变形监测数据处理
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变形监测:对监测对象或物体(变形体)进行定期测量,确定其空间位置随时间的变化
变形体:地球到一个工程建筑物块体,包括自然和人工构筑物
变形监测的内容:工民建(基础的沉陷观测与建筑物本身的变形)、水工建筑物(土坝:水平位移、垂直位移、裂缝;混凝土坝:垂直位移、水平位移、伸缩缝;地面沉降)
目的:掌握变形体的实际性状,为判断其安全提供必要的信息
意义:实用上,掌握各种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,以便及时发现问题并采取措施;科学上,更好理解变形机理,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有效的变形预报模型
范围:全球性变形研究、区域性变形研究、工程和局部性变形研究
变形观测的内容:工民建、土工建筑物、水土建筑物、地表沉降、桥隧建筑物
变形的分类:按研究范围分类:全球性的、区域性的、局部性的;按时间特性分类:运动式;动态式;静态变形;动态变形
变形观测的特点:精度要求高、定期观测、综合应用各种观测方法和技术、数据处理要求严密、需要多学科知识的配合
变形影响因子:影响建筑物变形的原因
变形体几何模型:参考点、目标点以及他们之间的连线
观测点:是位于可能变动物体上的控制点,其应选择在能反映变形体变形特征又便于监测的位置
基准点:是远离变形区域,稳定可靠的已知点,其分为高程基准点和平面基准点。基准点应选在地基稳固、便于监测和不受影响的地点
工作基点:是离监测点不远,变动可能性较小的控制点,其点位应稳固,便于监测。
变形监测网:为了采集变形体的变形信息而布设的网
参考网:必要的基准构成的网
绝对网:有部分点的设在变形体外的监测网
相对网:网的全部的都在变形体上的监测网
基准线法:通过建筑物轴线或平行于建筑物轴线的固定不动的铅直平面为基准面,根
据它来测定建筑物的水平位移
视准法:在两固定点间设置经纬仪的视线作为基准线,定期测量观测点到基准线间
的距离,求定观测点水平位移量的技术方法
激光准直法:测量测点偏离基准线垂直距离的过程,它以观测某一方向上点位相对于基
准线的变化为目的,包括水平准直和铅直两种
引张线法:柔性弦线两端加以水平拉力引张后自由悬挂,则它在竖直面内呈链线形状,在水平面上投影应是一条直线,利用此直线作为基准线可以测定附近测点的横向偏离值的方法
挠度测量:建筑物在竖直平面内各不同高程点相对于底点的水平位移
倾斜测量:测定目标物在竖直平面内相对于水平基准或铅垂基准线(面)的挠度曲线
正倒镜投点法:用正镜和倒镜照准A点后,再倒转望远镜投点的方法
液体静力水准:利用静止液面的原理来传递高程的方法,利用连通管原理测量各点处容器内液面高差的变化以测定垂直位移的观测方法
变形监测网的灵敏度:监测网发现某一网点变形位移矢量的能力大小的一种度量
常规大地测量方法:精密高程测量、精密距离测量、角度测量、重力测量
优缺点:优点:能够提供变形体整体的变形状态;观测量通过组成网的形式可以进行测量结果的校核和精度的评定;灵活性大,能够适用于不同的精度要求,不同形式的变形体和不同外界条件。缺点:劳动强度大;难以实现连续监测、自动化程度低
特殊测量方法:液体静力水准测量、准直测量、应变测量、倾斜测量
特色、使用范围
液体静力水准测量原理:利用连通管原理测量各点处容器内液面高程的变化来测定垂直位移液面高度的测量方法:目视法;目视接触法;其他一些方法
影响精度的原因:仪器误差:仪器安置误差;液体静力水准仪观测头倾斜所引起的误差;观测头的组合部件由于温度变化而产生的误差;量测设备误差;液体漏损带来的误差;
外界条件的影响:温度对液体静力水准测量精度的影响;气压变化对液面位置的影响;液体静力水准仪容器中液体蒸发的影响;液体污染影响
分析测小角法的精度:角度观测的测回数视仪器精度(应使用不低于DJ2的经纬仪)和位移观测精度要求而定。位移的方向根据Δβ的符号确定。
分析活动站牌法与经纬仪准直法的异同
引张线的组成、读数方法
倾斜测量方法:直接测量:锤球法;经纬仪投影;测水平角;光学垂准仪;激光铅;间接测量:水准测量;倾斜仪测量;液体静力水准测量
挠度测量方法:测定建筑物受力后挠曲程度的工作称为挠度观测,悬锤法;精密水准法;全站仪观测法;GPS观测法;静力水准观测法;测斜仪观测法;摄影测量法;专用挠度仪观测法
投点测量的方法
GNSS在变形监测中的应用:测站间无需通视;同时提供监测点的三维位移信息;全天候监测;监测精度高;操纵简便,易于实现监测自动化;GPS大地高可直接用于垂直位移测量InSAR在变形监测中的应用
近景摄影测量的优缺点、变形监测中的应用:可以同时测定变形体上任意点的变形;提供完全和瞬时的三维空间信息;大量减少野外的测量工作量;可以不需要接触被测物体;通过摄影底片,可以观测到变形体以前的状态
三维激光扫描的分类、变形监测中的应用
结合实例制定变形监测方案
变形精度、频率、周期方面的要求:精度要求和规定:精度高,典型精度是1mm或相对精度为10-6;不同工程建筑物,精度要求差别比较大。同类建筑物,根据其结构、形状不同,要求精度也有差异,即使是同一建筑物,不同部位的精度要求也不同。频率要求和规定:频率取决于变形大小、速度以及观测目的,频率大小要能反应出变形体的变形规律,并可随单位时间内变形量的大小而定。变形量大,增大监测频率,变形量小或建筑物趋于稳定时,可减小检测频率
举例说明基准点、观测点的布设要求
变形监测网分析灵敏度的实质
**************************************概念**********************************************
水准基点:构造埋设稳定不变且长期保存的沉陷观测的基准点
垂直位移:通常采用水准测量的方法,多次重复测定埋设在移动区或变形体上的
观测点相对于基准点的高差随时间的变化量
水平位移:测定变形体的平面位置随时间而产生的位移大小, 位移方向, 并提供变
形趋势及稳定预报而进行的测量工作
深埋双金属标:用膨胀系数不同的两根金属管(如钢和铝),底部埋在基岩中或稳定可靠的土层中,用套管与周围土层隔离,根据温度变化修正标志点高程的水准点