沉降監(jiān)測(cè)課件

變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)徐忠印xuzhongyin@變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)第一章工程建筑物變形觀測(cè)在工程建（構(gòu)）筑物的施工和運(yùn)營(yíng)期間，為保證其施工安全和正常使用，須對(duì)其進(jìn)行監(jiān)視觀測(cè)，即變形監(jiān)測(cè)。

第一節(jié)變形監(jiān)（觀）測(cè)的內(nèi)容及常用方法

一、

變形監(jiān)測(cè)的內(nèi)容：

一般根據(jù)建（構(gòu)）筑物的性質(zhì)與地基情況來(lái)定。要求有針對(duì)性又要有重點(diǎn)。進(jìn)行全面考慮，以便正確反映出建筑物的變化情況。達(dá)到變形監(jiān)測(cè)的目的。了解其變形規(guī)律。常見(jiàn)變形監(jiān)測(cè)內(nèi)容如下：1.工業(yè)與民用建筑1）建（構(gòu)）筑物基礎(chǔ)部分

主要監(jiān)測(cè)內(nèi)容為均勻沉降（陷）與不均勻沉降（陷）。通過(guò)垂直位移觀測(cè)，從而計(jì)算絕對(duì)沉陷值、相對(duì)沉陷值、平均沉陷值。進(jìn)一步可計(jì)算相對(duì)傾斜值（h/H）、平均沉陷速度以及繪制沉陷等值線圖，沉降-荷載曲線，沉降-時(shí)間曲線等。2）建（構(gòu)）筑物本身變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)

主要是傾斜觀測(cè)與裂縫觀測(cè)。2、土工建筑物

主要觀測(cè)項(xiàng)目為：

水平位移、垂直位移、滲透（侵潤(rùn)線）以及裂縫觀測(cè)。3、鋼筋混凝土建筑物:

主要監(jiān)測(cè)項(xiàng)目（外部觀測(cè)）

垂直位移（壩體轉(zhuǎn)動(dòng)）、水平位移（壩體扭曲）、伸縮縫觀測(cè)。

內(nèi)部觀測(cè)

在壩體內(nèi)部埋設(shè)傳感器，通過(guò)電纜及其相應(yīng)的儀器，定期進(jìn)行觀測(cè)。

通過(guò)內(nèi)部、外部觀測(cè)，分析資料時(shí)相互補(bǔ)充、相互驗(yàn)證。4、地表沉降監(jiān)測(cè)

在城市大量抽取地下水，從而影響地下土層結(jié)構(gòu)而使地表發(fā)生沉降現(xiàn)象。

在礦區(qū)由于地下開(kāi)采，采空區(qū)冒落，而使地表發(fā)生沉降現(xiàn)象。

發(fā)生沉降后，會(huì)危及地表附近的建筑物的安全，有時(shí)也會(huì)造成地下管線的破壞。變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)二、常用變形監(jiān)測(cè)方法：

在選擇變形監(jiān)測(cè)方法時(shí)，要考慮以下幾個(gè)方面的因素：觀測(cè)精度要求、建筑物的性質(zhì)、周?chē)h(huán)境情況即對(duì)觀測(cè)的要求。1、垂直位移監(jiān)測(cè)：

精密水準(zhǔn)測(cè)量、液體靜力水準(zhǔn)測(cè)量、微水準(zhǔn)測(cè)量、三角高程測(cè)量。2、水平位移監(jiān)測(cè)：1）直線型建（構(gòu)）筑物

基準(zhǔn)線法：

其原理是以通過(guò)建（構(gòu))筑物軸線或平行于建筑物軸線固定不變的鉛直平面為基準(zhǔn)面，根據(jù)它來(lái)測(cè)定建（構(gòu))筑物的水平位移。根據(jù)觀測(cè)使用的儀器方法的不同，又可分為：視準(zhǔn)線法、激光準(zhǔn)直法、引張線法。2）曲線型、拱形建（構(gòu)）筑物

導(dǎo)線測(cè)量、角度前方交會(huì)、角度后方交會(huì)、攝影測(cè)量。3、傾斜觀測(cè)

直接測(cè)定建筑物的傾斜：掛垂球法、測(cè)水平角發(fā)。

測(cè)量建筑物基礎(chǔ)相對(duì)沉降來(lái)計(jì)算建筑物的傾斜值。

變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)三、變形監(jiān)測(cè)的意義1、通過(guò)變形監(jiān)測(cè)取得第一手資料，可以監(jiān)視工程建筑物的狀態(tài)變化和工作情況，在發(fā)生不正?，F(xiàn)象時(shí)，應(yīng)及時(shí)分析原因，采取措施，防止事故發(fā)生，并改善運(yùn)營(yíng)方式以保證安全。2、通過(guò)在施工和運(yùn)營(yíng)期間對(duì)工程建筑物原體進(jìn)行觀測(cè)，分析研究，可以驗(yàn)證地基與基礎(chǔ)的計(jì)算方法，工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法。對(duì)不同的地基與工程結(jié)構(gòu)規(guī)定合理的允許沉陷與變形值，為工程建筑物的設(shè)計(jì)、施工、管理和科學(xué)研究工作提供資料。第二節(jié)變形監(jiān)（觀）測(cè)實(shí)施變形監(jiān)測(cè)的實(shí)施1、了解工程概況及變形監(jiān)測(cè)目的并收集相關(guān)資料。2、進(jìn)行變形方案設(shè)計(jì)1）變形觀測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)布設(shè)方案（變形監(jiān)測(cè)控制網(wǎng)布設(shè)）。2）變形觀測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)施測(cè)精度（參考《建筑變形測(cè)量規(guī)范》對(duì)應(yīng)的等級(jí)）。3）變形觀測(cè)點(diǎn)的布設(shè)方案。（參考《建筑變形測(cè)量規(guī)范》對(duì)應(yīng)的等級(jí)）4）變形觀測(cè)精度確定。（參考《建筑變形測(cè)量規(guī)范》對(duì)應(yīng)的等級(jí)）

變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)5）變形觀測(cè)的周期（參考《建筑變形測(cè)量規(guī)范》）3、施測(cè)

根據(jù)變形觀測(cè)點(diǎn)布設(shè)及施工場(chǎng)地布置圖，確定觀測(cè)路線。4、平差計(jì)算

基準(zhǔn)網(wǎng)（控制網(wǎng)）、觀測(cè)網(wǎng)（變形網(wǎng)）。5、觀測(cè)資料整理。

按要求提交的各種報(bào)表。6、根據(jù)觀測(cè)資料進(jìn)行回歸分析并進(jìn)行預(yù)測(cè)。

變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)

第三節(jié)提交監(jiān)測(cè)報(bào)告變形監(jiān)測(cè)工作結(jié)束后，須提交變形監(jiān)測(cè)報(bào)告，主要包括以下資料：1、垂直位移監(jiān)測(cè)：1）沉降觀測(cè)成果表。2）沉降觀測(cè)點(diǎn)位布置圖。3）v-t-s（沉降速度-時(shí)間-沉降量）曲線。4）p-t-s（荷載-時(shí)間-沉降量）曲線。5）沉降等值線圖。（觀測(cè)點(diǎn)數(shù)較少時(shí)可不提交）6）沉降分析報(bào)告。

2、水平位移監(jiān)測(cè)：1）水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)位布置圖。

2）水平位移監(jiān)測(cè)成果表。3）水平位移曲線。（位移量-時(shí)間曲線）4）觀測(cè)成果分析。

第二章工程建筑物變形觀測(cè)第一節(jié)

常見(jiàn)變形觀測(cè)術(shù)語(yǔ)

1.基坑回彈測(cè)量

有些建筑物基礎(chǔ)較深，從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，高層建筑為減少本身對(duì)地基產(chǎn)生的過(guò)大附加載荷，常利用多層深埋地下室所卸除土的自身壓力予以補(bǔ)償，在開(kāi)挖地基時(shí)，土的自重失去平衡，就會(huì)產(chǎn)生基坑地面隆起的變形，因此應(yīng)進(jìn)行基坑回彈測(cè)量。2.建筑物沉陷監(jiān)測(cè)

高層建筑物由于自身重量大，給地基的壓力也大，因此沉陷量也大。沉陷觀測(cè)資料的積累，一方面通過(guò)對(duì)建筑物各部位相對(duì)沉陷量的分析比較來(lái)監(jiān)視建筑物的安全，同時(shí)也為研究解決復(fù)雜的地基沉陷規(guī)律和改進(jìn)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)提供可靠的依據(jù)。3.建筑物的水平位移觀測(cè)

建筑物產(chǎn)生水平位移的主要原因是基礎(chǔ)受水平應(yīng)力的影響，或地基處在滑坡地帶，或受地震影響。測(cè)定水平位移量，便能監(jiān)視建筑物的安全并及時(shí)采取加固措施，此項(xiàng)觀測(cè)主要應(yīng)用于水利工程及高層建筑。變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)

4.建筑物的傾斜觀測(cè)

高層建筑物的剛度較大，一般在地基各部位產(chǎn)生有差異沉陷時(shí)，就會(huì)造成上部主體的傾斜。這項(xiàng)觀測(cè)對(duì)于高層建筑，尤其是塔形建筑物的安全是至關(guān)重要的。5.建筑物的裂縫觀測(cè)

當(dāng)建筑物的基礎(chǔ)產(chǎn)生不均勻沉陷時(shí)，由于自身剛度不夠，其墻體往往會(huì)產(chǎn)生裂縫。系統(tǒng)地進(jìn)行裂縫的變化觀測(cè)，并將裂縫觀測(cè)與沉陷觀測(cè)資料進(jìn)行綜合分析，從而找出其變形的特征和原因，以制定建筑物的安全和采取相應(yīng)的措施。6.建筑物的風(fēng)振測(cè)量

高層建筑物的設(shè)計(jì)需要考慮風(fēng)振系數(shù)，以確保建筑物的安全。7.正垂線法(methodofrightplummentobservation;directplummentobservation)

在固定點(diǎn)下，以金屬絲懸掛重錘作為豎向基準(zhǔn)線，測(cè)量建筑物、構(gòu)筑物不同高度處的觀測(cè)點(diǎn)與基準(zhǔn)線的距離，以確定偏離值的方法。8.倒垂線法

(methodofinverseplummentobservation)

以下端固定在變形體下的基巖內(nèi)，上端連接在油箱內(nèi)的自由浮體上拉緊的金屬絲作為豎向基準(zhǔn)線，測(cè)量建筑物、構(gòu)筑物不同高度處的觀測(cè)點(diǎn)與基準(zhǔn)線間的距離，確定偏離值的方法。9.引張線法(methodoftensionwirealigment)

在兩固定點(diǎn)間，以重錘和滑輪拉緊的金屬絲作為基準(zhǔn)線，測(cè)量變形觀測(cè)點(diǎn)到基線的距離，確定偏離值的方法。10.觀測(cè)點(diǎn)(observationpoints)

設(shè)置在變形體上，能反映變形特征，作為變形測(cè)量用的固定標(biāo)志。11.觀測(cè)點(diǎn)位置圖(planofobservationpoints)

繪有各觀測(cè)點(diǎn)位置及被觀測(cè)的建筑物，構(gòu)筑物的大比例尺平面圖。12.基準(zhǔn)點(diǎn)(datumpoint)變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)

在變形測(cè)量中，作為測(cè)量工作基準(zhǔn)點(diǎn)及觀測(cè)點(diǎn)依據(jù)的穩(wěn)定可靠的點(diǎn)。13.工作基準(zhǔn)點(diǎn)(operatingcontrolpoint)

在變形測(cè)量中，作為直接測(cè)量觀測(cè)點(diǎn)的較穩(wěn)定的控制點(diǎn)。14.水準(zhǔn)基點(diǎn)(basicbenchmark;datumbenchmark)

垂直位移測(cè)量中作為測(cè)定測(cè)區(qū)內(nèi)各級(jí)水準(zhǔn)點(diǎn)、觀測(cè)點(diǎn)高程依據(jù)的基準(zhǔn)點(diǎn)。15.平面監(jiān)測(cè)網(wǎng)(horizontalmonitoringcontrolnetwork)

由基準(zhǔn)點(diǎn)、工作基點(diǎn)組成的平面控制網(wǎng)，亦稱(chēng)水平位移監(jiān)測(cè)網(wǎng)。16.高程監(jiān)測(cè)網(wǎng)(verticalmonitoringcontrolnetwork)由基準(zhǔn)點(diǎn)、工作基點(diǎn)組成的高程控制網(wǎng)，亦稱(chēng)垂直位移監(jiān)測(cè)網(wǎng)。17.變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)(controlnetworkformonitoringdeformation)變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)

18.水平位移測(cè)量(horizontaldisplacementmeasurement)

測(cè)定變形體的平面位置隨時(shí)間而產(chǎn)生的位移大小、位移方向，并提供變形趨勢(shì)及穩(wěn)定預(yù)報(bào)而進(jìn)行的測(cè)量工作。19.垂直位移測(cè)量(verticaldisplacementmeasurement;settlementobservation)

測(cè)定變形體的高程隨時(shí)間而產(chǎn)生的位移大小、位移方向，并提供變形趨勢(shì)及穩(wěn)定預(yù)報(bào)而進(jìn)行的測(cè)量工作。20.撓度測(cè)量(deflectionsurvey)

對(duì)建筑物、構(gòu)筑物及其構(gòu)件等受力后隨時(shí)間產(chǎn)生的彎曲變形而進(jìn)行的測(cè)量工作。21.傾斜測(cè)量(declivitysurvey;tiltsurvey)

對(duì)建筑物、構(gòu)筑物中心線或其墻、柱等，在不同高度的點(diǎn)對(duì)其相應(yīng)底部點(diǎn)的偏離大小、偏離方向而進(jìn)行的測(cè)量工作。變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)

22.日照變形測(cè)量(sunshinedeformationsurvey)

對(duì)高層建筑物，高聳構(gòu)筑物及墻、柱等構(gòu)件，因日光照射受熱不均勻產(chǎn)生變形而進(jìn)行的測(cè)量工作。23.沉降觀測(cè)點(diǎn)(settlementobservationpoint)

設(shè)在被測(cè)建筑物、構(gòu)筑物上能反映其沉降特征的地方，作為該建筑物沉降觀測(cè)目標(biāo)的固定標(biāo)志。24.建筑物主體傾斜率(declivityrateofmainbodyofbuilding)

建筑物主體頂部觀測(cè)點(diǎn)相對(duì)于底部觀測(cè)點(diǎn)的偏移值與建筑物主體高度之比。

變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)

第二節(jié)

變形觀測(cè)的精度與觀測(cè)周期的確定

工程建（構(gòu)）筑物的變形觀測(cè)能否達(dá)到預(yù)期目的，受很多因素的影響。其中最基本的因素是觀測(cè)點(diǎn)的布置、觀測(cè)精度與頻率，以及每次觀測(cè)所進(jìn)行的時(shí)間。1.變形觀測(cè)的精度

變形觀測(cè)的精度要求，取決于該工程建筑物預(yù)計(jì)的允許變形值的大小和進(jìn)行觀測(cè)的目的。一般情況下，如果觀測(cè)的目的是為了使變形值不超過(guò)某一允許的數(shù)值而確保建筑物的安全，則其觀測(cè)的中誤差應(yīng)小于允許變形值的十分之一至二十分之一；如果觀測(cè)的目的是為了研究其變形的過(guò)程，則其中誤差應(yīng)比這個(gè)數(shù)值小得多。

在《建筑物變形測(cè)量規(guī)范》中，對(duì)變形觀測(cè)的精度規(guī)定如下：變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)

變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)

2.變形觀測(cè)的周期

變形觀測(cè)的時(shí)間間隔稱(chēng)為觀測(cè)周期，即在一定的時(shí)間內(nèi)完成一個(gè)周期的測(cè)量工作。

變形觀測(cè)的周期（頻率）決定于變形值的大小和變形速度，以及觀測(cè)的目的。通常要求觀測(cè)的次數(shù)，既能反映變化的過(guò)程，又不遺漏變化的時(shí)刻。

一般可按荷載的變化或變形的速度來(lái)確定。在工程建筑物建成初期，變形速度較快，觀測(cè)周期應(yīng)多一些，隨著建筑物趨向穩(wěn)定，可以減少觀測(cè)次數(shù)，但仍應(yīng)堅(jiān)持長(zhǎng)期觀測(cè)，以便能發(fā)現(xiàn)異常變化。對(duì)于周期件的變形，在一個(gè)變形周期內(nèi)至少應(yīng)觀測(cè)兩次。

對(duì)于民用建筑物觀測(cè)的頻率：一種確定其觀測(cè)頻率，如荷載勻速增加，可在荷載量25%、50%、75%、100%分別進(jìn)行觀測(cè)。亦可每增加1-5層觀測(cè)一次。以上觀測(cè)頻率的確定還要考慮工程地質(zhì)條件。對(duì)于大壩的觀測(cè)周期如下，其它工程以規(guī)范為準(zhǔn)。

變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)

變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)

變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)

第四章平差計(jì)算數(shù)學(xué)模型

在測(cè)量工作中，為了能及時(shí)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤和提高平差結(jié)果的精度，常作多余觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤和提高平差結(jié)果的精度，常作多余觀測(cè)，如圖所示的平面三角形，如果僅僅為了確定其形狀，只要知道其中任意兩個(gè)角的大小就可以，對(duì)這樣兩個(gè)角的觀測(cè)，稱(chēng)為必要觀測(cè)。但通常也對(duì)第三個(gè)角進(jìn)行觀測(cè)，稱(chēng)為多余觀測(cè)。在此例中，全部觀測(cè)的角度是3個(gè)（n=3），其中必要觀測(cè)的個(gè)數(shù)等于2（t=2），多余觀測(cè)的個(gè)數(shù)等于1（即r=n-t=1），如果把所有的觀測(cè)量都選作未知數(shù)（既未知數(shù)的個(gè)數(shù)等于觀測(cè)值的個(gè)數(shù)），由于有

一個(gè)多余觀測(cè)，所以在未知數(shù)之間產(chǎn)生了一個(gè)條件方程，

即變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)

第三章變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)的布設(shè)第一節(jié)

水平位移監(jiān)測(cè)網(wǎng)的布設(shè)根據(jù)建筑物的性質(zhì)、型式及觀測(cè)現(xiàn)場(chǎng)的條件，水平位移觀測(cè)方法不同。水平位移常采用的方法有：1、視準(zhǔn)線法和激光準(zhǔn)直法a、視準(zhǔn)線法

b、激光準(zhǔn)直法對(duì)于水平位移監(jiān)測(cè)網(wǎng)的布設(shè)，一方面要根據(jù)場(chǎng)地的地形條件，另一方面又要考慮水平位移的觀測(cè)方法。水平位移監(jiān)測(cè)網(wǎng)有以下幾種布設(shè)形式：

變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)

變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)

建筑物的裂縫觀測(cè)當(dāng)建筑物出現(xiàn)裂縫之后，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行裂縫觀測(cè)，常用的裂縫觀測(cè)方法有兩種。1．石膏板標(biāo)志2．白鐵皮標(biāo)志變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)

1．石膏板標(biāo)志

用厚10mm，寬約50～80mm的石膏板（長(zhǎng)度視裂縫大小而定），固定在裂縫的兩側(cè)。當(dāng)裂縫繼續(xù)發(fā)展時(shí)，石膏板也隨之開(kāi)裂，從而觀察裂縫繼續(xù)發(fā)展的情況。變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)

2．白鐵皮標(biāo)志（1）用兩塊白鐵皮，一片取150mm×150mm的正方形，固定在裂縫的一側(cè)。（2）另一片為50mm×200mm的矩形，固定在裂縫的另一側(cè)，使兩塊白鐵皮的邊緣相互平行，并使其中的一部分重疊。（3）在兩塊白鐵皮的表面，涂上紅色油漆。（4）如果裂縫繼續(xù)發(fā)展，兩塊白鐵皮將逐漸拉開(kāi)，露出正方形上，原被覆蓋沒(méi)有油漆的部分，其寬度即為裂縫加大的寬度，可用尺子量出。白鐵板圖11-41建筑物的裂縫觀測(cè)變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)

系統(tǒng)采用波帶板激光準(zhǔn)直原理。如圖所示，點(diǎn)光源A發(fā)射一束光，通過(guò)波帶板即測(cè)點(diǎn)B衍射，并在AB延長(zhǎng)線上即接收端C點(diǎn)形成圓形光斑，當(dāng)測(cè)點(diǎn)位移至B1點(diǎn)，

產(chǎn)生位移量時(shí)，接收端的光斑移至AB1延長(zhǎng)線上的C1點(diǎn)。測(cè)定CC1位移量△，通過(guò)計(jì)算，可得出測(cè)點(diǎn)位移量。即=U/L×△=K×△應(yīng)用上述方法進(jìn)行水平位移觀測(cè)時(shí)，主要是要求端點(diǎn)要固定，所以要布設(shè)控制網(wǎng)采取適當(dāng)?shù)姆椒▉?lái)檢核這一要求是否滿足。由于兩端點(diǎn)都布設(shè)在變形體附近，很難保證它們穩(wěn)定不動(dòng)，只能是定期地測(cè)定端點(diǎn)的位移值，而將觀測(cè)值加以改正。

視準(zhǔn)線和激光準(zhǔn)直端點(diǎn)位移的測(cè)定，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地形、地質(zhì)條件以及測(cè)量的精度要求，可以采用如下方法。

（1）三角測(cè)量法

（2）后方交會(huì)變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)

（3）檢核視準(zhǔn)線法

2、引張線法

引張線法測(cè)定位移的原理同視準(zhǔn)線法和激光準(zhǔn)直法，一般用于水利樞紐工程中的大壩廊道內(nèi)的水平位移觀測(cè)。

倒垂線除了在壩體廊道內(nèi)作為基點(diǎn)外，同樣也可以用來(lái)作為壩頂視準(zhǔn)線、激光準(zhǔn)直系統(tǒng)等的外部基準(zhǔn)點(diǎn)。倒垂線、正垂線示意圖如下：變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)

變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)

3、前方交會(huì)法

對(duì)于混凝土壩下游壩面上的觀測(cè)點(diǎn)以及對(duì)于拱壩的觀測(cè)，常采用前方交會(huì)法。此時(shí)測(cè)得的位移量為總位移量。變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)

變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)

水平位移監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)標(biāo)志水平位移監(jiān)測(cè)網(wǎng)的主要技術(shù)要求變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)

第二節(jié)

垂直位移監(jiān)測(cè)網(wǎng)的布設(shè)

垂直位移包括地面垂直位移和建筑物垂直位移。

為了測(cè)定地面或建筑物的垂直位移，需要在遠(yuǎn)離變形區(qū)的穩(wěn)固地點(diǎn)設(shè)置水準(zhǔn)基點(diǎn)，根據(jù)水準(zhǔn)基點(diǎn)來(lái)測(cè)定設(shè)置在變形區(qū)的觀測(cè)點(diǎn)的垂直位移。1、水準(zhǔn)基點(diǎn)的布設(shè)要求

水準(zhǔn)基點(diǎn)要求每組布設(shè)三個(gè)點(diǎn)，并形成一個(gè)邊長(zhǎng)約100米的等邊三角形，如圖所示。

水準(zhǔn)基點(diǎn)布設(shè)圖

水準(zhǔn)基點(diǎn)是沉陷觀測(cè)的基準(zhǔn)點(diǎn)，因此它的構(gòu)造與埋設(shè)必須保證穩(wěn)定不變和長(zhǎng)久保存。水準(zhǔn)基點(diǎn)應(yīng)盡可能埋設(shè)在基巖上，如果地面的覆蓋層很淺，則水準(zhǔn)基點(diǎn)可采用如下圖的地表巖石標(biāo)類(lèi)型。變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)

變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)

垂直位移監(jiān)測(cè)網(wǎng)的主要技術(shù)要求變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)

第三節(jié)

基準(zhǔn)點(diǎn)的穩(wěn)定性檢驗(yàn)與分析

工程建筑物的絕對(duì)變形，是相對(duì)于基準(zhǔn)點(diǎn)而言的，但觀測(cè)點(diǎn)是通過(guò)工作基點(diǎn)來(lái)測(cè)定的，而工作基點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)通過(guò)絕對(duì)網(wǎng)（由基準(zhǔn)點(diǎn)和工作基點(diǎn)一起構(gòu)成的網(wǎng)稱(chēng)為絕對(duì)網(wǎng)）聯(lián)系在一起，這就產(chǎn)生了如下問(wèn)題：首先，基準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)該是穩(wěn)定不動(dòng)的，即使不能全部不動(dòng)，至少也應(yīng)有一組（垂直位移觀測(cè)時(shí)是一點(diǎn)，而對(duì)水平位移觀測(cè)時(shí)是兩個(gè)點(diǎn)）是穩(wěn)定不動(dòng)的，由于基準(zhǔn)點(diǎn)埋設(shè)的數(shù)目通常多于此數(shù)，這就產(chǎn)生了選擇哪一組為穩(wěn)定點(diǎn)的問(wèn)題；另一方面，如果工作基點(diǎn)也是穩(wěn)定的，那么觀測(cè)點(diǎn)的絕對(duì)變形也是相對(duì)于工作基點(diǎn)的，這時(shí)由絕對(duì)網(wǎng)測(cè)定工作基點(diǎn)的“位移”就是由測(cè)量誤差所引起的，故不必計(jì)算由于工作基點(diǎn)的這個(gè)“位移”對(duì)觀測(cè)點(diǎn)的位移的改正值，但如果經(jīng)檢驗(yàn)證明工作基點(diǎn)是不穩(wěn)定的，就必須進(jìn)行這種改正，這就需要通過(guò)檢驗(yàn)確定工作基點(diǎn)是否穩(wěn)定而后做出結(jié)論。

在設(shè)置的基準(zhǔn)點(diǎn)中，除了設(shè)置在基巖上以外，在沖擊層和膨脹土地區(qū)，即使基準(zhǔn)點(diǎn)埋得很深，也很難認(rèn)為它們是穩(wěn)定的。基準(zhǔn)點(diǎn)穩(wěn)定性檢驗(yàn)與分析的方法很多，這里主要介紹利用平均間隙法分析基準(zhǔn)點(diǎn)的穩(wěn)定性。變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)

1、變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)中固定起始點(diǎn)的選擇方法

對(duì)每期觀測(cè)分別作秩虧自由網(wǎng)平差求得各水準(zhǔn)基點(diǎn)的高程。設(shè)觀測(cè)了N期，設(shè)d為相鄰的第j期與第i期的各水準(zhǔn)基點(diǎn)的高程之差（間隙差）。既變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)

變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)

例：觀測(cè)數(shù)據(jù)如下表：變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)

按秩虧水準(zhǔn)網(wǎng)平差，結(jié)果如下表：變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)

變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)

2、工作基點(diǎn)的穩(wěn)定性檢驗(yàn)變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)

變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)

變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)

變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)

變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)

變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)

例:工作基點(diǎn)穩(wěn)定性檢驗(yàn)與分析變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)

變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)

1、同一性檢驗(yàn)變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)

2、整體檢驗(yàn)變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)

3、單點(diǎn)檢驗(yàn)變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)

第四章變形觀測(cè)方法

第一節(jié)水平位移觀測(cè)方法及精度分析在進(jìn)行水平位移觀測(cè)時(shí)，其觀測(cè)方法的選擇主要取決于觀測(cè)的精度、被觀測(cè)體的性質(zhì)及觀測(cè)場(chǎng)地的條件。一般常見(jiàn)的水平位移觀測(cè)方法如下：1、基準(zhǔn)線法測(cè)定水平位移

基準(zhǔn)線法的原理是以通過(guò)建筑物軸線（例如大壩軸線）或平行于建筑物軸線的固定不變的鉛直平面為基準(zhǔn)面，根據(jù)它來(lái)測(cè)定建筑物的水平位移。

此方法適用于直線型建（構(gòu)）筑物的水平位移監(jiān)測(cè)，但其測(cè)得的位移值只是垂直于基準(zhǔn)線方向的分量值。

變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)

變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)

變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)

變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)

基準(zhǔn)線法觀測(cè)使用儀器

在圖中A點(diǎn)安置經(jīng)緯（全站）儀，B端安置照準(zhǔn)標(biāo)志，這種由經(jīng)緯儀的視準(zhǔn)面形成基準(zhǔn)面的基準(zhǔn)線法，稱(chēng)之為視準(zhǔn)線法。視準(zhǔn)線法按其使用的工具和作業(yè)方法的不同，又可分為測(cè)小角法和活動(dòng)覘牌法。

測(cè)小角法是利用精密經(jīng)緯（全站）儀精確地測(cè)出基準(zhǔn)線方向與置鏡點(diǎn)到觀測(cè)點(diǎn)的視線方向之間所夾的小角，從而計(jì)算觀測(cè)點(diǎn)相對(duì)于基準(zhǔn)線的偏離值?；顒?dòng)覘牌法則是利用活動(dòng)覘牌上的標(biāo)尺直接測(cè)定此項(xiàng)偏離值。

視準(zhǔn)線法觀測(cè)的精度估算：

偏離值的計(jì)算公式：

變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)兩端工作基點(diǎn)位移對(duì)變形值的影響變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)2、極坐標(biāo)法水平位移觀測(cè)精度分析：變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)3、角度前方交會(huì)

在測(cè)定大型工程建筑物（如塔形建筑物、水工建筑物等）的水平位移時(shí)，可利用變形影響范圍以外的控制點(diǎn)用前方交會(huì)法進(jìn)行。變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)4、角度后方交會(huì)變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)

第二節(jié)垂直位移監(jiān)測(cè)垂直位移監(jiān)測(cè)常用方法有：精密幾何水準(zhǔn)測(cè)量和液體靜力水準(zhǔn)測(cè)量。1、精密幾何水準(zhǔn)測(cè)量精密幾何水準(zhǔn)測(cè)量一般應(yīng)用于建（構(gòu)）筑物沉降監(jiān)測(cè)，使用儀器DS05級(jí)精密水準(zhǔn)儀配合變形監(jiān)測(cè)專(zhuān)用因鋼尺。變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)1）沉降觀測(cè)點(diǎn)的埋設(shè)要求變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)2）沉降觀測(cè)點(diǎn)的埋設(shè)形式變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)2、液體靜力水準(zhǔn)測(cè)量

適用于通視困難、觀測(cè)場(chǎng)地空間狹小。不便于應(yīng)用幾何水準(zhǔn)測(cè)量的情況。液體靜力水準(zhǔn)測(cè)量原理如下：變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)3、三角高程測(cè)量

對(duì)于懸空管線及外裝飾建筑物的垂直位移監(jiān)測(cè)，不便于使用以上兩種方法進(jìn)行觀測(cè)。這時(shí)可使用三角高程測(cè)量的方法。集體方法如下：變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)全站儀三角高程測(cè)量精度分析第三節(jié)傾斜觀測(cè)用測(cè)量?jī)x器來(lái)測(cè)定建筑物基礎(chǔ)和主體結(jié)構(gòu)傾斜變化的工作，稱(chēng)為傾斜觀測(cè)。一般有以下幾種情況。1、一般建筑物主體的傾斜觀測(cè)。2、圓形建（構(gòu)）筑物主體的傾斜觀測(cè)。3、建筑物基礎(chǔ)傾斜觀測(cè)。變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)第一節(jié)精度分析及曲線繪制一、變形觀測(cè)精度分析1、沉降觀測(cè)變形精度分析

根據(jù)多期閉（附）合水準(zhǔn)路線閉合差計(jì)算實(shí)測(cè)精度：變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)2、水平位移監(jiān)測(cè)精度分析：

由實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算水平位移監(jiān)測(cè)的精度：變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)二、曲線繪制（originpro）

1、沉降-時(shí)間曲線變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)

2、時(shí)間-水平位移曲線變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)第二節(jié)回歸分析

回歸分析（regressionanalysis）是研究相關(guān)關(guān)系的一種數(shù)學(xué)工具，能幫助我們從一個(gè)變量取得的值去估計(jì)另一個(gè)變量所取的值。

回歸分析是處理多變量間相關(guān)關(guān)系的一種數(shù)學(xué)方法。相關(guān)關(guān)系不同于函數(shù)關(guān)系，后者反映變量間的嚴(yán)格依存性，而前者則表現(xiàn)出一定程度的波動(dòng)性或隨機(jī)性，對(duì)自變量的每一取值，因變量可以有多個(gè)數(shù)值與之相對(duì)應(yīng)。在統(tǒng)計(jì)上研究相關(guān)關(guān)系可以運(yùn)用回歸分析和相關(guān)分析（correlationanalysis）。當(dāng)自變量為非隨機(jī)變量、因變量為隨機(jī)變量時(shí)，分析它們的關(guān)系稱(chēng)回歸分析；當(dāng)兩者都是隨機(jī)變量時(shí)，稱(chēng)為相關(guān)分析。回歸分析和相關(guān)分析往往不加區(qū)分。廣義上說(shuō)，相關(guān)分析包括回歸分析，但嚴(yán)格地說(shuō)。兩者是有區(qū)別的。具有相關(guān)關(guān)系的兩個(gè)變量ξ和η，它們之間既存在著密切的關(guān)系，又不能由一個(gè)變量的數(shù)值精確變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)

地求出另一變量的值。通常選定ξ=x時(shí)η的數(shù)學(xué)期望作為對(duì)應(yīng)ξ=x時(shí)η的代表值，因?yàn)樗从肠?x條件下η取值的平均水平。這樣的對(duì)應(yīng)關(guān)系稱(chēng)為回歸關(guān)系。根據(jù)回歸分析可以建立變量間的數(shù)學(xué)表達(dá)式，稱(chēng)為回歸方程?；貧w方程反映自變量在固定條件下因變量的平均狀態(tài)變化情況。相關(guān)分析是以某一指標(biāo)來(lái)度量回歸方程所描述的各個(gè)變量間關(guān)系的密切程度。相關(guān)分析常用回歸分析來(lái)補(bǔ)充，兩者相輔相成。若通過(guò)相關(guān)分析顯示出變量間關(guān)系非常密切，則通過(guò)所建立的回歸方程可獲得相當(dāng)準(zhǔn)確的取值。通過(guò)回歸分析可以解決以下問(wèn)題：1．可建立變量間的數(shù)學(xué)表達(dá)式――通常稱(chēng)為經(jīng)驗(yàn)公式。2．利用概率統(tǒng)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行分析，從而可以判斷所建立的經(jīng)驗(yàn)公式的有效性。3．進(jìn)行因素分析，確定影響某一變量的若干變量（因素）中，何者為主要，何者為次要，以及它們之間的關(guān)系。

具有相關(guān)關(guān)系的變量之間雖然具有某種不確定性，但是，通過(guò)對(duì)現(xiàn)象的不斷觀察可以探索出它們之間的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，這類(lèi)統(tǒng)計(jì)變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)

規(guī)律稱(chēng)為回歸關(guān)系。有關(guān)回歸關(guān)系的理論、計(jì)算和分析稱(chēng)為回歸分析。

把兩個(gè)或兩個(gè)以上定距或定比例的數(shù)量關(guān)系用函數(shù)形式表示出來(lái)，就是回歸分析要解決的問(wèn)題。回歸分析是一種非常有用且靈活的分析方法，其作用主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

(1)判別自變量是否能解釋因變量的顯著變化----關(guān)系是否存在；

(2)判別自變量能夠在多大程度上解釋因變量----關(guān)系的強(qiáng)度；

(3)判別關(guān)系的結(jié)構(gòu)或形式----反映因變量和自變量之間相關(guān)的數(shù)學(xué)表達(dá)式；

(4)預(yù)測(cè)自變量的值；

(5)當(dāng)評(píng)價(jià)一個(gè)特殊變量或一組變量對(duì)因變量的貢獻(xiàn)時(shí)，對(duì)其自變量進(jìn)行控制。

回歸分析可以分為簡(jiǎn)單線性回歸分析和多元線性回歸分析。變形觀測(cè)與沉陷工程學(xué)