地壳变形91地倾斜观测

第1章变形监测概述一、什么是工程建筑物的变形？对工程建筑物进行变形监测的意义何在？工程建筑物的变形：由于各种相关因素的影响，工程建筑物及精密设备都有可能随时间的推移发生沉降、位移、挠曲、倾斜及裂缝等现象，这些现象统称为变形。

变形监测：利用专门的仪器和设备测定建（构）筑物及其地基在建（构）筑物荷载和外力作用下随时间而变形的测量工作。

内部变形监测内容主要有工程建筑物的内部应力、温度变化的测量，动力特性及其加速度的测定等；外部变形监测又称变形观测，其主要内容有建（构）筑物的沉降观测、位移观测、倾斜观测、裂缝观测、挠度观测等。

意义：通过变形监测，可以检查各种工程建筑物及其地质构造的稳定性，及时发现问题，确保工程质量和使用安全；更好地了解建（构）筑物变形的机理，验证有关工程设计的理论和地壳运动的假说，建立正确的变形预报理论和方法；以及对某种工程的新结构、新材料和新工艺的性能作出科学的客观评价。

二、工程建筑物产生变形的主要原因，及变形的分类？原因：(1) 自然条件及其变化：建筑物地基的工程地质、水文地质、大气温度的变化，以及相邻建筑物的影响等。

(2) 与建筑物本身相联系的原因：如建筑物本身的荷重、建筑物的结构、形式以及动荷载的作用、工艺设备的重量等。

(3) 由于勘测、设计、施工以及运营管理方面的工作缺陷，还会引起建筑物产生额外变形。

分类：(1)按变形性质可以分为周期性变形和瞬时变形(2)按变形状态则可分为静态变形和动态变形三、变形监测的主要任务和目的？任务：是周期性地对拟定的观测点进行重复观测，求得其在两个观测周期间的变化量；或采用自动遥测记录仪监测建（构）筑物的瞬时变形。

目的：(1)监测——以保证建（构）筑物的安全为目的，通过变形观测取得的资料，可以监视工程建筑物的变形的空间状态和时间特性；在发生不正常现象时，可以及时分析原因，采取措施，防止事故发生，以保证建（构）筑物的安全。

（变形的几何分析）(2)科研——以积累资料、优化设计为目的，通过施工和运营期间对建筑物的观测，分析研究其资料，可以验证设计理论，所采用的各项参数与施工措施是否合理，为以后改进设计与施工方法提供依据。

测绘学名词（第三版）大地测量学名词选登（4)土也形改正topographic correction重力值归算时，顾及重力点周围地形起伏的质量所加的改正。

差分 G PSdifferential GPS通过在固定测站和流动测站上进行同步观测，利用在固定测站上所测得GPS定位误差数据改正流动测站上定位结果的卫星定位。

静态定1(立static positioning确定静态测站位置的定位。

云力态定1立 kinematic positioning确定动态测站位置的定位。

相对定1立 relative positioning通过在多个测站上进行同步观测，测定测站之间相对位置的定位。

单点定1立 point positioning利用单台接收机的观测数据测定观测点位置的卫星定位。

单差相位观测 single difference phase observation 在卫星定位中，两站对同一卫星单程相位观测值之差。

双差相位观测 double difference phase observation 在卫星定位中，两站对两颗卫星所作的单差相位观测值之差。

三差相位观测 triple difference phase observation 在卫星定位中，两站对两颗卫星在相邻历元所作的双差相位观测值之差。

周跳 cycle slip在GPS载波相位观测中，因卫星信号失锁引起的相位整周跳变。

相位模糊度解算 phase ambiguity resolution 在GPS载波相位观测的数据处理中，恢复所丢失的相位整周数的技术。

法伊改正 Faye correction在重力归算中空间改正与地形改正之和。

地壳均衡改正 isostatic correction根据地壳均衡假说，对重力值所加的改正。

层间改正 plate correction在重力归算中移去过重力点的水准面与大地水准面之间的质量所加的改正。

布格改正 Bouguer correction在重力归算中空间改正与层间改正之和。

建筑物变形观测与动态位移监测3.1 变形概述建筑物在工程建设和使用过程中，由于基础的地质结构不均匀，土壤的物理性质不同，土基的塑性变形，地下水位的变化，大气温度的变化，建筑物本身的荷重（如风力，震动等）的作用，会导致工程建筑物随时间的推移发生沉降，位移，扰曲，倾斜及裂缝等现象。

这些现象统称为变形。

工程建筑物的变形，按其类型可以分为：静态变形和动态变形.静态变形通常是指变形观测的结果只表示在某一时期内的变形值，也就是说，它只是时间的函数；动态变形是指在外力影响下而产生的变形，故它是以外力为函数来表示的动态系统对于时间的变化，其观测结果是表示建筑物在某一时刻的瞬时变形.变形按时间长短可分为：长周期变形（建筑物自重引起的沉降和变形），短周期变形（温度变化引起的变形）。

按研究的范围可以分为：全局性变形，区域性变形，局域性变形。

按成因可以分为：人工干预变形，自然原因变形，综合原因变形。

3.2 变形观测概述3.2.1.变形观测所谓变形观测，是用测量仪器或者专用仪器测定建筑物及地基建筑物在荷载和外力作用下随时间变形的工作.通过变形观测，可以检查、各种工程建筑物和地质构造的稳定性，及时发现问题，确保质量和使用安全；更好的了解变形的机理，验证有关工程设计的理论和地壳运动的假说，建立正确的预报变形的理论和方法；以及对某种新结构，新材料，新工艺的性能做出科学的客观的评价。

变形观测属于安全监测。

变形观测有内部观测和外部观测两方面。

内部观测内容由建（构）筑物的内部应力，温度变化的测量，动力特征及其速度的测定等，一般不由测量工作者完成。

内部观测与外部观测之间有着密切的联系，应同时进行，以便互相验证和补充。

外部观测的内容主要有沉降观测，位移观测，倾斜观测，裂缝观测和扰度观测等.1、沉降观测它是指建筑物及其基础在垂直方向上的变形(也称垂直位移).沉降观测就是测定建筑物上所设观测点(沉降点)与基准点(水准点)之间随时间的变化的高差变化量.通常采用精密水准测量或液体静力水准测量的方法进行.2、水平位移观测它是指建筑物在水平面内的变形,其表现形式为在不同时期平面坐标或距离的变化.建筑物水平位移观测是测定建筑物在平面位置上随时间变化的移动量. 测定水平位移的方法很多,有常规的地面控制测量方法,如导线,前方交会法等;也有各专用方法,如基准线法,正、倒垂线法等3、倾斜位移观测它是指建筑物因为地基的不均匀沉降或其他原因造成的.建筑物倾斜位移分为两类:一类表现为以不均匀的水平位移为主;另一类则表现为以不均匀的沉降为主.倾斜观测是用经纬仪,水准仪或其他专用仪器测量建筑物的倾斜随时间变化的工作.对于上述两种倾斜一般采用不同的观测方法,前者可采用先测出水平位移然后计算倾斜的方法,即所谓的“直接法”;后者可通过测量建筑物基础相对沉降的方法进行测定,即先测出沉降后计算倾斜的方法,也就是所谓的“间接法”.4、裂缝观测它是指建筑物基础的不均匀沉降，温度的变化和外界各种荷载的作用，使得建筑物内部的应力大大超过了允许的限度，使得建筑物的结构产生裂缝。

测绘中的地壳形变监测与地震监测方法地震是地壳运动的一种表现，同时也是人类社会面临的自然灾害之一。

了解地壳运动和地震的发生机理对于地质灾害防治具有重要意义。

测绘技术在地壳形变监测和地震监测中发挥着重要的作用，本文将探讨测绘中的地壳形变监测与地震监测方法。

地壳形变是地球地壳发生变形的过程，主要表现为地壳的扭曲、抬升、下沉等现象。

测绘中的地壳形变监测是通过测量和分析地壳变形的方法来了解地球内部构造和运动规律。

地壳形变监测可以通过测量地表的形变来获得，主要包括水准测量、GNSS测量、形变测量等方法。

水准测量是一种用于测量地表高程差异的方法。

通过设置水准测量点，测量点之间的高差变化可以提供地壳形变的信息。

这种方法适用于小面积范围内的地壳形变监测。

然而，由于水准测量需要密集的测量点布设以及长期观测，成本较高且时间较长，因此在大范围地壳形变监测中较少应用。

GNSS测量是一种广泛应用于地壳形变监测的方法。

通过使用全球卫星定位系统（GNSS）接收机测量地面上的GPS信号，可以获得高精度的位置信息。

通过多次测量，可以检测到地球运动所引起的位置变化。

GNSS测量具有测量范围大、精度高、实时性好等优点，广泛应用于地壳形变监测和地震预警中。

除了GPS测量，形变测量也是一种常用的地壳形变监测方法。

形变测量是通过使用测绘仪器，如倾斜仪、应变计等，测量地表的倾斜、伸缩等变形情况。

形变测量适用于较小范围内地表变形监测，如测量桥梁、建筑物等的变形情况。

地震监测方法是为了预测和预警地震活动而采用的监测手段。

地震监测需要监测地震活动的前兆信号、震源参数以及地震波传播路径等信息。

测绘技术在地震监测中起到关键的作用。

地震监测的前兆信号包括地震前的地壳形变、地磁场变化等。

地壳形变监测可以通过上文提到的水准测量、GNSS测量等方法获得。

地磁场变化可以通过磁场观测站进行监测。

这些前兆信号的变化可以用来判断地震的危险性和可能的发生时间。

此外，地震监测还包括对地震波传播路径的监测。

测绘基础知识-变形观测变形观测的概念：变形是指变形体在各种荷载作用下，其形状、大小及位置在时间域或空间域的变化。

变形监测又称为变形测量或变形观测，变形测量则是对设置在变形体上的观测点进行周期性地重复观测，求得观测点各周期相对于首期的点位或高程的变化量。

变形体用一定数量的有代表性的位于变形体上的离散点（称监测点或目标点）来代表，监测点的变形可以描述变形体的变形。

变形分类：1）变形体自身的形变。

变形体自身的形变包括：伸缩、错动、弯曲和扭转四种变形，2）变形体的刚体位移。

刚体位移则含整体平移、整体升降、整体转动和整体倾斜。

变形监测分类：（1）静态变形监测，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，静态变形通过周期测量得到。

（2）动态变形监测，动态变形指在外力（如风、阳光）作用下产生的变形，它是以外力为函数表示的，动态变形需通过持续监测得到。

变形观测对象1）研究全球性变形，如监测全球板块运动、地极运动、地球自转速率变化、地潮等；2）区域性变形研究，如地壳形变监测、城市地面沉降；3）工程和局部性变形研究，工程变形监测一般包括工程（构）建筑物及其设备以及其他与工程建设有关的自然或人工对象，这是本课程研究的主要内容。

工程变形的原因一、自然条件及其变化；二、与建筑物本身相联系的原因；三、勘测设计、施工及运营管理工作做的不合理，也会引起建筑物额外的变形。

变形监测的内容1）垂直位移（沉降）监测2）水平位移监测3）倾斜监测4）裂缝监测5）挠度监测6）日照和风振监测等变形观测的意义（1）首先是实用上的意义，主要是掌握各种工程建筑物的地质构造的稳定性，为安全诊断提供必要的信息，以便发现问题并采取措施；（2）其次是科学上的意义，包括更好地理解变形的机理，验证有关设计的理论和地壳运动的假说，进行反馈设计以及建立有效的预报模型对于工程的安全来说：监测是基础，分析是手段，预报是目的。

工程变形监测技术在工程和局部变形监测方面，地面常规测量技术、地面摄影测量技术、特殊和专业的测量手段、以及以GPS为主的空间定位技术等均得到了较好的应用。

变形观测的概念正文对建筑物及其地基由于荷重和地质条件变化等外界因素引起的各种变形（空间位移）的测定工作。

其目的在于了解建筑物的稳定性，监视它的安全情况，研究变形规律，检验设计理论及其所采用的计算方法和经验数据，是工程测量学的重要内容之一。

观测的主要内容变形观测主要包括沉降观测、位移观测、挠度观测、转动角观测和振动观测等。

此法的观测基准面由经纬仪的视准线和仪器竖轴建立。

根据测定观测点偏离值的方法不同，视准线法又分为测小角法和活动觇牌法。

20世纪60年代初，又采用了以激光束代替经纬仪视准线的激光经纬仪准直法和利用光干涉原理的波带板激光准直法。

这些方法虽然大大提高了照准精度，但仍不能克服大气折射的影响。

在某些特定条件（如水坝的廊道内）下，可采用引张线法，即用拉紧的钢丝作为基准线。

近年来在激光准直法和引张线法中已采用光电传感技术，实现了观测的自动化。

挠度观测测定建筑物受力后挠曲程度的工作。

观测方法是测定建筑物在铅垂面内各不同高程点相对于底部的水平位移值。

高层建筑物通常采用前方交会法测定。

对内部有竖直通道的建筑物，挠度观测多采用垂线观测，即从建筑物顶部附近悬挂一根不锈钢丝，下挂重锤，直到建筑物底部。

在建筑物不同高程上设置观测点，以坐标仪定期测出各点相对于垂线最低点的位移。

比较不同周期的观测成果，即可求得建筑物的挠度值。

如果采用电子传感设备，可将观测点相对于垂线的微小位移变换成电感输出，经放大后由电桥测定并显示各点的挠度值。

转动角观测观测建筑物或机械设备倾斜度的变化，计算其转动角的工作。

对某些建筑物，例如水坝，转动角的大小反映了它不均匀沉降的情况。

同沉降观测一样，可用精密水准测量或液体静力水准测量方法测定。

对一些精密机械设备，则需采用专门的转动角观测仪。

这类仪器主要由一个高灵敏度的气泡水准和一套精密的测微仪器组成。

当气泡居中时利用测微仪器进行读数，即得该处的倾斜度。

比较不同周期的倾斜度，可以求得观测周期间机械设备的转动角。

倾斜观测的方法和计划一、引言倾斜观测是一种常见的地质工程调查方法，用于评估土地或建筑物的稳定性。

通过倾斜仪或倾斜传感器测量和记录物体的倾斜角度，以获取相关的地质信息。

本文将介绍倾斜观测的基本原理、方法和计划。

二、倾斜观测的原理倾斜观测是基于物体的倾斜角度来分析地质结构的稳定性。

当土地或建筑物发生倾斜时，倾斜仪或倾斜传感器可以测量到物体相对于水平面的倾斜角度。

通过连续测量和记录，可以分析倾斜的趋势和速率，以判断土地或建筑物是否存在安全隐患。

三、倾斜观测的方法1. 选择合适的倾斜仪或倾斜传感器：根据具体的观测需求和场地条件，选择适合的倾斜仪或倾斜传感器。

常见的倾斜仪包括水平仪、测斜仪和倾斜传感器等。

2. 安装倾斜仪或倾斜传感器：将倾斜仪或倾斜传感器固定在需要观测的物体上，确保其与物体的安装位置稳固可靠。

同时，根据需要设置测量的起始位置和参考点。

3. 进行连续观测：启动倾斜仪或倾斜传感器，并进行连续观测。

根据实际情况，可以选择实时监测或定期记录的方式。

观测周期的选择应根据具体情况而定，一般建议在倾斜明显的情况下进行实时监测。

4. 数据处理与分析：根据观测数据，进行数据处理和分析。

常见的方法包括绘制倾斜曲线、计算倾斜速率和趋势等。

通过数据分析，可以评估土地或建筑物的稳定性，并及时发现异常情况。

四、倾斜观测的计划1. 确定目标和范围：在进行倾斜观测前，明确观测的目标和范围。

例如，是对整个建筑物进行观测，还是只对局部区域进行观测。

2. 制定观测计划：根据目标和范围，制定详细的观测计划。

包括观测设备的选择、安装位置的确定、观测周期的安排等。

同时，根据实际情况考虑观测的时间和经费预算。

3. 安装观测设备：按照观测计划，安装倾斜仪或倾斜传感器。

确保设备的安装位置准确、稳固，并进行必要的校准。

4. 进行连续观测：根据观测计划，启动倾斜仪或倾斜传感器，并进行连续观测。

根据实际情况，选择合适的观测方式，如实时监测或定期记录。

变形观测的主要内容变形观测是一种重要的地质勘探方法，通过对地质构造、地表形貌等进行观测和分析，可以揭示地质构造运动规律，为资源勘查和工程建设提供重要依据。

本文将介绍变形观测的主要内容，包括变形观测的概念、方法和应用。

一、概念。

变形观测是指通过对地质体的形变进行观测和分析，揭示地质构造运动的规律和特征。

地质体的形变包括水平位移、垂直位移、扭曲变形等，可以通过各种测量手段进行观测，如GPS定位、测斜仪观测、地面形变监测等。

变形观测可以帮助我们了解地质构造的活动程度，预测地质灾害的发生概率，为地质灾害防治和工程建设提供科学依据。

二、方法。

1. GPS定位。

GPS定位是一种常用的变形观测方法，通过在地表布设GPS测站，实时监测地表点的坐标变化，可以获取地表的水平位移和垂直位移数据。

利用GPS定位可以实现对地质体的形变监测，为地质构造运动提供准确的数据支持。

2. 测斜仪观测。

测斜仪是一种用于测量地表倾斜角度的仪器，可以对地表的扭曲变形进行观测。

通过布设测斜仪观测点，可以监测地表的扭曲变形情况，及时发现地质构造的活动特征。

3. 地面形变监测。

地面形变监测是利用遥感技术和地面观测手段，对地表形貌进行监测和分析。

通过遥感影像、激光雷达等技术，可以获取地表形变的数据，揭示地质构造运动的规律和趋势。

三、应用。

1. 地质灾害预测。

变形观测可以帮助我们对地质灾害进行预测和评估。

通过监测地质构造的形变情况，可以发现地质灾害的发生潜在性，及时采取防治措施，保护人民生命财产安全。

2. 工程建设。

在工程建设中，变形观测可以帮助我们了解地质构造的活动情况，及时调整工程设计方案，减少地质灾害的风险。

通过变形观测数据，可以为工程建设提供科学依据，保障工程的安全可靠性。

3. 资源勘查。

变形观测可以为资源勘查提供重要依据。

通过监测地质构造的形变情况，可以发现矿产资源的分布规律，指导资源勘查工作，提高勘查效率和准确性。

总结。

变形观测是一种重要的地质勘探方法，通过对地质构造的形变进行观测和分析，可以揭示地质构造运动的规律和特征。