现代变形监测重点内容与思考题答案

第1章变形监测概述一、什么是工程建筑物的变形对工程建筑物进行变形监测的意义何在工程建筑物的变形：由于各种相关因素的影响，工程建筑物及精密设备都有可能随时间的推移发生沉降、位移、挠曲、倾斜及裂缝等现象，这些现象统称为变形。

变形监测：利用专门的仪器和设备测定建（构）筑物及其地基在建（构）筑物荷载和外力作用下随时间而变形的测量工作。

内部变形监测内容主要有工程建筑物的内部应力、温度变化的测量，动力特性及其加速度的测定等；外部变形监测又称变形观测，其主要内容有建（构）筑物的沉降观测、位移观测、倾斜观测、裂缝观测、挠度观测等。

意义：通过变形监测，可以检查各种工程建筑物及其地质构造的稳定性，及时发现问题，确保工程质量（1（1）观测点的布置；（2）观测的精度与频率；（3）观测所进行的时间。

六、确定变形监测精度的目的和原则变形监测的精度，取决于建筑物预计的允许变形值的大小和进行观测的目的。

如何根据允许变形值来确定观测的精度，因其与观测条件和待测建（构）筑物的类型以及观测的目的相关。

七、确定变形监测的频率主要由哪些因素决定应遵循什么原则（一）因素:观测的频率取决于变形值的大小和变形速度，同时与观测目的也有关系。

（二）原则:1.变形监测的频率应以既能系统地反映所测变形的变化过程，又不遗漏其变化的时刻为原则，根据单位时间内变形量的大小及外界因素的影响来确定。

2.当实际观测中发现异常情况时，则应及时相应地增加观测次数。

八、简述变形监测的主要技术和数据处理分析的主要内容。

主要技术：(1) 地面测量方法：包括常规几何水准测量、三角高程测量、方向角度测量、距离测量等； (2)空间测量技术：包括卫星定位、合成孔径雷达干涉等；(3) 摄影测量和地面激光扫描；(4) 专门测量手段：包括激光准直、各类传感器测量和应变计测量等。

数据处理分析：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。

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。

九、我国开展变形监测工作的主要内容。

【沉降观测】（1）基坑回弹测量（2）地基分层沉降观测（3）建筑场地沉降观测（4）建筑物的沉降观测1（1（2（1(2)（32（134（1（2（3）标志的上部结构应便于测量仪器和设备以要求的精度进行安置和对中。

标志露出地面的高度要适当，标志之间通视良好，便于观测。

（4）标志头上应有可微动的装置，以便将标志中心移到设计的位置。

5．高程基准点为何采用双金属标志试用公式推导说明双金属标志的原理。

为了避免由于温度变化对标志高程的影响，可设计并埋设双金属标志。

利用钢管和铝管具有不同的温度膨胀系数，在变形监测的同时，测定两管长度的变化差值并加以改正，即可达到消除由于温度变化对标志高程影响的目的。

推导：假设钢管和铝管原长为L 0，其膨胀系数为：661024，1012--⨯=⨯=铝钢αα实测时由于温度变化的影响，钢管和铝管的实际长度变化为：钢钢钢L L t L L L ∆+=+=000α因为温度t 未知，且难以测定；故实际测量时，测定钢、铝两管的伸缩差值，即)(0铝钢铝钢αα-⋅⋅=-=∆t L L L由前面的假设和推导，得tL L t L L 铝铝钢钢αα00，=∆=∆ )(0铝钢铝钢αα-⋅⋅=-=∆t L L L 根据上面两式，可得：⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧-=-=∆∆-=-=∆∆铝铝钢铝铝钢铝钢铝钢钢铝钢钢ααααααααααααt L t L L t L t L L 0000)()(钢α67 对于一般工业建筑来说，除了柱子基础上布设观测点之外，在主要设备基础的四周以及动荷载四周和地质条件不良之处也要布置观测点。

对于电视塔、水塔、烟囱、油罐、高炉等高耸建（构）筑物，应沿周边在与基础轴线相交的对称位置上布点，且点位不少于4个。

当建筑物比较重要而地基情况复杂时，为了研究各土层压实情况，应布置分层沉降观测点。

布点时，以布设在基础中心线上为宜，条件不允许时，也可布设在基础边缘。

分层沉降观测点埋设得最大深度应达到理论计算的受压层的底部，其余各层观测点的深度和数量应根据土层和应力的大小而定。

8．什么是沉降水准测量沉降观测有哪几种方法为测定建筑物沉陷量所进行的水准测量工作称为沉降水准测量。

几何水准测量、液体静力水准测量、短视线三角高程测量。

9．沉降水准测量的精度等级是如何确定的沉降水准测量精度等级的选取，取决于观测对象预计沉降量的大小和观测目的。

由下列换算公式计算出单程观测测站高差中误差μ，则可得沉降水准测量等级精度指标m 0。

250d M ∆=μ 10．沉降水准测量的主要误差来源测站中误差如何确定1.观测误差(1)照准误差(2)符合水准器气泡居中的误差(3)读数误差；2.仪器误差(1)调焦误差(2)水准尺分划误差(3)尺底不平的误差(4)水准仪的i 角误差；3.外界条件的影响(水准尺立尺不直的误差和其他外界条件的影响)(1)(2)11(3)h ∆(4)f h 限12i i 13 m i H 14站成几个环线，或布设成环内附合线路，但不得附合两次，附合点应选精度较高的点，避开环线上的最弱点。

3．如果个别点难以编入环线时，可用中视法观测两次，并在环线上注明。

注意事项：1．工程开测前，应对水准仪和水准尺进行检验和校正。

2．观测前应检查各观测点和水准点是否符合要求，有无松动情况，以便作业顺利进行。

3．观测时采取措施减少温度和大气折光的影响。

4．施工阶段进行沉降观测时，应纪录观测时的施工进度，以便绘制沉降量与荷载关系曲线图。

5．沉降观测中应采取“三固定”的办法来提高观测点沉降量的精度，即在沉降观测中固定观测人员，固定所用仪器和在施测中固定施测路线（镜位与转点）。

15．为什么要进行地基分成层沉降观测当建筑物比较重要而地基情况复杂时，为了研究各土层压实情况，应布置分层沉降观测点。

布点时，以布设在基础中心线上为宜，条件不允许时，也可布设在基础边缘。

分层沉降观测点埋设得最大深度应达到理论计算的受压层的底部，其余各层观测点的深度和数量应根据土层和应力的大小而定。

16．三角高程测量的基本原理有哪些误差如何消除或减小误差的影响球气差改正包括：球差改正f 1和气差改正f 2 RD f h 221=∆= R D K f 222-= 式中： K －大气垂直折光系数；Ｒ－地球曲率半径，取Ｒ=6371km 。

22212)1(cD R D K f f =-=+ RK c 21-= 14.0717====R R r R K 17．倾斜测量的概念地面倾斜测量主要有哪几种方法倾斜测量应包括两类：（1）相对于水平面的倾斜测量；（2）相对于垂直面的倾斜测量。

相对于水平面倾斜测量的主要方法有三种：（1）精密水准测量方法（2）倾斜仪测量方法（3）液体静力水准测量方法1819: 1p 123从而完成非电量（液体升降值）向电量转换的过程。

4．光电接触法采用控制电路装置带动触针上下移动，当针尖与液面（此时液体必须是导电液）接触的瞬间，电路自动记录信号，经处理后可计算出液面的位置，精度可达±0.02mm 。

20．液体静力水准测量主要误差来源适用场合误差来源1．观测误差 — 有读数、目视、接触判断误差等2．仪器误差①仪器的零点误差②仪器安置误差③观测头倾斜误差④量测设备的误差⑤观测系统联结部件温度变形误差⑥液体流失造成的误差3．外界条件的影响①外界振动的影响②温度的影响③气压的影响④液体蒸发的影响⑤液体污染的影响 具体应用： 1．液体的选用，在液体静力水准系统中，可使用的液体包括： 水、汞（水银）、酒精和油等，各有优缺点。

2．应用场合①大型水电枢纽的沉降位移观测（廊道内）；②现代大型实验设备的安装、调试和监测； ③高速轨道和大型平面的抄平；④地震预报及地质构造和固体潮的测定；⑤辐射、污染地区和场所的自动遥测等。

第2章 垂直位移与水平位移观测一、简述基准线法进行水平位移观测的基本原理，及需注意的主要问题。

视准线法又称基准线法，测量的原理是以通过建筑物轴线或平行于建筑轴线的固定不变的铅直平面为基准面，并以此为根据测定建筑物的水平位移。

视准线法进行水平位移观测的主要问题：1. 保证基准面稳定(1) 端点强制对中,对中误差<0.1mm(2) 检核端点变化,并施加改正 2. 提高观测精度(1) 精密设计测量标志点的照准觇牌(2) 选择良好的观测时段,优化观测程序二、基准线法主要有哪几种具体观测方法【各有何优缺点主要误差来源✍无】1. 活动觇牌法:活动觇牌法又称移动觇牌法，是利用直接安置在观测点上的移动觇牌来测量偏离值。

移动觇牌读数尺上最小分划为１ｍｍ，利用游标可以读到0.01ｍｍ。

2.测小角法:测量小角度法是利用精密经纬仪（如DJ2型以上的经纬仪）精确地测出基准线与置镜点到观测点视线之间所夹的微小角度，并按下式计算偏离值。

i i i s αtan ⋅=∆✍i i i s ρα=∆ 3. 激光准直法：激光准直法是由激光束建立基准线的方法，根据其测定偏离值的原理不同，又可分为激光经纬仪准直与波带板激光准直。

(1)激光经纬仪准直(2)波带板激光准直4. 引张线法 ：在两端工作基点A 、B 上用重锤拉紧一直径约0.6mm ～1.2mm 的不锈钢丝建立基准线，测定中间各观测点的偏离值。

三测回观测平均值的精度可达±0.03mm 。

三、基准线端点的检核主要有哪几种方法如两端点确有位移，则对观测点偏离值有何影响，推导公式并分析其精度。

1.三角测量法；2.后方交会法 ；3.延长基准线法对于基准线观测，如图所示，当端点Ａ、Ｂ由于本身位移而变动到了Ａ’ 、Ｂ’时，则对P 点进行观测所得到的偏离值不再是L i ’，而变成了L i 。

由图不难看出，端点位移对偏离值的影响为:P 点实际偏离AB 基准线的偏离值为:iB ABi i i i S S b a b L L L ∆-∆+∆+=+='δ 假设P i 点首次观测时，偏离基准线的偏离值为L ’0i ，则所求该点的实际位移值为 :因观测点至基准线端点距离为一常数，令 AB iB i S S K =故上式写成：P i 点位移值的精度计算公式 :对上述中误差计算公式进行分析：（1）当观测点在基准线中点时，取21==AB iB i S S K ✍ 222212端测m m m i d += （2）当观测点靠近任一端点时，取近似值 ： 10==i i K K 或✍ 2222端测m m m i d +=对基准线法的精度进行分析：（1）当观测点在基准线中点时：222212端测m m m i d += （2）当观测点靠近任一端点时：2222端测m m m id += 由此可见，观测点越靠近基准线端点，则端点位移对变形观测的影响越大。