测定建筑物及其地基在建筑物本身的荷载或受外力作用下

1、测定建筑 物及其地基在 建筑物本身的荷载或受外力作用下， 一定时间段内所 产生的变形量及其数据的分析和处理工作。内容包括沉降、倾斜、位移、挠曲、 风振等变形观测项目。 其目的是监视 建筑 物在施工过程中和竣工后， 投入使用中 的安全情况；验证地质勘察资料和设计数据的可 * 程度；研究变形的原因和规律， 以改进设计理论和施工方法。建筑 物地基和基础变形观测 内容主要有：基坑回弹测量 在基坑开挖前、 中、后期，测出事先埋设在基底面上的观测 点，由于基坑开挖引起的高程变化。 开挖前和开挖后两次的高程差为基坑的总回 弹量。地基分层沉降测量 测出埋设在不同土层上的观测点因荷载增加而引起的 高程变化，以求

2、得各土层的沉降量和受压层的最大深度。建筑物的沉降测量 测出建筑物或基础上的观测点， 因时间推移或因地基发 生变化所引起的高程差异，比较不同周期的观测值即得沉降量。以上内容都属于以垂直位移为主的变形观测，其方法是首先按建筑 场地地形、地质条件和对变形观测的精度要求，合理布设变形控制网点 （ 见工程控制测 量）。在 建筑物附近比较稳固的位置埋设工作基点，直接用以测定 建筑物上的观 测点的位移，尽可能在变形影响以外的稳固位置埋设基准点（检查点） ，用以检 核工作基点本身的稳固性 （见地面沉降和水平位移观测 ） 。工作基点与基准点一般 都组成网形， 用精密水准测量的方法来施测和检验。 高程变化值的测定

3、通常采用 精密水准方法，也可用液体静力水准仪、气泡倾斜仪、电子水准器等进行测量。建筑 物上部变形观测 内容主要有：倾斜观测 测定建筑 物顶部由于地基有差异沉降或受外力作用而产生的垂 直偏差。通常在顶部和墙基设置观测点， 定期观测其相对位移值， 也可直接观测 顶部中心点相对于底部中心点的位移值，然后推算 建筑 物的倾斜度。位移观测 测定建筑 物因受侧向荷载的影响而产生的水平位移量， 观测点的 建立视工程情况和位移的方向而定。裂缝观测 测出建筑 物因基础有局部不均匀沉降而使墙体出现的裂缝。 一般 在裂缝两侧设置观测标志， 定期观测其位置变化， 以取得裂缝的大小和走向等资 料。挠度观测 测定建筑物受

4、力后产生的挠曲程度。 一般测定设置在 建筑 物垂直 面内不同高度观测点相对于底点的水平位移值。摆动和转动观测 测定高层 建筑 物和高耸构筑物在风振、地震、日照等外 力作用下的摆动量和扭曲程度。上述内容多属于以水平位移为主的变形观测， 其方法除在稳定地区建立变形 控制网，检验工作基点或基准点的稳固性外， 通常使用测角前方交会法、 经纬仪 投影法、观测水平角法、 激光准直法和垂线观测法等， 来定期测定观测点的位置 变化。对于特定方向的水平位移， 还可用视准线法和引张线法进行观测。 近年来， 开始应用的近景摄影测量方法，对于测定地基基础与 建筑物沉降、 建筑物倾斜、 测求裂缝参数、模型变形状态参数，

5、 以及建筑机械构件变形的检验等方面都有一 定的效果。 近景摄影测量通常使用摄影经纬仪、 普通摄影机或高速摄影机， 按正 直、等偏、交向等摄影方式， 可在一定时间段或瞬间连续记录 建筑 物和试验模型 的大量点位变形信息。 并使用立体坐标量测仪、 电子计算机、 精密立体测图仪或 解析测图仪， 按解析法或模拟解析法， 测定观测点随时间所产生的二维或三维相 对变形量。所摄得的像片，作为档案资料还可在其他任何时候进行检核量测。变形观测的数据处理与分析首先，将观测成果进行初步整理，再以时间或荷载为横坐标，以累计变形量为纵坐标，绘制各种变形过程线，以便初步了解变 形的幅度、趋势和建筑物的安全情况。其次，要对

6、观测资料进行归纳和分析。通 常采用回归分析的方法，先选择合适的拟合方法，再按最小二乘法与统计检验的 原理求得回归方程，从而找出变形的规律性。由此方程即可根据各个自变量来推 求所需因变量（即变形值），以推算、预报今后的变形情况，研究应采取的措施。 对于基准点、工作基点和观测点稳固性的检验， 在有固定的起算点时，用统计检 验的方法，根据定期重复观测的结果，用最小二乘法计算各点的离差矢量，进行F （两个正态母体的方差是否相等）检验，以判断水准点高程的变化是由于水准 点的升降还是由于观测的误差所引起。 在没有固定的起算点时，采用秩亏自由网 平差方法计算各点的位移值，根据定期重复观测成果，判断其稳定性。

7、随着高大建筑的增多和古 建筑的维修，变形观测工作愈来愈受到人们的重 视。变形控制网的布设，已在研究应用优化设计的理论和方法； 观测方法除了沿 用一些行之有效的传统观测仪器和方法外， 将逐步应用全能激光测量仪、自动垂 直仪、电子测斜仪、位移摄影探索器等光电、电子仪器和摄影测量技术，使测量 过程日趋自动化；观测数据的处理，已广泛应用数理统计的方法来检验点位的稳 定性，由单一变量统计分析发展到多变量动态的定性定量统计分析，对建筑物的安全将提供更可*的预测与预报。欧洲滑坡监测与预测技术近年来，滑坡监测受到了各国研究人员的重视，特别是对监测技术和预测模型开展了大量研究。本文介绍意大利等欧洲七个国家联合承

8、担的专项课题欧洲滑坡灾害评价与治理新技术”的部分成果。供国内同行借鉴。一、用纤维一一玻璃质钻孔伸长仪监测滑坡为了更好地理解滑坡诱发因素与运动力学之间的复杂关系，需要连续记录滑坡变 形，而测量运动速率相对快的滑坡变形往往有许多条件限制，例如：人力、财力、设备的耐用性及假定条件等。为此，近年来，西班牙和意大利的研究人员对连续 测量的设备进行了开发和改进，其中之一便是伸长仪。伸长仪造价低廉，在记录 变形速率突变上非常有用而广泛应用于滑坡监测中。以往滑坡监测大都用钢丝伸 长仪。Angeli等人改用纤维-玻璃质伸长仪成功地对亚得利亚海沿岸意大利中部 安科纳港南数公里处的Sirolo滑坡进行了监测。纤维一

9、围岩稳定的隧道衬砌中。它的精度可达百分之几毫米，对检测细微位移很 有效；而且它的使用寿命长（约 10年），保证了研究的连续性和可靠性。用纤 维-玻璃质伸长仪监测滑坡尚属首次。Sirolo滑坡位于泥灰岩陡坡顶部，由厚层及巨厚层泥已壹昂嘀驶已夜钩桑八钡夭悖 憬俏?030o。为监测裂隙岩体可能产生的差异运动，1990年以来，实施了大量水平或垂直钻 孔，用于安装土工仪器，在部分水平钻孔中安装了多个不同长度（20m，40m，60m，80m ）的纤维一玻璃质伸长仪。伸长仪截面为矩形（3mmc 5mm ），杆用刚性套保护，固定在不同深度，上部 尖端伸出地面并装上手动百分度比长仪。同时还安装了一个雨量计和多个

10、压力与 位移传感器，它们都与自动数据记录仪相连接，并进行了高精度大地测量。 研究所收集到的数据帮助得出了第一个滑坡形成机制的假说， 而且证实了近水平 面上的巨型块体滑动， 而地下水位变动被证实与同期滑坡活动相对应， 据此采取 了相应的补救措施，并取得了良好的效果。二、用全球定位系统（ GPS ）监测滑坡1简介GPS 是一种应用范围广泛的无线电导航、 定时及定位系统。 通过跟踪 GPS 卫星 连续不断地传送到全球的电磁波，系统可获取天线位置（经度、纬度、高程及三 维坐标）。最近 10 年来， GPS 已广泛用于大地测量与地质调查中，来校正和完 成传统勘测方法。最近几年里，已开发出一些高效率、高精

11、度的新方法，如：快 速静态（FS）和定时动态（RTK）法。用 GPS 监测变形的方法是：以坐标、距离或角度为基础，新值与初始坐标之差 反映目标的运动。其优点是同样精度下， GPS 作用范围大、效率高，可全天候 观测，且两测站间不要求通视。2 用 GPS 监测 Vallcebre 滑坡西班牙的 J.A.Gili 等有关专家自 1994 年开始对位于比利牛斯山脉东部， 巴塞罗 那北 140km 处的 Vallcebre 滑坡进行了初步测试，所用仪器为 GP-R1 型 Topcon大地测量接收机，观测了 8001500m 长的5条基线（静态法，记录 间隔20s，每次记录450min ）,并用 Wil

12、d DIOR 3002S 进行了 EDM复测， 结果非常理想。1995年12月至1998年2月进行了完整的EDM及GPS测量， 所用设备为 400SSi 型 Trimble GPS 全站仪，它带有 2 台双频接收机，天线及 辅助设备如内存贮器、数据传输装置及软件，所进行的 14 次联测中，共完成 GPS 定位 300 个点，对所得数据进行处理后，得出整个滑坡位移平均速率为 100800a，某些地方高达130mm/月，GPS测量精度在水平方向上为 12 16mm ，垂直方向为 18 24mm 。三、基于GIS的边坡水文稳定性模型与大气环流模型（GCM ）相结合预测气候 变化对边坡稳定性的影响在许

13、多情况下， 影响地下水与孔隙水压力升降的气候因素可引起边坡失稳， 从而 诱发滑坡。 温室效应造成的全球变暖， 尤其是降水型式及气压变化将对未来滑坡 活动产生影响。为此，荷兰、德国、意大利、英国等国的研究人员以气候变化态 势生成的大气环流模型（CGM ）为基础，结合边坡稳定性模型，利用GIS技术， 开展了预测气候变化对边坡影响的研究。这里需要说明的是大气环流模型虽可成功地模拟大范围的大气状态， 但 GCM 气 候数据中固有的局限一一低分辨率（约250kmx 250km ） ”使之无法直接应用 于边坡模型中， 必须利用统计学缩尺技术， 缩小为局部比例尺后才可应用： 在滑 坡研究中， GCM 模拟的

14、空气压力可作为大比例尺参数来使用，以得出局部降雨 参数。然后将降雨参数作为边坡水文模型的输入参数，这样就可提供输出参数 边坡地下水成孔隙水压力数据组。 通过这些输出参数并用边坡稳定模型进行 滑坡反演分析所推导的临界地下水条件， 得出边坡稳定性系数。 下面以英格兰东 南部某一滑坡活动相对频繁的地区中常见的滑坡类型的典例“RoughS'陡坡为例加以说明。 开发一个成层的一维水文模型来估算整个陡坡平均水位深度所对应的降雨及 气温。 划分小集水区并计算地形测量因子 logn （a/tans ） 进行数字界面模拟并归 纳出穿过陡坡的平均水位。 将坡度 DEM 格网及水位高度分布模型用于无限边坡模型来分析稳定系数。 用 GIS 对陡坡每个边坡单元进行不稳定性分析。 结果表明降雨量增加与土壤中水分损失总量增加相一致，大型滑坡的频率无变 化，不过增加了浅层土温度，可能导致其后 80 年里小滑坡频率增加。 注意事项 在进行监测前，必须全面了解滑坡的地质状况，并进行必要的土工试验。 在安装监测仪器时，选点非常重要；在监测过程中，选择样品的数据采集 参数和频率