变形观测总结

1、变形观测：是对监测对象变形体进行测量，以确定其空间位置随时间变化的特征的工作。基准点： 变形观察过程中稳定可靠的点。变形体：变形监测的研究对象，大到整个地球，小到一个工程建筑物的块体，包括自然和人工的构筑物。变形观测网：一般分为相对网和绝对网，绝对网是指有部分点位于变形体外的监测网，相对网是指网的全部点都在变形体上的监测网。平面监测网：对于用作水平位移观测的基准点，需构成三角网、导线网或方向线等平面控制网，这些平面控制网叫平面监测网。高程监测网：对于用作垂直位移的基准点，需构成水准网，这些水准网叫高程监测网。变形监测网的灵敏度：用于描述监测网发现变形体在某一特定方向上的变形的能力。水准基点：沉

2、陷观测的基准点。垂直位移分量：地表面的沉降或上升。水平位移分量：地表面在水平方向上的移动。倾斜测量：测定变形体倾斜程度，可分为相对于水平面和相对于垂直面两类。前类主要是检测地面倾斜和建筑物基础倾斜，后者主要监测高层建筑物倾斜。挠度： 建筑物在水平面内各个不同高程点相对于底点的水平位移。深埋双金属标：由膨胀系数不同的两根金属管组成，根据两根管顶部的读数设备得出温度变化所引起的长度变化差数计算出金属管本身长度变化的装置。基准线法（3种）：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。视准线法：由经纬仪的视准面形成基准面的基准线法，我们称之为视准线法。包

3、括活动站牌法和小角度法。活动站牌法：一种精密的附有读数设备的活动站牌直接测定观测点相对于基准面的偏离值。 小角度法：利用精密经纬仪精确的测出基准线方向与站点到观测点的视线方向之间所夹小角，从而计算观测点相对于基准线的偏离值。引张线法：柔性弦线两端加以水平拉力引张后自由悬挂，则它在竖直面呈悬链线形状，水平面上的投影应是一条直线，利用此直线作为基准线可以测定附近观测点的横向偏离值。激光准直法：在基准点A安置激光器;在基准点B安置探测器；在待定点i安置一特定带板，当激光照满波带板是，在B点探测器上测得，从而偏离值正垂线法：由一根悬挂点处于上部的垂线和一个安装在建筑物上处于垂线下部的测读站组成。垂线下

4、部悬挂一重锤使其处于拉紧状态，重锤置于阻尼箱内，以抑制垂线的摆动。倒垂线法：倒垂的固定端灌注在整个垂线系统的下部，垂线由上面的浮筒拉紧。如果锚固安装在基础内的固定点上，测站的测量值是沿垂线测点的绝对位移量。液体静力水准测量：利用连通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方法，可测出两点或多点间的高差的方法。变形分析：通过描述变形体与变形的空间状态合适时间特性，确定变形提的变形和变形原因之间的关系。几何物理分析：几何分析是分析变形体在空间中和时域中的变形特性，物理解释是分析变形与变形原因之间的关系，用于预报变形，理解变形的机理。变形位移曲线图：表示荷载、时间与沉降量的关系曲线图。精密

5、工程测量：绝对精度达到毫米级或相对精度达到5x10-6，以有别于经典的特殊方法或使用常规的特殊仪器或在克服特殊困难条件而完成的精密测量工作。工业测量：工业测量是在工业生产和科研各环节中，为产品的设计、模拟、测量、放样、仿制、仿真、产品质量控制、产品运动状态，提供测量技术支撑的一门学科。1.1变形观测的目的意义 答：目的：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：主要是检查各种工程建筑物和地质构造的稳定性，及时发现问题，一边采取措施。 科学上的：更好的理解变形的机理，验证相关工程设计的理论，以及建立正确的预报变形的理论和方法。1.2引起变形的因素答：自然条件极

6、其变化;与工程相联系的原因；人为原因。1.3变形观测的对象（按研究范围）答：1全球性的：研究地极移动、地球旋转速度变化以及地壳板块的运动。2区域性的：研究地壳板块范围内变形状态和板块交界处地壳的相对运动。3局部性的：研究工程建筑物沉陷、水平位移、挠度、和倾斜，滑坡体的滑动以及采矿采油和抽地下水等人为因素造成的局部地面变形。1.4变形观测的内容？变形分类？内容：工业与民用建筑物、土工建筑物、钢筋混凝土建筑物、地表沉降。分类：（1）运动式：变形总趋势朝一个方向，如：地壳应变的积累、地质构造断层两边相对错动等（2）动态式：变形呈周期性，如 高层建筑物的摆动等1.5变形观测的特点答：精度要求高,重复观

7、测,综合应用各种观测方法,数据处理要求严密,需要多学科知识配合2.1变形观测技术，常规地面测量方法及优缺点答：变形观测技术：1常规技术 2专门的测量手段和技术（液体静力水准测量、准直测量、应变测量、倾斜测量）3空间测量技术（GPS测量 InSAR技术）4摄影测量和激光扫描技术常规测量方法：精密高程测量、精密距离测量、角度测量、重力测量。优点：能够提供变形体整体的变形状态；能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，能够适应于不同精度的要求，不同形式的变形体和不同的外界条件。缺点：劳动强度大；不适于长期连续的观测变形体的变化。2.2变形观测的精度与频率的要求答：变形监测的

8、精度取决于变形的大小、速率、仪器和方法所能达到的实际精度，以及观测的目的等。典型的精度要求1mm。或相对精度要求10-6，为了使变形值不超过某一允许数值，以确保建筑物安全，则其观测误差应小于允许变形值的1/10-1/20。若为了研究变形过程，应采用目前测量手段和仪器所能达到的最高精度。观测的频率取决于变形的大小、速度以及观测的目的。在工程建筑物建成初期，变形的速度比较快，因此观测的频率也要大一些，经过一段时间后，建筑物趋于稳定，可减少观测次数，但要坚持定期观测。2.3变形观测网灵敏度分析的实质答：实质是分析监测网发现变形体在某一特定方向上变形的能力。灵敏度准则是监测网的主要质量准则。3.1水准

9、基点标志的类型 观测点标志的类型答：基准点：浅埋混泥土水泥标志；地表岩土标志；平峒岩石标；深埋钢管式标志；水准基点标志；墙角水准标志；深埋双金属标志。 观测点：设在墙上或柱上的观测点、设在基础面上的观测点、隐藏式墙角沉陷观测点标志。3.2观测点布设要求答：(1)布设在被监测的变形体上最具代表性的地方；(2)观测点与建筑物牢固联接；(3)考虑建筑物基础的地质条件，建筑结构内部应力的分布情况,(4)点的位置必须安全可靠、布局合理、突出重点（5）满足监测设计及精度要求，便于长期监测。3.3深埋双金属标的原理答：设钢铝制成的两根钢管，原长均为L0L钢= L0+ L0a钢t= L0+L钢 L铝= L0+

10、 L0a铝t= L0+L铝 t为标志各高程处温度改变的平均值未知。两金属钢管长度差= L钢- L铝= L0（a钢t- a铝t）/L钢=（a钢-a铝）/a钢 /L铝=（a钢-a铝）/ a铝 已知钢的膨胀系数为0.000012/度，铝的膨胀系数为0.000024/度，则L钢=-，L铝=-23.4基坑回弹观测方法答：观测时首先在地面上用钻机成孔,把回弹测标埋设到基坑底面设计标高以下0.5m左右,用特制的钢尺悬挂重锤与标志接触，然后通过在地面实施水准测量测出观测点相对于基准点的高差,从基准点把高程引测到每个回弹标志上,比较同一观测点不同时期测得的高程，其差值即基坑沉陷与回弹情况。3.5倾斜侧量方法答：

11、（1）直接测定建筑物的倾斜：悬挂垂球法、经纬仪投影、测水平角法、光学垂准、激光铅垂仪（2）测量建筑物基础相对沉降来确定建筑物的倾斜：水准测量、液体静力水准测量、倾斜仪测量:3.6液体静力水准观测的原理及测定液面高度的方法答：由连通器原理得：交换两连通器位置 联立得：（消除了两仪器零点差） 测定液面的方法：目视法、目视接触法、电传感器、光电传感器。 3.7影响液体静力水准测量精度的因素答：（1）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、液体漏损引起的误差 （2）外界条件：温度、气压、液体蒸发、液体污染引起密度变化导致温度影响计算误差3

12、.8水平位移观测技术方法答：（1）地面监测方法：高精度仪器测量长度和角度、前方交会法 、距离交会、测距法、极坐标法、自由设站法、三角网法、导线法、边角网 （2）摄影测量方法（3）空间测量技术（4）专用测量方法：应变测量，基准线测量（活动觇牌法，小角法，激光准直法，引张线法，导线法，激光铅直仪法，正倒垂垂直准直法）3.9强制对中装置的类型答：点线面对中装置、三叉式对中装置、孔球对中装置、中心螺旋杆式对中装置。3.10水平位移平面点照准标准的要求答：易于对中和瞄准、制作简单、实用方便。3.11分析小角度法的精度答：(1)分析距离Si的精度要求： ，Si为端点A到观测点Pi的距离 *假设也即测距影响

13、忽略不计，代入*式得，如果要且设偏离值 ，则有 ，通常测距精度高于1/2000，故距离误差影可忽略。(2) 分析测角的精度要求：由上步分析知： 上半测回 , 同理下半测回 而，故 而（v为放大镜放大倍率）最后得3.12引张线法的组成部分及数据的读数方法答：组成：端点（墩座 夹线装置）、观测点（浮托装置 标尺）、测线、 三线保护管数据读取方法：读数显微镜法:测微分划线最小刻度0.1mm，可估读到0.01mm，3.13水平廊道内导线布设及观测的特点答：布设：（1）两端不测定向角的导线（2）导线点上的装置，在保证建筑物位移精度的情况下，应稳妥可靠观测：由于受条件限制，一般布设的导线边长较短，为减少导

14、线点数，使边长较长，可由实测边长(bi)计算投影边长（见图）。实测边长(bi)应用特制的基线尺，其长度与边长相适应，测定两导线点间（即两微型觇标中心标志刻划间）的长度。为减少方位角的传算误差，提高测角效率，可采用隔点设站的办法，即实测转折角（i）投影角(ci)3.14正垂线法观测的方法答：在建筑物内有供挂垂线的上下通道和专用设备等条件时在通道的顶部或需要观测的高度设一支点，锚周直径0.6-0.12mm的不锈钢丝，钢丝下端连接一个垂球。在通道底层地板上固定一油桶，内装粘性小的液体，将垂球放在油桶内，使钢丝拉紧，稳定垂线，观测时，由底部观测墩上安置的测量设备，按一定周期测出各点的水平位移量。4.1

15、变形观察数据处理的目的和内容答：目的：整理观测资料，并将其转化为便于使用的数据；探究变形的成因；科学研究。内容：（1）几何分析：对原始资料的检核；对变形资料进行逻辑分析，检查是否符合含有粗差，是否需要重测，平差计算，统计检验；绘制相应的变形图表，根据图标对建筑物的运营情况初步判断。（2）物理解释：建立统一模型，找出变形量与变形成因之间的联系，并对未来建筑物的安全状况进行预报。4.2参考点稳定性检测的方法答：平均间隙法、拟稳法、稳健-s变换法、模糊聚集法。4.3变形观测成果整理与分析方法答：变形观测成果的整理与分析1观测资料的整理与整编 2观测资料的分析（1）成因分析：变形规律 分析变形因素（2

16、）统计分析4.4逐步回归法分析原理答：逐步回归计算是建立在F检验的基础上逐个接纳显著因子进入回归方程。当回归方程中新接纳一个因子后，对已在回归方程中的所有因子进行F检验，剔除不显著因子，直到没有不显著因子后，再对未选入回归方程的其它因子用F检验来考虑是否接纳进入回归方程（一次只接纳一个因子）。反复运用F检验进行剔除和接纳，最后得到所需要的最佳回归方程。4.5变形分析建模的方法答：回归分析法、时间序列分析模型、灰色系统分析模型、卡尔曼滤波模型、人工神经网络模型、频谱分析等等。4.6大坝实施自动监测的关键性技术答：（1）数据采集传送（传感器 信息传递） （2）数据处理系统 （3）大坝的安全综合评判

17、专家系统5.1 高精度测量技术有哪些？答：（1）精密距离测量：目前ME5000测距仪能达到0.2mm+0.2ppm的精度，短距离测量问题中：钢尺（0.015-0.2mm）、因瓦基线尺测距仪、光干涉法（0.01mm）（2）精密角度测量：主要是系统误差，其次是偶然误差，另外涉及短边测角问题（对中误差、偏心改正；望远镜调焦误差；垂直轴误差）。（3）精密高程测量：微水准测量，测微水准，激光扫描水准仪，现代空间技术下的精密水准5.2精密导线短距离方位角传递特点答：（1） 主要是系统误差，其次是偶然误差（2） 短边测角（对中误差、偏心改正；望远镜调焦误差；垂直轴误差）。PS：方法主要有角导线互瞄法：（1）

18、互瞄十字丝（2）互瞄內觇标5.3工业测量的任务特点和方法答；任务；在工业设备安装时，根据设计和工艺的要求，将设备构件按规定的精度和工艺流程的需要安置到设计的 位置；在工业设备检修时，对设备构件的位置进行检测，使设备构件能调整的正确的位置；在工业生产过程中，对生产部件进行外形检测，以校核生产部件外形和设计外形的差别。 特点；工业设备形位检测的测量精度高，工业设备形位检测往往受到现场条件的限制，工业设备形位检测有时受到工作时间的限制，工业设备形位检测更多的需要专用的仪器设备 方法；电子经纬仪基于前方交会的测量方法；全站仪基于极坐标的三维坐标测量方法；近景摄影测量方法；激光准直测量的方法。5.4经纬仪、全站仪三维空间测量的构成及定向原理（1）经纬仪工业测量系统构成：由两台电子经纬仪和一台计算机及附件构成其测量，该系统以A点经纬仪三轴的交点为原点（0，0，0），以过原点的铅直方向为z轴，以