀測點的控制點，在一個周期監(jiān)測過程中應保持穩(wěn)定，可選在比較穩(wěn)定且方便使用的位置工作基點設在工程施工區(qū)域內(nèi)水平位移監(jiān)測工作基點宜采用觀測墩，垂直位移監(jiān)測工作基點可

7、采用鋼管標。通視條件好的小型工程可不設工作基點3.變形觀測點（目標點、變形點、監(jiān)測點）：布設在變形體的地基、基礎、場地及上部結(jié)構(gòu)等能反映變形特征的敏感位置三、監(jiān)測網(wǎng)點布設雙金屬標：四、變形觀測周期應以能系統(tǒng)地反映變形體的變形過程且不遺漏其變化時刻為原則根據(jù)變形體的變形特征、變形速率、觀測精度及外界影響因素等綜合確定變形發(fā)生顯著變化時，應及時增加觀測頻率說明：監(jiān)測基準網(wǎng)由基準點和部分工作基點組成，應半年復測一次建筑變形測量的首次(即零周期)觀測應連續(xù)進行兩次獨立觀測，并取觀測結(jié)果的中數(shù)作為變形測量初始值。3.9.3變形監(jiān)測方法靜 常規(guī)大地測量儀器：經(jīng)緯儀、水準儀、測距儀、全站儀、測量機器人態(tài)變形

8、觀測內(nèi)容：方向、角度、距離、高差方法：邊角測量、交會法、極坐標法、幾何水準測量應用：變形監(jiān)測網(wǎng)布設以及周期觀測監(jiān)測GPS測量適用范圍：場地滑坡三維變形、大壩和橋梁水平位移、地面沉降特點：精度高、受外界干擾小合成孔徑雷達干 適用范圍：地面形變監(jiān)測涉測量方法特點：覆蓋范圍大，方便迅速；成本低，不需要建立監(jiān)測網(wǎng)；空間分辨率高，可獲得連續(xù)的地表形變信息；全天侯、不受云層及晝夜影響準直測量方法水平準直-水平基準平行于監(jiān)測物體，測偏離水平基準線的微距離測量垂直準直-經(jīng)過基準點的鉛垂線，偏離垂直基準線微距離測量液體靜力水準測 原理：靜止液面原理傳遞高程，測兩點或多點高差；量方法特點：無須通視，實現(xiàn)自動化監(jiān)測

9、適用范圍：建筑物基礎、混凝土壩基礎、廊道和土石壩表面的垂直位移觀測特殊監(jiān)測方法應變計測量、傾斜儀測量；特點：過程簡單、容易實現(xiàn)自動化觀測和連續(xù)監(jiān)測、可提供局部變形3.9.3變形監(jiān)測方法動 實時動態(tài)態(tài) GPS測量變 方法基準站、流動站、數(shù)據(jù)鏈測定各種工程的動態(tài)變形（風振、日照及動荷載作用下的變形）連續(xù)性、實時性、自動化（電臺、網(wǎng)絡）形近景攝影在變形體周圍的穩(wěn)定點上安置高精度數(shù)碼相機，對變形體進行攝影，然后通過數(shù)字攝影測量處理獲得變形信息可監(jiān)測不同形式的變形， 信息量豐富，可獲得大量數(shù)據(jù)；緩慢、快速或動態(tài)的變形監(jiān)測量記錄各時期狀態(tài)，后續(xù)處理方便；外業(yè)工作量小、效率高、勞動強度低；測觀測不需接觸被監(jiān)

10、測體地面三維激光掃描方法利用地面三維激光掃描系統(tǒng)以一定間隔對變形體表面進行掃描，大量采集三維坐標數(shù)據(jù)（點云數(shù)據(jù)），通過去噪、擬合和建模，獲得變形體的變形信息信息全面，豐富；對變形體非接觸測量；便于對變形體進行整體變形研究3.9.4 變形監(jiān)測實施一、變形監(jiān)測網(wǎng)布設1.分級布設：（1）基準網(wǎng)：基準點和工作基點構(gòu)成（2）監(jiān)測網(wǎng)：部分基準點、工作基點和變形觀測點構(gòu)成2.觀測方法：（1）水平位移：三角形圖、導線網(wǎng)、GPS網(wǎng)、基準線（2）垂直位移：環(huán)形水準網(wǎng)3.9.4 變形監(jiān)測實施2.變形觀測分類定義方法數(shù)據(jù)處理沉降觀測測量變形體在垂直方向上的位移水準測量、液體靜力水準測量、三角高程測量使用沉降觀測成果繪

11、時間-荷載-沉降量曲線圖位移觀測測量變形體在水平方向上的移動地面測量方法、數(shù)字近景攝影測量、GPS測量和特殊測量（視準線、激光準直）通過水平位移觀測成果可繪制水平位移曲線圖傾 水平面斜通過測定兩點間的相對沉降來確定幾何水準測量、液體靜力水準、傾斜儀觀垂直面（建筑主通過頂部中心相對于底部中心，或某層中心相對于下層中心的水平位移矢量投點法、測水平角法、前方交會法、激光鉛直儀觀測、激光位移、正倒垂線法測體傾斜）動態(tài)變形觀測 測量變形體在日照、風荷、振動等動荷載作用下產(chǎn)生的變形地面形變觀測 地面沉降觀測、地震形變水準測量、GPS測量、雷達干涉測量（InSAR）3.9.4 變形監(jiān)測實施一、沉降觀測1.工

12、業(yè)與民用建筑（1）分類：場地沉降觀測（建筑相鄰影響范圍內(nèi)的相鄰地基沉降和范圍外的場地地面沉降）、基坑回彈觀測、地基土分層沉降觀測、建筑物基礎及建筑本身的沉降觀測（2）時間：基坑開挖前進行，貫穿于整個施工過程，延續(xù)到工程建成后，直到沉降現(xiàn)象結(jié)束2.橋梁：橋墩、橋面、索塔沉降觀測以及橋梁兩岸邊坡的沉降3.混凝土壩：壩體、臨時圍堰、船閘沉降觀測一、沉降觀測2.沉降觀測方法：（1）水準測量法（2）液體靜力水準測量法原理：利用液體靜力水準儀（相聯(lián)結(jié)的兩容器中盛有均勻液體時，液體的表面處于同一水平面上，利用兩容器內(nèi)液面的讀數(shù)可求得兩觀測點間的高差。h H H (a b ) (a b )121122二、位移

13、觀測工業(yè)與民用建筑：支護邊坡、建筑主體的水平位移觀測橋梁：橋面、橋梁兩岸邊坡的水平位移觀測混凝土水壩：壩體、臨時圍堰、滑坡的水平位移觀測位移觀測還有建筑裂縫、撓度觀測位移觀測方法：（1）地面測量方法（2）近景攝影測量方法（3）GPS測量方法（4）特殊測量方法二、位移觀測特殊測量方法（基準線法）（補充）：特殊測量方法（基準線法）（補充）：一、視準線法A、B分別為在壩兩端所選定的基準線端點。經(jīng)緯儀安置在A點，覘牌安置在B點，則通過儀器中心的鉛直線與B點處固定標志中心所構(gòu)成的鉛直平面P即形成基準線法中的基準面。由經(jīng)緯儀的視準面形成基準面的基準線法，稱之為視準線法。特殊測量方法（基準線法）（補充）：一

14、、視準線法1.測小角法：利用經(jīng)緯儀精確測出基準線與置鏡點到觀測點視線所夾的微小角度，計算偏移距離的方法特殊測量方法（基準線法）（補充）：一、視準線法2.活動覘牌法：活動覘牌法是視準線法的另一種方法。觀測點的位移值是直接利用安置于觀測點上的活動覘牌（見圖14.2.13）直接讀數(shù)來測算，活動覘牌讀數(shù)尺上最小分劃為1mm，采用游標可以讀數(shù)到0.1mm。特殊測量方法（基準線法）（補充）：二、激光準直法1.激光經(jīng)緯儀準直法：（1）測量原理：采用激光經(jīng)緯儀準直時，活動覘牌法中的覘牌是由中心裝有兩個半圓的硅光電池組成的光電探測器。兩個硅光電池各連接在檢流表上，如激光束通過覘牌中心時，硅光電池左右兩半圓上接收

15、相同的激光能量，檢流表指針在零位。反之，檢流表指針就偏離零位。這時，移動光電探測器使檢流表指針指零，即可在讀數(shù)尺上讀取讀數(shù)。為了提高讀數(shù)精度，通常利用游標卡尺，可讀到0.1mm。當采用螺旋測微器時，可直接讀到0.01mm。特殊測量方法（基準線法）（補充）：二、激光準直法1.激光經(jīng)緯儀準直法：（2）觀測方法：激光經(jīng)緯儀安置在端點A，在另一端B上安置光電探測器。將光電探測器的讀數(shù)安置在零上，調(diào)整經(jīng)緯儀水平度盤微動螺旋，移動激光束的方向，使在B點的光電探測器的檢流表指針指零。這時，基準面即已確定，經(jīng)緯儀水平度盤就不能再動。依次在每個觀測點處安置光電探測器，將望遠鏡的激光束投射到光電探測器上，移動光束

16、探測器，使檢流表指針指零，就可以讀取每個觀測點相對于基準面的偏離值。特殊測量方法（基準線法）（補充）：二、激光準直法2.波帶板激光準直法：（1）測量原理：在基準線兩端點A、B分別安置激光器點光源和探測器。在需要測定偏離值的觀測點C上安置波帶板。當激光管點燃后，激光器點光源就會發(fā)射出一束激光，照滿波帶板，通過波帶板上不同透光孔的繞射光波之間的相互干涉，就會在光源和波帶板連線的延伸方向線上的某一位置形成一個亮點。利用B端的探測器可以測出在B端的偏移距離，由此計算觀測點的偏移值。特殊測量方法（基準線法）（補充）：二、激光準直法2.波帶板激光準直法：S（2）觀測點偏移值計算：BCl cCL特殊測量方法

17、（基準線法）（補充）：三 、引張線法在壩體廊道內(nèi)，利用一根拉緊的不銹鋼所建立的基準面來測定觀測點的偏離值的引張線法，可以不受旁折光的影響。1.引張線裝置組成：（1）端點：墩座、夾線裝置、滑輪、垂線連接裝置及重錘等部件組成（2）觀測點：由浮托裝置、標尺、保護箱組成（3）測線（鋼絲）（4）測線保護管特殊測量方法（基準線法）（補充）：三 、引張線法2.引張線讀數(shù)：（1）一般用讀數(shù)顯微鏡讀數(shù)（2）取鋼絲左端和右端讀數(shù)的平均值特殊測量方法（補充）：四、正倒垂觀測：1.正垂線觀測（1）垂線固定在建筑物上部（2）用于建筑物的撓度和傾斜觀測（3）主要測定相對位移特殊測量方法（補充）：四、正倒垂觀測：2.倒垂線

18、觀測（1）垂線固定基巖內(nèi)部（2）用于建筑物的撓度和傾斜觀測（3）主要測定絕對位移三、傾斜觀測1.相對于水平面的傾斜（建筑基礎傾斜）（1）水準測量方法（2）液體靜力水準測量法（3）傾斜儀法2.相對于垂直面的傾斜（建筑主體）投點法、測水平角法、前方交會法激光鉛直儀觀測法、激光位移計法正倒垂線法傾斜觀測方法（補充）：1.前方交會法（1）布設基線A、B（2）在A、B兩點架設經(jīng)緯儀，前方交會觀測角度、計算建筑物頂部坐標（3）前方交會觀測角度、計算建筑物底部坐標（4）利用坐標、計算頂部相對于底部的偏移值（5）根據(jù)偏移值和建筑物高度計算傾斜度傾斜觀測方法（補充）：2.經(jīng)緯儀投點法（1）經(jīng)緯儀架設在兩個相互垂

19、直的方向，進行交會投點，將建筑物向外傾斜的一個上部角點投影至平地。（2）量取其余下部角點的傾斜位移量 、xy則傾斜偏移值：（3）根據(jù)建筑物高度可以計算傾斜度四、 動態(tài)變形監(jiān)測動態(tài)變形測量通常是指測量變形體在日照、風荷、振動等荷載作用下而產(chǎn)生的變形。變形特點方法精度要求高、變形周期長、變形速率小全站儀自動跟蹤測量激光測量精度要求低、變形周期短、變形速率大變形頻率小時位移傳感器、加速度傳感器、GPS動態(tài)實時差分測量數(shù)字近景攝影測量或經(jīng)緯儀測角前方交會3.9.4 變形監(jiān)測實施3.數(shù)據(jù)處理與分析觀測數(shù)據(jù)處理：依據(jù)測量誤差理論和統(tǒng)計檢驗原理，對獲取觀測數(shù)據(jù)及時進行平差計算和處理，并計算各種變形量平差計算

20、：基準點為起算點，使用嚴密平差，剔除含有粗差的觀測數(shù)據(jù)，確保平差計算所和的觀測數(shù)據(jù)、起算數(shù)據(jù)準確無誤變形監(jiān)測網(wǎng)平差方法：固定基準的經(jīng)典平差（間接平差）、擬穩(wěn)點基準的擬穩(wěn)平差、重心基準的秩虧自由網(wǎng)平差平差結(jié)束后，應進行變形分析，建立變形模型，對引起變形的原因做出分析和解釋，對變形的發(fā)展趨勢進行預報3.9.4 變形監(jiān)測實施3.數(shù)據(jù)處理與分析變形物理解釋：任務：確定變形體的變形和變形原因之間的關系，解釋變形原因。工作：建立變形量與變形因子關系的數(shù)學模型，對模型有的效性進行檢驗和分析方法：統(tǒng)計分析、確定函數(shù)法（力學模型分析）、混合模型法3.9.4 變形監(jiān)測實施3.數(shù)據(jù)處理與分析變形幾何分析：任務：確定變形量的大小、方向及其變化內(nèi)容：基準點穩(wěn)定性分析、 觀測點變動分析基準點穩(wěn)定性分析 （平均間隙法、卡爾曼濾波法）通過對周期觀測的基準網(wǎng)數(shù)據(jù)進行檢驗，篩選出穩(wěn)定的基準點作為監(jiān)測網(wǎng)的固定基準3.9.5 質(zhì)量控制與成果歸檔1.