第2章+垂直位移监测

1、淮 海 工 学 院1变形监测与变形分析第二章垂直位移监测技术第二章垂直位移监测技术淮 海 工 学 院2主要内容主要内容第二章第二章 垂直位移监测技术垂直位移监测技术概述精密水准测量三角高程测量液体静力水准测量垂直位移测量成果处理淮 海 工 学 院32-1概述概述对监测点高程变化量的测量工作；有时用“+” 表示下沉，用“-”时表示上升。 第二章第二章 垂直位移监测技术垂直位移监测技术淮 海 工 学 院42-2精密水准测量精密水准测量精密水准测量精度高，方法简便，是垂直位移监测最常用的方法。垂直位移监测的测量点分为水准基点、工作基点和监测点三种。水准基点是垂直位移监测的基准点，一般34个点构成一组

2、，形成近似正三角形或正方形，为保证其坚固与稳定，应选埋在变形区以外的岩石上或深埋于原状土上，也可以选埋在稳固的建构筑物上。 第二章第二章 垂直位移监测技术垂直位移监测技术淮 海 工 学 院5水准基点水准基点第第2 2节节 精密水准测量精密水准测量普通混凝土标 地面岩石标 浅埋钢管标 井式混凝土标 深埋钢管标 深埋双金属标淮 海 工 学 院6普通混凝土标普通混凝土标 P119淮 海 工 学 院7地面岩石标地面岩石标 P119淮 海 工 学 院8浅埋钢管标浅埋钢管标淮 海 工 学 院9井式混凝土标井式混凝土标淮 海 工 学 院10深埋钢管标深埋钢管标淮 海 工 学 院11深埋双金属标深埋双金属标淮

3、 海 工 学 院12工作基点工作基点第第2 2节节 精密水准测量精密水准测量工作基点是用于直接测定监测点的起点或终点。工作基点应布置在变形区附近相对稳定的地方，其高程尽可能接近监测点的高程。工作基点一般采用地表岩石标，当建筑物附近的覆盖层较深时，可采用浅埋标志，当新建建筑物附近有基础稳定的建筑物时，也可设置在该建筑物上。因工作基点位于测区附近，应经常与水准基点进行联测，通过联测结果判断其稳定状况，保证监测成果的正确可靠。淮 海 工 学 院13监测点监测点第第2 2节节 精密水准测量精密水准测量监测点是垂直位移监测点的简称，布设在被监测建（构）筑物上。布设时，要使其位于建（构）筑物的特征点上，能

4、充分反映建（构）筑物的沉降变形情况，点位应当避开障碍物，便于观测和长期保护，标志应稳固，不影响建构筑物的美观和使用，还要考虑建筑物基础地质、建筑结构、应力分布等，对重要和薄弱部位应该适当增加监测点的数目。 淮 海 工 学 院14盒式标志盒式标志第第2 2节节 精密水准测量精密水准测量淮 海 工 学 院15钢筋观测点钢筋观测点 第第2 2节节 精密水准测量精密水准测量淮 海 工 学 院16隐蔽观测点（螺栓式标志）隐蔽观测点（螺栓式标志）第第2 2节节 精密水准测量精密水准测量淮 海 工 学 院17监测仪器监测仪器第第2 2节节 精密水准测量精密水准测量针对具体的监测工程，应当使用满足精度要求的水

5、准仪，采用正确的测量方法；对特级、一级垂直位移监测，应使用DS05型水准仪配和因瓦合金标尺；对二级垂直位移监测，应使用DS1或DS05型水准仪和因瓦合金标尺；对三级垂直位移监测，应使用DS3水准仪和区格式木质标尺或DS1型水准仪和因瓦合金标尺。 淮 海 工 学 院18仪器的检验仪器的检验第第2 2节节 精密水准测量精密水准测量无论使用何种仪器，开始工作前，应该按照测量规范要求对仪器进行检验；水准仪的i角误差是最重要的检验项目。精密水准测量前，还应按规范要求对水准标尺进行检验，其中标尺的每米真长偏差是最重要的检验项目，一般送专门的检定部门进行检验。淮 海 工 学 院19监测方法与技术要求（监测方

6、法与技术要求（1）第第2 2节节 精密水准测量精密水准测量采用精密水准测量方法进行垂直位移监测时，从工作基点开始经过若干监测点，形成一个或多个闭合或附合路线，其中以闭合路线为佳，特别困难的监测点可以采用支水准路线往返测量。整个监测期间，最好能固定监测仪器和监测人员，固定监测路线和测站，固定监测周期和相应时段。淮 海 工 学 院20监测方法与技术要求（监测方法与技术要求（2）第第2 2节节 精密水准测量精密水准测量为了减少为了减少i i角误差的影响，水准测量规范对前后视角误差的影响，水准测量规范对前后视距差和前后视距累积差都有明确的规定，测量中应距差和前后视距累积差都有明确的规定，测量中应遵照执

7、行。遵照执行。严格控制前后视距差和前后视距累积差，也可有严格控制前后视距差和前后视距累积差，也可有效地减弱磁场和大气垂直折光的影响。效地减弱磁场和大气垂直折光的影响。水准测量规范对观测程序有明确的要求，往测时，水准测量规范对观测程序有明确的要求，往测时，奇数站的观测顺序为奇数站的观测顺序为 “ “后前前后后前前后”；偶数站的观；偶数站的观测顺序为测顺序为 “ “前后后前前后后前”。返测时，奇、偶数站的。返测时，奇、偶数站的观测顺序与往测偶、奇数站相同。观测顺序与往测偶、奇数站相同。标尺的每米真长偏差应在测前进行检验，当超过标尺的每米真长偏差应在测前进行检验，当超过一定误差时应进行相应改正。一定

8、误差时应进行相应改正。淮 海 工 学 院21一、二等水准测量外业观测一、二等水准测量外业观测第第2 2节节 精密水准测量精密水准测量对奇数测站为：对奇数测站为：（1 1）照准后视标尺的基本分划）照准后视标尺的基本分划( (左侧刻度左侧刻度) )读数读数（2 2）照准前视标尺的基本分划）照准前视标尺的基本分划( (左侧刻度左侧刻度) )读数读数（3 3）照准前视标尺的辅助分划）照准前视标尺的辅助分划( (右侧刻度右侧刻度) )读数读数（4 4）照准后视标尺的辅助分划）照准后视标尺的辅助分划( (右侧刻度右侧刻度) )读数读数 这样的顺序简称为后这样的顺序简称为后前前前前后后对偶数测站为：对偶数测

9、站为：（1 1）照准前视标尺的基本分划）照准前视标尺的基本分划（2 2）照准后视标尺的基本分划）照准后视标尺的基本分划（3 3）照准后视标尺的辅助分划）照准后视标尺的辅助分划（4 4）照准前视标尺的辅助分划）照准前视标尺的辅助分划这样的顺序简称为前这样的顺序简称为前后后后后前。返测时的观测顺前。返测时的观测顺序与往测相反。序与往测相反。 淮 海 工 学 院22一测站操作具体步骤一测站操作具体步骤 第第2 2节节 精密水准测量精密水准测量（1 1）安置仪器使气泡居中。）安置仪器使气泡居中。（2 2）将望远镜对准后视标尺，使符合气泡两端的影像近于）将望远镜对准后视标尺，使符合气泡两端的影像近于符合

10、，随后用上、下丝照准标尺基本分划进行视距读数，视符合，随后用上、下丝照准标尺基本分划进行视距读数，视距第四位数由测微轮直接读得。然后使水准气泡严格居中，距第四位数由测微轮直接读得。然后使水准气泡严格居中，用楔形平分丝精确照准标尺的基本分划，并读出标尺基本分用楔形平分丝精确照准标尺的基本分划，并读出标尺基本分划与测微轮的读数。划与测微轮的读数。（3 3）旋转望远镜对准前视标尺，水准气泡严格居中，用楔）旋转望远镜对准前视标尺，水准气泡严格居中，用楔形丝精确对准基本分划。并读出标尺基本分划与测微轮读数。形丝精确对准基本分划。并读出标尺基本分划与测微轮读数。然后用上、下丝照准标尺的基本分划进行视距读数

11、。然后用上、下丝照准标尺的基本分划进行视距读数。（4 4）用微动螺旋旋转望远镜，照准前视标尺的辅助分划，）用微动螺旋旋转望远镜，照准前视标尺的辅助分划，并使气泡严格居中，读出标尺辅助分划与测微轮读数。并使气泡严格居中，读出标尺辅助分划与测微轮读数。（5 5）旋转望远镜，照准后视标尺的辅助分划，并使气泡严）旋转望远镜，照准后视标尺的辅助分划，并使气泡严格居中，使楔形平分丝精确照准并进行辅助分划和测微轮的格居中，使楔形平分丝精确照准并进行辅助分划和测微轮的读数。读数。 淮 海 工 学 院23标尺零点差的影响标尺零点差的影响第第2 2节节 精密水准测量精密水准测量淮 海 工 学 院24视线长度、前后

12、视距差和视线高度（视线长度、前后视距差和视线高度（m）第第2 2节节 精密水准测量精密水准测量等级等级仪器类型仪器类型 视线长度视线长度 前后视距差前后视距差 视距累积差视距累积差 视线高度视线高度特级特级DS05DS0515150.30.31.51.50.50.5一级一级DS05DS0530300.50.51.51.50.50.5二级二级DS05DS05、DS1DS150501.01.03.03.00.30.3三级三级DS1DS1、DS3DS375755.05.08.08.00.20.2淮 海 工 学 院25水准测量主要限差（水准测量主要限差（mm）第第2 2节节 精密水准测量精密水准测量等

13、级等级基辅分基辅分划读数划读数差差基辅分基辅分划高差划高差之差之差相邻基相邻基准点高准点高差中误差中误差差测站高差测站高差中误差中误差往返较差、往返较差、附合或环线附合或环线闭合差闭合差检测已测检测已测高差较差高差较差特级特级0.30.30.40.40.30.30.070.070.15n0.15n0.2n0.2n一级一级0.30.30.40.40.50.50.130.130.3n0.3n0.5n0.5n二级二级0.40.40.60.61.01.00.300.300.6n0.6n0.8n0.8n三级三级2.02.03.03.02.02.00.700.701.4n1.4n2.0n2.0n注：n为测

14、段的测站数淮 海 工 学 院26第第2 2节节 精密水准测量精密水准测量等等级级使用仪器、观测方法及要求使用仪器、观测方法及要求特特级级DSDS0.50.5型仪器，视线长度型仪器，视线长度15m15m，前后视距差，前后视距差0.3m0.3m，视距累计差视距累计差1.5m1.5m，宜按国家一等水准测量的技术要，宜按国家一等水准测量的技术要求施测求施测二二级级DSDS0.50.5型仪器，宜按国家一等水准测量的技术要求施测型仪器，宜按国家一等水准测量的技术要求施测三三级级DSDS0.50.5或或DSDS1 1型仪器，宜按国家二等水准测量的技术要型仪器，宜按国家二等水准测量的技术要求施测求施测四四级级

15、DSDS0.50.5或或DSDS1 1型仪器，宜按国家三等水准测量的技术要型仪器，宜按国家三等水准测量的技术要求施测求施测各等级使用的仪器、观测方法及要求各等级使用的仪器、观测方法及要求 淮 海 工 学 院27监测点的精度要求（监测点的精度要求（mm）第第2 2节节 精密水准测量精密水准测量等级等级往返较差、附合往返较差、附合或环线闭合差或环线闭合差高程中高程中误差误差相邻点高差中相邻点高差中误差误差特级特级0.15n0.15n0.30.30.2n0.2n一级一级0.3n0.3n0.50.50.5n0.5n二级二级0.6n0.6n1.01.00.8n0.8n三级三级1.4n1.4n2.02.0

16、2.0n2.0n注：n为测段的测站数淮 海 工 学 院282-3精密三角高程测量精密三角高程测量精密水准测量因受观测环境影响小，观测精度高，仍然是沉降监测的主要方法；如果水准路线线况差，水准测量实施将很困难。高精度全站仪的发展，使得电磁波测距三角高程测量在工程测量中的应用更加广泛；电磁波测距三角高程测量代替水准测量进行沉降监测，将极大地降低劳动强度，提高工作效率。 第二章第二章 垂直位移监测技术垂直位移监测技术淮 海 工 学 院29单向观测及其精度单向观测及其精度第第3 3节节 精密三角高程测量精密三角高程测量DuuviDRKDhm)(21tan12viDRKDh221tan224222242

17、2224sectanKViDhmRDmmmDmm球气差系数高斯平面距离改正或或淮 海 工 学 院30对向观测及其精度对向观测及其精度第第3 3节节 精密三角高程测量精密三角高程测量)(21)(214)tan(tan21212122112vviiDRKDh224222242222162sec2tan21KviDhmRDmmmDmm淮 海 工 学 院312-4液体静力水准测量液体静力水准测量 液体静力水准测量也称为连通管测量，是利用相互连通的且静力平衡时的液面进行高程传递的测量方法。第二章第二章 垂直位移监测技术垂直位移监测技术淮 海 工 学 院32基本原理基本原理第第4 4节节 液体静力水准测量

18、液体静力水准测量22021101ghpghp淮 海 工 学 院33基本原理基本原理第第4 4节节 液体静力水准测量液体静力水准测量bah淮 海 工 学 院34 121221bbaaHHh 121221bbbbh 12121221bbbbaaC 由于制造的容器不完全一致，探测液面高度的零点位置（起始读数位置）不可能完全相同，为求出两容器的零位差，可将两容器互换位置，求得A、B两点的新的高差h为： 第第4 4节节 液体静力水准测量液体静力水准测量基本原理基本原理淮 海 工 学 院35仪器结构仪器结构液体静力水准仪种类较多，但总体上由三部分组成，即液体容器及其外壳、液面高度量测设备和沟通容器的连通管

19、。根据不同的仪器及其结构，液面高度测定方法有目视法、接触法、传感器测量法和光电机械法等，前两种方法精度较低，后两种方法精度较高且利于自动化测量。 第第4 4节节 液体静力水准测量液体静力水准测量淮 海 工 学 院36液面高度测定方法液面高度测定方法第第4 4节节 液体静力水准测量液体静力水准测量目视接触法也可利用转动的测微圆环带动水中的触针上下运动，根据光学折射原理，在观测窗口可以观测到触针尖端的实像和虚像，当两像尖端接触时，在测微圆环上可读出触针接触水面时的高度。电子传感器法通过电子（电感式、光电式或电容式）传感器不仅可以提高静力水准的读数精度，而且可实现测量的自动化。淮 海 工 学 院37

20、第第4 4节节 液体静力水准测量液体静力水准测量目视法读数静力水准仪目视法读数静力水准仪 P16淮 海 工 学 院38第第4 4节节 液体静力水准测量液体静力水准测量接触法读数静力水准仪接触法读数静力水准仪淮 海 工 学 院39第第4 4节节 液体静力水准测量液体静力水准测量传感器静力水准测量系统传感器静力水准测量系统淮 海 工 学 院40第第4 4节节 液体静力水准测量液体静力水准测量电感式液体静力水准仪电感式液体静力水准仪淮 海 工 学 院41第第4 4节节 液体静力水准测量液体静力水准测量误差分析误差分析连通管中液体不能残存气泡，否则测量结果将有粗差；如几何水准测量一样，液体静力水准仪也

21、存在零点差，交换两台液体静力水准仪的位置可以消除其影响；温度差影响；气压差影响；液面到标志高度量测误差；液体蒸发影响；液体弄脏影响；仪器搁置误差；仪器倾斜误差影响；仪器结构变化影响等。淮 海 工 学 院42液体静力水准观测技术要求（液体静力水准观测技术要求（mm）等级等级仪器类型仪器类型读数方式读数方式 二次观测高差较差二次观测高差较差环线或附合环线或附合路线闭合差路线闭合差特级特级封闭式封闭式接触式接触式0.10.10.1n0.1n一级一级封闭式、敞口式封闭式、敞口式接触式接触式0.30.30.3n0.3n二级二级敞口式敞口式目视式目视式1.01.01.0n1.0n三级三级敞口式敞口式目视式

22、目视式3.03.03.0n3.0n注：n为测段的测站数第第4 4节节 液体静力水准测量液体静力水准测量淮 海 工 学 院43作业要求作业要求（1）观测前向连通管充水时，不得将空气带入。（2）连通管应平放在地面上，当通过障碍物时，应防止连通管在垂直方向出现形而形成滞气“死角”。 连通管任何一段的高度都应低于蓄水罐底部，但最低不宜低于20cm。（3）观测时间应选在气温最稳定的时段，观测读数应在液体完全呈静态下进行。（4）测站上安置仪器的接触面应清洁、无灰尘杂物。仪器对中误差不应大于2mm，倾斜度不应大于10。使用固定式仪器时，应有校验安装面的装置，校验误差不应大于0.5mm。（5）宜采用两台仪器对

23、向观测，条件不具备时可采用一台仪器往返观测。每次观测，可取23个读数的中数作为一次观测值。读数较差限值视读数设备精度而定，一般为0.020.04mm。第第4 4节节 液体静力水准测量液体静力水准测量淮 海 工 学 院442-5垂直位移测量成果处理垂直位移测量成果处理 一、编写沉降观测成果表一、编写沉降观测成果表二、观测点平面分布及沉降展开图二、观测点平面分布及沉降展开图 三、荷载三、荷载- -时间时间- -沉降曲线图沉降曲线图 四、等沉降曲线图四、等沉降曲线图 第二章第二章 垂直位移监测技术垂直位移监测技术淮 海 工 学 院45例：房山大楼沉降观测成果表（一）例：房山大楼沉降观测成果表（一） 沉降沉降 观测点观测点观测观测时间时间1 12 2与基准点高与基准点高差差(cm)(cm)本次本次沉降沉降(mm)(mm)累积累积沉降沉降(mm)(mm)与基准点高与基