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变形监测复习资料
2010-06-23 21:38:30| 分类：测绘行业阅读160 评论0 字号：大中小订阅
第一章引论
1．变形监测的意义、内容与目的
基本概念：
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
变形体的范畴：全球性变形研究（空间大地测量）、区域性变形研究（GPS）、工程和局部性
变形研究（地面常规测量技术、地面摄影测量技术、特殊和专用的测量手段、以及以GPS
为主的空间定位技术）
外部变形观测：对于混凝土坝，以混凝土重力坝为例，由于水压力、外界温度变化、坝体自
重等因素的作用，其主要观测项目主要为垂直位移、水平位移以及伸缩缝的观测，这些内
容通常称为外部变形观测。
内部观测：为了了解混凝土坝结构内部的情况，还应对混凝土应力、钢筋应力、温度等进行观测，这些内容通常称为内部观测。
水平位移观测：主要包括在同一高程面上不同点位在垂直于建筑物轴线方向的水平位移,在
同一铅垂线上的不同高程面上的水平位移,及任意点在任意方向上水平位移。
1）变形监测的内容
变形监测的内容
1）工业与民用建筑物：主要包括基础的沉陷观测与建筑物本身的变形观测
2）水工建筑物：对于土坝，其观测项目主要为水平位移、垂直位移、渗透以及裂缝观测。
3）地面沉降：对于建立在江河下游冲积层上的城市，由于工业用水需要大量地吸取地下水，而影响地下土层的结构，将使地面发生沉降现象。对于地下采矿地区，由于在地下大量的采
掘，也会使地表发生沉降现象
2）变形监测的目的和意义
变形监测的目的和意义：具有实用上的意义，主要是掌握各种建筑物和地质构造的稳定性，
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为安全性诊断提供必要信息，及时发现问题，以便采取措施；具有科学上的意义，包括更好
地理解变形的机理，验证有关工程设计的理论和地壳运动的假说，进行反馈设计，以及建立
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隧道变形监测数据的分析处理
作者：赵亮
来源：《中国科技纵横》2015年第21期
【摘 要】概述了现场监控量测在隧道施工中的重要性；阐述了利用线性回归分析法对测量数据进行分析的原因及其数学模型、公式选取；论述了如何用方差 S判断曲线是否与原始数据吻合及如何利用相关系数 r判断线性回归曲线与原始数据的相关性；实例说明如何从众多拟合曲线中确定哪种最符合现场实际情况并推断隧道趋于稳定状态的时间；介绍了当前开发出的隧道变形监测数据分析处理系统。
【关键词】监控量测 线性回归分析法 数据分析处理系统
1 引言
现场监控量测是隧道施工中的重要组成部分，是监控围岩与结构稳定性的重要手段，同时也是施工管理中不可缺少的重要环节。在施工过程中，对围岩、支护结构的受力和变形进行跟踪量测，加以分析处理，并及时反馈，以判定隧道围岩的稳定状态以及所定支护结构参数和施工的合理性[1]，为隧道在不同地质条件下合理选择开挖方法、支护方式、支护时间提供科学的依据，为变更设计、修改支护参数和指导施工提供直接信息。
当前大多数监测单位重视监测仪器的开发、数据的采集，但却疏忽了量测数据的处理和反馈。从目前国内隧道监控量测数据处理的现状来看，信息化水平较低，监测数据的处理、应用主要通过经验的、感性的认识，缺乏实用、高效的监控量测数据分析、处理技术，监测工作难以发挥真正的作用。
2 线性回归分析法
2 1 荷载—变形之间关系的数学模型
由于现场量测所得到的原始数据具有一定的离散性，其中包含着测量误差甚至测量失误，所以必须加以整理并进行系统的数学处理，才可以直接利用这样的数据。这样既可以将同一测量断面的各种测量数据进行对比、印证，确认其可靠性，又可以探求出围岩变形或支护系统的受力随着时间变化规律、空间分布规律，判定其稳定状态。
变形监测数据处理与分析方法研究
变形监测是指在建筑物、桥梁、隧道等工程结构物的施工过程中，对其形态、位置、高度、长度、宽度等几何参数进行连续或定期的监测和分析。变形监测对于工程安全控制、质量控制以及后期维护具有重要意义。然而，变形监测数据通常受到多种因素的影响，如测量误差、环境变化、设备老化等，导致数据处理与分析的难度较大。因此，本文旨在探讨变形监测数据处理与分析方法的研究现状、方法与技术、应用与实验，以及未来研究方向和挑战。
变形监测是工程领域的重要组成部分，可以提供工程结构物的实时变形信息，有助于及时发现和解决潜在的安全隐患。变形监测数据处理与分析方法的优化和提高，可以帮助工程师更好地理解和掌握工程结构物的变形特征和规律，为采取有效的控制措施提供科学依据。
随着变形监测技术的不断发展，国内外研究者已经提出了一系列变形监测数据处理与分析方法。例如，基于最小二乘法、卡尔曼滤波法、灰色理论、神经网络等方法的监测数据预处理和滤波技术；基于多元统计、灰色系统理论、支持向量机等方法的模式识别和分类技术；以及基于数值模拟、有限元分析、地理信息系统等方法的预测和评估技术。同时，研究者们在变形监测数据融合、多尺度分析、不确定性评价等方面也取得了一定的研究成果。
变形监测数据处理与分析方法包括数据采集、数据处理和分析三个阶段。
数据采集阶段：主要采用水准仪、全站仪、GPS等测量仪器进行监测数据的收集。同时，为了提高监测效率和精度，研究者们不断探索新型的传感器、测量方法和优化监测网络布设方案。
数据处理阶段：主要包括数据预处理、滤波与去噪、数据插值与拟合等技术。预处理过程中，需要对原始数据进行检查、整理和编辑，以消除错误和异常值。滤波与去噪技术可有效减小监测数据中的随机误差和噪声干扰。数据插值与拟合则可通过对相邻测点的数据进行插值计算，得到更多位置的变形信息。
数据分析阶段：采用数理统计、数值模拟、机器学习等技术对处理后的数据进行深入分析。例如，通过建立数学模型对变形量进行预测，利用分类器对变形类型进行识别，以及基于GIS技术进行空间分析和可视化表达等。
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1.变形监测的概念，目的，意义？
概念：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。
目的：首要目的是掌握变形体的实际性状，为判断其安全提供必要的信息，其次获得变形体变形的空间状态和时间特性，同时还要解释变形的原因。
意义：实用上的意义：主要掌握各建筑物和地质构造的稳定性，为安全性诊断提供必要的信息，以便及时的发现问题并采取措施。科学的意义：更好的理解变形的机理，验证有关工程设计的理论和地壳运动的假说，进行反馈设计以及建立正确的预报变形的理论和方法。
2.变形体：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。包括自然和
人工的构筑物。(对可能产生变形的各种自然的或人工的建筑物或构筑体的统称)
3.变形监测的内容及其分类
分类：（1）按研究范围分类：全球性的、区域性的、局部性的（2）按时间特性分类：运动式、动态式 静态变形:空间位置随时间的变化特性,占多数; 动态变形:变形体空间位置在外力作用下,在某一时刻的变化.
内容：应根据建筑物的性质和地基情况来定。
（1）工业和民用建筑：对于基础而言：内容是均匀沉陷和不均匀沉陷；对建筑物本身而言：是倾斜和裂缝观测； 对工业企业等各种设备而言：是水平位移和竖直位移； 对高大建筑物：还应观测瞬时变形、可逆变形、扭转；位移、垂直位移、渗透以及裂缝观测
（3）钢筋混泥土建筑物：外部观测：水平位移、垂直位移、伸缩缝的观测 内部观测
（4）地表沉降：定期进行观测，掌握其沉降与回升的规律。
4.引起变形的因素？
（1）人类开发自然资源的活动会破会地壳上部平衡，造成地面变形。（2）人口密集的地方大量抽去地下水，造成地面沉陷。（3）地下采矿引起矿体上方岩层移动。（4）地壳中的应力长期的积累 （6）与工程本身相联系的勘测、设计、施工、运营产生。
5.变形观测的特点？
（1）精度要求高（2）周期性重复观测（3）综合运用各种观测方法（4）数据处理要求严密（5）需要多学科知识的配合
