现代变形监测技术4

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§4.2 变形观测数据处理的主要内容
一．变形观测数据处理基础 二．变形观测数据预处理
1. 检查、计算各项观测数据是否满足《规范》要求； 2.基准点(或工作基点)稳定性检验;
3.回归分析; yi a bxi vi yˆi vi
4. 系统误差判别和检查; 5. 数据筛选与粗差探测;
(1)拟合、推估、配置、滤波（平滑）； (2)频谱分析法（等时动态）； (3)小波分析法（非平稳、不等时）。
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§4.2 变形观测数据处理的主要内容
一．变形观测数据处理基础 二．变形观测数据预处理 三．变形分析、预报建模理论与方法
1. 曲线拟合与多元回归分析法（静态）； 2. 时间序列分析模型(自相关、动态模型ARMA); 3. Kalman滤波模型(60年代，实时、动态、递推); 3. 频谱分析模型(等时动态); 4. 灰色系统分析模型(华中理工大学邓聚龙82年); 5. 人工神经网络分析模型(80年代，非线性、动态)； 6. 遗传算法分析模型。
构物上的荷载（外因），加以分析、研究，确 定变形值变化的原因和规律性。
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§4.1 概述
三、变形监测资料的分析 具体内容包括： １．成因分析（定性分析）
２．统计分析 (定量分析)： 根据成因分析的结果和其他相关影响，
对实测数据进行统计分析，剔除粗差和系统 误差的影响，找出分布规律，从而导出变形 值与引起变形的有关因素之间的函数关系。
§4.2 变形观测数据处理的主要内容
一．变形观测数据处理基础
1. 测量平差的相关知识 （测量误差理论）: (1)变形控制网优化设计（最高精度、最小成本）； (2)具有固定基准的经典测量平差(最小二乘法)； (3)缺乏起算数据的秩亏自由网平差（广义逆矩阵）。
2.数学和数理统计的有关理论: (1)随机变量及其概率分布； (2)假设检验原理与方法（稳定性检验等）； (3)随机过程及其特征； (4)模糊数学。
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§4.1 概述
一、变形监测技术资料的编制 （一）变形监测技术方案设计（监测方案编制） 4．编制监测方案的基础资料
（1）有关图纸资料：地形图、工程设计图等； （2）地质水文勘查报告； （3）工程施工技术方案和施工组织设计资料； （4）最新监测仪器信息以及类似工程的经验资料等； （5）国家现行的有关规定、标准规范和项目合同等。
§4.1 概述
二、观测资料的整理和整编
（一）观测点变形过程线
（二）建筑物变形分布图 常用的变形分布图有：
1．变形值剖面分布图 这种图是根据某一剖面上各观测点的变形值绘
制而成的。分水平剖面图和竖直剖面图，能更直观 的反映同一水平上的位移、沉降和挠曲的情况。 2．建筑物（或基础）沉降等值线图
为了了解建筑物或基础的沉降情况，需绘制沉降 等值线图，以及建筑物周边地面的等降曲线图。
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第四章 重点内容与思考题
1．变形监测技术资料主要包括哪些内容？ 2．变形监测方案编制的步骤和主要内容。 3．简述建筑物变形观测资料整理和整编的主 要内容和步骤。 4．简述建筑物变形观测资料分析的主要目的 和主要内容。 5．定性分析？统计分析？ 6. 分析说明不同工程（如高层建筑、桥梁、 大坝、地铁等）施工期间安全监测的主要内 容、方法，以及主要数据处理成果。
（三）变形观测数据、计算、分析等成果的编 制与汇总。
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§4.1 概述 一、变形监测技术资料的编制 二、观测资料的整理和整编
主要工作是对现场观测所取得的资料加以整理、 编制成图和说明，使他们成为可供使用的成果。其 具体内容应包括：
1. 校核各项原始记录，检查各观测周期变形观测值 的计算是否有错误；
一、变形监测技术资料的编制 二、观测资料的整理和整编 三、变形监测资料的分析
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§4.1 概述 一、变形监测技术资料的编制
变形监测技术资料主要包括： 1．变形监测技术方案设计（监测方案编制）； 2．变形监测工作技术总结； 3．变形观测数据、计算、分析等成果的编制 与汇总。
监测方案是指导监测工作具体实施的主要技术 文件，应在项目开始前，认真研究工程规模和重点、 技术关键和难点、工作环境与条件，并尽可能多地 收集现有技术资料，在此基础上进行编制。
土木工程专业
现代变形监测技术
任课教师：高 飞
合肥工业大学土木与水利工程学院
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现代变形监测技术
本课程主要内容
第一章 变形监测概述 第二章 垂直位移与水平位移观测 第三章 变形监测新技术与工程实例 第四章 变形监测数据处理基础
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现代变形监测技术
第4章 变形监测数据处理
§4.1 概述 §4.2 变形观测数据处理的主要内容 §4.3 观测基准点稳定性分析 §4.4 回归分析原理 §4.5 变形量的统计规律及成因分析
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§4.1 概述
◆ 变形观测能否在工程运营管理中，起到指 导工程安全使用和充分发挥工程效益的作用， 除了现场观测取得第一手资料外，还必须进行 观测资料的整理、分析。 ◆ 变形监测技术资料整理、分析，主要包括 以下几方面的内容：
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§4.1 概述
三、变形监测资料的分析 具体内容包括： １．成因分析（定性分析） ２．统计分析（定量分析)
３．变形预报和安全判断： 在变形分析的基础上，根据求得的变形
值与引起变形因素之间的函数关系，预报未 来变形值的范围、判断建筑物的安全程度。
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§4.1 概述
一、变形监测技术资料的编制
（一）变形监测技术方案设计（监测方案编制） （二）变形监测工作技术总结
除上述监测方案的主要内容外，应对具体变形监测 的数据进行处理，并评定其精度；分析成果可靠性， 并对建筑物的安全进行评估预测。
在技术总结中，还应包括在监测工作中出现的问题 和解决的措施、质量检查和监督部门对监测成果的检 查验收报告等。
2. 对各种变形值按时间逐点填写观测数值表、存档 或建立数据库; 3.绘制各种变形过程线，建筑物（或基础）变形分 布图。
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§12.1 概述
二、观测资料的整理和整编 变形观测资料整编工作的主要内容是将变形 观测值绘制成各种便于分析的图表，包括：
（一）观测点变形过程线 • 某观测点的变形过程线是以时间为横坐标，以累 计变形值（位移、沉陷、倾斜、挠度等）为纵坐标 绘制成的曲线。 • 观测点变形过程线可直观地反映出变形的趋势、 规律和幅度，对于初步判断建筑物的工作情况是否 正常是非常有用的。
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变形观测点布置及沉降曲线图
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注：图中括号前数字是观测点编号；括号内 数字是沉降量（单位：mm）
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§4.1 概述
一、变形监测技术资料的编制 二、观测资料的整理和整编 三、变形监测资料的分析
该阶段是分析归纳建筑物变形过程、变形规律、 变形幅度、分析变形的原因，变形值与引起变形因 素之间的关系，最好能找出它们之间的函数关系表 达式，进而判断建筑物的工作情况是否正常。
6 74.048
72.917 1.131 72.471 0.446 1.577
7 76.298
75.302 0.996 74.523 0.779 1.775
8 75.378
74.269 1.109 73.701 0.568 1.677
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观测点变形过程曲线图
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现代变形监测技术
谢谢！
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§4.1 概述
一、变形监测技术资料的编制
（一）变形监测技术方案设计（监测方案编制） 3．监测方案编制的步骤
（1）收集监测工作所需的基础技术资料； （2）现场踏勘，了解掌握周围环境； （3）编制监测方案初稿； （4）会同有关部门（包括甲方、施工方、监理方等） 确定各类监测项目和数据的控制基准； （5）监测方案上报审查、修改完善、报批执行。
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§4.1 概述
（一）变形监测技术方案设计（监测方案编制）
5．监测方案的主要内容
（1）工程概况； （2）监测工作的目的与意义； （3）监测工作执行的技术标准； （4）监测的具体项目与测量点位的布设（包括图件） （5）各监测项目的观测周期与频率； （6）监测仪器设备、精度，以及具体观测方法； （7）监测人员的配置、分工与工作职责； （8）监测资料的整理、数据处理与变形分析方法； （9）监测工作进度、工期、上报的对象与时限； （10）项目管理与质量控制制度、注意事项及建议等。
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§4.1 概述
一、变形监测技术资料的编制 （一）变形监测技术方案设计（监测方案编制） 1．变形监测监测方案编制原则 2．监测项目的确定
监测具体项目的选择与确定，应考虑如下因素： （1）工程地质条件与水文地质条件； （2）工程规模与技术难点，包括：工程结构设计形 式、地基基础深度、施工工艺与方法，以及工程进度； （3）工程施工的气象条件与周边的环境，包括与周 围地面和地下建筑物、构筑物的相对关系等。
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观测点沉降量计算表(单位:厘米)
观 第一次
第二次
第三次
第四次
测 98.5.24
98.7.20
98.10.23
99.2.24
点
高程 本 累 高程 本次 累 高程 本次 累积 高 本 累
次积
沉降 积
沉降 沉降 程 次 积
沉沉
量沉
量量
沉沉
降降
降
降降
量量
量
量量
1 75.667
74.650 1.017 73.925 0.725 1.742
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§4.1 概述
一、变形监测技术资料的编制 （一）变形监测技术方案设计（监测方案编制） 1．变形监测监测方案编制原则
（1）监测方案应以安全监测为目的，根据不同的工程 性质和施工方法，确定监测对象；针对监测对象安全 稳定的主要指标进行方案设计。 （2）根据监测对象的重要性确定监测规模和具体内容。 （3）在条件允许的前提下应尽可能采用先进的监测技 术，确保监测效率和精度；为增强成果的可靠性，可 根据需要采用多种方法，相互比较与验证。
在积累大量观测数据后，就可以进一步找出建筑 物变形的内在原因和规律，从而修正设计的理论以 及所采用的各类经验公式等。
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§4.1 概述
一、变形监测技术资料的编制 二、观测资料的整理和整编
三、变形监测资料的分析 具体内容包括：
１．成因分析（定性分析）： 成因分析是对结构本身(内因)与作用在结
2670 0.609 1.727
3 77.548
76.407 1.145 75.720 0.683 1.828
4 77.719
76.628 1.091 75.909 0.719 1.810
5 74.095
73.529 1.166 73.184 0.345 1.511
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§4.1 概述
一、变形监测技术资料的编制 （一）变形监测技术方案设计（监测方案编制） 1．变形监测监测方案编制原则
（4）监测方案在满足监测性能和精度的前提下，应 考虑临时监测项目和永久监测项目之间的衔接，应力 求减少监测成本，提高监测工作的效益。 （5）在满足工程安全的前提下，监测点位布设和监 测周期的确定应尽量与工程现场条件和施工进度协调 一致，减少交叉影响。 （6）监测方案的编制应按照国家现行的有关规定、 规范和标准执行。