變形監(jiān)測分析預(yù)報

變形監(jiān)測分析預(yù)報測繪地理信息行業(yè)職業(yè)培訓(xùn)包§6-1工程變形監(jiān)測的基礎(chǔ)知識6.1.1變形物體的形狀、大小和位置變化統(tǒng)稱為變形。變形通常分為兩類：自身的變形和相對于參照物的運動。自身的變形主要包括伸縮、錯動（或者叫剪切）、彎曲和扭轉(zhuǎn)四種變形。相對于參照物的運動又包含了物體整體的平移、轉(zhuǎn)動、升降、和傾斜。其中，把物體的平移稱為物體的絕對變形，把物體的自身的變形和旋轉(zhuǎn)等稱為物體的相對變形。理論上，物體的變形是絕對的。實際中，需要一個參照物作參考；同時也需要一個具體的數(shù)值作標(biāo)準(zhǔn)?！?-1工程變形監(jiān)測的基礎(chǔ)知識

物體的變形按類型來分，可分為靜態(tài)變形和動態(tài)變形。靜態(tài)變形通常是指變形只表示某一段時間內(nèi)的變形，它是時間的函數(shù)，一般通過周期觀測得到；動態(tài)變形是指在外力作用下產(chǎn)生的變形，其變形值只表示物體在某個時刻的瞬時變形，它是外力的函數(shù)，動態(tài)變形須通過持續(xù)監(jiān)測得到。6.1.2引起工程變形的原因

主要有客觀原因和主觀原因?！?-1工程變形監(jiān)測的基礎(chǔ)知識一、客觀原因㈠建筑物的自重、使用中的動荷載；㈡振動或風(fēng)力等因素引起的附加荷載；㈢建筑物結(jié)構(gòu)的型式；㈣地下水位的升降及其對基礎(chǔ)的侵蝕作用；㈤地基土在荷載與地下水位變化影響下產(chǎn)生的各種工程地質(zhì)現(xiàn)象；㈥溫度的變化；㈦建筑物附近新工程施工對地基的擾動等?！?-1工程變形監(jiān)測的基礎(chǔ)知識二、主觀原因㈠地質(zhì)勘探不充分，例如：沒發(fā)現(xiàn)地基下的舊河道；㈡設(shè)計錯誤，例如對土的承載力，各種荷載估計錯誤，對當(dāng)?shù)氐牡鼗撂匦粤私獠粔颍子闷渌胤降淖龇ㄔ斐傻腻e誤，結(jié)構(gòu)計算中的失誤等；㈢施工質(zhì)量差，例如地基基礎(chǔ)處理不當(dāng)，使用了較差的材料，由于砂石沒有洗凈或者水分過多或者保養(yǎng)不當(dāng)致使混凝土強(qiáng)度減弱等；㈣施工方法不當(dāng)，例如軟土上施工時由于沒有處理好地下水或基坑壁的保護(hù)引起顯著的地面沉降和位移，打樁使附近地面隆起引起上面的建筑物變形，高聳建筑物施工時沒顧及大風(fēng)的影響，鋼結(jié)構(gòu)施工時沒顧及日照及氣溫變化的影響，巨大鋼構(gòu)件焊接時沒注意保溫，讓灼熱的焊縫過快冷卻產(chǎn)生巨大的熱應(yīng)力等不良后果等等?！?-1工程變形監(jiān)測的基礎(chǔ)知識6.1.3變形監(jiān)測的定義

變形監(jiān)測，又稱變形測量或變形觀測，是對變形體(也即被監(jiān)測的對象或物體)進(jìn)行測量以確定其空間位置隨時間的變化特征。變形監(jiān)測，它包括全球性的變形監(jiān)測、區(qū)域性的變形監(jiān)測和工程變形監(jiān)測。全球性的變形監(jiān)測是對地球自身動態(tài)變化（如自轉(zhuǎn)速率變化、極移、潮汐、全球板塊運動和地殼形變）的監(jiān)測。區(qū)域性的變形監(jiān)測是對區(qū)域性地殼形變和地面沉降的監(jiān)測。

§6-1工程變形監(jiān)測的基礎(chǔ)知識

對于工程變形監(jiān)測來說，變形體一般包括工程建(構(gòu))筑物(以下簡稱工程建筑物)、機(jī)器設(shè)備以及其他與工程建設(shè)有關(guān)的自然或人工對象。例如大壩、船閘、橋梁、隧道、高層建筑物、地下建筑物、大型科學(xué)實驗設(shè)備、車船、飛機(jī)、天線、古建筑、油罐、貯礦倉、崩滑體、泥石流、采空區(qū)、高邊坡、開采沉降區(qū)域等。變形體用一定數(shù)量的有代表性的位于變形體上的離散點(稱監(jiān)測點或目標(biāo)點)來代表。監(jiān)測點的變化可以描述變形體的變形?！?-1工程變形監(jiān)測的基礎(chǔ)知識6.1.4變形監(jiān)測的作用變形監(jiān)測的作用(或目的意義)主要表現(xiàn)在以下兩個方面：一、實用上的作用保障工程安全，監(jiān)測各種工程建筑物、機(jī)器設(shè)備以及與工程建設(shè)有關(guān)的地質(zhì)構(gòu)造的變形，及時發(fā)現(xiàn)異常變化，對其穩(wěn)定性、安全性做出判斷，以便采取措施處理，防止事故發(fā)生。二、科學(xué)上的作用積累監(jiān)測分析資料，能更好地解釋變形的機(jī)理，驗證變形的假說，為研究災(zāi)害預(yù)報的理論和方法服務(wù)檢驗工程設(shè)計的理論是否正確，設(shè)計是否合理，為以后修改設(shè)計、制定設(shè)計規(guī)范提供依據(jù)，如改善建筑的物理參數(shù)、地基強(qiáng)度參數(shù)，以防止工程破壞事故，提高抗災(zāi)能力等。§6-1工程變形監(jiān)測的基礎(chǔ)知識6.1.5變形監(jiān)測的內(nèi)容變形監(jiān)測主要包括水平位移監(jiān)測、垂直位移監(jiān)測、偏距、傾斜、撓度、彎曲、扭轉(zhuǎn)、震動、裂縫等的測量。水平位移是監(jiān)測點在平面上的變動，它可分解到某一特定方向；垂直位移是監(jiān)測點在鉛直面或大地水準(zhǔn)面法線方向上的變動；偏距、傾斜、撓度等也可歸結(jié)為水平和垂直位移監(jiān)測，其中偏距和撓度可以視為某一特定方向的水平位移，而傾斜可以換算成水平或垂直位移，也可以通過水平或垂直位移測量和距離測量得到。除上述監(jiān)測內(nèi)容外，還包括與變形有關(guān)的物理量的監(jiān)測，如應(yīng)力、應(yīng)變、溫度、氣壓、水位(庫水位、地下水位)、滲流、滲壓、揚壓力等的監(jiān)測。§6-1工程變形監(jiān)測的基礎(chǔ)知識6.1.6變形監(jiān)測的特點變形監(jiān)測的最大特點就是對變形體監(jiān)測點進(jìn)行周期觀測，以求得變形體在兩個周期間的變形值和瞬時變形值。所謂周期觀測就是多次的重復(fù)觀測，第一次稱初始周期或零周期。每一周期的觀測方案（如監(jiān)測網(wǎng)的圖形、使用儀器、作業(yè)方法乃至觀測人員）都要一致?！?-2變形監(jiān)測的精度與觀測周期

變形監(jiān)測應(yīng)能確切反映工程的實際變形程度或變形趨勢，并以此作為確定變形監(jiān)測精度和觀測周期的基本要求。§6-2變形監(jiān)測的精度與觀測周期6.2.1變形監(jiān)測精度的確定

變形監(jiān)測的精度要求，主要取決于該項工程預(yù)計進(jìn)行變形監(jiān)測的目的和允許變形值的大小。一、根據(jù)變形監(jiān)測目的來確定監(jiān)測精度

變形監(jiān)測的目的大致可分三類。第一類是安全監(jiān)測。希望通過重復(fù)觀測能及時發(fā)現(xiàn)建筑物的不正常變形，以便及時分析并采取措施，防止發(fā)生事故。例如露天礦的邊坡監(jiān)測，高水位時大壩的位移監(jiān)測，建筑物在作某種大修時的安全監(jiān)測等。第二類是積累資料。由于土的組成成分復(fù)雜，土力學(xué)對實驗數(shù)據(jù)的依賴性很大。例如在不同土質(zhì)中不同基礎(chǔ)的承載能力與預(yù)期沉降量等重要設(shè)計參數(shù)大多是用經(jīng)驗公式計算的。而經(jīng)驗公式中的一些參數(shù)則是在大量實踐基礎(chǔ)上用統(tǒng)計方法求得的。各地對大量不同基礎(chǔ)形式的建筑物所作沉降觀測資料的積累，是檢驗設(shè)計方法的有效措施，也是以后修改設(shè)計方法制定設(shè)計規(guī)范的依據(jù)。第三類是為科學(xué)試驗服務(wù)。它實質(zhì)上也可能是為了收集資料，驗證設(shè)計方案，也可能是為了安全監(jiān)測。只是它是在一個較短時期內(nèi)，在人工條件下讓建筑物產(chǎn)生變形。測量工作者要在短時期內(nèi)，以較高的精度測取一系列變形值。例如對于某種新結(jié)構(gòu)、新材料作加載試驗?！?-2變形監(jiān)測的精度與觀測周期顯然不同的目的所要求的精度不同。為積累資料而進(jìn)行的變形監(jiān)測精度可以低一些。另兩種目的要求精度高一些。但是究竟要具有什么樣的精度，仍沒有解決。因為設(shè)計人員無法回答結(jié)構(gòu)物究竟能承受多大的允許變形。在多數(shù)情況下設(shè)計人員總希望把精度要求提得高一些。而測量人員希望他們定得低一些。因此變形監(jiān)測的精度要求常常是由設(shè)計、施工、測量幾方面人員針對具體工程具體商量的結(jié)果，是需要與可能之間妥協(xié)的結(jié)果。對于重要的工程，例如攔在長江，黃河上的大壩，粒子加速器等等，則要求“以當(dāng)時能達(dá)到的最高精度為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行變形監(jiān)測。”考慮到測量工作的成本與整個工程的造價相比是非常微小的,因此對于重要工程按上述原則確定精度要求是恰當(dāng)?shù)摹！?-2變形監(jiān)測的精度與觀測周期二、根據(jù)工程允許變形值的大小來確定監(jiān)測精度

如何根據(jù)允許變形值來確定變形監(jiān)測精度，學(xué)術(shù)界還存在著各種不同的看法，國內(nèi)外學(xué)者對此也作過多次討論。在國際測量師聯(lián)合會（FIG）1971年第13次大會上，變形測量小組提出：“如果變形測量是為了確保建筑物的安全、使變形值不超過某一允許的數(shù)值，則其觀測值的誤差應(yīng)小于變形允許值的1/10～1/20；如果是為了研究變形的過程，則其誤差應(yīng)比上面這個數(shù)值小得多（小于變形允許值的1/20～1/100），甚至應(yīng)采用目前測量手段和儀器所能達(dá)到的最高精度?！边@成為世界各國在制定變形測量精度時廣泛采用的觀點。

§6-2變形監(jiān)測的精度與觀測周期《建筑物變形測量規(guī)程》規(guī)定：㈠最終沉降量的觀測中誤差應(yīng)按下列規(guī)定確定：1.絕對沉降(如沉降量、平均沉降量等)的觀測中誤差，對于特高精度要求的工程可按地基條件，結(jié)合經(jīng)驗與分析具體確定；對于其他精度要求的工程，可按低、中、高壓縮性地基土的類別，分別選士O．5mm、士1.Omm、±2．5mm。2.相對沉降(如沉降差、基礎(chǔ)傾斜、局部傾斜等)、局部地基沉降(如基坑回彈、地基土分層沉降等)以及膨脹土地基變形等的觀測中誤差，均不應(yīng)超過其變形允許值的1/20。3.建筑物整體性變形(如工程設(shè)施的整體垂直撓曲等)的觀測中誤差，不應(yīng)超過允許垂直偏差的1/10。4.結(jié)構(gòu)段變形(如平置構(gòu)件撓度等)的觀測中誤差，不應(yīng)超過變形允許值的1/6。5.對于科研項目變形量的觀測中誤差，可視所需提高觀測精度的程度，將上列各項觀測中誤差乘以1/5～1/2系數(shù)后采用?！?-2變形監(jiān)測的精度與觀測周期㈡最終位移量的觀測中誤差應(yīng)按下列規(guī)定確定：1.位移量分絕對位移量和相對位移量。絕對位移（如建筑物基礎(chǔ)水平位移、滑坡位移等）通常難以給定位移的允許值，一般是根據(jù)設(shè)計、施工要求，并參照同類或類似項目的經(jīng)驗確定觀測精度。2.相對位移(如基礎(chǔ)的位移差、轉(zhuǎn)動撓曲等)、局部地基位移(如受基礎(chǔ)施工影響的位移、擋土設(shè)施位移等)的觀測中誤差，均不應(yīng)超過其變形允許值分量的1/20(分量值按變形允許值的采用，下同)。3.建筑物整體性變形(如建筑物的頂部水平位移、全高垂直度偏差、工程設(shè)施水平軸線偏差等)的觀測中誤差，不應(yīng)超過其變形允許值分量的1/10。4.結(jié)構(gòu)段變形(如高層建筑層間相對位移、豎直構(gòu)件的撓度、垂直偏差等)的觀測中誤差，不應(yīng)超過其變形允許值分量的1/6。5.對于科研項目的變形量觀測中誤差，可視所需提高觀測精度的程度，將上列各項觀測中誤差乘以1/5～1/2系數(shù)后采用。需要注意的是，當(dāng)給定多個同類型變形允許值時，應(yīng)分別估算觀測中誤差，并取其中的最小值作為最終的觀測中誤差。

§6-2變形監(jiān)測的精度與觀測周期三、變形監(jiān)測的測量等級及精度變形測量等級沉降觀測位移觀測適用范圍觀測點測站高差中誤差／mm觀測點坐標(biāo)中誤差／mm特級≤0.05≤0.3特高精度要求的特種精密工程各重要科研項目變形觀測一級≤0.15≤1.0高精度要求的大型建筑物和科研項目變形觀測二級≤0.50≤3.0中等精度要求的建筑物和科研項目變形觀測；重要建筑物主體傾斜觀測、場地滑坡觀測三級≤1.50≤10.0低精度要求的建筑物變形觀測；一般建筑物主體傾斜觀測、場地滑坡觀測表6.1變形監(jiān)測的測量等級及精度注：(1)觀測點測站高差中誤差，系指幾何水準(zhǔn)測量測站高差中誤差或靜力水準(zhǔn)測量相鄰觀測點相對高差中誤差。(2)觀測點坐標(biāo)中誤差，系指觀測點相對于測站點(如工作基點等)的坐標(biāo)中誤差、坐標(biāo)差中誤差以及等價的觀測點相對于基準(zhǔn)線的偏差值中誤差、建筑物(或構(gòu)件)相對于底部定點的水平位移分量中誤差?！?-2變形監(jiān)測的精度與觀測周期變形監(jiān)測網(wǎng)網(wǎng)型設(shè)計好以后，應(yīng)進(jìn)行監(jiān)測網(wǎng)的觀測方案設(shè)計。根據(jù)模擬監(jiān)測網(wǎng)的網(wǎng)型、觀測方案、模擬觀測值及觀測設(shè)計精度等信息，用控制網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計方法，即可求得網(wǎng)中最弱點相應(yīng)觀測值（如網(wǎng)中最弱點高程，網(wǎng)中待求觀測點間高差，網(wǎng)中最弱點坐標(biāo)分量，網(wǎng)中待求觀測點間坐標(biāo)分量差等）的中誤差（如工程絕對沉降的觀測中誤差、工程相對沉降的觀測中誤差、位移分量的觀測中誤差或位移分量差的觀測中誤差等）。對于位移測量，可直接利用觀測中誤差，根據(jù)表6.1中內(nèi)容來確定監(jiān)測網(wǎng)的等級和觀測元素的測量精度。對于沉降測量，則還需要利用上面確定的工程絕對沉降的觀測中誤差或工程相對沉降的觀測中誤差，網(wǎng)中最弱點高程或網(wǎng)中待求觀測點間高差的權(quán)倒數(shù)，求得單位權(quán)中誤差（也即觀測點測站高差中誤差）

（6.2.1）（6.2.2）確定了單位權(quán)中誤差后，也可根據(jù)表6.1中內(nèi)容來確定控制網(wǎng)的等級和觀測元素的測量精度。估算出的測量精度應(yīng)有一定富余，確保測量結(jié)果能準(zhǔn)確反映出工程的最小可發(fā)現(xiàn)變形值?！?-2變形監(jiān)測的精度與觀測周期四、沉降監(jiān)測網(wǎng)精度估算示例

例：某高樓有24層，高，相鄰柱基間的中心距離為。該建筑物的允許傾斜度為‰。若已知沉降監(jiān)測網(wǎng)的設(shè)計網(wǎng)型如圖6.1所示?，F(xiàn)在準(zhǔn)備對該建筑物進(jìn)行沉降觀測，試確定沉降觀測的等級與精度。圖6.1大樓沉降監(jiān)測網(wǎng)示例§6-2變形監(jiān)測的精度與觀測周期解：㈠根據(jù)允許傾斜值來確定觀測精度因為該建筑物的允許傾斜度為‰，且高，則建筑物頂部相對于底部的水平位移允許值為因為該水平位移允許值可視為南北、東西方向水平位移允許值的綜合（如圖6.2所示），故一側(cè)（南北或東西方向）水平位移允許值根據(jù)“建筑物整體性變形(如建筑物的頂部水平位移、全高垂直度偏差、工程設(shè)施水平軸線偏差等)的觀測中誤差，不應(yīng)超過其變形允許值分量的1/10”的原則，則一側(cè)（南北或東西方向）的水平位移觀測中誤差為§6-2變形監(jiān)測的精度與觀測周期對于剛性建筑物，建筑物基礎(chǔ)相對沉降差、基礎(chǔ)寬度、建筑物高度、一側(cè)的頂部水平位移之間存關(guān)系式

(6.2.3)根據(jù)誤差傳播定律，則由于建筑物基礎(chǔ)相對沉降差是基礎(chǔ)兩端沉降量的差值，故根據(jù)圖6.1所示水準(zhǔn)路線，以一測站觀測高差中誤差作為單位權(quán)中誤差，利用平差知識，可求得D、E、F、G、C、H六個監(jiān)測點G的權(quán)倒數(shù)，其中最弱點的權(quán)倒數(shù)。利用式（6.2.1）可以求得根據(jù)，結(jié)合表6.1中規(guī)定，可知應(yīng)采用的沉降監(jiān)測等級為二級。查規(guī)范即可確定觀測方案。§6-2變形監(jiān)測的精度與觀測周期6.2.2變形監(jiān)測的觀測周期變形監(jiān)測重復(fù)觀測的時間間隔稱為觀測周期。變形監(jiān)測周期應(yīng)以能系統(tǒng)反映所測變形的變化過程且不遺漏其變化時刻為原則。觀測周期取決于變形的大小、速率及觀測的目的。變形監(jiān)測的初始周期一般應(yīng)在埋設(shè)的基準(zhǔn)點穩(wěn)定后及時進(jìn)行。及時進(jìn)行初始周期的觀測有重要意義。因為延誤初始測量就可能失去已經(jīng)發(fā)生的變形。由于以后各周期的測量成果都是與初始周期的成果相比較的，故應(yīng)特別重視初始周期的觀測質(zhì)量，一般應(yīng)適當(dāng)增加觀測量，以提高初始周期觀測值的可靠性。

§6-2變形監(jiān)測的精度與觀測周期工程施工開始后，由于荷載的不斷增加，基礎(chǔ)下的土層逐漸壓縮沉降，故工程建筑物的變形會較快、較大，故施工過程中觀測周期應(yīng)短一些，頻率應(yīng)大一些。如以三天、七天、半月為周期進(jìn)行觀測；或者按荷載增加的時間間隔為周期進(jìn)行觀測，每增加一定的荷載即可觀測一次。在工程建筑物建成初期，變形速度較快，觀測周期應(yīng)短一些，隨著建筑物趨向穩(wěn)定，可以減少觀測次數(shù)，但仍應(yīng)堅持長期觀測，以便能發(fā)現(xiàn)異常變化。掌握了一定的規(guī)律或變形穩(wěn)定后可固定其觀測周期。在工程建筑物在觀測中發(fā)現(xiàn)變形異常或測區(qū)受到地震、洪水、爆破、或周圍建筑物施工影響時，應(yīng)及時縮短觀測周期，增加觀測次數(shù)?！?-2變形監(jiān)測的精度與觀測周期6.2.3變形監(jiān)測精度、觀測周期與變形速度間的關(guān)系設(shè)于、時刻測得的監(jiān)測點觀測值分別為（它可以是、、中的某一個量或幾個量）和，觀測精度為，則期間的變形量為，相應(yīng)的觀測誤差。變形發(fā)展的速度為

(6.2.4)

設(shè)為由誤差分布類型和置信水平所決定的系數(shù)，則只有當(dāng)

(6.2.5)時才可以認(rèn)為是建筑物的變形。反之，如果

(6.2.6)

§6-2變形監(jiān)測的精度與觀測周期這很可能僅僅是測量誤差的反映，不能確認(rèn)它就是建筑物的變形，此時一般應(yīng)稱為“建筑物尚未發(fā)生明顯的變形”，而可稱為最小可發(fā)現(xiàn)變形。如果已經(jīng)知道了變形發(fā)展的速度及觀測精度，則可按下式計算合理的觀測周期

(6.2.7)如果已經(jīng)知道了變形速度并已確定了觀測周期，則可按下式計算必要的測量精度

(6.2.8)§6-3變形監(jiān)測網(wǎng)測定工程建筑物的變形時，一般是在建筑物上選擇一些具有代表性的、能反映建筑物變形的特征點進(jìn)行觀測，用點的變形來反映工程建筑物整體的變形，這些點稱為變形監(jiān)測點（又稱目標(biāo)點）。為了測定監(jiān)測點的變形，則必須設(shè)置一些穩(wěn)定不變的參考點（叫做基準(zhǔn)點）作為整個變形監(jiān)測的起算點。為了達(dá)到基準(zhǔn)點穩(wěn)定的要求，可有兩種方法：一是遠(yuǎn)離工程建筑物，一是深埋。但是我們應(yīng)該全面地研究這個問題。如果基準(zhǔn)點距觀測點太遠(yuǎn)，測量不便，精度也要降低。因此通常要在靠近監(jiān)測點、便于觀測的地方設(shè)置一些相對穩(wěn)定的工作點，稱為工作基點。但是工作基點仍然處于建筑物應(yīng)力擴(kuò)散范圍以內(nèi)，難以保證絕對穩(wěn)定，此時還應(yīng)在工程建筑物所引起的變形影響范圍之外，設(shè)置一些堅固、穩(wěn)定的基準(zhǔn)點，用以測定工作基點的變形值?！?-3變形監(jiān)測網(wǎng)平時從工作基點出發(fā)測量監(jiān)測點相對于工作基點的變形值。過一段時間后，再測量工作基點相對于基準(zhǔn)點的變形值。經(jīng)內(nèi)插修正后可求得監(jiān)測點相對于基準(zhǔn)點的變形值。如圖6.3所示。

§6-3變形監(jiān)測網(wǎng)

由上可見變形監(jiān)測網(wǎng)常由三種點、二種等級的網(wǎng)組成?；鶞?zhǔn)點----通常埋設(shè)在變形影響范圍之外，盡可能使它們長期穩(wěn)定不動；工作基點----是基準(zhǔn)點和變形監(jiān)測點之間的聯(lián)系點。它們與基準(zhǔn)點聯(lián)系構(gòu)成絕對網(wǎng)（或基準(zhǔn)網(wǎng)）。絕對網(wǎng)復(fù)測間隔時間較長，用來測量工作基點相對于基準(zhǔn)點的變形量，這一變形量一般來說較小。工作基點與變形監(jiān)測點之間要有方便的聯(lián)測條件，它們組成次級網(wǎng)。次級網(wǎng)復(fù)測時間間隔短，用來測量建筑物上監(jiān)測點相對于工作基點的變形量。變形監(jiān)測點直接埋在建筑物上和建筑物一起移動，用它們的坐標(biāo)變化來反映建筑物空間位置的變化。下面將從垂直位移和水平位移觀測兩方面來討論基準(zhǔn)點、工作基點、監(jiān)測點的布置以及監(jiān)測網(wǎng)的布設(shè)等?！?-3變形監(jiān)測網(wǎng)6.3.1垂直位移監(jiān)測網(wǎng)

垂直位移包括地面垂直位移和建筑物垂直位移。地面垂直位移指地面沉降或上升，其原因除了地殼本身的運動外，主要是人為造成的。在地面上建造建筑物，人為地給地殼加上荷載，引起地面下沉。從地下大量抽取工業(yè)用水和飲用水后，土壤固結(jié)，造成地面沉降。開采地下礦物也會造成地面沉降。進(jìn)行地面垂直位移觀測，掌握地面沉降規(guī)律，采取必要的措施，以保障安全生產(chǎn)和正常生活。建筑物垂直位移觀測是測定基礎(chǔ)和建筑物本身在垂直方向上的位移。在建筑物施工初期，基坑開挖時表面荷重卸除，使基底產(chǎn)生回彈，隨著建筑物施工進(jìn)展，荷重不斷增加，又使基礎(chǔ)產(chǎn)生下沉，由于外界溫度變化，建筑物本身在垂直方向上亦有伸縮。可見，建筑物垂直位移觀測應(yīng)該在基坑開挖之前開始進(jìn)行，而貫穿于整個施工過程中，并繼續(xù)到建成后若干年，直至沉降現(xiàn)象基本停止?！?-3變形監(jiān)測網(wǎng)一、垂直位移觀測基準(zhǔn)點的布置垂直位移觀測基準(zhǔn)點一般稱為水準(zhǔn)基點，是測定各變形監(jiān)測點垂直位移(沉降)的起算點，水準(zhǔn)基點的穩(wěn)定程度直接影響著觀測成果的可靠性。水準(zhǔn)基點一般應(yīng)不少于3個。為了檢查水準(zhǔn)基點本身的高程是否發(fā)生了變動，可將其成組埋設(shè)，通常每組三點，并形成一個邊長約1OOm的等邊三角形，如圖6.4（a）所示。在三角形的中心，與三點等距的地方設(shè)置固定測站，由此測站上可以經(jīng)常觀測三點間的高差，這樣便可判斷出水準(zhǔn)基點的高程有無變動?！?-3變形監(jiān)測網(wǎng)在城市建筑區(qū)因受到周圍環(huán)境的影響，不一定能組成圖6.4（a）所示的標(biāo)準(zhǔn)圖形，這時可根據(jù)具體情況做出選擇，但必須設(shè)置一個到三點距離相等的固定測站，而且與三點的距離應(yīng)在允許的視距范圍以內(nèi)，如圖6.4(b)所示?！?-3變形監(jiān)測網(wǎng)二、垂直位移觀測基準(zhǔn)點的構(gòu)造與埋設(shè)

水準(zhǔn)基點應(yīng)埋設(shè)在工程建筑物所引起的變形影響范圍之外，盡可能埋設(shè)在穩(wěn)定的基巖上。當(dāng)觀測場地覆蓋土層很淺時，水準(zhǔn)基點可采用如圖6.5所示的巖層水準(zhǔn)基點標(biāo)石，或者用如圖6.6所示的混凝土基本水準(zhǔn)標(biāo)石。當(dāng)覆蓋土層較厚時，可采用如圖6.7所示的深埋鋼管標(biāo)石；為了避免溫度變化對觀測標(biāo)志高程的影響，還可采用深埋雙金屬標(biāo)石。如圖6.8所示?！?-3變形監(jiān)測網(wǎng)§6-3變形監(jiān)測網(wǎng)三、垂直位移觀測工作基點的構(gòu)造與埋設(shè)工作基點的標(biāo)石，可按點位的不同要求選埋淺埋鋼管水準(zhǔn)標(biāo)石（如圖6.9）、混凝土普通水準(zhǔn)標(biāo)石（如圖6.10）或墻腳水準(zhǔn)標(biāo)石（圖6.11）等。工作基點埋設(shè)時，與鄰近建筑物的距離不得小于建筑物基礎(chǔ)深度的1.5～2.0倍?！?-3變形監(jiān)測網(wǎng)§6-3變形監(jiān)測網(wǎng)四、垂直位移監(jiān)測點的標(biāo)志與埋設(shè)垂直位移監(jiān)測點（常叫做沉降監(jiān)測點）的選擇是一個多學(xué)科的綜合課題。點位的分布既要均勻，又要保證重點部位（最可能發(fā)生最大變形及危險性變形的部位）有監(jiān)測點，使監(jiān)測點的布設(shè)方案能比較完全地顯示出建筑物的變形特征。因此，在開始施工前，就應(yīng)會同水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、勘測、設(shè)計、施工等部門的技術(shù)人員共同研究，并由設(shè)計部門編制出一份“變形監(jiān)測標(biāo)志明細(xì)表”，確定埋設(shè)監(jiān)測標(biāo)志的數(shù)量、位置和標(biāo)型等。然后由測量人員根據(jù)該表和工程的總體布置、結(jié)構(gòu)特點、設(shè)備的布局等條件，予以進(jìn)一步的補充和完善，即從測量工作的需要出發(fā)，確定埋設(shè)適當(dāng)?shù)谋O(jiān)測點標(biāo)志，以便設(shè)計一個最優(yōu)的方案進(jìn)行變形監(jiān)測§6-3變形監(jiān)測網(wǎng)§6-3變形監(jiān)測網(wǎng)㈠監(jiān)測標(biāo)志對于工業(yè)與民用建筑物，常采用圖6.12所示的各種監(jiān)測標(biāo)志。其中（a）為鉚釘式監(jiān)測點，其直徑一般是20mm，長60～80mm，常埋設(shè)在鋼筋混凝土基礎(chǔ)面上。（b）為角鋼式監(jiān)測點，是一根截面為30×30×5mm的角鋼，常以60°傾斜角埋入混凝土墻、柱中。（c)為銅頭式監(jiān)測點，是在角鋼上焊一個銅頭后再焊到鋼柱上用于監(jiān)測。（d）為隱蔽式監(jiān)測點，標(biāo)身為螺旋結(jié)構(gòu)，用時將螺旋旋出，再將帶有螺旋的監(jiān)測點旋進(jìn)，用完后再將標(biāo)志旋下，換上罩蓋。這種標(biāo)志用于高級裝修的建筑物室內(nèi)，螺旋部分要注意防銹?！?-3變形監(jiān)測網(wǎng)㈡監(jiān)測點埋設(shè)監(jiān)測點埋設(shè)時主要有以下原則：1.應(yīng)有足夠的數(shù)量，以便測出整個基礎(chǔ)的沉降、傾斜與彎曲，并且能夠繪出等沉降值曲線。2.應(yīng)考慮建筑物的規(guī)模、型式和結(jié)構(gòu)特征，埋設(shè)在能夠準(zhǔn)確反映建筑物沉降的特征點位置。3.監(jiān)測點應(yīng)與建筑物緊密地結(jié)合在一起，確保監(jiān)測點的沉降能準(zhǔn)確反映建筑物沉降。4.應(yīng)便于觀測、能長久保存，應(yīng)盡量保證在整個變形監(jiān)測期間不受損壞?！?-3變形監(jiān)測網(wǎng)點位應(yīng)選擇在下列位置：1.建筑物的四角點、中點、轉(zhuǎn)角處及沿外墻每隔1O～20m處或每隔2～3根柱基上。2.高程建筑物、新舊建筑物、縱橫墻等交接處的兩側(cè)。3.建筑物裂縫或沉降縫兩側(cè)，基礎(chǔ)埋深相差懸殊處，人工地基與天然地基接壤處，不同結(jié)構(gòu)的分界處及填挖方分界處。4.寬度大于等于15m、寬度小于15m但地質(zhì)復(fù)雜或膨脹土地區(qū)的建筑物，在承重墻內(nèi)隔墻中部設(shè)內(nèi)墻點，在室內(nèi)地面中心及四周設(shè)地面點。5.鄰近堆置重物處，受振動有顯著影響的部位及基礎(chǔ)下的暗溝處。6.框架結(jié)構(gòu)建筑物的每個或部分柱基上或沿縱橫軸線設(shè)點。7.片筏基礎(chǔ)、箱型基礎(chǔ)底板或接近基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)部分的四角處及其中部位置。8.重型設(shè)備基礎(chǔ)和動力設(shè)備基礎(chǔ)的四角、基礎(chǔ)性石或埋深改變處以及地質(zhì)條件變化處兩側(cè)。9.電視塔、煙囪、水塔、油罐、煉油塔、高爐等高聳建筑物，沿周邊在與基礎(chǔ)軸線相交的對稱位置上布點。

民用建筑垂直位移監(jiān)測點布設(shè)示例如圖6.13，工業(yè)建筑垂直位移監(jiān)測點布設(shè)示例如圖6.14?！?-3變形監(jiān)測網(wǎng)§6-3變形監(jiān)測網(wǎng)§6-3變形監(jiān)測網(wǎng)6.3.2水平位移監(jiān)測網(wǎng)水平位移監(jiān)測網(wǎng)主要任務(wù)是測定工程建筑物的水平位移。對于大中型工程建筑物，可以分級布網(wǎng)，即由基準(zhǔn)點和工作基點組成控制網(wǎng)，由水平位移監(jiān)測點及所聯(lián)測的工作基點組成擴(kuò)展網(wǎng)；對于中小型建筑物水平位移監(jiān)測，可將基準(zhǔn)點連同監(jiān)測點按單一層次布設(shè)?？刂凭W(wǎng)可采用測角網(wǎng)、測邊網(wǎng)、邊角網(wǎng)或?qū)Ь€網(wǎng)或GPS網(wǎng)；擴(kuò)展網(wǎng)和單一層次布網(wǎng)可采用角交會、邊交會、邊角交會、基準(zhǔn)線或附合導(dǎo)線等形式。各種布網(wǎng)均應(yīng)考慮網(wǎng)形強(qiáng)度，長短邊不宜懸殊過大。每一測區(qū)的基準(zhǔn)點不應(yīng)少于2個，每一測區(qū)的工作基點亦不應(yīng)少于2個?！?-3變形監(jiān)測網(wǎng)一、水平位移監(jiān)測基準(zhǔn)點的標(biāo)志與埋設(shè)平面基準(zhǔn)點的標(biāo)志及埋設(shè)應(yīng)符合下列要求：對特級、一級、二級及有需要的三級位移觀測的控制點，應(yīng)建造觀測墩或埋設(shè)專門觀測標(biāo)石，并應(yīng)根據(jù)使用儀器和照準(zhǔn)標(biāo)志的類型，顧及觀測精度要求，配備強(qiáng)制對中裝置。強(qiáng)制對中裝置的對中誤差最大不應(yīng)超過士O．1mm。㈠混凝土觀測墩圖6.15混凝土觀測墩§6-3變形監(jiān)測網(wǎng)如圖6.15所示，觀測墩的底腳應(yīng)埋設(shè)在穩(wěn)定的基巖上，底腳與觀測墩體間要配置鋼筋。當(dāng)控制點位于土層較厚的地區(qū)時，為防止活動凍土層對標(biāo)志的不良影響，觀測墩的底腳必須埋設(shè)在當(dāng)?shù)貎鐾翆右韵拢ǔ^0.5m），并加大其底腳尺寸，以增加點位的穩(wěn)定性。亦可用直徑20cm左右的金屬管狀標(biāo)代替鋼筋混凝土觀測墩，此時用鉆探的方法將金屬管插入土中一定深度(視土質(zhì)而定)，最好直至巖層。為了使管狀標(biāo)穩(wěn)定，可在管內(nèi)灌滿混凝土，而在金屬管頂部裝置一個金屬圓盤，以置放儀器和照準(zhǔn)標(biāo)志。為了減少儀器與覘牌偏心誤差對測角精度的影響，在觀測墩頂面常埋設(shè)固定的強(qiáng)制對中設(shè)備。強(qiáng)制對中裝置形式很多，常用的有下面幾種?！?-3變形監(jiān)測網(wǎng)1.對中螺旋裝置最簡單的方法是在觀測墩(或金屬圓盤)的中心插上一根鐵桿，露出墩面的一部分加工成公螺旋，其直徑應(yīng)根據(jù)觀測用的儀器腳架的中心螺旋來設(shè)計。在觀測時可直接把儀器旋上而無需對中。用對中螺旋辦法雖能達(dá)到一定的對中精度，但往往由于螺紋粗糙而對儀器基座有所損傷。使用期限較長或使用次數(shù)頻繁時，螺紋磨損，儀器及標(biāo)志旋上后會發(fā)生晃動。此外，在使用時將儀器旋上、旋下也不夠方便和安全?！?-3變形監(jiān)測網(wǎng)2.點，線、面式對中裝置如圖6.16所示，它是一只對中盤，盤上有三個小金屬塊，分別是點、線、面?！包c”是金屬塊上有個圓錐形凹穴，腳螺旋尖端放上去后不可移動；“線”是金屬塊上有一線形凹槽，腳螺旋尖端在凹槽內(nèi)可以沿槽線移動；第三塊是一個平面，腳螺旋尖端在上面有二維自由度。當(dāng)腳螺旋間距與這三個金屬塊間距大致相等時，儀器可以在對中盤上精確就位?！?-3變形監(jiān)測網(wǎng)這種對中盤的缺點在于經(jīng)緯儀必須先除掉基座的底板才好安置上去。卸掉底板后三只腳螺旋沒有彈性板壓住，產(chǎn)生晃動的可能性增加了?；八蕉缺P只能靠儀器的自重來保持其穩(wěn)定性，因此觀測操作中的微小不慎、風(fēng)吹或其他外力都能影響觀測的質(zhì)量。此外，如果經(jīng)緯儀要放到三腳架上使用，又得重新把底板裝上。拆裝甚不方便，因此實際使用效果不好。此外，如果同類型儀器和覘牌的腳螺旋的間距，由于加工誤差而不完全相同，就會帶來偏心差，因此網(wǎng)的質(zhì)量會受其影響。腳螺旋間距不同的儀器(幾乎不同廠生產(chǎn)的儀器，其腳螺旋間距都不一樣)，不能共用同一塊對中盤?！?-3變形監(jiān)測網(wǎng)3.三叉式對中裝置如圖6.17，它也是一個對中盤，盤上銑出三條輻射形凹槽，三條凹槽夾角為120°經(jīng)緯儀要在這種盤上對中前也必須先把基座的底板卸掉。三只腳螺旋尖端在三條凹槽中安放好后，經(jīng)緯儀就在對中盤上定位了。這種對中盤的優(yōu)點是適用于腳螺旋間距不同的儀器?！?-3變形監(jiān)測網(wǎng)考慮到腳螺旋尖聯(lián)線通常不會是嚴(yán)格的正三角形，儀器旋轉(zhuǎn)軸也不一定通過基座三只腳螺旋尖的重心。因此儀器旋轉(zhuǎn)軸可能不通過平面標(biāo)志中心，產(chǎn)生偏心差。所以實際工作中要在測好1/3測回數(shù)后把基座旋轉(zhuǎn)120°。測好2/3測回后再把基座旋轉(zhuǎn)120°，這樣做后在各測回觀測值的平均數(shù)中將不會有偏心差。使用這種對中盤也要求卸掉經(jīng)緯儀基座的底板，因此觀測時儀器顯得不穩(wěn)，增加工作的難度，觀測時要采取防風(fēng)措施。操作時動作要非常輕巧?！?-3變形監(jiān)測網(wǎng)4.球、孔式對中裝置如圖6.18，固定在觀測墩上的對中盤上有一個圓柱形的對中孔，另有一個對中球(或圓柱)通過螺紋可以旋在基座的底板下。對中球外徑與對中孔的內(nèi)徑相匹配。旋上對中球的測量儀器通過球、孔接口，可以精確地就位于對中盤上。§6-3變形監(jiān)測網(wǎng)考慮到經(jīng)緯儀旋轉(zhuǎn)中心不一定通過對中球的中心，即對中球可能偏離儀器旋轉(zhuǎn)軸一小段距離，所以球放入孔內(nèi)后儀器旋轉(zhuǎn)軸可能偏離對中孔中心---即平面標(biāo)志的中心。為了消除這一偏心誤差的影響，必須在測好一半測回以后把基座連同對中球拔出，旋轉(zhuǎn)180°后再放入，然后再觀測另一半測回。對中盤上有壓板及壓板螺絲，用它可以壓住基座下的彈性壓板，從而使儀器的穩(wěn)定性大大增加。這種對中裝置的特點是：①加工、安裝簡便；②對中精度高；③只要準(zhǔn)備不同螺紋的對中球，就可使不同型號的測量儀器在同一對中盤上對中。即通用性強(qiáng)；④測量儀器不必作任何改裝或拆卸就可使用這種對中裝置⑤有壓板可增加儀器的穩(wěn)定性，這對保證測角精度是十分重要的。§6-3變形監(jiān)測網(wǎng)㈡倒錘裝置倒錘裝置是一種埋設(shè)較深、穩(wěn)定性很好的平面標(biāo)志。此法是將一根不銹鋼絲的根部埋設(shè)在建筑物基礎(chǔ)深層基巖內(nèi)，頂端根據(jù)浮體原理，用液體支承特鋼的浮筒(或稱浮子)，將錨固在基巖中的不銹鋼絲拉緊，成為一條頂端自由的垂線，當(dāng)浮筒穩(wěn)定時，不銹鋼絲便成為一條鉛垂線。當(dāng)?shù)瑰N線埋于深層可靠的基巖時，它可作為基準(zhǔn)點來測定工程建筑物的絕對位移。倒錘裝置觀測與計算均很簡便，且精度很高，其點位一般均設(shè)置在重要部位，如拱壩的拱冠，拱座等處；也可作為引張線法的基準(zhǔn)點，視準(zhǔn)線端點位移的校核點等。6.19(a)是倒錘裝置原理圖，當(dāng)鉆孔內(nèi)充滿液體時，對中中心與標(biāo)志中心的相對位置不變，也就是說，如果標(biāo)志中心是穩(wěn)定的，則對中中心也是穩(wěn)定的，其平面位置不會受側(cè)向干擾力影響。圖6.19(b)、(c)是倒錘裝置的兩種實用結(jié)構(gòu)?！?-3變形監(jiān)測網(wǎng)圖6.19機(jī)械式倒錘裝置§6-3變形監(jiān)測網(wǎng)二、照準(zhǔn)標(biāo)志

照準(zhǔn)標(biāo)志應(yīng)具有明顯的幾何中心或軸線，并應(yīng)符合圖像反差大、圖案對稱、相位差小和本身不變形等要求，如圖6.20所示?！?-3變形監(jiān)測網(wǎng)根據(jù)點位不同情況，通常選用重力平衡球式標(biāo)、直插式覘牌、旋入式桿狀標(biāo)、屋頂標(biāo)和墻上標(biāo)等形式的標(biāo)志，如圖6.21～6.24所示。§6-4建筑物垂直位移觀測

所謂垂直位移觀測，又叫沉降觀測，即測定變形體的高程隨時間而產(chǎn)生的位移大小、位移方向，并提供變形趨勢及穩(wěn)定預(yù)報而進(jìn)行的測量工作?！?-4建筑物垂直位移觀測6.4.1沉降觀測的原理即定期測定垂直監(jiān)測點相對于水準(zhǔn)基點的高差，來求得監(jiān)測點各周期的高程；不同周期相同監(jiān)測點的高程之差，即為該點的垂直位移值，也即沉降量。通過沉降量我們還可以求出沉降差、沉降速度、基礎(chǔ)傾斜、局部傾斜、相對彎曲及構(gòu)件傾斜等相關(guān)資料。h1A圖6.25沉降觀測原理§6-4建筑物垂直位移觀測圖6.25是垂直位移觀測的原理圖。設(shè)從A點測定出了1號點在初始周期、第周期、第周期的高差、、，即可求出相應(yīng)周期的高程為從而可得目標(biāo)點1第周期相對于第周期的本次沉降量為目標(biāo)點1第周期相對于初始周期的累計沉降量為其中，當(dāng)?shù)姆枮椤?”時，表示下沉；為“+”時，表示上升。若已知該點第周期相對于初始周期總的觀測時間為，則沉降速度§6-4建筑物垂直位移觀測現(xiàn)假設(shè)有m、n兩沉降觀測點，它們在第周期的累計沉降量分別為，則第周期m、n兩點間的沉降差為6.4.2沉降觀測的方法沉降觀測時，主要分為基準(zhǔn)點觀測和觀測點觀測。由于對沉降觀測點的觀測是通過工作基點來進(jìn)行的，而工作基點不一定穩(wěn)定，它的變形情況要通過基準(zhǔn)點觀測來測定。本來基準(zhǔn)點只需要設(shè)置一個，但為了判斷基準(zhǔn)點的穩(wěn)定性，基準(zhǔn)點總是成組埋設(shè)。這樣就必須首先進(jìn)行基準(zhǔn)點間的觀測。定期測定各基準(zhǔn)點之間的高差并在基準(zhǔn)點與工作基點之間進(jìn)行聯(lián)測，稱為基準(zhǔn)點觀測?！?-4建筑物垂直位移觀測通過基準(zhǔn)點觀測，即可利用平差方法來分析和選擇穩(wěn)定的基準(zhǔn)點作為固定的起算點，并按統(tǒng)計檢驗方法來檢驗工作基點的穩(wěn)定性。任一時刻工作基點的高程可以根據(jù)工作基點周期觀測的高程結(jié)果內(nèi)插修正得到?；鶞?zhǔn)點觀測所執(zhí)行的等級，一般比觀測點觀測所采用的等級高出一個等級，而觀測點觀測所采用的等級必須依據(jù)規(guī)范從變形監(jiān)測的精度出發(fā)作精度估算而定。沉降觀測的方法主要有水準(zhǔn)測量、短視線精密三角高程測量、液體靜力水準(zhǔn)測量法等。本節(jié)我們主要講前兩種方法，液體靜力水準(zhǔn)測量將在“6.6高聳建筑物的傾斜觀測”中講述。§6-4建筑物垂直位移觀測一、水準(zhǔn)測量方法

當(dāng)水準(zhǔn)測量用于沉降觀測時，一般應(yīng)布設(shè)成附合或閉合水準(zhǔn)路線，且盡量把各個沉降觀測點包含在水準(zhǔn)路線之內(nèi)。特殊情況下，無法把沉降觀測點包含在水準(zhǔn)路線之內(nèi)時，必須作往返觀測或單程雙轉(zhuǎn)點觀測，以確保觀測質(zhì)量（如圖6.26所示）。對于需快速監(jiān)測的建筑物，不允許形成正常水準(zhǔn)路線時，應(yīng)采用進(jìn)行過嚴(yán)格的角檢驗與校正的水準(zhǔn)儀采用一次后視、多個前視的方法進(jìn)行快速沉降觀測。

§6-4建筑物垂直位移觀測沉降觀測中的水準(zhǔn)測量，與一般水準(zhǔn)測量相比，其相應(yīng)的等級精度高，各項限值小，技術(shù)要求嚴(yán)格。在不同的觀測周期，最好采用同儀器、同標(biāo)尺、同時間段、同觀測者及同水準(zhǔn)路線，以削弱系統(tǒng)誤差對觀測成果的影響。所謂的同水準(zhǔn)路線，指的是設(shè)置固定的置鏡點與立尺點，使往返測或重測在同一水準(zhǔn)線路上進(jìn)行?！?-4建筑物垂直位移觀測㈠儀器要求對特級、一級沉降觀測，應(yīng)使用DSZ05或DS05型水準(zhǔn)儀、銦瓦合金標(biāo)尺，按光學(xué)測微法觀測；對于二級沉降觀測，應(yīng)使用DS1或DS05型水準(zhǔn)儀、銦瓦合金標(biāo)尺，按光學(xué)測微法觀測；對于三級沉降觀測，可使用DS3型儀器、區(qū)格式木質(zhì)標(biāo)尺，按中絲讀數(shù)法觀測，亦可使用DS1或DS05型水準(zhǔn)儀、銦瓦合金標(biāo)尺，按光學(xué)測微法觀測。光學(xué)測微法和中絲讀數(shù)法的每測站觀測順序和方法，應(yīng)按現(xiàn)行的國家水準(zhǔn)測量規(guī)范的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。使用的水準(zhǔn)儀、水準(zhǔn)標(biāo)尺，在項目開始前、項目進(jìn)行中均應(yīng)進(jìn)行定期檢驗。水準(zhǔn)儀的角對于特級水準(zhǔn)觀測不得大于10″，對于一、二級水準(zhǔn)觀測不得大于15″，對于三級水準(zhǔn)觀測不得大于20″。補償式自動安平水準(zhǔn)儀的補償誤差不得大于0.2″。水準(zhǔn)標(biāo)尺分劃線的分米分劃線誤差和米分劃間隔真長與名義長度之差，對線條式銦瓦合金標(biāo)尺不應(yīng)大于0.1mm，對區(qū)格式木質(zhì)標(biāo)尺不應(yīng)大于0.5mm。§6-4建筑物垂直位移觀測㈡觀測線路數(shù)要求各等級觀測中，每周期的單項觀測線路數(shù)，可根據(jù)所選等級精度和使用的儀器類型，按下式估算并作調(diào)整后確定：式中，--所選等級的測站高差中誤差（mm），可參見表6.1；

--不同類型水準(zhǔn)儀器的單程觀測每測站高差中誤差估值（mm），可按經(jīng)驗公式計算，其中DS05型，；DS1型，DS3型，。這些式子中，采用的是最長視線長度（m）當(dāng)時，若用于各等級沉降測量的首次觀測、控制網(wǎng)復(fù)測、工作基點穩(wěn)定性檢測以及特級水準(zhǔn)測量觀測時，應(yīng)采用往返測或單程雙轉(zhuǎn)點觀測，其余情況下可至少采用單程觀測；當(dāng)時，應(yīng)采用往返觀測或單程雙轉(zhuǎn)點觀測；當(dāng)時，應(yīng)采用兩次往返觀測或正反向各按單程雙轉(zhuǎn)點觀測；§6-4建筑物垂直位移觀測

㈢技術(shù)要求各等級沉降觀測的視線長度、前后視距差、累積視距差、視線高度等應(yīng)符合表6.2的規(guī)定。各等級水準(zhǔn)觀測的限差應(yīng)符合表6.3的規(guī)定。表6.2水準(zhǔn)觀測的視線長度、前后視距差、和視線高度（m）等級視線長度前后視距差前后累積視距差視線高度觀測儀器特級DSZ05或DS05一級二級DS1或DS05三級三絲能讀數(shù)DS3或DS1，DS05§6-4建筑物垂直位移觀測§6-4建筑物垂直位移觀測㈣數(shù)據(jù)處理

沉降觀測的往返測高差均應(yīng)加入標(biāo)尺長度改正，然后再計算往返測高差較差，高差較差合格后，根據(jù)改正后的往返測高差即可計算高差中數(shù)，再由高差中數(shù)計算線路閉合差。由于用于沉降觀測的水準(zhǔn)測量一般視線較短，每公里測站數(shù)很多，故對閉合差一般采取按測段的測站數(shù)多少進(jìn)行分配的方法。觀測結(jié)束后每測站高差中誤差可以用下式來計算：而：

其中，為附合路線的測段數(shù)；為各測段的測站數(shù)；為各測段往返測高差較差，以mm計。它們的權(quán)各為。§6-4建筑物垂直位移觀測㈤沉降觀測的周期和觀測時間建筑物施工階段的觀測，應(yīng)隨施工進(jìn)度及時進(jìn)行。一般建筑，可在基礎(chǔ)完工后或地下室砌完后開始觀測，大型、高層建筑，可在基礎(chǔ)墊層或基礎(chǔ)底部完成后開始觀測。觀測次數(shù)與間隔時間應(yīng)視地基與加荷情況而定。民用建筑可每加高1～5層觀測一次；工業(yè)建筑可按不同施工階段（如回填基坑、安裝柱子和屋架、砌筑墻體、設(shè)備安裝等）分別進(jìn)行觀測。如建筑物均勻增高，應(yīng)至少在增加荷載的25%、50%、75%和100%時各測一次。施工過程中如暫時停工，在停工時及重新開工時應(yīng)各觀測一次。停工期間，可每隔2～3月觀測一次。建筑物使用階段的觀測次數(shù)，應(yīng)視地基土類型和沉降速度大小而定。除有特殊要求者外，一般情況下，可在第一年觀測3～4次，第二年觀測2～3次，第三年后每年1次，直至穩(wěn)定為止。觀測期限一般不少于如下規(guī)定：沙土地基2年，膨脹土地基3年，粘土地基5年，軟土地基10年。§6-4建筑物垂直位移觀測在觀測過程中，如有基礎(chǔ)附近地面荷載突然增減、基礎(chǔ)四周大量積水、長時間連續(xù)降雨等情況，均應(yīng)及時增加觀測次數(shù)。當(dāng)建筑物突然發(fā)生大量沉降、不均勻沉降或嚴(yán)重裂縫時，應(yīng)立即進(jìn)行逐日或幾天一次的連續(xù)觀測。沉降是否進(jìn)入穩(wěn)定階段，應(yīng)由沉降量與時間關(guān)系曲線判定。對重點觀測和科研觀測工程，若最后三個周期觀測中每周期沉降量不大于倍測量中誤差可認(rèn)為已進(jìn)入穩(wěn)定階段。一般觀測工程，若每天沉降速度小于0.01～0.04mm，可認(rèn)為已進(jìn)入穩(wěn)定階段，具體取值宜根據(jù)各地區(qū)地基土的壓縮性確定?！?-4建筑物垂直位移觀測二、短邊三角高程測量

采用短邊三角高程測量測定建筑物的沉降，在我國剛剛開始，而國外已經(jīng)廣泛應(yīng)用于混凝土地基、高層樓房等建筑物的沉降觀測。

§6-4建筑物垂直位移觀測

如圖6.27所示，在建筑物上分別固定標(biāo)志1和2，在建筑物之間安置精密光學(xué)經(jīng)緯儀，測定傾斜角和，并用全站儀精確測定儀器到標(biāo)志的斜距和，則儀器中心到標(biāo)志1、2的視線方向與水平方向的高差分別為則標(biāo)志2相對于標(biāo)志1的高差為若測定出標(biāo)志2相對于標(biāo)志1不同周期的高差和，則兩周期間的相對沉降量為進(jìn)行誤差分析，可得：可知，若距離愈長，傾斜角愈大，則引起的高差中誤差也越大，故一般應(yīng)嚴(yán)格控制距離及傾斜角的大小，一般介于2～15m之內(nèi)，介于0°～5°以內(nèi)。

§6-4建筑物垂直位移觀測6.4.3沉降觀測的成果整理每周期觀測后，應(yīng)及時對觀測資料進(jìn)行整理。首先應(yīng)檢查原始觀測手簿與原始記錄，檢查各項觀測值是否合乎限差要求，并計算出建筑物各沉降觀測點的沉降量、沉降差及沉降速度等變形值，初步判斷建筑物是否存在異常現(xiàn)象，以便根據(jù)情況進(jìn)行必要的重測與進(jìn)一步的監(jiān)測。當(dāng)進(jìn)行了一定數(shù)量的周期觀測后，即可對觀測成果進(jìn)行整理分析，制作與建筑物沉降有關(guān)的各種表、圖，并從雜亂無章的觀測數(shù)據(jù)中尋找內(nèi)在的統(tǒng)計規(guī)律，以便定量分析，進(jìn)行沉降預(yù)報。

§6-4建筑物垂直位移觀測沉降觀測應(yīng)提交的成果有：沉降觀測成果表；沉降觀測點位分布圖及各周期沉降展開圖；荷載-時間-沉降量曲線圖（視情況提交）；沉降速度-時間-沉降量曲線圖；建筑物沉降等值線圖；沉降觀測分析報告?！?-4建筑物垂直位移觀測一、基準(zhǔn)點與沉降觀測點布置圖圖6.28某賓館沉陷觀測點布置圖§6-4建筑物垂直位移觀測二、沉降觀測成果表§6-4建筑物垂直位移觀測三、荷重（P）-時間（T）-沉降量（s）曲線圖

圖中，繪制了所有點相應(yīng)沉降量與時間發(fā)展的曲線圖，也可以只繪制某一點的沉降量隨時間發(fā)展曲線圖或建筑物平均沉降量隨時間發(fā)展的曲線圖。利用這樣的圖，可以直觀地看出沉降量隨時間（或荷重）發(fā)展的情況，如果把時間軸改成其它與沉降有內(nèi)在聯(lián)系的參數(shù)，同樣可以研究沉降量與該參數(shù)之間的關(guān)系圖6.29荷重-時間-沉降量曲線圖§6-4建筑物垂直位移觀測四、沉降速度（V）-時間（T）-沉降量（s）曲線圖該圖繪制了表6.4中1號沉降觀測點的沉降速度、沉降量隨時間發(fā)展的關(guān)系圖。通過該圖可以研究沉降變化和異常變化等情況。圖6.30沉降速度（V）-時間（T）-沉降量（s）曲線圖§6-4建筑物垂直位移觀測五、建筑物沉降等值線圖沉降等值線圖繪制時，既可以繪制某一時刻的等值線圖，也可以用不同顏色或不同線條在同一張圖上繪制幾個時刻的等值線。通過該圖，可以生動地表明地面沉降大小的分布情況，對分析基礎(chǔ)受力很有幫助。圖6.31建筑物沉降等值線圖§6-4建筑物垂直位移觀測

六、建筑物沉降曲線展開圖它是以建筑物平面圖為基礎(chǔ)，沿四邊的輪廓線畫一段沉降曲線而得。整理成果時一般可每周期繪制一個沉降曲線展開圖。圖6.32是以偶數(shù)周期繪制的沉降曲線展開圖?！?-4建筑物垂直位移觀測七、統(tǒng)計分析數(shù)據(jù)的整理㈠平均沉降量由建筑物中所有沉降點的沉降量計算出它的平均沉降量式中，表示建筑物上沉降觀測點的個數(shù)。㈡基礎(chǔ)傾斜量設(shè)建筑物同一軸線上有兩個沉降觀測點，其間距為，它們在某時刻的沉降量為（如圖6.33）。則可算出軸線方向上的的傾斜量§6-4建筑物垂直位移觀測㈢基礎(chǔ)相對彎曲量（或相對撓度）

如圖6.34所示，設(shè)建筑物基礎(chǔ)同一軸線上有三個沉降觀測點，到的距離分別為和其中，三點的沉降量分為，則相對彎曲量為其中，也即，如果，則上式可以簡化為§6-4建筑物垂直位移觀測㈣沉降量預(yù)測曲線在微軟的excel制表軟件中，輸入相應(yīng)的數(shù)據(jù)后，即可利用“插入\圖表”功能繪制“XY散點圖\折線散點圖”，繪制出相應(yīng)的圖形后，再在圖形區(qū)內(nèi)添加趨勢線，其中可以選擇“線性”、“對數(shù)”、“多項式”、“乘冪”、“指數(shù)”等多種趨勢預(yù)測與回歸分析類型，并自動計算預(yù)測公式的相關(guān)系數(shù)。圖6.35是以多項式趨勢預(yù)測類型為例所做出的相應(yīng)趨勢線、趨勢預(yù)測公式及其相關(guān)系數(shù)?！?-5水平位移觀測

在第6.3節(jié)中已經(jīng)闡述了水平位移監(jiān)測網(wǎng)基準(zhǔn)點、工作基點和監(jiān)測點的布置方法，下面我們將闡述水平位移的觀測方法。所謂水平位移觀測，即測定變形體的平面位置隨時間而產(chǎn)生的位移大小、位移方向，并提供變形趨勢及穩(wěn)定預(yù)報而進(jìn)行的測量工作。水平位移觀測的方法很多，大體上可以歸納為視準(zhǔn)線法（主要含活動覘牌法，測小角法）、激光準(zhǔn)直法（主要有激光經(jīng)緯儀準(zhǔn)直和波帶板激光準(zhǔn)直）、機(jī)械法（主要有引張線法）、交會法（主要有前方交會法和后方交會法）、導(dǎo)線法和精密GPS法等。建筑物的水平位移一般都比較小，故基準(zhǔn)點和位移監(jiān)測點通常都使用混凝土觀測墩和強(qiáng)制對中設(shè)備?！?-5水平位移觀測6.5.1水平位移觀測原理

即周期性地測定水平位移監(jiān)測點相對于某一基準(zhǔn)線的偏離值或平面坐標(biāo)；不同周期同一監(jiān)測點的偏離值或平面坐標(biāo)相比較，即可得到監(jiān)測點的水平位移值。一、利用不同周期偏離值計算水平位移如圖6.36所示，設(shè)工程建筑物上有一個水平位移監(jiān)測點，點號為1，相對于基準(zhǔn)線，其初始周期的偏離值為，第（）周期的偏離值為，第周期的偏離值為，則從而可得目標(biāo)點1第周期相對于第周期的本次水平位移值為目標(biāo)點1第周期相對于初始周期的累積水平位移值為圖6.36利用偏離值計算水平位移§6-5水平位移觀測二、利用不同周期坐標(biāo)值計算水平位移圖

如圖6.37所示，設(shè)工程建筑物上水平位移監(jiān)測點1的初始位置為，測定出的初始坐標(biāo)為；周期后，目標(biāo)點從變動至，其相應(yīng)的平面坐標(biāo)為，則目標(biāo)點1第周期相對于初始周期，在方向上的累積水平位移值分別為其合位移及其位移方向可以用下式計算相對于第周期的本次水平位移值計算公式和原理同上面類似，不再贅述。§6-5水平位移觀測6.5.2水平位移的測定方法一、視準(zhǔn)線法以兩固定點間經(jīng)緯儀的視線作為基準(zhǔn)線，測量變形監(jiān)測點到基準(zhǔn)線間的距離，確定偏離值的方法，叫視準(zhǔn)線法，如圖6.38所示。主要包括活動覘牌法和測小角法兩種方法?！?-5水平位移觀測㈠活動覘牌法活動覘牌法是直接利用安置在監(jiān)測點上的活動覘牌來測定監(jiān)測點至基準(zhǔn)線間的偏離值。監(jiān)測點離開基準(zhǔn)線的距離不應(yīng)超過活動覘牌法讀數(shù)尺的讀數(shù)范圍。其使用的主要設(shè)備為精密經(jīng)緯儀、固定覘牌、活動覘牌。施測步驟如下：1.將精密經(jīng)緯儀安置在基準(zhǔn)線的端點上，將固定覘牌安置在另一端點上。2.將活動覘牌仔細(xì)地安置在監(jiān)測點上，經(jīng)緯儀瞄準(zhǔn)固定覘牌后，將方向固定下來，然后由觀測員指揮監(jiān)測點上的工作人員移動活動覘牌，待覘牌的照準(zhǔn)標(biāo)志剛好位于視線方向上時，讀取活動覘牌上的讀數(shù)。然后再移動活動覘牌從相反方向?qū)?zhǔn)視準(zhǔn)線進(jìn)行第二次讀數(shù)，每定向一次要觀測四次，即完成一個測回的觀測。3.在第二測回開始時，儀器必須重新定向，其步驟相同，一般對每個監(jiān)測點需進(jìn)行往測、返測各2～6個測回。§6-5水平位移觀測需要注意的是，活動覘牌在每次觀測前應(yīng)檢驗和測定其零位置。每次觀測的讀數(shù)減去零位置，才是監(jiān)測點的真正偏離值。所謂零位置，即覘牌上照準(zhǔn)標(biāo)志的對稱軸與對中裝置中心線重合時的讀數(shù)。其測定方法是：在相距20～40m左右的兩觀測墩上，一端安置經(jīng)緯儀，一端先置固定覘牌，將視線固定，然后取下固定覘牌，換上活動覘牌。由儀器觀測員指揮將活動覘牌的照準(zhǔn)標(biāo)志移至望遠(yuǎn)鏡十字絲上，在讀數(shù)設(shè)備上讀取讀數(shù)，然后移動覘牌，再從相反方向?qū)⒄諟?zhǔn)標(biāo)志移至十字絲上，進(jìn)行第二次讀數(shù)。如此重復(fù)十次讀數(shù)，取十次讀數(shù)的平均值作為覘牌的零位置。利用同一監(jiān)測點不同周期的偏離值之差，即可求得其相應(yīng)的水平位移值。方法同原理一?！?-5水平位移觀測㈡測小角法在測站上測量至位移點的距離及基準(zhǔn)線方向與位移點方向間的夾角，以確定位移量大小、位移方向的方法，叫測小角法。該法主要采用備有測微器的精密經(jīng)緯儀和精密測距儀進(jìn)行測定。埋設(shè)監(jiān)測點時，要求盡量把它們埋設(shè)在基準(zhǔn)線兩端點的連線上。如圖6.40所示，圖中為基準(zhǔn)線兩端點，為監(jiān)測點。觀測時，在點架設(shè)精密經(jīng)緯儀，在點上設(shè)置固定覘牌，即可精確測定出基準(zhǔn)線方向與觀測方向之間的水平夾角。由于這些角度很小，觀測時只用旋轉(zhuǎn)水平微動螺旋即可。再用測距儀器精確測定出之間的距離，則監(jiān)測點偏離基準(zhǔn)線的偏離值為由于角很小，一般可將上式簡化為

角度觀測方法可以采用測回法觀測，觀測所需的測回數(shù)可視儀器精度及位移觀測精度要求而定。

§6-5水平位移觀測

無論是活動覘牌法還是測小角法，當(dāng)測定建筑物很長時，均可以采用分段基準(zhǔn)線法來測定偏離值。即先測定基準(zhǔn)線中各分段工作基點的偏離值，再將它們作為起始點，然后在各分段中測定監(jiān)測點相對于分段工作基點的偏離值，最后再歸算到兩端點所連基準(zhǔn)線上。如圖6.41為某橋按三分之一分段法設(shè)計的測小角法主橋觀測方案，按該方案，共需觀測網(wǎng)中24個小角。§6-5水平位移觀測二、激光準(zhǔn)直法

以激光發(fā)射系統(tǒng)發(fā)出的激光束作為基準(zhǔn)線，在需要準(zhǔn)直的點上放置激光束的接收裝置，確定偏離值的方法，叫激光準(zhǔn)直法。激光準(zhǔn)直法根據(jù)測定偏離值方法的不同可分為：激光經(jīng)緯儀準(zhǔn)直與波帶板激光準(zhǔn)直。㈠激光經(jīng)緯儀準(zhǔn)直激光經(jīng)緯儀準(zhǔn)直法是將活動覘牌法中的光學(xué)經(jīng)緯儀用激光經(jīng)緯儀所代替，望遠(yuǎn)鏡視線用可見激光束所代替，而覘牌（固定覘牌和活動覘牌）用中心由兩個半圓形硅光電池組成的光電探測器所替代。光電探測器能自動探測激光點的中心位置。光電探測器中的兩個硅光電池各接在檢流表上，如激光束通過光電探測器中心時，硅光電池左右兩半圓上接收相同的激光能量，檢流表指針此時在零位。否則，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)尺上讀數(shù)。通常利用游標(biāo)尺可讀到O.1mm。當(dāng)采用測微器時，可直接讀到0.Olmm?！?-5水平位移觀測激光經(jīng)緯儀準(zhǔn)直的操作要點：1.將激光經(jīng)緯儀安置在端點上，在另一端點上安置光電探測器。將光電探測器的讀數(shù)安置到零上，調(diào)整經(jīng)緯儀水平微動螺旋，移動激光束的方向，使端光電探測器的檢流表指針為零。這時基準(zhǔn)面即已確定，經(jīng)緯儀水平度盤就不能再動。2.依次將望遠(yuǎn)鏡的激光束投射到安置于每個監(jiān)測點上的光電探測器上，移動光電探測器使檢流表指針指零，即可讀取每個監(jiān)測點相對于基準(zhǔn)面的偏離值。將各次得到的偏離值進(jìn)行比較，便可得到建筑物水平位移情況。為了提高激光準(zhǔn)直精度，在每一個監(jiān)測點上，探測器的探測需進(jìn)行多次，取其平均值作為偏離值?！?-5水平位移觀測㈡波帶板激光準(zhǔn)直波帶板激光準(zhǔn)直系統(tǒng)由He-Ne激光器、波帶板裝置和光電探測器三部分組成。如圖6.42所示，波帶板有圓形和方形兩種，圓形波帶板聚焦呈一個亮點，方形波帶板聚焦呈一個明亮的十字線，成像原理與光學(xué)透鏡類似。圖6.42激光波帶板§6-5水平位移觀測波帶板激光準(zhǔn)直系統(tǒng)如圖6.43所示，在基準(zhǔn)線兩端點A，B分別安置激光器點光源和光電探測器，在需要測量偏離值的測點C上安置波帶板。當(dāng)激光器點燃后，激光器點光源發(fā)射的激光照滿波帶板，通過光的干涉原理，將會在光源與波帶板連線的延伸方向線的某一位置形成一個亮點（對圓形波帶板）或十字線（對方形波帶板）。根據(jù)監(jiān)測點的具體位置，對每一個需要測量偏離值的監(jiān)測點均設(shè)計專用的波帶板，使干涉成像恰好落在安置有光電探測器的B點上。利用光電探測器，可以測出AC連線在B點處相對于基準(zhǔn)面的偏離值，則可得到測點C相對于基準(zhǔn)面的偏離值（如圖6.44）。圖6.43波帶板激光準(zhǔn)直圖6.44波帶板激光準(zhǔn)直法測偏離值§6-5水平位移觀測波帶板激光準(zhǔn)直測量系統(tǒng)利用波帶板可以把幾百米以外的點光源聚焦后形成直徑約1mm的點，因此即使在接收屏上用肉眼判斷其中心位置，精度也很高。利用光電探測裝置不但精度高，而且也實現(xiàn)了自動測量。實驗表明，用這種裝置準(zhǔn)直測定偏離值的精度可達(dá)測線長度的。由于激光準(zhǔn)直受大氣的影響，如果將高精度激光準(zhǔn)直系統(tǒng)安裝在真空管道內(nèi)，則準(zhǔn)直精度還可達(dá)～。由于波帶板激光準(zhǔn)直測量的高精度，目前已被廣泛應(yīng)用于線狀工程建筑物的變形監(jiān)測，如大壩變形監(jiān)測，精密導(dǎo)軌標(biāo)定和高能粒子加速器直線段的安裝與變形檢測中?！?-5水平位移觀測三、機(jī)械法機(jī)械法是在已知基準(zhǔn)點上吊掛鋼絲或尼龍絲構(gòu)成基準(zhǔn)線，用測尺游標(biāo)、投影儀或傳感器測量中間的目標(biāo)點相對于基準(zhǔn)線的偏離值。引張線法是一種典型的機(jī)械法。引張線是在兩固定端點之間以重錘和滑輪拉緊的金屬絲作為基準(zhǔn)線，測量變形監(jiān)測點到基準(zhǔn)線的距離，確定偏離值的方法。原理如圖6.45所示。圖6.45引張線法示意圖§6-5水平位移觀測引張線由端點裝置、測點裝置、測線裝置三部分組成。端點裝置包括墩座、夾線、滑輪和重錘等（如圖6.46）；測點裝置包括水箱、浮船、標(biāo)尺和保護(hù)箱等（如圖6.47）；測線裝置包括一根直徑為0.6～1.2mm的不銹鋼絲和直徑大于10cm的測線保護(hù)管。§6-5水平位移觀測鋼絲在兩端重錘作用下引張成一直線（實際是一懸鏈線的水平投影，如圖6.48），構(gòu)成固定的基準(zhǔn)線，由于測點上的標(biāo)尺是與建筑物（如大壩）固定在一起的，利用讀數(shù)顯微鏡可讀出標(biāo)尺刻劃中心偏離鋼絲中心的偏離值。一次觀測(三測回的均值)的精度可達(dá)0.03mm。類似分段視準(zhǔn)線法，也可以采用分段引張線法進(jìn)行偏離值測量。觀測時利用刻有測微分劃線的讀數(shù)顯微鏡進(jìn)行讀數(shù)．測微分劃線最小刻劃為0.1mm，可估讀到O.0lmm．由于通過顯微鏡后鋼絲與標(biāo)尺分劃線的像都變得很粗大，所以采用由測微分劃線量取標(biāo)尺分劃(靠近鋼絲的一根分劃)左邊緣與鋼絲左邊緣的距離，然后，再用測微分劃線量取它們右邊緣之間的距離，此兩距離的平均值，即為標(biāo)尺分劃中心與鋼絲中心的距離，將它加到相應(yīng)的標(biāo)尺整分劃值上，即量得鋼絲在標(biāo)尺上的讀數(shù)?！?-5水平位移觀測圖6.49顯示了觀測與讀數(shù)顯微鏡中成像情況。圖（b）中鋼絲左邊緣整10mm以下讀數(shù)為2.30mm，鋼絲右邊緣整10mm以下讀數(shù)為3.40mm，故鋼絲中心在標(biāo)尺上的讀數(shù)為2.85mm，因為相應(yīng)的標(biāo)尺整10mm刻劃為70mm，因此，鋼絲在標(biāo)尺上的讀數(shù)應(yīng)為。§6-5水平位移觀測四、交會法

在測定非直線工程建筑物（例如塔型建筑物、水工建筑物、拱壩、曲線橋梁等）的水平位移時，可利用變形影響范圍以外的控制點用交會法進(jìn)行。常見的交會法主要有前方交會法和后方交會法兩種。交會法測定水平位移時，所選基線應(yīng)與監(jiān)測點組成最佳網(wǎng)形，交會角宜在60°～120°之間，最好接近90°?；鶞?zhǔn)點和定向點應(yīng)選擇應(yīng)力擴(kuò)散范圍以外的穩(wěn)固點，基準(zhǔn)線之間的距離應(yīng)大于交會邊的距離。交會法測定角度時，應(yīng)采用全圓方向觀測法進(jìn)行觀測。為了減小儀器誤差、度盤刻劃誤差、以及測站點和定向點之間的偏心誤差等，一般要求每次觀測都要采用同一儀器、同一度盤位置、同一測站點和同一定向點；如果可能的話，最好再采用相同的觀測人員進(jìn)行觀測。觀測中的各項限差與三角測量中全圓方向觀測法限差相同?！?-5水平位移觀測㈠前方交會法前方交會法水平位移計算時，可采用按每周期計算監(jiān)測點坐標(biāo)值，再以坐標(biāo)差計算水平位移的方法；亦可采用直接由兩周期觀測方向值之差解算坐標(biāo)變化量的方向差交會法。1.坐標(biāo)差計算法求得監(jiān)測點p在首周期中的坐標(biāo)為同理可求出監(jiān)測點p在第周期的坐標(biāo)值

圖6.50前方交會法觀測水平位移§6-5水平位移觀測2.方向差計算法

在建筑物變形監(jiān)測過程中，由于水平位移量很小，反映在角度觀測值上，其變化也是很小的?！?-5水平位移觀測§6-5水平位移觀測

當(dāng)各周期觀測都采用相同的后視配置度盤時，各周期角度差即可簡單看成各周期方向觀測值之差；另外考慮到水平度盤為順時針刻劃，與交會時測站上求角的符號相反，故式中，分別為在測站M和N對點P的首次和本次觀測的方向觀測值。把（6.5.11）式代入（6.5.10）式，并改用位移量來代替微分量，即可得到實用的方向差計算位移分量公式

(6.5.12)需要說明的是，利用第一次觀測數(shù)據(jù)計算出A,B,C,D四個系數(shù)后，在以后的計算中永不改變，以后每觀測一次，只要將兩個測站的本次方向觀測值與第一次方向觀測值代入（6.5.12）即可求得位移值。這種計算方法簡單，使用也很方便。

§6-5水平位移觀測㈡后方交會法如圖6.51所示,在被測建筑物上埋設(shè)若干個變形監(jiān)測點，而在建筑物變形范圍之外設(shè)立4～5個基準(zhǔn)點。把變形監(jiān)測點作為測站點，來觀測測站點相對于各基準(zhǔn)點的夾角，然后根據(jù)觀測角度和各基準(zhǔn)點的坐標(biāo)，即可計算出變形監(jiān)測點的坐標(biāo)值。利用同一監(jiān)測點不同周期坐標(biāo)差，即可確定其水平位移大小及位移方向。圖6.51后方交會法觀測水平位移圖6.52觀測點位移引起方位角變化示意圖§6-5水平位移觀測五、導(dǎo)線法導(dǎo)線法也常用于曲線型工程建筑物（例如塔型建筑物、水工建筑物、拱壩、曲線橋梁等）的水平位移測定。應(yīng)用于變形監(jiān)測中的導(dǎo)線，是兩端不測定向角的無定向?qū)Ь€。各導(dǎo)線點均可以在建筑物的適當(dāng)位置與高度上布設(shè)，其邊長根據(jù)現(xiàn)場的實際情況確定。導(dǎo)線點觀測墩是用插入廊道邊墻內(nèi)的槽鋼(用20號槽鋼即可)制作的，點位就布設(shè)在槽鋼支架上。由于受建筑物形狀限制，曲線型建筑物上布設(shè)的導(dǎo)線邊長一般較短，導(dǎo)線轉(zhuǎn)折點較多；而為了提高精度，就必須減少導(dǎo)線點數(shù)，使邊長增長，因此，可由實測邊長（）和投影角度計算投影邊長，而角度觀測可采用隔點設(shè)站的方法來觀測實測轉(zhuǎn)折角和投影角度，如圖6.53所示?！?-5水平位移觀測圖6.53導(dǎo)線法測定水平位移§6-5水平位移觀測邊長觀測可采用測微銦瓦線尺、全站儀或其它精密測距儀器，角度觀測可使用精密經(jīng)緯儀直接測定或激光準(zhǔn)直系統(tǒng)配合特制的轉(zhuǎn)角棱鏡間接測量。為了計算方便，可以把初始周期導(dǎo)線端點A的位置作為坐標(biāo)原點，以初始周期閉合邊AB的方向作為X軸正向。首次觀測后，根據(jù)測得的與，按照假定坐標(biāo)系統(tǒng)計算出各監(jiān)測點的坐標(biāo)作為基準(zhǔn)值。以后任一周期導(dǎo)線端點A，B的位移，都可用倒錘線配合坐標(biāo)儀來測定，也可與壩外三角點組成適當(dāng)?shù)穆?lián)系圖形定期聯(lián)測，以檢驗其穩(wěn)定性。假設(shè)一段時間后導(dǎo)線端點A，B移動到了，則利用導(dǎo)線端點A，B的初始坐標(biāo)值和相對于初始位置的位移量，即可確定出相應(yīng)周期導(dǎo)線端點的新坐標(biāo)值；再根據(jù)該周期實測的角度和邊長觀測值，即可確定出各監(jiān)測點在新周期中的坐標(biāo)值。如圖6.54所示。§6-5水平位移觀測圖6.54導(dǎo)線法測定水平位移§6-5水平位移觀測六、變形監(jiān)測機(jī)器人測量機(jī)器人(或稱測地機(jī)器人)是一種能代替人進(jìn)行自動搜索、跟蹤、辨識和精確照準(zhǔn)目標(biāo)并獲取角度、距離、三維坐標(biāo)以及影像等信息的智能型電子全站儀。它是在全站儀基礎(chǔ)上集成步進(jìn)馬達(dá)、CCD影像傳感器構(gòu)成的視頻成像系統(tǒng)，并配置智能化的控制及應(yīng)用軟件發(fā)展而形成的：測量機(jī)器人通過CCD影像傳感器和其他傳感器對現(xiàn)實測量世界中的“目標(biāo)”進(jìn)行識別，迅速做出分析、判斷與推理，實現(xiàn)自我控制，并自動完成照準(zhǔn)、讀數(shù)等操作，以完全代替人的手工操作。測量機(jī)器人再與能夠制定測量計劃、控制測量過程、進(jìn)行測量數(shù)據(jù)處理與分析的軟件系統(tǒng)相結(jié)合，完全可以代替人完成許多測量任務(wù)。在工程建筑物的變形自動化監(jiān)測方面