变形监测技术与应用.docx

1.什么是变形? .什么是变形监测?变形监测的目的是什么?变形监测的意义? 变形监测的主要内容有哪些?答：变形是物体在外来因素作用下产生的形状和尺寸的改变。变形监测是对被监测的对象或物体进行测量以确定其空间位置及内部形态随时间的变化特征。目的：1、分析和评价建筑物的安全状态。2、验证设计参数。3、反馈设计施工质量。4、研究正常的变形规律和预报变形的方法。意义：1、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。2、对于滑坡：通过监测其随时间的的变化过程：可进一步研究引起滑坡的成因：预报大的滑坡灾害。3、通过对矿山由于矿藏开挖引起的实际变形的观测：可以控制开挖量和加固等方法：避免危险性变形的发生：同时可以改进变形预报模型。4、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等地球动力学现象、粒子加速器、铁路工程也具有重要的工程意义。内容：现场巡视、环境量监测、位移监测、渗流监测、应力、应变监测、周边监测。2.变形监测技术的发展趋势。答：由于变形监测的特殊要求：一般不允许监测系统中断监测：就要求监测系统能精确、安全、可靠长期而又实时地采集数据：而传统的设备难以满足要求：因此：科研人员在现有自动化监测技术的基础上：有针对性的研发精度高、稳定性好自动化监测仪器和设备。这方面成果有：自动化监测技术、光纤传感检测技术、CT技术的应用、GPS在变形监测中应用、激光技术的应用、测量机器人技术、渗流热监测技术、安全监控专家系统3. 变形监测工作有何特点：常用变形监测技术方法有哪些?答：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运用4、监测网着重于研究点位的变化。测量技术：1、常规大地测量方法。如：三角测量、交会测量、水准测量。2、专门的测量方法。如：视准线、引张线测量方法。3、自动化监测方法。4、摄影测量方法。5、GPS等新技术的应用。4. GPS用于变形测量有何优点?答：速度快、全天候观测、测点间无需通视、自动化程度高：能进行同步变形监测：并实现了数据采集、传输、处理、分析、显示、存储等：测量精度可达到亚毫米级。6.变形观测中观测精度是如何确定的? 变形观测中确定观测周期的原则：答：如果观测的目的是为了使变形值不超过某一允许的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十分之一二十分之一：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得多。当存在多个变形监测精度要求时：应根据其最高精度选择相应的精度等级：当要求精度低于规范最低精度要求时：宜采用规范中规定的最低精度。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。7.为什么要对变形监测资料进行检核?检核的方法有哪些?答：资料分析工作必须以准确可靠的的监测资料为基础：在计算分析之前：必须对实测资料进行校核检验：对监测系统和原始资料进行考证。这样才能得到正确的分析成果：发挥监测资料应有的作用。校核方法：任意观测元素：如高差、方向值、偏离值。倾斜值等/：在野外观测中均具有本身的观测校核方法：可参考有关的规范要求。进一步校核是在室内所进行的工作：具体有：1、校核各项原始记录检查各次变形值的计算是否有误。可通过不同方法的验算、不同人员的重复计算来消除监测资料中可能带有的错误。2、原始资料的统计分析。可采用统计方法进行粗差检验。3、原始实测值的逻辑分析。根据监测点的内在物理意义来分析原始实测值的可靠性。8.如何用一元线性回归分析法对变形资料进行检核?答：1、利用式求得变量y和x的相关系数：查阅相关系数的临界值表：判断y和x线性相关是否密切。2、利用式na+xb-y=0xa+xxb-xy=0 (n：观测值的个数、：求和计算：求回归方程=a+bx 的回归系数a,b,建立回归方程。3、在回归直线两侧根据2s画两条平行线：检查新的变形值是否出现在这两条直线所夹的区间内：当观测值超出这一区间时：应作专门分析。9.变形观测资料整理的主要内容包括哪些?成果表达的形式有哪些?答：内容：1、收集资料：如工程或观测对象的资料、考证资料、观测资料及有关文件等。2、审核资料：如检查收集的资料是否齐全：审查数据是否有误或精度是否符合要求：对间接资料进行转换计算：对各种需要修正的资料进行计算修正：审查平时分析的结论性意见是否合理等。3、填表和绘图：将审核过的数据资料分类填入成果统计表：绘制各种过程线、相关线、等值线图等：按一定顺序进行编排。4、编写整理成果说明：如工程或其他观测对象情况、观测工作情况、观测成果说明等。成果：文字、表格、图形：也可采用现代科技如多媒体技术、仿真技术、虚拟现实技术进行表达。变形监测、分析、预报的技术报告和总结是最重要的成果。13.工程建筑物变形的原因是什么?工程建筑物变形监测的内容及意义是什么?答：原因：建筑的自重、使用中的动载荷、振动或风力因素引起的附加载荷、地下水位的升降、地质勘探不充分、设计错误、施工质量差、施工方法不当等。内容：1、垂直位移监测2、水平位移监测3、倾斜观测4、裂缝观测5、挠度观测6、摆动和转动观测意义：1、掌握建筑物的稳定性：为安全运行诊断提供必要的信息：以便及时发现问题并采取措施。2、理解变形的机理：提高工程设计的理论：进行反馈设计以及建立有效的变形预报模型。14.工程建筑物变形监测方案设计的内容有哪些?答：1、监测内容的确定。2、监测方法和仪器的确定：监测元件量程、监测精度的确定。3、施测部位和测点布置的确定。4、监测周期、预警值及报警制度等实施计划的制定。除以上内容：还需将工程地质、工程环境等调查作详细的说明。15.变形控制网的布设应注意哪些问题?答：高程控制网：1、根据监测精度的要求：应布成网形最合理、测站数最少的监测环路。2、在整个水准网里：应有四个埋设深度足够的基准点作为起算点：其余的可埋设一般地下水准点或墙上水准点。3、水准点应视现场情况：设置在较明显且通视良好、保证安全的地方：并且要便于进行联测。4、观测点应布设在拟监测的建筑物之间：距离2040米。一般工业与民用建筑物应不小于15米：较大型并略有震动的工业建筑物应不小于25米 ：高层建筑物应不小于30米。5.监测单独建筑物时：至少布设三个水准点。6、当设置水准点处有基岩露出时：可用水泥砂浆直接将水准点浇筑在岩层中。冻土线以下0.5米：离地面高0.5米。7、基准点与工作点应联结成网：网形可布设成闭合环、结点或附和水准路线等形式。水平控制网：对于大型建筑物及滑坡区域等对象：监测网宜布设成三角网、测边网、导线网、边角网、GPS网等形式。对于分散单独小型建筑物：宜采用监测基线：角度交会、边长交会：或单点测量。16.建筑物沉降变形监测和水平位移监测常采用哪些方法?答：沉降位移监测：水准测量、三角高程测量；水平位移监测：1、视准线法：活动觇牌法、测小角法2、激光准直法3、合位移法4、交会法5、精密导线法6、极坐标法17.怎样进行建筑物的倾斜和挠度变形监测：答：倾斜观测：直接测定建筑物倾斜的方法：悬吊垂球、经纬仪投影法、测水平角的方法、前方交会法、垂准线法。测定建筑物基础相对沉陷量来确定建筑物倾斜：水准测量、液体静力水准测量、气泡式倾斜仪测量。挠度观测：1、建筑物基础挠度观测：水准测量、三角高程测量。2、弹性挠度观测：在地面架设测距仪：用三角高程法观测：也可利用近景摄影或GPS法测定。3、建筑物主体挠度观测：测角前方交会法、极坐标法、垂线法。4、独立构筑物挠度观测：除采用建筑物主体挠度观测方法外：还可采用挠度计、位移传感器等设备直接测定。18.基坑工程施工现场监测的内容有哪些?各采用哪些监测方法?答：基坑工程施工监测的对象主要为围护结构和周围环境。围护结构：围护桩墙、水平支撑、围檩、圈梁、立柱、坑底土层、坑内地下水。周围环境：地下管线、周围建筑、坑外地下水。监测内容：1、围护桩墙：桩墙顶水平位移与沉降(经纬仪、水准仪)、桩墙深层挠曲：测斜仪：、桩墙内力：钢筋应力传感器、频率仪：、桩墙水土压力：压力盒、孔隙水压力探头、频率仪：。2、水平支撑：轴力：钢筋应力传感器、频率仪、位移计：。3、围檩、圈梁：内力：钢筋应力传感器、频率仪：、水平位移：经纬仪：。4、立柱：沉降：水准仪：。5、坑底土层：隆起：水准仪：。6、坑底地下水：水位：监测井、孔隙水压力探头、频率仪：。7、周围土层：分层沉降：分层沉降环、频率仪：、水平位移：经纬仪：。8、地下管线：沉降：水准仪：、水平位移：经纬仪：。9、周围建筑：沉降：水准仪：、倾斜：经纬仪：、裂缝：裂缝监测仪：。10、坑外地下水：水位：监测井、孔隙水压力探头、频率仪：、分层水压：孔隙水压力探头、频率仪：。19.位移测量的项目有哪些?答：围护墙顶水平位移和沉降观测、立柱沉降、围护墙侧向位移、土体深层侧向位移、基坑回弹监测、围护墙体土压力、孔隙水压力监测、基坑内外地下水位、裂缝监测、邻近建筑物沉降、邻近地下管线水平、竖向位移。20.基坑监测方案设计的内容有哪些?应注意哪些问题?答：1、监测内容的确定。2、监测方法和仪器的确定：监测元件量程、监测精度的确定。3、施测部位和测点布置的确定。4、监测周期、预警值及报警制度等实施计划的制定。除以上内容：还需将工程场地地质条件、基坑围护设计和施工方案以及基坑工程相邻环境等调查作详细的说明。监测要简单易行、结果可靠、成本低、便于施工：监测元件要尽量靠近工作面安设。测点布置应根据基坑的受力情况及基坑开挖引起的基坑结构及周围环境的变形规律来布设。初读数是监测的基点：应准确测得：测读的数据必须现场整理：对监测数据有疑虑：应复测。当接近预警值时：应尽快通知有关单位：采取紧急措施。预警值应根据规范及各种工程构件的力学性质、有关部门的要求：还应该综合考虑工程质量、施工进度技术措施等因素来确定。22：21变形的分类方法有哪些：答：1、变形的一般分类：静态变形、动态变形。2、按变形特征分类：变形体自身变形：伸缩、错动、弯曲。扭转：、刚体位移：整体平移、整体转动、整体升降、整体倾斜：。3、按变形速度分类：长周期、短周期、瞬时变形：。4、按变形特点分类：弹性变形、塑性变形：。24、用回归分析法对变形观测成果进行分析主要解决那三方面的问题。答：1、确定几个特定变量间是否存在相关关系：并找出适合它们之间关系的的回归方程。2、根据一个或几个变量的值：预测或控制另一个变量的取值及预测的精度。3、进行因素分析：如在共同影响一个变量的许多因素间：寻找哪些是重要因素：哪些是次要因素。25.建筑物沉降监测点在埋设时应注意哪些事项。答：布设时：要使其位于建筑物的特征点上：能充分反映建筑物的沉降变形情况：点位应避开障碍物：便于观测和长期保护：标志应稳固：不影响建筑物的美观和使用：还要考虑建筑的基础地质、建筑结构、应力分布等：对重要和薄弱部位应适当增加监测点的数目。监测点标志应根据工程施工进展情况及时埋设。26、简述基坑工程现场变形观测的目的。答：1、检验设计所采取的各种假设和参数的正确性：指导基坑开挖和支护结构的施工。2、确保基坑支护结构和相邻建筑物的安全。3、积累工程经验：为提高工程的设计和施工的整体水平提供依据。27、简述变形观测系统的设计原则。答：1、针对性：设计人员应熟悉设计对象：了解工程规模、水文气象、地形等条件：有的放矢的进行监测设计：综合考虑：统筹全局：并对监测系统进行优化。2、完整性：对监测系统的设计要有整体方案：它是用各种不同的观测方法和手段：通过可靠性、连续性、整体性论证后：优化出来的最优设计方案。3、先进性：设计的监测方法、监测仪器、监测设备应满足精度、准确度的要求：吸收国内外经验：采用先进的技术。4、可靠性：观测设备应具有可靠性：特别是建筑物安全的测点：必要时可布置两套不同的观测设备相互校核：防止观测设备失灵。5、经济性：监测项目宜简化：观测点要优选：施工安装要方便。28、变形观测设计的主要内容。答：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他要求或建议。8、观测进度计划表。9、观测人员的编制及预算。29、变形监测工作中用到的测量点位是如何分类的：答：1、基准点：变形监测的基本控制点：是测定工作点和变形点的依据。2、工作点：即工作基点。是基准点与变形观测点之间起联系作用的点。3、变形观测点：即观测点。直接埋设在变形体上能反映建筑物变形特征的测量点。30、简述水平位移监测的基本原理。答：1、建筑物某个点第k次观测周期观测的相应坐标为 ：原始坐标为 ：该点水平位移 ：= -= - 。2、某一时间段t内变形值的的变化用平均变形速度来表示。如：第n次和第m次观测周期相隔时间内：观测点的平均变形速度为 。31、建筑物内部监测包括哪些内容：答：1、内部位移监测：分层沉降观测、分层水平位移观测、界面位移观测。2、应力、应变监测。3、地下水位及渗流监测。4、挠度监测。5、裂缝监测。6、光纤监测技术。32、裂缝监测的目的和主要内容：答：目的：查明裂缝情况：掌握变化规律：分析成因和危害：以便采取对策：保证建筑物安全运行。内容：裂缝的位置、长度、宽度、深度和错距。33、简述GPS一机多天线监测系统的构成。答：1、控制中心。2、数据通信。3、GPS多天线控制器：计算机系统、天线开关阵列、控制电路。4、野外供电系统。34、安全监测的自动化系统应具有哪些基本功能：答：1、数据采集功能：能自动采集各类传感器的输出信号：能把模拟量转换为数字量：数据采集能适应应答式和自报式两种方式：能按设定的方式自动进行定时测量：能接收命令进行选点、巡回检测及定时检测。2、掉电保护功能：在断电情况下确保持续工作3天以上。3、自检、自诊断功能。4、现场网络数据通信和远程通信功能。5、防雷及抗干扰功能。 6、数据管理功能。7、数据分析功能。35、自动化监测系统应遵循哪些设计原则：答：1、适应性2、经济性3、准确性4、可靠性5、开放性和通用性6、统一性36、自动化监测系统在性能上应满足哪些要求：答：1、采样时间应有一定的限制：具体时间可根据工程实际情况确定。2、测量周期可根据工程的实际需要调整：在特殊情况下可实现加测补测等。3、自动化监测系统应建立监控室：用于对整个系统的控制和系统管理。4、系统可采用交流电作为工作电源：其工作电压为220V。5、系统应有较高的可靠性：系统的故障率应低于5%：并能稳定可靠的工作。6、数据的采集装置的测量精度应满足规范和实际工程的要求：因此：应在精度、量程、稳定性、可靠性等方面选择合适的数据采集装置。37、监测资料平时整编应包含哪些内容：答：1、适时检查各观测项目原始观测数据和巡视检查记录的正确性、准确性、完整性。如有漏测、误读、异常：应及时复测、补测、确认或更正。2、及时进行各观测物理量的计算：填写数据记录表格。3、随时点绘观测物理量过程线图：考察和判断观测值的变化趋势。如有异常应及时分析原因：并备忘文字说明：原因不详或影响工程安全：应及时上报主管部门。4、随时整理巡视检查资料：含摄像资料：补充或修正有关监测系统及观测设施的变动或检验、校测情况以及各种考证图、表等：确保资料的衔接与连续性。38、监测资料的定期编印应包含哪些内容：答：1、汇集工程的基本概况、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、文件。2、在平时资料的整理基础上：对整编时段内各项观测物理量按时序进行列表统计和校对。3、绘制能表示各观测物理量在时间和空间上的分布特征图：以及有关因素的相关关系图。4、分析各观测物理量的变化规律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。采用计算机数据库系统：应具有数据录入、修改、查询、表的输出等内容：还应复制软盘备份。39、整编后的资料应包含哪些内容：答：封面、目录、整编说明、工程概况、考证资料、巡视检查资料、观测资料、分析成果和封底。40、监测资料分析主要有哪些方法：答：1、作图分析2、统计分析3、对比分析4、建模分析41、工业与民用建筑物有哪几种变形：答：静态变形：沉降、倾斜、裂缝。动态变形：振动。对于大量抽取地下水及进行地下采矿的地区：地表沉降。主要观测项目：基础沉降、水平位移、滑坡监测、裂缝监测、内部监测。42、建筑物沉降监测的程序是什么：答：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、沉降过程曲线绘制。9、沉降监测报告编写。10、基准点复测与稳定性分析。11、沉降预测。43、建筑物沉降监测结束后要提供哪些资料：答：1、建筑物沉降观测资料表：绘制沉降曲线：。2、基准点、工作点、变形观测点的分布图。3、标识、标志的埋设规格及埋设图。4、仪器检测及校正资料。5、观测记录手簿：含施工日志：。6、平差计算、测量成果质量评定资料。44、桥梁变形监测的主要内容有哪些：答：1、桥梁墩台变形监测：包括：垂直位移、水平位移监测：。2、塔柱变形监测：包括：顶部水平位移监测、整体倾斜观测、周日变形观测、挠度观测、伸缩量观测：。3、桥面挠度观测。4、桥面水平位移观测。45、盾构隧道施工监测的项目主要有哪些：答：1、土体介质的监测：地表的沉降监测、土体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