变形监测方法和技术要求

变形监测方法和技术要求

1、变形监测方法

（1）常规大地测量方法

常规的大地测量方法通常指的是利用常规的大地测量仪器测量方向、角度、边长、高差等技术来测定变形的方法。包括布设成边角网、各种交会法、极坐标法以及几何水准测量法、三角高程测量法等。常规的大地测量仪器有水准仪、全站仪等。

常规大地测量方法主要用于变形监测网的布设以及每个周期的观测。

（2）测量机器人

随着自动化技术的运用和发展，测量机器人在变形监测中的应用也日益普遍。以智能全自动化全站仪为代表的测量机器人，在变形监测中，能够通过多周期的观测，得到更准确的数据。这对分析出相应监测点的变形，并判断建筑变形是否在安全范围内更具有可靠性。

测量机器人通过CCD影像传感器和其它传感器对现实测量世界中的“目标”进行识别，并完成照准、读数等操作，以完全代替人的手工操作。测量机器人在工程建筑物的变形自动化监测方面，已渐渐成为首选的自动化测量技术设备，测量机器人具有高效、全自动、准确、实时性强、结构简单、操作简便等特点，特别适合于小区域的变形监测，可实现全自动无人值守的变形监测。

（3）RTK方法

GNSS动态实时差分测量技术（RTK）应用于变形监测在测量的连续性、实时性、自动化及受外界干扰小等方面表现出了越来越多的优越性。使用GNSS动态差分技术进行变形监测时，需要将一台接收机安放在变形体以外的稳固地点作为基准站，另外一台或多台GNSS接收机天线安放在变形点上作为流动站。

GNSS方法可以用于测定场地滑坡的三维变形、大坝和桥梁水平位移、地面沉降以及各种工程的动态变形（如风振、日照及其他动荷载作用下的变形）等。

（4）数字近景摄影测量方法

数字近景摄影测量方法观测变形时，首先在变形体周围的稳定点上安置高精度数码相机，对变形体进行摄影，然后通过数字摄影测量处理获得变形信息。与其他方法相比较，数字近景摄影测量方法具有以下显著特点：

①信息量丰富，可以同时获得变形体上大批目标点的变形信息；

②摄影影像完整记录了变形体各时期的状态，便于后续处理；

③外业工作量小，效率高，劳动强度低；

④可用于监测不同形式的变形，如缓慢、快速或动态的变形；

⑤观测时不需要接触被监测物体。

（5）激光扫描方法

地面三维激光扫描应用于变形监测的特点为:

①信息丰富。地面三维激光扫描系统以一定间隔的点对变形体表面进行扫描，形成大量点的三维坐标数据。与单纯依靠少量监测点对变形体进行变形监测研究相比，具有信息全面和丰富的特点。

②实现对变形体的非接触测量。地面三维激光扫描系统采集点云的过程中完全不需要接触变形体，仅需要站与站之间拼接时，在变形体周围布置少量的标靶。

③便于对变形体进行整体变形的研究。地面三维激光扫描系统通过多站的拼接可以获取变形体多角度、全方位、高精度的点云数据，通过去噪、拟合和建模，可以方便地获取变形体的整体变形信息.

（6）InSAR方法

合成孔径雷达干涉测量（InSAR）技术使用微波雷达成像传感器对地面进行主动遥感成像，采用一系列数据处理方法，从雷达影像的相位信号中提取地面的形变信息。

用InSAR进行地面形变监测的主要优点在于：

①覆盖范围大，方便迅速；

②成本低，不需要建立监测网；

③空间分辨率高，可以获得某一地区连续的地表形变信息；

④全天候，不受云层及昼夜影响。

（7）其它测量技术

变形监测除了上述测量手段外，还包括一些专门手段，如应变测量、液体静力水准测量、准直测量、倾斜测量等。这些专门的测量手段的特点主要有：测量过程简单；容易实现自动化观测和连续监测；提供的是局部的变形信息。

①应变测量

应变测量采用应变计的工作原理，分为两类：一类是通过测量两点间距离的变化来计算应变；另一类是直接用传感器测量应变。对于第一类，精密测量距离的变化有机械法和激光干涉法。对于第二类，应变传感器实质上是一个导体（金属条或很窄的箔条），埋设在变形体中，由于变形体中的应变使得导体伸长或缩短，从而改变了导体的电阻。导体电阻的变化用电桥测量，通过测量电阻值的变化就可以计算应变。

②液体静力水准测量

它是利用静止液面原理来传递高程的方法。利用连通管原理测量各点处容器内液面高差的变化以测定垂直位移的观测方法，可以测出两点或多点间的高差。适用于建筑物基础、混凝土坝基础、廊道和土石坝表面的垂直位移观测。一般将其中一个观测头安置在基准点，其他各观测头放置在目标点上，通过它们之间的差值就可以得出监测点相对基准点的高差。该方法无须点与点之间的通视，容易克服障碍物之间的阻挡，另外还可以将液面的高程变化转化成电感输出，有利于实现监测自动化。

③准直测量

准直测量就是测量测点偏离基准线的垂直距离的过程，它以观测某一方向上点位相对于基准线的变化为目的，包括水平准直和铅直两种。水平准直法为偏离水平基线的微距离测量，该水平基准线一般平行于被监测的物体。铅直法为偏离垂直基准线的微距离测量，经过基准点的铅垂线作为垂直基准线。

2、变形监测方法的选择

在水平位移监测中，主要采用三角形法、极坐标法、交会法、GNSS测量、正倒垂线法、视准线法、引张线法、激光准直法、精密测（量）距、伸缩仪法、多点位移计、倾斜仪等。

在垂直位移监测中，主要是采用水准测量、液体静力水准测量、电磁波测距三角高程等。

三维位移监测，主要是采用全站仪自动跟踪测量法、RTK法、摄影测量法、三维激光扫描仪等。

主体倾斜监测中，主要使用经纬仪投点法、差异沉降法、激光准直法、垂线

法、倾斜仪、电垂直梁等。

挠度观测，挠度观测所使用的方式为垂线法、差异沉降法、位移计、挠度计等。

监测体裂缝，在监测对象出现裂缝需要观测时，一般会采用精密测（量）距、伸缩仪、测缝仪、位移计、摄影测量、三维激光扫描仪等

3、变形监测的精度要求与其它的常规测量不同，它对技术的要求比较严格，这与它的特点有关。在变形监测中，变形监测的等级划分为特级、一级、二级、三级四个等级。

4、变形监测网的网点，分为基准点、工作基点、变形观测点。

基准点，应选在变形影响区域之外稳固可靠的位置。工作基点，应选在比较稳定且方便使用的位置。变形观测点，应设立在能反映监测体变形特征的位置或监测断面上。

5、变形监测周期的确定应根据监测体的变形特征、变形速率、观测精度和工程地质条件等因素行综合考虑。监测期间应根据变形量的变化情况适当调整。在变形监测过程中，当出现下列情况之一时，应即刻通知工程建设单位和施工单位采取相应措施：

①变形量达到预警值或接近极限值；

②变形量或变形速率出现异常变化；

③变形体、周边建（构）筑物及地表出现异常，如裂缝快速扩大等。