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建筑物变形观测的数据处理与分析
黄文坚
（柳州水利电力勘测设计研究院，广西 柳州 545005）
[摘 要] 传统的变形分析方法会受到观测条件等客观因素所产生的噪声影响，且要求观测数据为大样本，具有一定的特征分布，这在实际的工程中常常难以满足。该文详细介绍了两种目前实际工程中常用的变形分析方法，分别是小波变换和灰色预测理论，它们克服了传统方法的不足，具有很好的适用性。
[关键词] 变形观测；小波变换；灰色系统预测理论
[中图分类号] P231 [文献标识码] A [文章编号] 1673-8535(2008)06-0047-03
1 引言
建筑物的变形观测就是测定建筑物及其地基在其自身的荷载或外力作用下，一定时间段内所产生的变形量及其数据的分析和处理工作。[1]
然而，外业变形观测数据通常会受到测量过程、测量条件以及测量仪器等客观因素的影响，因此很难辨别哪些变形量是由观测条件造成的，哪些是由施工设计或自然因素造成的。如何获得变形体的真实变形数据，以研究变形体的空间状态与时间特性，并对建筑物的变形原因做出科学解释，成为目前相关领域中的研究重点。
此外，目前研究变形分析的经典方法是数理统计，回归分析是其中最主要的分析方法之一。研究表明，回归分析等方法可以达到较好的效果，但它需要两个重要前提条件的保证：其一要有大样本，数据量小会导致分析结果不准确甚至无法进行；其二需要特征分布，而这些条件在变形分析中往往难以具备。
基于以上因素，需要寻找新的、更方便的方法来进行变形分析，小波变换和灰色系统预测理论正是在这样的背景下产生的。
2 基于小波变换的变形分析
对于变形数据而言，监测点的短时间变形是微小的，表现为一种弱信号，而误差却呈现为强噪声。观测数据序列中的有用信号和噪声的时频特性通常是不一样的：有用信号在时域和频域上是局部化的，表现为低频特性或较为平稳的信号；而噪声在时频空间中的分布是全局性的，它在整个观测的时域内处处存在，在频域上表现为高频信号。[2]多分辨率分析（multire solution analysis）就是将一个函数表示为一个低频成分与不同分辨率下的高频成分，并且能够提供函数分解与重构的快速算法。[3]小波变换[4]就是一种信号的时间—频率分析方法，具有多分辨分析的特点。
利用小波分析去噪，即是在不同尺度下作小波变换，其实质就是用不同中心频率的带通滤波器对信号进行滤波，把那些主要反映噪声频率的尺度小的小波变换去掉，即可得到质量较好的有用信号。同时，根据被滤除的噪声信号，可以评定噪声的大小。
收稿日期：2008-10-23
第18卷 第6期 梧 州 学 院 学 报 No.6 V ol.182008年12月 JOURNAL OF WUZHOU UNIVERSITY Dec.2008
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假设变形观测获得的变形数据由两部分组成，其模型为
)()()(t n t s t x += （1）
其中，)(t x 为变形观测数据；)(t s 为有用信号；)(t n 为随机噪声，且服从),0(2δN 分布。
本文采用Mallat算法进行小波分解，设信号函数为)(x f ，在尺度j （或2j ）下的平滑信号为f A d j ，
细节信号为f D j ，信号)(x f 分解过程是从j +1尺度到j 尺度的逐步分解过程，即从高分辨率到低分辨率的过程，用公式表示为
??????=?=∑∑++f
A n k g f D f A n k h f A d j j d j d j 11)2()2( （2） 上述过程为递推过程，原始信号最终分解为
f D f A f A x f J j j d J
d
∑??=?+==10)( （3）
在通常情况下，取J =5或6即可。此外，通过f A d
j 和f D j 又可重构f A d j 1+，即
f D k n
g f A k n
h f A d j k d j k d j ∑∑?+?=+)2()2(1 （4）
上述过程就是一维情形下的Mallat算法。按照Mallat算法将f (x )分解之后，即可根据有用信号和噪声在时间—频域上的不同特征，将代表噪声的那部分小波变换系数去掉，再按经过处理后的小波系数使用Mallat重建算法得到去噪后的信号，这就是小波去噪的基本原理。
在建筑物变形数据的分析中，首先利用小波变换去除原始序列的噪音，即由观测条件等客观因素所造成的变形，从而获得变形体的真实变形数据，为研究变形体的空间状态与时间特性，并为建筑物的变形原因做出科学解释提供了理论基础。
3 基于灰色系统理论的变形分析
传统的变形数据处理通常采用数理统计的方法，其前提条件是大样本，且具有特征分布，然而在变形观测中，这些条件都很难满足。灰色预测法则是一种对含有不确定因素的系统进行预测的方法，它采用灰色模型（Grey Model，GM）对系统行为特征值的发展变化进行预测，对行为特征值中的异常值发生的时刻进行估计，对在特定时区发生的事件做出未来时间分布的计算以及对杂乱波形的未来态势与波形做整体研究。[5]
该方法较好地弥补了数理统计方法的不足，具有预测周长、精度高的特点，因此在工程变形观测中得到广泛应用。
灰色系统预测模型常采用GM(1，1)，其建模原理及过程如下：
（1）用AGO 累加生成方法，将原始数据序列累加，生成基础沉降累加序列数据
设非负原始数据序列为 {})()3()2()1()0()0()0()0()0(n x x x x X ，，，，L = （5） 进行一次累加生成处理（Accumulated Generating Operation 简称AGO），生成新的序列
{})()3()2()1()1()1()1()1()1(n x x x x X ，，，，L = （6） 其中，)1()1()0()1(x x =，)()(1
)0()
1(i x k x k i ∑==。 （2）建立微分方程并求解模型参数
2008年第6期 梧 州 学 院 学 报 第18卷
·49·对于序列（6），GM（1，1）的白化形式的微分方程为
u aX dt
dX =+)1()
1( （7） 式中a ，u 为GM（1，1）模型的参数项，记为T u a A ],[=，其最小二乘估计为
Y B B B b a A T T T 1)(],[?== （8）
其中，
???????????????+?+?+?=12/)]1()([12/)]4()3([12/)]3()2([)1()1()1()1()1()1(n x n x x x x x B M M ，??????
????????=)()3()2()0()0()0(n x x x Y M （3）形成累加灰色预测模型GM（1，1）
将求得的参数a，u 代入式（7）
，求解微分方程，令)1()1()0()1(x x =，得到灰色累加预测模型GM（1，1）
为 a u e a u x k x ak /]/)1([)1(?)0()1(+?=+? （k =0，1，2…） （9） 对（9）式做一阶累减还原计算（1-IAGO），得到变形的预测模型为
)()1()1(?)1()1()0(k x k x k x ?+=+ （k =0，1，2…） （10） 灰色预测只需要4个数据就可以计算，所以它在某些方面尤其是在较少数据预测中比传统的预测方法更具优越性。但并不是所有的变形预测都能达到较高的精度，特别是对于突变，灰色预测是无能为力的。[6]
4 结论
本文详细介绍了两种目前实际工程中常用的变形分析方法，分别是小波变换和灰色预测理论。其中，小波变换消除了由于观测条件等客观因素所产生的噪声对变形量的影响，提高了变形分析的精度。而灰色预测理论则克服了传统数理统计方法的不足，在小样本且无特征分布的情况下，对建筑物变形的发展及特性进行了很好的预测和研究。这两种方法均具有良好的应用价值。
参考文献：
[1] 陈永奇,吴安,吴中如.变形监测分析与预报[M].北京:测绘出版社,1998.
[2] 黄声享,刘经南.GPS变形监测系统中消除噪声的一种有效方法[J].测绘学报,2002(2):104-107.
[3] 孙延奎.小波分析及其应用[M].北京:机械工业出版社,2005.
[4] 秦前清,等.实用小波分析[M].西安:西安电子科技大学出版社,1994.
[5] 刘思峰,等.灰色系统理论及应用[M].北京:科学出版社,1999:10-12,186-188.
[6] 于承新,等.灰色系统理论用于变形分析的探索[J].山东建筑工程学院学报,1999(2):40-43.
[作者简介] 黄文坚(1976-)，男，广西玉林人，柳州水利电力勘测设计研究院助理工程师，研究方向：工程测量。 （责任编辑：韦宁）
2008年第6期 黄文坚：建筑物变形观测的数据处理与分析
⑤建筑物内的变形缝 , 应按其自然层合并在建筑物面积内计算。 变形缝是伸缩缝 ( 温度缝 ) 、沉降缝和抗震缝的总称。规范所指建筑物内的变形缝是与建筑物相连通的变形缝 , 即暴露在建筑物 内 , 在建筑物内可以看得见的变形缝。 2. 走廊、檐廊、橱窗、门斗 走廊是建筑物的水平交通空间 ; 挑廊是挑出建筑物外墙的水平 交通空间 ; 檐廊是设置在建筑物底层出檐下的水平交通空间 ; 架空走廊是指建筑物与建筑物之间 , 在二层或二层以上专门为水平交通 设置的走廊。( 如图 1-8) 落地橱窗是指突出外墙面根基落地的橱窗 ; 门斗是指在建筑物 出入口设置的起分隔、挡风、御寒等作用的建筑过渡空间。 (1) 架空走廊 ①建筑物间有围护结构的架空走廊 , 应按其围护结构外围水平面积计算 , 并以层高划分。 ②有永久性顶盖无围护结构的应按其结构底板水平面积的 1/2 计算。 (2) 橱窗、门斗、挑廊、走廊、檐廊 ①建筑物外有围护结构的落地橱窗、门斗、挑廊、走廊、檐廊 ,
应以层高的相关规定 , 按其围护结构外围水平面积计算。 ②有永久性顶盖无围护结构的应按其结构底板水平面积的 l/2 计算。 3. 楼梯、井道、建筑物顶部范围的建筑面积 (1) 楼梯、井道 ①建筑物内的室内楼梯间、电梯井、观光电梯井、提物井、管道井、通风排气竖井、垃圾道、附墙烟囱应按所依附的建筑物的自然层计算 , 并入建筑物面积内。 自然层是指按楼板、地板结构分层的楼层。 ②如遇跃层建筑 , 其共用的室内楼梯应按自然层计算面积 ; 上下两错层户室共用的室内楼梯 , 应选上一层的自然层计算面积。( 如图 1-10)
《变形观测与数据处理》考试复习要点 题型：填空题（20分） 名词解释（10分） 简答（20分） 综合题（问答、计算、填表、绘图等）（50分） 关注课后思考题 第一章概述：变形监测意义与目的；监测周期、精度；监测点、基准点布设原则； 变形观测的定义 通过一定的观测方法和仪器测定构筑物或 工程建筑物各种变形量大小的工作。 变形观测的目的: 1、分析与评价建筑物的安全状态 2、验证设计数据 3、反馈设计施工质量 4、研究正常变形规律和预报变形的方法 ◆安全：其目的是监测建（构）筑物在施工 过程中和竣工后，投入使用中的安 全情况； ◆设计施工：验证地质勘察资料和设计数据 的可靠程度，以改进设计理论和施 工方法；
◆ 科研：研究变形的原因和规律，建立正确 的预报模型，准确的分析预报。 变形观测的意义 1、安全 2、验证与改进设计 3、科学研究 对于机械技术设备：为改进提供技术数据 对于滑坡：成因预报 对于矿山：开挖量加固方法 对于地壳运动： 监测周期:根据变形物的大小、速度而制定出的监测频次。 1）当埋设的沉降观测点稳固后，在建筑物主体开工前，进行第一次观测。 2）在建（构）筑物主体施工过程中，一般每盖1～2层观测一次。如中途停工时间较长，应在停工时和复工时进行观测。 3）当发生大量沉降或严重裂缝时，应立即或几天一次连续观测。 4）建筑物封顶或竣工后，一般每月观测一次，如果沉降速度减缓，可改为2～3个月观测一次，直至沉降稳定为止。 观测点（监测点/工作点）布设方案 一般原则： ? 反应整体变形（均匀布点）； ? 变形量大的地段多布点； ? 工程重点地段多布点； ? 其它原因专门提出； ? 有利于观测 1.3.1 精度确定依据 具体工程建筑物的允许误差大小、变形 速度、变形观测的目的 一般而言：从安全角度：观测中误差应小于 允许变形量的1/10～1/20；典型精度±1mm 或相 对精度为10-6 从科学研究角度：应尽量提高精度 2、精度确立原则： 实用、经济、科学、实际 沉降观测的精度应根据建筑物的性质而定。 1）多层建筑物的沉降观测，可采用DS 3水准仪，用普通水准测量的方法进行，其水准路线的闭合差不应超过 （n 测站数）。 2）高层建筑物的沉降观测，则应采用DS 1精密水准仪，用二等水准测量的方法进行，其水准路线的闭合差不应超过: 沉降监测方法； 观测时先后视水准基点，接着依次前视各沉降观测点，最后再次后视该水准基点，两次后视读数之差不应超过±1mm 。 mm 0 .2n ±mm 0.1n ±
第六章 建筑物变形监测 由于各种因素的影响，建筑物在施工和使用过程中，都会发生不同程度的沉降与变形。所谓变形是指建（构）筑物在建设和使用过程中，没能保持原有设计形状、位置或大小，或是建筑引起周围地表及其附属物发生变化的现象。工程建筑物(或构筑物)变形的量——变形量，通常指建筑物的沉降、倾斜、位移、弯曲以及由此可能产生的裂缝、挠曲、扭转等。对于不同的建筑物，其允许变形值的大小不同。在一定限度之内，变形可认为是正常的现象，但如果变形量超过了建筑物结构的允许限度，就会影响建筑物的正常使用，或者预示建筑物的使用环境产生了某种不正常的变化，当变形严重时，将会危及建筑物的安全。因此，为确保建筑物的安全和正常使用，在建筑物的施工和使用过程中需进行变形监测。 6.1 建筑物变形监测 建筑物变形监测是指对监视建筑物进行测量以确定其空间位置随时间的变化特征，及时发现不正常变形。变形监测又称变形测量或变形观测。变形监测的结果用变形量来表示，变形测量的内容则由变形测量对象的性质、目的等因素决定。 表达变形量的常用数据指标有移动指标：下沉i W 、水平移动i U ；变形指标：倾斜i 、曲率K 、水平变形ε。 6.1.1移动指标 设i 为监测点的编号，如图6-1。某点的沉降i W 和水平移动i U 如下。 （1）下沉 0i i i W H H =- （6-1） 式中i H 为第i 点计算时刻的高程；0i H 为第i 点初始高程。 (2)水平移动 0i i i U L L =- (6—2) 式中i L 为第i 点到控制点B 的计算时刻的长度；0i L 为第i 点到控制点B 的初始长度。 6.1.2变形指标 由于图6-1中各点的下沉、水平移动各不相同，便产生点位的相对变化，于是产生了变形，变形指标如下。 （1）倾斜。可用相邻工作点2和3的下沉差除以两点间的距离23S 求得； 3223 ,/W W i mm m S -= (6—3)
目录 摘要.............................................................................................................................................. I Abtract.............................................................................................................................................. I I 1 工程概况 (1) 2 监测目的 (2) 3 编制依据 (3) 4 控制点和监测点的布设 (4) 4.1 变形监测基准网的建立 (4) 4.2 监测点的建立 (4) 4.3 监测级别及频率 (5) 5 监测方法及精度论证 (6) 5.1水平位移观测方法 (6) 5.2沉降观测方法 (8) 5.3基坑周围建筑物的倾斜观测 (9) 6 成果提交 (10) 7 人员安排及施工现场注意事项 (11) 8 报警制度 (13) 9 参考文献 (13) 附录1 基准点布设示意图 (15) 附录2 水准观测线路设示意图 (16) 附录3 水平位移和沉降观测监测报表 (17) 附录4 巡视监测报表样表 (18) 附录5 二等水准测量观测记录手薄 (19) 附录6 水平位移记录表 (20)
1 工程概况 黄金广场6#楼基坑支护工程位于合肥市金寨路和黄山路交口西南角，基坑开挖深度为12.4m~13.3m，为临时性工程,为一级基坑，重要性系数1.1，基坑使用期为六个月。 由于多栋建筑物与基坑侧壁距离较近，均在基坑影响范围内。按照国家现行有关规范强制性条文，“开挖深度大于或等于5m或开挖深度小于5m但现场地质情况和周围环境较复杂的基坑工程以及其他需要监测的基坑工程应实施基坑工程监测。”为了及时和准确地掌握基坑在使用期间的变形情况以及基坑相邻建筑物主体结构的沉降变化，需对基坑进行水平位移(或沉降)变形监测，并对相邻建筑物进行沉降监测。为此，编制以下检测方案。
建筑物变形监测现状分析 摘要建筑物的变形观测是随着我国现代化建设事业的发展，兴建了大量高大、复杂和精密的工程建筑物，为使这些工程建筑物安全、可靠地运行，为民造福而兴起的。近30年来，我国兴建了大量的水工建筑物、工业与交通建筑物、城市高层建筑物和地下空间工程设施，安装了许多大型精密机械和设施、导轨、以及科学试验设备。由于各种因素的影响，在这些工程建筑物及其设备的运营过程中，都会产生变形，这种变形在一定的允许限度内，应认为是正常现象；但如果超过了规定的允许限度，就会影响建筑物的正常使用，严重时会危及建筑物的安全甚至造成建构筑物的垮塌等严重安全事故，给人民生命和国家财产造成不可挽回的损失。因此，在工程建筑物施工和运营期间，必须对其进行安全监视观测，即变形观测。 关键字建筑物变形监测现状 Abstract：The deformation observation of the building is along with our country’s modernization, built a lot of big, complex and sophisticated engineering building, to make these engineering building safe, reliable operation, the benefit of the people and the rise. For nearly 30 years, our country build a lot of hydraulic structures, industrial and building, city traffic high-rise buildings and underground space project facilities, the installation of many large precision machinery and facilities, guide, as well as the science test equipment. By various factors, in the building and equipment engineering in the process of operation, can produce deformation, the deformation in certain allow limit, should think is normal phenomenon; But if more than the rules allow limit, it will affect the normal use of the buildings, the serious will endanger the safety of the building and cause the collapse in architectural structures such as serious accident, to the people’s life and the national property cause irreparable damage. Therefore, in engineering building construction and operation period, we must carry on the safety monitoring observation, namely the deformation observation. Key word building deformation monitoring the status quo 一. 建筑物变形的原因 1. 自然环境的变化 自然条件及其变化，即建筑物地基工程地质、水文地质、岩土的物理力学性质、大气温度和地下水位的变化等。例如，建筑物基础的地质条件不同，有的稳定，有的不稳定，会引起建筑物的不均匀沉陷，使其发生倾斜；建筑在土基上的建筑物，由于土基的塑性变形而引起沉陷；由于温度与地下水的季节性和周期性的变化，会引起建筑物的规律变形 2. 建筑物自身的原因
边坡变形监测方案实施及数据处理分析 【摘要】边坡工程施工过程中，由于填挖面大，引起周边环境变形的可能性就高，需要对边坡进行有效的变形监测，针对变化及时采取一些方法处理，以保证设施的安全。这种项目就需要正确地采用一个合理的监测方案，对数据处理、分析。本文结合已完成项目的实例，对边坡进行水平位移和沉降监测，采用监测方法为精密二等水准、极坐标法，并对其进行分析。 【关键词】变形监测；基准网；变形点；边角网；极坐标法；闭合水准路线 1 工程概况 某变电站东南侧边坡于2011年发生滑坡，后采用42根抗滑桩进行加固处理。根据施工单位的反映，抗滑桩施工2012年3月施工完毕后至2012年5月初，抗滑桩发生位移，附近水泥地面发现裂缝，呈放大趋势。为了准确了解抗滑桩变形情况，要求对桩顶水平及垂直位移进行变形监测。 2 监测方案的实施 2.1 基准控制点和监测点的布设 2.1.1 基准网的建立 选择通视良好、无扰动、稳固可靠、远离形变护坡高度3倍即45m外比较稳定的地方埋设四个工作基点，其中三个工作基点A1、A2、A3采用有强制归心装置的观测墩，照准标志采用强制对中装置的觇牌。A2、A3为观测墩，地面高度约1.2m，埋深至基岩位置，A4为主要检核点，埋设在加固坎上，地质较为稳定。 A3、D12、SZ1为沉降基准点，D12在是4×4m的高压电塔加固水泥墩上，建成已超过一年，SZ1在另一电塔水泥墩上，墩台3.5×3.5m，建成时间超过三年，非常稳固。 2.1.2 变形点的建立 变形点应布置在边坡变形较大并能严格控制变形的边坡边沿位置。在边坡顶上布置27个变形监测点，编号分别为东侧为1-27。用膨胀螺栓垂直植入护坡混凝土中，螺栓孔深不小于100mm，露出地面30-80mm，用红色油漆在螺栓上做标记，并将螺栓顶部磨半圆。 基准点与各点位埋设完毕等候5天后，水泥凝固稳定后方可开始进行观测。 2.2 监测精度及频率要求
第六节建筑物的变形观测 为保证建筑物在施工使用和运行中的安全，以及为建筑物的设计、施工、管理及科学研究提供可靠的资料，在建筑物施工和运行期间，需要对建筑物的稳定性进行观测，这种观测称为建筑物的变形观测。 建筑物变形观测的主要内容有： 建筑物沉降观测 建筑物倾斜观测 建筑物裂缝观测 建筑物位移观测 一、建筑物的沉降观测 建筑物沉降观测是用水准测量的方法，周期性地观测建筑物上的沉降观测点和水准基点之间的高差变化值。 主要工作有： ?水准基点的布设 ?沉降观测点的布设 ?沉降观测 ?沉降观测的成果整理 1、水准基点的布设 水准基点是沉降观测的基准，因此水准基点的布设应满足以下要求： ●要有足够的稳定性水准基点必须设置在沉降影响范围以外，冰 冻地区水准基点应埋设在冰冻线以下0.5m。
●要具备检核条件为了保证水准基点高程的正确性，水准基点最 少应布设三个，以便相互检核。 ●要满足一定的观测精度水准基点和观测点之间的距离应适中， 相距太远会影响观测精度，一般应在100m范围内。 2、沉降观测点的布设 进行沉降观测的建筑物，应埋设沉降观测点，沉降观测点的布设应满足以下要求： ●沉降观测点的位置沉降观测点应布设在能全面反映建筑物沉 降情况的部位，如建筑物四角，沉降缝两侧，荷载有变化的部位，大型设备基础，柱子基础和地质条件变化处。 ●沉降观测点的数量一般沉降观测点是均匀布置的，它们之间的 距离一般为10～20m。 ●沉降观测点的设置形式(如下图) 3、沉降观测 ??观测周期 ??观测方法 ??精度要求 ??工作要求
（1）观测周期 ● 当埋设的沉降观测点稳固后，在建筑物主体开工前，进行第一次观测。 ● 在建（构）筑物主体施工过程中，一般每盖1～2层观测一次。如中途停工时间较长，应在停工时和复工时进行观测。 ● 当发生大量沉降或严重裂缝时，应立即或几天一次连续观测。 ● 建筑物封顶或竣工后，一般每月观测一次，如果沉降速度减缓，可改为2～3个月观测一次，直至沉降稳定为止。 （2）观测方法 ● 观测时先后视水准基点，接着依次前视各沉降观测点，最后再次后视该水准基点，两次后视读数之差不应超过±1m m 。 ● 沉降观测的水准路线（从一个水准基点到另一个水准基点）应为闭合水准路线。 （3）精度要求 沉降观测的精度应根据建筑物的性质而定。 ● 多层建筑物的沉降观测，可采用D S 3水准仪，用普通水准测量的 方法进行，其水准路线的闭合差不应超过 （n 测站数）。 ● 高层建筑物的沉降观测，则应采用D S 1精密水准仪，用二等水准测量的方法进行，其水准路线的闭合差不应超过: （4）工作要求 沉降观测是一项长期、连续的工作，为了保证观测成果的正确性，应尽可能做到四定： ● 固定观测人员 mm 0.1n ±mm 0.2n ±
变形观测与数据处理论文 题目：土木工程变形监测研究现状 学院： 专业：测绘工程 班级： 姓名： 学号： 指导教师： 完成日期：2012/12/27 摘要 变形监测是工程施工、安全运行的保证,通过监测进行设计验证,可以达到优化设计的效果,同时也为工程变形预测预报提供依据。根据我国目前已有监测方法,分析了桥梁、大坝、高层建筑物、地下建筑物、滑坡体等变形监测的研究现状,并对今后有待于进一步开展的工作做了展望。
关键词土木工程变形监测现状 1问题的提出 变形监测的对象时多种多样的，变形体的范围大到整个地球，小到一个工程建筑物的块体。也就是说一切关系到人们生活的实物对象都可以成为变形监测的对象，而同一类型的对象，其产生变形的原因不同，则变形分布及其规律也不相同。所以，在变形监测实施之前，必须弄清楚产生变形的原因，才能布设检测控制网，观测得到可靠的变形数据和正确的变形分析结果。本文将对国内近几年来工程监测的方法及其相关问题作综合性的阐述。 2基坑工程变形测量 我国城市化进程正在方兴未艾，基本建设规模庞大。由于城市用地价格昂贵，为提高土地的空间利用率，同时也是为了满足高层建筑抗震和抗风等结构要求,地下室由一层发展到多层，相应的基坑开挖深度也从地表以下5-6m增大到12-13m。例如，北京中国国家大剧院基坑最深处在35m。当前，中国的深基坑工程在数量、开挖深度、平面尺寸以及使用领域等方面都得到高速的发展。 在深基坑开挖过程中，基坑内外的土体将由原来的静止土压力状态向被动和主动土压力状态转变，应力状态的改变引起围护结构承受荷载并导致围护结构和土体的变形，当变形中任一量值超过容许范围时，将造成基坑的失稳破坏或对周围环境造成不利影响。深基坑开挖工程往往在建筑密集的市中心，施工场地四周有建筑物和地下管线，基坑开挖所引起的土体变形将在一定程度上改变这些建筑
高层建筑变形监测 高层建筑从施工准备起，到全部工程竣工后的一段时间内，应按施工与设计的要求，进行沉降、位移和倾斜等变形观测。一般分两部分：一部分是观测高层建筑施工造成周围邻近建(构)筑物和护坡桩的变形以及日照等对建筑物施工影响的变形，以保证安全和正确指导施工，这是直接为施工服务的变形观测；另一部分是在整个施工过程中和竣工后，观测高层建筑各部位的变形，以检查施工质量和工程设计的正确性，并为有关地基基础与结构设计反馈信息。 沉降观测 1施工对邻近建(构)筑物影响的观测 打桩和采用井点降低水位等，均会使邻近建(构)筑物产生不均匀的沉降、裂缝和位移等变形。为此，应在打桩、井点降水影响范围以外设基准点，对距基坑一定范围的建(构)筑物上设置沉降观测点，并进行沉降观测。并针对其变形情况，采取安全防护措施。 2施工塔吊基座的沉降观测 高层建筑施工使用的塔吊，吨位和臂长均较大。随着施工的进展，塔吊可能会因塔基下沉、倾斜而发生事故。因此，要根据情况及时对塔基四角进行沉降观测，检查塔基下沉和倾斜状况，以确保塔吊运转安全。3地基回弹观测 一般基坑越深，挖土后基坑底面的原土向上回弹的越多，建筑物施工后其下沉也越大。为了测定地基的回弹值，基坑开挖前，在拟建高层建筑的纵、横主轴线上，用钻机打直径100mm的钻孔至基础底面以下300～500mm处，在钻孔套管内压设特制的测量标志，测定其标高。当套管提出后，测量标志即留在原处。待基坑挖至底面时，测出其标高，然后，在浇筑混凝土基础前，再测一次标高，从而得到各点的地基回弹值。地基回弹值是研究地基土体结构和高层建筑物地基下沉的重要资料。 4地基分层和邻近地面的沉降观测 这项观测是了解地基下不同深度、不同土层受力的变形情况与受压层的深度，以及了解建筑物沉降对邻近地面由近及远的不同影响。这项观测的目的和方法基本与地基回弹观测相同。 5建筑物自身的沉降观测 这是高层建筑沉降观测的主要内容。当浇筑基础垫层时，就在垫层上
对城市建筑物变形监测的分析 摘要:本文主要对城市建筑物变形监测的基本原则、方法、数据处理等进行了简要的分析探讨。 关键词:变形监测；原则；方法；数据处理 0引言 城市的各类建筑物、构筑物,特别是兴建的大量高层建(构)筑物,由于各种因素的影响都会在一定程度上产生变形,但当这种变形超出了一定的限度时,就会影响建筑物的正常使用,严重的还会危及建筑物的安全。因此在工程建筑物的施工与运营期间,对其进行监测显得尤为重要。 1 建筑物变形的主要原因 (1)地质资料不准确。有的地质资料是参考相邻场地地质情况得出的数据,有的钻探钻孔间距过大,有的钻探深度不够,有的场地地层变化复杂。 (2)基础设计形式不统一,采用多种基础形式混合；建筑物体形复杂,荷载差异大；基础落在不同土质上等。 (3)基础施工达不到设计和规范要求。施工验槽(坑)时没有进行土体原位试验,仅凭经验判断,使建筑物未落在设计持力层上；或基槽(坑)原土被扰动、超挖以及施工时淤泥、松土未清理或者基底清理未达施工规范要求。 2 建筑物变形监测的主要作用及内容 2.1 建筑物变形监测的主要作用 引起建筑物沉降变形的因素具有复杂性和隐蔽性,且勘察、设计及施工存在客观偏差,检测建筑物结构安全与否,变形监测成了一种必不可少的依据。变形监测主要是监视建筑物施工的质量及其使用与运营期间的安全,监测建筑物场地和建筑物的稳定性,分析和处理有关工程质量事故,验证有关建筑地基、结构设计的理论和设计参数的准确和可靠性,研究建筑物变形规律和预报变形趋势。 2.2 建筑物变形监测的主要内容 建筑物变形监测的内容根据建筑物的要求而不同,一般按设计要求及设计规范、施工规范来确定,将建筑变形分为沉降与位移两类。对于一般的建筑物,主要是建筑物沉降监测与建筑物主体倾斜监测。建筑物沉降监测应测定建筑物地基的沉降量、沉降差及沉降速度并计算基础倾斜、局部倾斜、相对弯曲及构件倾斜。建筑物主体倾斜监测应测定建筑物顶部相对于底部或各层间上层相对于下层的水平位移与高差,分别计算整体或分层的倾斜度,倾斜方向及倾斜速度。
《变形监测数据处理》课程教案 班级 测绘工程 0841-08420-1021 科目变形监测课程类型专业课学时数 4 教学内容第一章绪论 教学目的通过本章的学习，要求学生掌握变形监测的内容、目的与意义，熟悉变形监测技术及其发展，变形分析的的内涵及其研究进展。 重点变形监测的主要内容及其目的 难点本章无难点 教学方法课堂讲授 教学进程 第一讲变形监测的内容、目的与意义（2学时） 第二讲变形监测技术及其发展；变形分析的的内涵及其研究进展（2学时） 课后总结各种工程建筑物、构筑物变形监测的主要内容 变形监测三个方面的目的及三个方面的意义。 熟悉常见的几种变形监测技术，了解变形监测分析的内涵。 作业无 第一章变形监测数据处理 主要参考书: 1.陈永奇,吴子安,吴中如.变形监测分析与预报.北京:测绘出版社,1998 2.吴子安.工程建筑物变形观测数据处理.北京:测绘出版社,1989 3.陈永奇.变形观测数据处理.北京:测绘出版社,1988 4.吴中如.水工建筑物安全监控理论及其应用.北京:高等教育出版社,2003 5.吴中如,顾冲时.大坝原型反分析及其应用.南京:江苏科学技术出版社,2000 6.夏才初,潘国荣.土木工程监测技术.北京:中国建筑工业出版社,2001 7.王尚庆.长江三峡滑坡监测预报.北京:地质出版社,1999
8.李珍照.大坝安全监测.北京:中国电力出版社,1997 9.岳建平等.变形监测技术与应用. 国防工业出版社 2007 10.何秀凤.变形监测新方法及其应用.科学出版社 2007 11.伊晓东等.变形监测技术及应用.黄河水利出版社，2007 12.白迪谋.工程建筑物变形观测和变形分析.西南交通大学出版社，2002 13.朱建军等.变形测量的理论与方法.中南大学出版社，2004 14.唐孟雄等.深基坑工程变形控制.中国建筑工业出版社，2006 15.黄声享等.小浪底水利枢纽外部变形规律研究. 测绘出版社,2008.12 规范: 1.中华人民共和国行业标准.建筑变形测量规范（JGJ8-2007）. 北京:中国建筑工业 出版社,2008 2.中华人民共和国水利行业标准. 混凝土大坝安全监测技术规范（DL/T 5178-2003）. 北京：中国水利水电出版社, 2004 1.1 变形监测的内容、目的与意义 本节要求了解并掌握三方面的内容：变形监测的基本概念；变形监测的内容；变形监 测的目的和意义。 1.1.1 变形监测的基本概念 变形的概念：变形是自然界的普遍现象，它是指变形体在各种荷载作用下，其形状、大小及位置在时空域中的变化。变形体的变形在一定范围内被认为是允许的，如果超出允许值，则可能引发灾害。自然界的变形危害现象时刻都在我们周边发生着，如地震、滑坡、岩崩、 地表沉陷、火山爆发、溃坝、桥梁与建筑物的倒塌等。 变形监测的概念：所谓变形监测，就是利用测量与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。其任务是确定在各种荷载和外力作用下，变形体的形状、大小及位置变化的空间状态和时间特征。变形监测工作是人们通过变形现象获得科学认识、检验理论和假设的必要手段。 变形体的范畴：变形体的范畴可以大到整个地球，小到一个工程建（构）筑物的块体， 它包括自然的和人工的构筑物。根据变形体的研究范围，可将变形监测研究对象划分为这样 三类： ?全球性变形研究，如监测全球板块运动、地极移动、地球自转速率变化、地潮等； ?区域性变形研究，如地壳形变监测、城市地面沉降等； ?工程和局部性变形研究，如监测工程建筑物的三维变形、滑坡体的滑动、地下开采使引起的地表移动和下沉等。
建筑物变形监测内容 监测项目 1施工对邻近建(构)筑物影响的观测 打桩和采用井点降低水位等，均会使邻近建(构)筑物产生不均匀的沉降、裂缝和位移等变形。为此，应在打桩、井点降水影响范围以外设基准点，对距基坑一定范围的建(构)筑物上设置沉降观测点，并进行沉降观测。并针对其变形情况，采取安全防护措施。 2施工塔吊基座的沉降观测 高层建筑施工使用的塔吊，吨位和臂长均较大。随着施工的进展，塔吊可能会因塔基下沉、倾斜而发生事故。因此，要根据情况及时对塔基四角进行沉降观测，检查塔基下沉和倾斜状况，以确保塔吊运转安全。 3地基回弹观测 一般基坑越深，挖土后基坑底面的原土向上回弹的越多，建筑物施工后其下沉也越大。为了测定地基的回弹值，基坑开挖前，在拟建高层建筑的纵、横主轴线上，用钻机打直径100mm的钻孔至基础底面以下300～ 500mm处，在钻孔套管内压设特制的测量标志，测定其标高。当套管提出后，测量标志即留在原处。待基坑挖至底面时，测出其标高，然后，在浇筑混凝土基础前，再测一次标高，从而得到各点的地基回弹值。地基回弹值是研究地基土体结构和高层建筑物地基下沉的重要资
4地基分层和邻近地面的沉降观测 这项观测是了解地基下不同深度、不同土层受力的变形情况与受压层的深度，以及了解建筑物沉降对邻近地面由近及远的不同影响。这项观测的目的和方法基本与地基回弹观测相同。 5建筑物自身的沉降观测 这是高层建筑沉降观测的主要内容。当浇筑基础垫层时，就在垫层上设 计指定的位置埋设好临时观测点。一般每施工一层观测一次，直至竣工。工程竣工后的第一年内要测四次，第二年测二次，第三年后每年一次，直至下沉稳定为止。一般砂土地基测二年，粘性土地基测五年，软土地基测十年。 监测内容 位移观测 1护坡桩的位移观测 无论是钢板护坡桩还是混凝土护坡桩，在基坑开挖后，由于受侧压力的 影响，桩身均会向基坑方向产生位移。为监测其位移情况，一般要在护坡桩基坑一侧500mm左右设置平行控制线，用经纬仪视准线法，定期进行观测，以确保护坡桩的安全。 2日照对高层建筑物上部位移变形的观测 这项观测对施工中如何正确控制高层建(构)筑物的竖向偏差具有重
第十五章建筑物的变形观测 第十五章建筑物的变形观测 (1) §15－1 概述 (1) §15－2 变形观测的精度和频率 (2) §15－3 基准点与变形点的构造与布设 (2) §15－4 垂直位移观测 (4) §15－5 水平位移观测 (5) 一、测角前方交会 (6) 二、后方交会 (6) 三、极坐标法 (7) 四、导线法 (8) 五、视准线法 (8) 六、引张线法 (8) §15－6 倾斜观测 (9) 一、前方交会法 (9) 二、垂准线法 (10) §15－7 挠度观测 (10) §15－8 变形观测的成果处理 (11) 一、列表 (11) 二、作图 (12) §15－1 概述 建筑物的变形观测，目前在我国已受到高度重视。随着社会主义建设的蓬勃发展，各种大型建筑物，如水坝、高层建筑、大型桥梁、隧道及各种大型设备的出现，因变形而造成损失的也越来越多。这种变形总是由量变到质变而造成事故的。固而及时地对建筑物进行变形观测，随时监视变形的发展变化，在未造成损失以前，及时采取补救措施，这就是变形观测的主要目的。它的另一个目的是检验设计的合理性，为提高设计质量提供科学的依据。 建筑物产生变形的原因很多，如地质条件、地震、荷载及外力作用的变化等是其主要原因。在建筑物的设计及施工中，都应全面地考虑这些因素。如果设计不合理，材料选择不当，施工方法不当或施工质量低劣，就会使变形超出允许值而造成损失。 建筑物产生变形时，必然会引起内部应力的变化，当应力变化到极限值时，建筑物即遭到破坏。所以对有些建筑物，在测定形变的同时，应辅以应力测定。本章只涉及形变观测。 根据变形的性质，可分为静态变形和动态变形两类。静态变形是时间的函数，观测结果只表示在某一期间内的变形；动态变形是指在外力作用下产生的变形，它是以外力为函数表
建筑物变形测量的若干方法分析 【摘要】近年来，我国建筑事业发展比较迅速，与此同时人们对建筑物的功能性和安全性也提出了比较高的要求。建筑物变形测量的主要目的就是通过科学的测量手段来对建筑物在正常使用或者自然灾害过程中发生的建筑物变形。通过科学系统的分析就能够比较好的分析出建筑物的安全性，进而判定其是否能继续使用。但是在我国当前建筑物变形测量中还存在着一些问题，下面笔者将对常用的建筑物变形测量的方法进行分析和介绍。 【关键词】建筑物；变形测量；方法要点；测量技术 0 前言 近年来，随着我国建筑事业的飞速发展，我国的城市和乡村都建设了大量的公用民用建筑物。尤其是我国加速城市集中化进程速度加快之后，城市的高层建筑和各类基础建筑都发展比较迅速，并且发展过程中伴随着一些结构复杂化、结构大跨度化、结构承载能力最大化等特点。但是往往在建筑物的使用过程中，由于建筑物结构自重、结构荷载、自然灾害等原因会造成比较大的建筑物变形情况。在建筑物发生变形之后，就会导致结构的受力情况和结构重心、刚度中心、集合中心等发生变化，进而就会产生建筑结构的整体破坏现象，所以建筑结构变形测量时极为重要的。通过建筑结构变形测量可以比较有效的实现对建筑结构的破坏预防和结构变形发展预测，进而保证建筑物的正常使用以及保证人们的生命财产安全。 1 基本介绍 1.1 建筑变形测量 变形监测就是利用专用的仪器和方法对变形体的变形现象进行持续观测、对变形体变形性态进行分析和变形体变形的发展态势进行预测等的各项工作。其任务是确定在各种荷载和外力作用下，变形体的形状、大小、及位置变化的空间状态和时间特征。 变形监测的内容，应根据变形体的性质和地基情况决定。对水利工程建筑物主要观测水平位移、垂直位移、渗透及裂缝观测，这些内容称为外部观测。为了了解建筑物内部结构的情况，还应对混凝土应力、钢筋应力、温度等进行观测，这些内容常称为内部观测，在进行变形监测数据处理时，特别是对变形原因做物理解释时，必须将内、外观测资料结合起来进
建筑物变形观测的过程控 制与安全措施 Through the process agreeme nt to achieve a uni fied action policy for differe nt people, so as to coord in ate acti on, reduce bli ndn ess, and make the work orderly.
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建筑物变形观测的过程控制与安全 措施 简介：该方案资料适用于公司或组织通过合理化地制定计划，达成上下级或不同的人员之间形成统一的行动方针，明确执行目标，工作内容，执行方式，执行进度，从而使整体计划目标统一，行动协调，过程有条不紊。文档可直接下载或修改，使用时请详细阅读内容。 随着我国建筑事业的发展，各种高层建筑、超高层建筑 等复杂的建筑物应运而生。在其施工过程中和使用初期，由于荷载的不断变化以及外力的影响，会引起建筑物下沉，当建筑物各部分不均匀沉降时，会使建筑物产生倾斜、位移、裂缝等变形，从而影响到建筑物的正常使用并伴随着安全隐患，因此，需在施工和营运期间加强变形观测过程控制并采取必要的安全措施。 一、引起建筑物变形的原因分析 引起建筑物变形的原因较多，但最主要的原因有三点： 1?自然条件及其变化，即建筑物地基的工程地质条件、水文地质条件、土壤的物理性质、大气温度等因素引起建筑物变形。如：由于基础的地质条件不同，引起建筑物各个部分不均匀沉降，而使其发生倾斜、位移、裂缝等变形；或由于地基本身的塑性变形也会引起建筑物不均匀沉降；同时由于温度与地下水位的季节性和周期性变化引起建筑物的规律性变形。
变形监测定义 是指对被监测的对象或物体进行测量以确定其空间位置几内部形态随时间的变化特征。 变形监测的目的 1）分析和评价建筑物的安全状态2）验证设计参数3）反馈设计施工4）研究正常的变形监测规律和预报变形的方法 变形监测的意义 对于机械技术设备，则保证设备安全、可靠、高效地运行，为改善产品质量和新产品的设计提供技术数据；对于滑坡，通过监测其随时间的变化过程，可进一步研究引起滑坡的成因，预报大的滑坡灾害；通过对矿山由于矿藏开挖所引起的实际变形观测，可以采用控制开挖量和加固等方法，避免危险性变形的发生，同时可以改变变形预报模型；在地壳构造运动监测方面，主要是大地测量学的任务，但对于近期地壳垂直和水平运动以及断裂带的应力积聚等地球动力学现象、大型特种精密工程以及铁路工程也具有重要的意义。 变形监测的特点 1）周期性重复观测2）精度要求高3)多种观测技术的综合应用4）监测网着重于研究电位的变化 变形监测的主要内容 现场巡视；环境监测；位移监测；渗流监测；应力、应变监测；周边监测 变形监测的精度和周期如何确定，有何依据 精度：1917年国际测量工作者联合会（FIG）第十三届会议上工程测量组提出：如果观测的目的是为了使变形值不超过某一允许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1/10～1/20；如果观测的目的是为了研究其变形的过程，则其中误差应比这个数小的多。 周期：变形监测的周期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。 变形监测系统设计的原则 1）针对性2）完整性3）先进性4）可靠性5）经济性 变形监测系统设计主要内容 1）技术设计书2）有关建筑物自然条件和工艺生产过程的概述3）观测的原则方案4）控制点及监测点的布置方案5）测量的必要精度论证6）测量的方法及仪器7）成果的整理方法及其它要求或建议8）观测进度计划表9）观测人员的编制及预算 变形监测点的分类及每类要求 1）基准点：埋设再稳固的基岩上或变形区外，尽可能长期保存。每个工程一般应建立3个基准点，以便相互校核，确保坐标系统的一致。当确认基准点稳定可靠时，也可以少于3个，应进行定期观测。2）工作点：埋设再被研究对象附近，要求在观测期间保持点位的稳定，其点位由基准点定期监测。3）变形观测点：埋设再建筑物内部，0 变形呢监测点标石埋设后，应在其稳定后方可开始观测。稳定期一般不宜少于15天。变行监测技术在哪几方面取得了 较好的发展？ ①自动化监测技术②光纤传感检 测技术③CT（计算机层析成像）技 术的应用④GPS在变形监中的应 用⑤激光技术的应用⑥测量机器 人技术⑦渗流热监测技术⑧安全 监控专家系统 什么是垂直位移和沉降？建筑物 沉降与哪些因素有关？ 从词面来说，垂直位移能同时表示 建筑物的下沉或上升，而沉降只能 表示建筑物的下沉，对大多数建筑 物来说特别是施工阶段，由于垂直 方向上的变形特征和变形过程主 要表现为沉降变化，因此实际应用 中通常采用沉降一词。 影响建筑物沉降的因素有：（1）建 筑物基础的设计（2）建筑的上部 结构（3）施工中地下水的升降 监测方法与技术要求有哪些 视线长度、前后视距差和视线高 度；水准测量主要限差；沉降监测 点的精度要求。 精密水准测量的误差来源有哪 些？如何减弱i角误差对沉降观 测结果的影响？ 误差来源:1）仪器误差：水准仪i 角误差；水准尺长与名义尺长不符 2）外界环境引起的误差：高压输 电线和变电站等强磁场的影响；温 度和大气折光影响3）人为引起的 误差 方法：减小i角误差的影响，必 须严格控制前后视距差和前后视 距累计差，又由于i角误差会受温 度等影响，减弱其影响的有效方法 是减少仪器受辐射热的影响；若i 角误差与时间成比例地均匀变化， 则可以采用改变观测程序（奇数站 —后前前后；偶数站—前后后前） 的方法减小i角误差影响。 精密水准测量监测方法与技术要 求有哪些 方法：采用精密水准测量方法进行 沉降监测时，从工作基点开始经过 若干监测点，形成一个或多个闭合 或附合路线，其中以闭合路线为 佳，特别困难的监测点可以采用支 水准路线往返测量。 要求：视线长度、前后视距差和视 线高度；水准测量主要限差；沉降 监测点的精度要求。 测点布设原则与方法 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。 水平位移监测常用的观测方法有 1）大地测量法2）基准线法3）专 用测量法4）GPS测量法 交会观测方法有几种及什么情况 用哪种方法 1）测角交会法：采用测角交会法 时，交会角最好接近90°若条件 限制，也可设计在60°~120°， 工作基点到测点的距离不宜大于 300m。2）侧边交会法：r角通常 应保持60°~120°，测距仔细， 交会边长度a和b应力求相等，一 般不大于600m；3）后方交会法 精密导线测量方法 1）边角导线法 2）弦矢导线法 数据处理和分析主要内容 1）粗差检查及处理2）点温度条 件检查3）数据可靠性检查。 挠度及挠度观测及方法 定义：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。 方法：1）高层建筑—前方交会法 2）内部有竖直通道的建筑物—垂 直观测法3）电子传感设备 对于以产生的裂缝应进行哪些内 容的监测工作？ 对建筑物的裂缝应进行位置、长 度、宽度、深度和错距等的定期观 测。对建筑物表面及内部可能产生 裂缝的部位应预埋设备，进行定期 观测或临时采用适宜方法进行探 测。 裂缝监测的方法 1）测微器法2）测缝针3）超声波 检测 变形监测数学模型指什么？有哪 些？ 表示建筑物的变形与产生变形的 各因素之间的关系的函数，称为变 形监测数学模型。 统计分析模型、确定性模型、混合 模型、灰色系统分析模型、时间序 列分析模型、神经网络模型 变形监测数学模型的分类。 第一类是基于数学统计的数学模 型，有回归、时间序列、灰色系统； 第二类是基于力学理论的数学模 型，有数值数学模型；第三类是人 工智能数学模型，有神经网络模 型。 现代GPS监测技术有哪些（论述 题） 1）GPS实时监测技术；基本思想： 在基准站上安置一台GPS接收机， 对所有可见GPS卫星进行连续观 测，并将其观测数据通过无线电传 输设备发送给流动站，流动站接收 基准站传输的观测数据，然后根据 相对定位原理，实时地计算并显示 用户站的三维坐标及其精度。2） GPS一机多天线监测技术；系统设 计原则：先进性、可靠性、自动化、 易维护、经济性；基本思想：在不 改变己有GPS接收机结构的基础 上，通过一个附加的GPS差分信号 分时器连接开关将多个天线阵列 与同一台接收机连接，通过GPS 数据处理后可获得变形体的变形 规律。组成：控制中心，数据通信， GPS多天线控制系，野外供电系 统。 GPS在变形监测中的应用优势 1）各监测站之间无需通视，是相 互独立的观测值2）GPS可以实现 全天候定位，可以在暴风雨中进行 监测3）GPS测定位移自动化程度 高。所测三维坐标可直接存入监控 中心服务器，并进行安全性分析。 4）GPS定位速度快，精度高。 监测资料的编整的一般规定 监测资料整编包括平时资料整理 和定期资料编印。 平时资料整理包括：适时检查各 观测项目原始观测资料和巡视检 查记录的正确性、准确性和完整 性；及时进行各观测物理量的计 算，填写数据记录表格；随时点绘 观测物理量的过程线图考察和判 断侧枝的变化趋势；随时整理巡视 检查记录，补充和修正，确保资料 的衔接与连续性。 定期资料编印包括：汇集工程监 测的相关资料、报告、文件；对各 项观测物理量进行统计和校对；绘 制各观测物理量的分布特征图，有 关因素的相关图；分析各观测量的 变化，提出意见；对资料进行全面 复核，汇编并说明，刊印成册，建 档保存。 整编资料的审查包括完整性审查， 连续性审查，合理性审查，争辩说 明的审查。 监测资料的定期编印应包含哪些 内容？ ①汇集工程基本概况/监测系统布 置和各项考证资料/以及各次巡检 资料和有关报告、数据等 ②在平时资料整理的基础上，对整 编时段内的各项观测物理量按时 序进行列表统计和校对，此时如发 现可疑数据，一半不宣删改，应加 注说明提醒读者注意 ③绘制能表示各观测物理量在时 间上和空间上的分布特征网，以及 有关因素的相关关系图 ④分析与观测物理量及其对工程 安全的影响，并对影响工程安全的 问题提出运行和处理意见 ⑤对上述资料进行全面复核，汇 编，并附以整编说明后，刊印成册， 建档保存，采用计算机数据系统进 行资料存储和整编，整编软件应具 有数据导入，修改，查询，以及整 编图表的输出打印功能，还应复制 软盘备份 如何对检测资料分析（论述题） 常用的分析方法有作图分析，统计 分析，对比分析和建模分析 监测资料的分析一般分为定期分 析和不定期分析。1．定期分析： １）施工期资料分析２）运营初期 资料分析３）运行期资料分析 ２．不定期分析：有特殊需要时才 专门进行的分析，如遇洪水，地震 等。 监测数据的预处理内容及为什么 要进行预处理 内容：监测物理量的转换、监测 数据的粗差检查、以及系统误差的 检验等。 原因：1）监测数据可能不是我们 想要的格式，必须将其转换成我们 需要的数据格式2）对任何一个监 测系统，其观测数据中或多或少会 存在粗差，在变形分析的开始有必 要先对观测数据进行预处理，将粗 差剔除。 建筑物沉降监测的主要方法有那 些？监测项目的内容有哪些？步 骤有哪些？数据分析处理包括？ 方法：精密水准法、沉降仪量测 法、三角高程。 内容：1）基础沉降2）水平位移 3）滑坡监测4）裂缝监测5)内部 监测。 步骤：1）沉降监测方案研究与技 术设计2）沉降监测仪器检验3） 沉降监测点位布设4）沉降监测数 据采集5）沉降监测数据处理6） 沉降量计算与分析7）沉降量报表 8）沉降量过程曲线绘制9）沉降 监测报告编写。 数据分析处理：1）进准网数据处 理，当基准网独立监测时，基准为 可以独立平差计算2）各周期数据 处理，各周期监测后进行数据平差 计算。 建筑物内部监测包括的内容 ①位移监测②应力/应变监测③温 度监测④地下水位及渗流监测⑤ 挠度监测⑥裂缝监测等 建筑物基础沉降数据处理包括哪 些内容？ 1）基准网数据处理； 2）各周期数据处理。 建筑物沉降监测项目： 1）基础沉降2）水平位移3）滑坡 监测4）裂缝监测5)内部监测。方 法：1）沉降监测方案研究与技术 设计2）沉降监测仪器检验3）沉 降监测点位布设4）沉降监测数据 采集5）沉降监测数据处理6）沉 降量计算与分析7）沉降量报表8） 沉降量过程曲线绘制9）沉降监测 报告编写。 建筑物倾斜监测的方法有哪些？ 纵横距投影法：当测定偏距e的 精度要求不高时，可以采用纵横距 投影法； 角度前方交会法：当测定偏距e 的精度要求较高时，可以采用角度 交会法； 任意点置镜方向交会法：当建筑 物属于非刚体变形，建筑物在施工 阶段其楼体上变形点无法置镜时 采用； 激光垂准法：当需要计算建筑物 某轴线的倾斜度时采用。 工业与民用建筑物变形监测的监 测方案及技术设计有哪些。 精度设计：按《建筑物沉降监测规 范》规定，一般建筑物应反映1mm 的沉降量，这就要求监测精度要高 于±1mm，一般按二等水准测量技 术规定执行。对于研究性的监测， 应采用一等水准测量技术指标。在 实施监测时，某些技术要求要高于 相应等级。②仪器选择：根据规范 的要求，一般采用S1级精密水准 仪（光学或电子）。对于非常重要 建筑或沉降量较大地区的沉降监 测、高速公路等，也可采用三等水 准测量技术指标实施监测。 变形监测实例的内容、方法、数据 分析、处理要求。 工业与民用建筑物变形监测的主 要监测项目： 1.沉降监测 2.水平位移监测 3.倾斜监测 4.裂缝监测 5.振动频率监测。 桥梁变形监测的主要内容：桥梁 墩台变形观测；塔柱变形观测；桥 面挠度观测；桥面水平位移观测。 方法：1）垂直位移监测2）水平 位移监测3）挠度观测。 基坑工程监测内容及方法？ 内容：包括围护结构和周围环境 两大部分。围护结构包括维护撞 墙、水平支撑、围檀、和围梁、立 柱、坑底土层和坑内地下水等，周 围环境包括周围土层、地下管线、 周围建筑和坑外地下水等。 方法：水平位移监测：极坐标法、 前方交会法、视准线法等；沉降监 测：精密水准测量、精密三角高程 测量、液体静力水准测量。 基坑工程监测的项目有哪些？ 桩墙顶部水平位移和沉降；深沉水 平位移；基坑回弹；土体分层沉降； 结构内力；坑外地下水；周围环境。 基坑监测的数据处理有哪些？ 监测前应设计各种不同的外业记 录表格，表格中的数据不得随意更 改；外业监测数据应尽快计算处 理，并提交日报表或技术报告，必 要时还需要提交各种监测图；工程 结束应提交完整的监测技术总结 报告。 基坑施工监测周期和预警值一般 怎样确定？ 基坑监测贯穿基坑开挖和地下结 构施工的全过程，即从基坑开挖第 一批土到地下结构施工至标高，基 坑越大，施工时间越长，监测期限 就越长 确定预警值时应注意下列基本原 则：1满足现行相关规范和规程的 要求2满足工程设计的要求3考虑 与主管部门对所辖保护对象的要 求4考虑工程质量，施工进度，技 术措施和经济等因素 盾构隧道施工监测的项目？ 1）土体介质的监测：地表的沉降 监测，土地分层沉降和深层位移监 测，土体回弹测量，土体应力和孔 隙水压力测量（2）周围环境的监 测：相邻房屋和重要结构物的变形 监测，相邻地下管线的变形监测 （3）隧道变形的监测：隧道沉降 和水平位移监测，隧道断面收敛位 移监测，隧道应变和预制管片凹凸 接缝处法向应力测量 数据整理：1）校核各项原始记录， 检测各次变形监测值的计算是否 有误2）变形值计算3）绘制各种 变形过程线、建筑物变形分布图。 分析：1）成因分析2）统计分析3） 变形预报和安全判断。 水工建筑物变形监测 主要项目： ①水文：水位，降水，波浪，冲淤， 气温，水温； ②变形：地基，裂缝，接缝，边坡 ③渗流：坝体，坝基，绕渗，渗流 量，地下水，水质 ④应力：应力土壤，混凝土，钢筋， 钢板，接触面，温度 ⑤水流：压强，流压，掺气，消能 ⑥地震：振动 监测方法：1）水平位移监测，2） 垂直位移监测 边坡工程主要项目内容有哪些？ 外部变形监测周期和预警值一般 怎样确定？ 内容：1）地表位移裂缝2）地下 位移裂缝3）地声4）应变5）地 下水位，孔隙水压力，河库水位， 泉流量6）降雨量，地温，地震。 确定方法：施工阶段的边坡监测 贯穿边坡施工的全过程不同的边 坡工程：由于边坡的类型，规模， 所处阶段，以及边坡变形速率等不 同，其监测期限和频率不同，监测 周期根据边坡类型、规模、所处阶 段以及边坡变形速率影响。预警值 的确定要参照现行规范和规程的 规定值、设计预估值和经验类比 值，从变形总量和变形速率两方面 加以控制。 模型建立思想、过程、优势、依 据 统计分析模型思想：虽然建筑物 变形和各变形因素之间的关系复 杂，但从数理统计的理论出发，对 建筑物的变形量与各种作用因素 的关系，在进行了大量的试验和观 测后，仍有可能找出它们之间的一 定的规律性。这种方法称为回归分 析法，建立起来的数学模型称为统 计分析模型。 逐步回归过程步骤：1）首先根据 经验或对变形值与外界作用因子 间的初步分析，确定回归方程的初 选模型及各个因子2）经回归计算 建立回归方程，在此方程中找出系 数|ai|为最小者，并将其剔除回归 方程后，重新进行回归计算，建立 新的回归方程。3）计算第一次回 归方程的残差平方和Q2以及新的 回归方程之残差平方和Q’2。求 出△Q2=Q2-Q’2，组成统计检验量 并进行f检验。若检验表明该因子 作用不显著，则正式剔除回归方 程，否则应保留在方程内。然后再 对第二个系数|ai|较小的因子进 行显著性检验，一直到全部因子检 验结束为止。4）对最后所建立的 回归方程作回归效果显著性检验。 如不理想，加入一些备选因子并对 新加入的因子逐个进行显著检验。 直到各个因子作用都显著且回归 效果也很理想，就可以得到所需最 佳回归方程。 优势：可以描述随机变量与其他 变量之间的相关关系，是对随机变 量的静态描述。 灰色系统分析模型：优势：首先 是它把离散数据视为连续变量在 其变化过程中所取的离散值，从而 可利用微分方程式处理数据；而不 直接使用原始数据而是由它产生 累加生成数，对生成数列使用微分 方程模型。这样，可以抵消大部分 随机误差，显示出规律性。 灰色关联分析：1）构造灰色关联 因子集2）灰色关联度计算公式3） 灰色关联序 时间序列分析模型：基本思想： 对于平稳、正态、零均值的时间序 列{xt}，若xt的取值不仅与其前 N步的各个取值x（t-1），x （t-2），…x（t-n）有关，而且还 与前M步的各个干扰a（t-1），a （t-2），…a(t-m)有关，则按多元 线性回归的思想，可得到最一般的 ARMA模型。 建模步骤：1）数据获取与预处理 2）模型结构选择3）模型结构调 整4）模型参数估计5）模型适用 性检验6）适用模型 优势：是动态模型，是对随机过 程的动态描述。 统计模型的建立及三大类的不同 特点。（综合题） 根据数理统计，对建筑物的变形量 与各种作用因素的关系，在进行了 大量的试验和观测后，仍然有可能 寻找出它们之间的规律性，这种处 理方法称为回归分析法。建立起来 的数学模型称为统计分析模型。 统计分析模型包括：一元线性回归 模型、多元线性回归模型、逐步回 归分析模型。