第2章变形观测系统布设

1、多媒体课件1第二章第二章 变形观测的布设变形观测的布设 西南石油大学测绘教研室西南石油大学测绘教研室多媒体课件2变形监测的测量点变形监测的测量点, ,一般分为基准点、工作点和观测点三类一般分为基准点、工作点和观测点三类基准点基准点: :一定数量的位置固定或变化甚小的点一定数量的位置固定或变化甚小的点, ,又叫基点。又叫基点。 埋设在比较稳定的基岩上或在变形以外，尽可能长埋设在比较稳定的基岩上或在变形以外，尽可能长期的保存和稳固。期的保存和稳固。工作点工作点：实际工作中存在利用基点困难或基点布设不合理：实际工作中存在利用基点困难或基点布设不合理的时候，埋设点介于基点和观测点之间的过渡点。的时候，

2、埋设点介于基点和观测点之间的过渡点。 埋设在被观测对象附近，观测周期内保持稳定。埋设在被观测对象附近，观测周期内保持稳定。观测点观测点：位于变形体上的具有代表性的点。：位于变形体上的具有代表性的点。变形观测系统变形观测系统：由基准点、工作点和观测点组成的观测系：由基准点、工作点和观测点组成的观测系统。统。2.1 2.1 基本概念基本概念多媒体课件32.2 2.2 变形观测的精度变形观测的精度 基本思路：基本思路： 先根据有关因素求出形变观测值（一般是指同一点先根据有关因素求出形变观测值（一般是指同一点在不同时期的坐标差值在不同时期的坐标差值X, X, Y, Y, Z Z）的必要精度。然）的必要

3、精度。然后套用现有的规范或采用相应的算法（优化设计等）来确后套用现有的规范或采用相应的算法（优化设计等）来确定距离、方向、角度、高差等原始观测值的必要精度，以定距离、方向、角度、高差等原始观测值的必要精度，以便在观测中予以实施。后一步与传统的大地控制网或工程便在观测中予以实施。后一步与传统的大地控制网或工程控制网的有关内容相同。控制网的有关内容相同。多媒体课件4一一 精度原则精度原则工程建筑物的变形观测能否达到预期的目的，最基本的因工程建筑物的变形观测能否达到预期的目的，最基本的因素是观测点的布置、观测的精度和频率，以及每次观测所素是观测点的布置、观测的精度和频率，以及每次观测所进行的时间。进

4、行的时间。变形观测的精度要求：变形观测的精度要求：取决于该工程建筑物预计的允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。许变形值的大小和进行观测的目的。观测的中误差观测的中误差: :一般要求观测的中误差应小于允许变形一般要求观测的中误差应小于允许变形值的值的1/10-1/201/10-1/20（FIGFIG第十三届会议）第十三届会议）；如果观测的目的是；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。为了研究其变形的过程，则其中误差应比这个数值小得多。2.2 2.2 变形观测的精度变形观测的精度多媒体课件52.2 2.2 变形观测的精度变形观测的精度 工业与民

5、用建筑物允许误差工业与民用建筑物允许误差: :因主要内容是基础沉因主要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陷和建筑物本身的倾斜，其观测精度应根据建筑物物基础的允许沉陷值、允许倾斜度、允许相对弯基础的允许沉陷值、允许倾斜度、允许相对弯矩矩等来决定，同时也应考虑其沉陷速度。如等来决定，同时也应考虑其沉陷速度。如建建筑地基基础设计规范筑地基基础设计规范规定对于箱形基础规定对于箱形基础60m60m高的高的建筑，允许倾斜度为建筑，允许倾斜度为22，即顶点偏移限值为，即顶点偏移限值为120mm120mm，若以，若以1/201/20作为观测中误差，则作为观测中误差，则m=m=6mm6mm。

6、 混凝土坝：混凝土坝：测定变形值的精度一般为测定变形值的精度一般为1mm1mm 土工建筑物：土工建筑物：测定其变形值的精度不低于测定其变形值的精度不低于2mm2mm多媒体课件6序号项目内容1塔架挠度任意两点间的倾斜小于两点间的高差的1/1002栀杆的自振周期T0.01L， T周期，L栀杆高度3微波塔在风荷载作用下的变形（1）在垂直平面内的偏角不应小于1/100（2）在水平面内的扭转角不应小于11.5 4栀杆的顶部位移不超过栀杆高度的1/1005工业与民用建筑物相邻柱基的差异沉降（1）框架结构（2）当基础不均匀沉降时不产生附加压力的结构0.002L 0.003L0.005L 0.005L 6高耸

7、建筑物基础的倾斜h 20m20 h 50m时50 h 100m时0.0030.0060.0057砖石承重结构基础的局部倾斜砂土和中低压缩性粘土 高压缩性粘土0.002L 0.003LL 相邻柱基之中心间距 h 相对地面的建筑物高度多媒体课件7二二 分析变形观测的必要精度分析变形观测的必要精度1 按允许变形值来确定观测精度例子1：某核电厂变坡的允许变形（滑坡）值为20mm，根据 以上原则可确定变形观测的必要精度为1mm.例子2：某综合勘察院在观测一栋30米的大楼变形时，根据设计人员提出的允许倾斜度为千分之四，求得允许的偏移值为120mm,进一步求得观测中误差为6mm.例子3：为了监测桥梁安全而进

8、行的变形观测，根据相关规定，钢结构桥梁线路与桥跨中心线的偏差允许值为50毫米，按上诉原则，算算变形精度是多少？1020M容多媒体课件8按允许值计算高大建筑的倾斜观测精度建筑类型层数宽度B高度A 倾斜允许值观测精度多层5810米左右15303.399毫米5.0毫米高层82015米左右30602.51507.5超高20以上20米左右601201.720410.2高耸1.5100BHH 20pHm多媒体课件92.按允许观测实测数据的统计分析确定观测精度原则：从实际经验出发并顾及当前的测量技术水平而定。原则：从实际经验出发并顾及当前的测量技术水平而定。（1）特殊精密工程（2）科学研究为目的的变形观测（

9、3）大型工程建筑物（4）水利工程建筑物（5）土木工程（6）滑坡变形观测精度多媒体课件10三 各种测量方法及其误差1 摄影测量方法 a 在一个平面内的物体的单张相片摄影，像片与物体平面平行 b 在一个平面内的物体的单张相片重复摄影测量之变形观测 c 空间物体的平行摄影测量像片 d 空间物体的会聚像对2 大地常规测量方法 三角高程测量、因瓦尺测量、精密水准测量、准直测量、三边测量、精密导线测量等3 专门仪器测量方法 电伸长计、测斜仪、电压力计、电温度计、无线电测距仪、偏转仪等多媒体课件11 取决于工程建筑物观测的内容、荷载的变化、地基的土质取决于工程建筑物观测的内容、荷载的变化、地基的土质性质、建

10、筑物的结构性质、诸多外界条件的变化等。性质、建筑物的结构性质、诸多外界条件的变化等。1 1、一般在施工期间：一般在施工期间：每次增加荷载前、后应分别观测一次每次增加荷载前、后应分别观测一次，有时在期间还要加测一至两次，如遇特殊情况（大暴雨，有时在期间还要加测一至两次，如遇特殊情况（大暴雨、洪水）也要加测；工程建筑物在竣工前、后应分别观测、洪水）也要加测；工程建筑物在竣工前、后应分别观测一至两次等。一至两次等。例子一：例子一：多媒体课件122 2、一般在运营期间：、一般在运营期间：视土质性质，若为高压视土质性质，若为高压缩性土，前半年应每缩性土，前半年应每1 11.51.5个月观测一次个月观测一

11、次，半年后可，半年后可2 23 3个有观测一次，第二年可个有观测一次，第二年可3 34 4次，以后可每年次，以后可每年2 23 3次；若为中压缩性次；若为中压缩性土，可减半处理等。土，可减半处理等。多媒体课件132.4.1 2.4.1 观测点布设必须遵循的基本原则：观测点布设必须遵循的基本原则：（1 1）有足够的点数）有足够的点数（2 2）应考虑特征点，即能控制整个建筑物变化的点和关键）应考虑特征点，即能控制整个建筑物变化的点和关键部位上的点部位上的点（3 3）应与变形体紧密结合在一起）应与变形体紧密结合在一起 布设时需要和具体的建筑物联系在一起，具体情况具体布设时需要和具体的建筑物联系在一起

12、，具体情况具体分析。分析。多媒体课件142.4.2 2.4.2 工业与民用建筑物变形观测工业与民用建筑物变形观测 1. 观测的内容观测的内容 基础沉陷观测和建筑物本身的变形观测，一般建基础沉陷观测和建筑物本身的变形观测，一般建筑物主要是基础的沉陷观测，对于高层建筑辅以倾筑物主要是基础的沉陷观测，对于高层建筑辅以倾斜观测和风振观测，大型设备和建筑必须要做水平斜观测和风振观测，大型设备和建筑必须要做水平和位移观测。和位移观测。 2. 方案设定过程方案设定过程 通常有设计部门提出要求，设计人员和现场测量通常有设计部门提出要求，设计人员和现场测量人员共同研究后确定。人员共同研究后确定。 注意点注意点

13、第一：要有足够的密度，反映出整个基础的第一：要有足够的密度，反映出整个基础的沉陷情况，沉陷情况，点位尽量对于轴线对称，以利于变形分点位尽量对于轴线对称，以利于变形分析析 第二：做到不浪费人、财、物力第二：做到不浪费人、财、物力 第三：注意观察点和建筑物的结合情况第三：注意观察点和建筑物的结合情况多媒体课件15布设依据布设依据（1 1）观测点应布设在建筑物沉降变化较显著的地方，并考）观测点应布设在建筑物沉降变化较显著的地方，并考虑到施工期间和投产后能顺利进行测量；虑到施工期间和投产后能顺利进行测量；（2 2）建筑四角、中心点及内部承重墙上均需埋设观测点，）建筑四角、中心点及内部承重墙上均需埋设观

14、测点，并应沿房屋周长每隔并应沿房屋周长每隔1010到到2020米设置一个观测点，工业厂米设置一个观测点，工业厂房的每个柱子都需设点；房的每个柱子都需设点；（3 3）由于相邻建筑物会产生相互影响，因此高层和底层建）由于相邻建筑物会产生相互影响，因此高层和底层建筑、新老建筑物的连接处以及在相接处的两边都应布设筑、新老建筑物的连接处以及在相接处的两边都应布设观测点；观测点；（4 4）在人工加固地基与天然地基交界处和基础彻深相差悬）在人工加固地基与天然地基交界处和基础彻深相差悬殊的地方，以及相接处的两边都应布设；殊的地方，以及相接处的两边都应布设；多媒体课件16（5 5）当基础形式不同时，需要在变化处

15、设置观测点，）当基础形式不同时，需要在变化处设置观测点，在地基土质不均匀，可压缩性土层的两边都应布在地基土质不均匀，可压缩性土层的两边都应布设观测点；设观测点；（6 6）在振动中心基础上也要布设观测点，对于烟囱、）在振动中心基础上也要布设观测点，对于烟囱、水塔等刚性整体基础，应不少于三个点；水塔等刚性整体基础，应不少于三个点；（7 7）对于宽度大于）对于宽度大于1515米的建筑物，在设置内墙体的米的建筑物，在设置内墙体的观测点时，应设在承重墙上，观测点时，应设在承重墙上，多媒体课件17多媒体课件18多媒体课件19例：高533米的电视塔的点位布设多媒体课件20混凝土重力坝混凝土重力坝1.1.垂直

16、位移观测点的布置垂直位移观测点的布置坝体垂直位移包括基础沉陷和混凝土坝体本身在垂直方向的伸坝体垂直位移包括基础沉陷和混凝土坝体本身在垂直方向的伸缩。其中主要是基础沉陷。缩。其中主要是基础沉陷。2.2.水平位移观测点的布置水平位移观测点的布置在同一高程面上不同点在垂直于坝的纵向轴线方向的水平位移（例在同一高程面上不同点在垂直于坝的纵向轴线方向的水平位移（例如用引张线法与视准线法测量的位移）如用引张线法与视准线法测量的位移）同一铅垂线的不同高程面上的水平位移（如用正锤线以坐标仪测量同一铅垂线的不同高程面上的水平位移（如用正锤线以坐标仪测量的水平位移）。的水平位移）。及任意点在任意方向的水平位移及任

17、意点在任意方向的水平位移( (如前交法测得的水平位移）。如前交法测得的水平位移）。多媒体课件21重点坝段重点坝段多媒体课件22混凝土重力坝混凝土重力坝1.1.变形观测的内容：垂直位移观测和水平位移观测；变形观测的内容：垂直位移观测和水平位移观测；2.2.测点布设原则：测点布设原则：应该具有代表性且能控制坝体的主要变性情况。应该具有代表性且能控制坝体的主要变性情况。3.3.观测点位置观测点位置（1 1）观测点一般都设在坝面上：最大坝高处、合拢口、泄）观测点一般都设在坝面上：最大坝高处、合拢口、泄水底口、闸门处、坝底地形变化较大处、地质不良处。水底口、闸门处、坝底地形变化较大处、地质不良处。（2

18、2）坝轴线方向的横断面及两端，断面间距）坝轴线方向的横断面及两端，断面间距4040至至8080米，沿米，沿不同的高程布设不同的高程布设4 4至至5 5条断面图条断面图多媒体课件232.5.1 2.5.1 基点的布设基点的布设例子：例子：A A点高程点高程HAHA35.0035.00米，米，B B点高程待定，点高程待定，一月份测点一月份测点Hab=5.374Hab=5.374米米, ,二月份测点二月份测点Hab=5.363Hab=5.363米，米，则则B B点沉陷是多少？点沉陷是多少？可见：如果可见：如果A A点数据不稳定，则变形值就无意义，所点数据不稳定，则变形值就无意义，所以要求基点固定。以要求基点固定。多媒体课件24工程建筑物受水平距离与垂直距离（深度）的影响。离开建筑工程建筑物受水平距离与垂直距离（深度）的影响。离开建筑物愈远，深度愈大，地籍受力愈小，亦即受建筑物的。物愈远，深度愈大，地籍受力愈小，亦即受建筑物的。使基准点稳定的要求，有两种方法：使基准点稳定的要求，有两种方