变形监测数据处理3-2-1ppt课件

1、本章的主要内容本章的主要内容 v 3.1 3.1 变形监测技术变形监测技术 v 3.2 3.2 变形监测方案变形监测方案 v 3.3 3.3 变形监测网优化设变形监测网优化设计计 3.2 3.2 变形监测方案变形监测方案 变形监测内容的确定变形监测内容的确定 监测方法、仪器和监测精度的确定监测方法、仪器和监测精度的确定 监测部位和测点布置的确定监测部位和测点布置的确定 变形监测频率的确定变形监测频率的确定 综合变形监测系统综合变形监测系统 3.2 3.2 变形监测方案变形监测方案变形监测内容的确定变形监测内容的确定 应根据变形体的性质、监测要求和环境等应根据变形体的性质、监测要求和环境等因素来

2、确定变形监测工作的内容，例如：因素来确定变形监测工作的内容，例如： 沉降或垂直位移监测沉降或垂直位移监测 水平位移监测水平位移监测 倾斜监测、裂缝监测、挠度监测倾斜监测、裂缝监测、挠度监测 应力应变监测应力应变监测物理参数物理参数 气温、水位、地下水、降雨量、地震等环境气温、水位、地下水、降雨量、地震等环境因素的监测因素的监测3.2 3.2 变形监测方案变形监测方案监测方法、仪器和监测精度的确定监测方法、仪器和监测精度的确定变形监测方法和仪器的选择：变形监测方法和仪器的选择： 取决于工程地质条件以及工程周围的环境取决于工程地质条件以及工程周围的环境条件，根据监测内容的不同可以选择不同的方条件，

3、根据监测内容的不同可以选择不同的方法和仪器。法和仪器。3.2 3.2 变形监测方案变形监测方案监测方法、仪器和监测精度的确定监测方法、仪器和监测精度的确定变形监测的精度要求变形监测的精度要求 ： 对于工程建筑物来说，变形监测的精度要对于工程建筑物来说，变形监测的精度要求，取决于该工程建筑物预计的允许变形值求，取决于该工程建筑物预计的允许变形值的大小和进行观测的目的。的大小和进行观测的目的。3.2 3.2 变形监测方案变形监测方案监测方法、仪器和监测精度的确定监测方法、仪器和监测精度的确定如何根据允许变形值来确定观测的精度，国内外还存在如何根据允许变形值来确定观测的精度，国内外还存在着各种不同的

4、看法。在国际测量师联合会着各种不同的看法。在国际测量师联合会FIGFIG第十三第十三届会议届会议19711971年工程测量委员会的讨论中提出：年工程测量委员会的讨论中提出：“如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值的1/101/101/201/20；如果观测的目的是为了研究其变形的；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值小得多过程，则其中误差应比这个数值小得多”。也有人认为。也有人认为精度愈高愈好，尽可能提高观测

5、的精度。由于观测的精精度愈高愈好，尽可能提高观测的精度。由于观测的精度直接影响到观测成果的可靠性，同时也涉及到观测方度直接影响到观测成果的可靠性，同时也涉及到观测方法、仪器设备和投入费用等。因而，有关精度的问题，法、仪器设备和投入费用等。因而，有关精度的问题，值得进一步研究。值得进一步研究。 3.2 3.2 变形监测方案变形监测方案监测方法、仪器和监测精度的确定监测方法、仪器和监测精度的确定 在工业与民用建筑物的变形监测中，由于其主要监在工业与民用建筑物的变形监测中，由于其主要监测内容是基础沉陷和建筑物本身的倾斜，其观测精度应测内容是基础沉陷和建筑物本身的倾斜，其观测精度应根据建筑物基础的允许

6、沉陷值、允许倾斜度、倾斜相对根据建筑物基础的允许沉陷值、允许倾斜度、倾斜相对弯矩等来决定，同时也应考虑其沉陷速度。例如，我国弯矩等来决定，同时也应考虑其沉陷速度。例如，我国建筑设计部门在研究高层建筑物的倾斜时，根据前述的建筑设计部门在研究高层建筑物的倾斜时，根据前述的观点以允许倾斜值的观点以允许倾斜值的1/201/20作为观测的精度指标。某综合作为观测的精度指标。某综合勘察院在监测一幢大楼的变形时，根据设计人员提出的勘察院在监测一幢大楼的变形时，根据设计人员提出的允许倾斜度允许倾斜度=4=4求得顶部的允许偏移值为求得顶部的允许偏移值为120mm120mm，以其，以其1/201/20作为观测中误

7、差，即作为观测中误差，即= =6mm6mm。3.2 3.2 变形监测方案变形监测方案监测方法、仪器和监测精度的确定监测方法、仪器和监测精度的确定 在生产实践中，求得必要的中误差以后，如果根据在生产实践中，求得必要的中误差以后，如果根据本单位的仪器设备和技术力量，能够比较容易地达到精本单位的仪器设备和技术力量，能够比较容易地达到精度要求，而且在不必花费很大的精力、不增加很多工作度要求，而且在不必花费很大的精力、不增加很多工作量的情况下，还能达到更高的精度时，也可以将观测的量的情况下，还能达到更高的精度时，也可以将观测的精度指标提高。例如前述情况，在求得精度指标提高。例如前述情况，在求得= =6m

8、m6mm后，即按后，即按此思想将精度指标提高，取此思想将精度指标提高，取2mm2mm作为最后的观测中误差作为最后的观测中误差。对于根据沉陷速度来确定观测精度，是指沉陷延续的。对于根据沉陷速度来确定观测精度，是指沉陷延续的时间很长而沉陷量又较小的基础，其观测的精度就应当时间很长而沉陷量又较小的基础，其观测的精度就应当高些。高些。 3.2 3.2 变形监测方案变形监测方案监测方法、仪器和监测精度的确定监测方法、仪器和监测精度的确定 一般来讲，从实用的目的出发，对于连续生产的大一般来讲，从实用的目的出发，对于连续生产的大型车间钢结构、钢筋混凝土结构的建筑物通常要求型车间钢结构、钢筋混凝土结构的建筑物

9、通常要求观测工作能反映出观测工作能反映出1mm1mm的沉陷量；对于一般的厂房，没有的沉陷量；对于一般的厂房，没有很大的传动设备、连续性不大的车间，要求能反映出很大的传动设备、连续性不大的车间，要求能反映出2mm2mm的沉陷量。因而，对于监测点高程的测定误差，应在的沉陷量。因而，对于监测点高程的测定误差，应在1mm1mm以内。而为了科学研究的目的，往往则要求达以内。而为了科学研究的目的，往往则要求达0.1mm0.1mm的精度。的精度。 3.2 3.2 变形监测方案变形监测方案监测方法、仪器和监测精度的确定监测方法、仪器和监测精度的确定 对于水工建筑物，根据其结构、形状不同，观测内对于水工建筑物，

10、根据其结构、形状不同，观测内容和精度也有差异。即使对于同一建筑物如拱坝的容和精度也有差异。即使对于同一建筑物如拱坝的不同部位，其观测精度也不相同，变形大的部位拱冠不同部位，其观测精度也不相同，变形大的部位拱冠的观测精度可稍低于变形小的部位如拱座）。对于的观测精度可稍低于变形小的部位如拱座）。对于混凝土大坝，测定变形值的精度一般为混凝土大坝，测定变形值的精度一般为1mm1mm；对于土工；对于土工建筑物，测定其变形值的精度不低于建筑物，测定其变形值的精度不低于2mm2mm。3.2 3.2 变形监测方案变形监测方案监测方法、仪器和监测精度的确定监测方法、仪器和监测精度的确定3.2 3.2 变形监测方

11、案变形监测方案监测部位和测点布置的确定监测部位和测点布置的确定 监测点布设在变形体的特征部位，重点突出；监测点布设在变形体的特征部位，重点突出； 基准点应布设在稳定位置。基准点应布设在稳定位置。3.2 3.2 变形监测方案变形监测方案变形监测频率的确定变形监测频率的确定 变形监测的频率取决于变形的大小、变形监测的频率取决于变形的大小、速度以及观测的目的。速度以及观测的目的。3.2 3.2 变形监测方案变形监测方案综合变形监测系统综合变形监测系统 综合应用各种方法和技术，取长综合应用各种方法和技术，取长补短，满足变形监测工作需要。补短，满足变形监测工作需要。3.2 3.2 变形监测方案变形监测方

12、案 变形监测内容的确定变形监测内容的确定 监测方法、仪器和监测精度的确定监测方法、仪器和监测精度的确定 监测部位和测点布置的确定监测部位和测点布置的确定 变形监测频率的确定变形监测频率的确定 综合变形监测系统综合变形监测系统 本章的主要内容本章的主要内容 v 3.1 3.1 变形监测技术变形监测技术 v 3.2 3.2 变形监测方案变形监测方案 v 3.3 3.3 变形监测网优化设计变形监测网优化设计 3.3 3.3 变形监测网优化设计变形监测网优化设计 测量控制网包括：测量控制网包括： 测图控制网、施工控制网、变形监测网测图控制网、施工控制网、变形监测网测量控制网优化设计具有理论性和实用性：

13、测量控制网优化设计具有理论性和实用性： 1 1在人、财、物的条件下，控制网具有最好在人、财、物的条件下，控制网具有最好的精度、灵敏度和可靠性；的精度、灵敏度和可靠性； 2 2在满足精度、灵敏度和可靠性的条件下，在满足精度、灵敏度和可靠性的条件下，控制网的成本最低。控制网的成本最低。3.3 3.3 变形监测网优化设计变形监测网优化设计 控制网优化设计问题的分类及解法控制网优化设计问题的分类及解法 控制网优化设计的质量标准控制网优化设计的质量标准 变形监测网机助法优化设计系统变形监测网机助法优化设计系统 3.3 3.3 变形监测网优化设计变形监测网优化设计控制网优化设计问题的分类及解法控制网优化设

14、计问题的分类及解法零类设计基准设计）零类设计基准设计）一类设计结构图形设计）一类设计结构图形设计）二类设计观测值权的分配）二类设计观测值权的分配）三类设计网的改造或加密方案设计）三类设计网的改造或加密方案设计）3.3 3.3 变形监测网优化设计变形监测网优化设计控制网优化设计问题的分类及解法控制网优化设计问题的分类及解法控制网优化设计方法：控制网优化设计方法： 解析设计法解析设计法 机助设计法机助设计法3.3 3.3 变形监测网优化设计变形监测网优化设计控制网优化设计的质量标准控制网优化设计的质量标准质量指标：质量指标： 精度精度 可靠性可靠性 灵敏度灵敏度 经济经济3.3 3.3 变形监测网

15、优化设计变形监测网优化设计变形监测网机助法优化设计系统变形监测网机助法优化设计系统机助法优化设计的基本原理：机助法优化设计的基本原理： 1 1初步方案初步方案 2 2数学模型数学模型 3 3显示、人机对话显示、人机对话 4 4调整方案调整方案 5 5成果输出成果输出本章的主要内容本章的主要内容 v 3.1 3.1 变形监测技术变形监测技术 v 3.2 3.2 变形监测方案变形监测方案 v 3.3 3.3 变形监测网优化设计变形监测网优化设计 举例举例 一、概述一、概述 采用常规大地测量仪器与全球定位系统采用常规大地测量仪器与全球定位系统GPS相结合，对某大坝坝体全长相结合，对某大坝坝体全长18

16、.2km ）坝顶和护坡进行周期性的三维）坝顶和护坡进行周期性的三维变形监测，以满足大坝安全运行管理的变形监测，以满足大坝安全运行管理的需要。该方案本着变形监测工作及时、需要。该方案本着变形监测工作及时、观测精度高、数据可靠、监测全面且重观测精度高、数据可靠、监测全面且重点突出、费用经济等要求进行设计。点突出、费用经济等要求进行设计。 举例举例 二、设计依据二、设计依据 本方案技术设计依据于相关的国家标准和行业本方案技术设计依据于相关的国家标准和行业标准进行。所引用的部分技术规范：标准进行。所引用的部分技术规范：举例举例 三、监测范围、监测精三、监测范围、监测精度和监测周期度和监测周期1. 1.

17、 监测范围：坝顶、护坡。监测范围：坝顶、护坡。2. 2. 监测精度：水平位移和垂直位移的测量中监测精度：水平位移和垂直位移的测量中误差误差1.0mm1.0mm位移量中误差相对于工作基点位移量中误差相对于工作基点计算）。计算）。3. 3. 监测周期：开始按监测周期：开始按1 1测次测次/ /月或月或1 1测次测次/2/2月。月。观测一定测次后，再根据实际变形情况确定观测一定测次后，再根据实际变形情况确定监测周期。监测周期。举例举例 四、监测方案四、监测方案4.1 4.1 水平位移监测水平位移监测 考虑到坝体全长考虑到坝体全长18.2km18.2km，水平位移监测方案可采用如，水平位移监测方案可采

18、用如下方式进行布置：下方式进行布置：1 1GPSGPS基准网：如图基准网：如图1 1所示，由所示，由6 6点组成。其中，点组成。其中，G04G04、G06G06点设置在大坝的延长线上，点设置在大坝的延长线上，G05G05位于坝顶的下游。位于坝顶的下游。G01G01、G02G02、G03G03设置在大坝下游的适当位置处。要求设置在大坝下游的适当位置处。要求G01G01、G02G02、G03 G03 、G04G04、G06G06五点位于稳定、不易破坏的基岩上。五点位于稳定、不易破坏的基岩上。 举例举例 四、监测方案四、监测方案4.1 4.1 水平位移监测水平位移监测 2 2GPSGPS工作基准网：

19、如图工作基准网：如图2 2所示，由所示，由2020点组成。点组成。其中，其中，G04G04、G05G05、G06G06为上述图为上述图1 1中基准网点，中基准网点，该工作基准网点与图该工作基准网点与图1 1的基准网点联为一起组成的基准网点联为一起组成GPSGPS监测基准网。监测基准网。 举例举例 四、监测方案四、监测方案4.1 4.1 水平位移监测水平位移监测 3 3监测网：利用图监测网：利用图2 2所示的大坝下游工作基所示的大坝下游工作基准点，采用高精度全站仪，按图准点，采用高精度全站仪，按图3 3所示对坝顶、所示对坝顶、护坡的工作基点进行观测，也可以一次性同时护坡的工作基点进行观测，也可以

20、一次性同时测定坝顶和护坡的各监测点。测定坝顶和护坡的各监测点。 如果按图如果按图3 3仅测定工作基点，则工作基点仅测定工作基点，则工作基点数大致为数大致为150150个。个。 如果按图如果按图3 3对所有测点进行测定，按对所有测点进行测定，按25m25m间隔设置测点，则测点数大致为间隔设置测点，则测点数大致为24002400个。个。 举例举例 四、监测方案四、监测方案举例举例 四、监测方案四、监测方案4.1 4.1 水平位移监测水平位移监测 4 4视准线法：如果上述按图视准线法：如果上述按图3 3仅测定仅测定工作基点，则在工作基点，则在400m400m之内的测点可以用之内的测点可以用视准线法进

21、行测定。视准线法进行测定。 举例举例 四、监测方案四、监测方案4.2 垂直位移监测垂直位移监测垂直位移监测网采用一等精密水准测量，可以将垂直位移监测网采用一等精密水准测量，可以将水平位移监测的基准点水平位移监测的基准点G01、G02、G03 、G04、G06同时作为垂直位移监测基准点，并同时作为垂直位移监测基准点，并在在G01或或G03附近另设置一个水准稳定点和附近另设置一个水准稳定点和G06或或G04构成水准稳定点组。构成水准稳定点组。 垂直位移监测点与水平位移监测同点位，另外，垂直位移监测点与水平位移监测同点位，另外，在坝顶上游增加一排垂直位移监点。这样，垂在坝顶上游增加一排垂直位移监点。这样，垂直位移测点总数大