小角法在变形监测中的应用

1、小角法在变形监测中的应用Application of minor angle method in deformationmon itori ng班级：测绘12-1班姓名：朱宾（12 ）指导教师：马福义编写单位：黑龙江科技大学2015年12月目录摘要：4关键词41. 弓I言42. 小角法水平位移监测基本原理53. 小角法精度分析54. 基线和基准点 64.1确定工作基线和基准点64.2基准点的稳定性检验 75. 确定观测仪器和观测方法 76. 工程实例87. 结语1.0参考文献11小角法在变形监测中的应用 摘要： 介绍小角法的监测基本原理，应用小角法对基坑进行水平位移监测，分 析基准点的布设和稳

2、定性检验方法、 选择观测仪器和观测方法等， 分析监测精度， 工作基点稳定性等因素，对工程进行变形监测提供借鉴。关键词： 小角法；水平位移监测；基准点；误差分析Application of minor angle method in deformationmonitoringAbstract: This paper introduces the monitoring principle of small angle method, application of minor angle method to horizontal displacement monitoring of foundati

3、on pit, analysis the layout and stability test method of reference point, selecting observation instrument and observation method, analyzing the factors such as monitoring precision, working stability and so on.Keywords: ： minor angle method;horizontal displacement monitoring; reference point; error

4、 analysis1. 引言随着数字城市化进程的加快，各种矿山、建筑物、地铁等工程实 施，建筑基坑开挖的深度加大，深基坑一方面存在自身变形，另一方 面对基坑周边建筑物以及构筑物的地基产生沉降和倾斜影响。 如何 利用快捷、简单方便的监测方法，已成为当前基坑安全监测的一个重 要课题。常用的基坑水平位移监测方法有小角法、视准线法、前方交 会法、后方交会法、极坐标法等，本文介绍小角法监测，分析其原理, 以工程实例进行总结。2. 小角法水平位移监测基本原理如图所示，沿基坑直线边建立一条工作基线， 通过测量固定方向 与测站至监测点方向的小角度变化， 并测得测站至监测点的距离，从 而计算出监测点的位移量PP

5、 S （ 1 ）其中，为角度变化量；p为换算单位，p =206265; S为工作基点至监测点的距离。此法仪器应架设在基坑外，且测点与监测点不宜太远，工作基线 方向与工作基点至监测点的夹角宜小于 5 °，并与基坑边大致平行;通 常以1/2000的精度要求测量距离即可满足精度要求3. 小角法精度分析对（1）全微分得:m22S2+mS其中，mp,m ,ms分别为水平位移误差，测角误差，测距误差，可知，水平位移观测精度受距离S和水平角B的观测误差的影响，（2）可简化为：.2m S小角法的误差来源主要有仪器对中误差，一般在1. 5mm，设为ma,监测点点位误差为:m Jm； %4. 基线和基准

6、点4.1确定工作基线和基准点由于小角法测定的水平位移只能反映监测点垂直于工作基线方 向上的变化，所以设定的工作基线的方向应垂直于需观测的水平位移 方向，而小角法观测的变形量是各监测点相对于基准点的变化量，所以基准点应设在安全稳固、通视且方便观测的区域。因此，按照上述 要求，结合现场条件和监测目标情况，布设其中两个基准点为A、B, 其中一条工作基线为AB连线，如图4.2基准点的稳定性检验理想的基准线稳定性的检验图形是在基准线两端的延长线上设 立核基准点，限于现场条件，可采用各种行之有效的方法 ，如后 方交会法（反演小角法属于此类）、三角测量法等。基准点的 检测精度应不低于监测点必要精度的2 /

7、2。基准点的位移判定可采用“比较法”，以两期点位平差值相比较，其差值 d符合下 式即认为点位稳定：d V 2 Q（5）其中v为单位权中误差，Q为位移权倒数。实际工作中，对 于基准点两期坐标之差超过相应等级监测中误差的点（尤其对于地铁车站深基坑监测之类风险性大项目）应当认真分析，密切关注超过（5）式限值，即判定基点不稳定。经过基准点的稳定性检验, 确认稳定的基准点作为后续监测的基准。当确认基准点发生位移时必须对由于该位移对本期观测结果的影响进行改正。5. 确定观测仪器和观测方法根据建筑变形测量规范（JGJ8-2007 ）,查得该建筑物的变形 测量级别为三级，即监测点坐标中误差没 m= ±

8、;10.0 mm ，根据小角 法基准点的实际布设得知 D =150 m , m与D距离成正比，取最大 值D=140 m，假设N=1 ,即角度观测1测回，计算得仪器1测回 方向中误差的允许值为7.37。所以，选用1测回方向中误差为士 6 的 DJ6 型经纬仪，观测 1 个测回，采用一般钢尺测距方法即可满足 观测的精度要求。6. 工程实例以西安某住宅小区施工为例，该基坑南北方向长度约为 90m ， 东西方向长约160m，开挖深度为11. 3m14 . 7m，采用排桩及 锚喷支护方案加固，分层分块开挖 地下两层为人防以及停车场，地 上为高层住宅以及商业区 该基坑开挖面积大，施工周期长，周围交 通量大

9、周围高层建筑物较多， 确保开挖至回填过程中基坑的稳定以及 周围建筑物的安全为十分重要的工作 因此必须对基坑变形监测，了 解基坑的变形情况， 验证基坑支护方案是否合理， 同时也为动态设计 反馈信息，达到信息化施工的目的下图为基坑平面示意图，基准点 A， B 为基坑变形影响区域外与 工作基点通视的两已知点，C为基准点A, B的检核标志，1 , 2,3 , 4 为布设在基坑周围便于观测的工作基点， 位移观测点布设在基坑四 周的冠梁上工作基点 1 与基准点 A 通视,工作基点 4 与基准点 B 通 视,则 A1234B 构成一条附和导线,可建立独立的直角坐标系首先 进行导线测量,得到工作基点 1, 2

10、, 3, 4的坐标,然后依次在工作基点架设全站仪，用小角法监测基坑水平位移监测点的位移该工程所 使用的全站仪，其测边精度为士( 1+2ppm XS) mm，测角精度为士 1' 导线的总长度L=499 .348m ,可得工作基点的点位误差：m=1.1mm4 北；a,a丿C基坑水平位移观测点的误差，以相对工作基点距离最远的点为例得：m=1.49mm对于基坑变形观测的精度，要求监测点中误差小于其允许变形值 的1/101/20，由相关规范可知该基坑为一级基坑，其最大允许变 形值为30mm，若1/10的最大变形值作为监测点位允许中误差为 3mm 由以上分析可知，1 . 49mm 3mm，因此该方

11、法满足精度要 求该工程所布设的工作基点在施工的过程中均采取严格的保护措施， 点位移值X, 丫都未超过工作基点中误差限差值，则无需对水平位移 监测点的坐标值进行修正，基坑东侧边观测点的水平位移监测成果见 表1我1韻甘现翡点的术覃独林蛊需踐黑>1同E9E2UUE5加Ou% 1 S-L.呂I. g2. 1-L.4-31-51.3em去1. 51. £3. 1T.fl172.6i-flS3天164. K5. g12.5J. J3 73-119A丄9血1& 5Ml 34.d敬94.54.75.77.7. K工暹17-5$.8b.35.95.16. 3A. S乩3t. 5I7_ 4

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13、平行于基坑开挖边的裂缝 为了防止基坑水平位移进一步加大， 及时向建设单位发出预警建设单 位立即停止施工， 启动基坑支护应急方案， 对水平位移过大的区域进 行加固由于建设单位果断采取了加固措施消除了安全隐患，之后，E5点区域水平位移变化速率明显减缓且小于预警值， 可认为基坑变形在 正常范围之内， 没有失稳坍塌的危险可见， 该工程基坑水平位移监测 方案，不仅精度满足要求， 而且对基坑开挖至回填的整个过程都起到 了良好的监测预警作用。7. 结语（ 1）小角法监测适合测定变形体某一特定方向的水平位移，对矿区 内桥梁、河堤和皮带走廊等线型目标适用性较好， 但是要选择合理的 仪器精度等级， 各个环节的操作必须规范， 除了文中提及的影响观测 精度的因素外，其他如风力和折光等因素也应加以控制和减小 （ 2）选择合理的工作基线和工作基点，对于场地狭小没有足够空间 布设工作基线且工作基点位于基坑变形影响区域内的施工场地， 应在 每次水平位移监测工作开展前， 要用基准点对工作基点进行检验校核， 确定工作基点是否稳定 若工作基点有不能忽略的位移，则应对监测 点的位移值进行修正参考文献 1 JGJ8 2007 ，建筑变形测量规范 S .