(17)《工程测量学》第9章 变形测量概述

9.1 变形测量的意义、目的和内容
变形灾害
基坑塌方
路基沉陷
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9.1 变形测量的意义、目的和内容
变形灾害
溃坝
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9.1 变形测量的意义、目的和内容
变形灾害
苏州虎丘斜塔
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比萨斜塔
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9.1 变形测量的意义、目的和内容
变形灾害
城市下面、工业设施和交通干线下面、水体（河流、 湖泊、海洋）下面采矿（称为三下采矿），对变形监测 都提出了更高的要求。
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9.1 变形测量的意义、目的和内容
二、变形测量的目的 2、通过在施工和运营期间对工程建筑物原体进行观 测，分析研究，可以验证地基与基础的计算方法，工程 结构的设计方法，对不同的地基与工程结构规定合理的 允许沉陷与变形的数值，为工程建筑物的设计、施工、 管理和科学研究工作提供资料。
一、精度要求高
二、重复观测
三、综合应用各种观测方法
四、数据处理要求严密
五、需要多学科知识的配合
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9.2 变形监测的特点
一、精度要求高 和其它测量工作相比，变形监测要求的精度高，典 型精度要求是1mm或相对精度要求为10-6。
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9.1 变形测量的意义、目的和内容
四、变形监测的内容 地表沉降：
对于建立在江河下游冲积层上的城市，由于工业用水需 要大量地吸取地下水，而影响地下土层的结构，将使地面发 生沉降现象。 对于地下采矿地区，由于 在地下大量的采掘，也会使地 表发生沉降现象。
9.1 变形测量的意义、目的和内容
变形：变形体在各种荷载作用下，其形状、大小及 位臵在时空域中的变化。 变形体：一般包括工程建筑物、技术设备以及其他 自然或人工对象。
1）变形体自身的形变： 伸缩、错动、弯曲、扭转
2）变形体的刚体位移： 整体平移、整体转动、整体升降、整体倾斜
变形体的变形在一定的范围内被认为是允许的，如 果超出允许值则可能引发灾害。
工 程 测 量 学
多 媒 体 课 件
第9章 变形测量概述
测 绘 科 学 与 工 程 学 院
上海宝钢二号高炉框架变形监测
分 节 目 录
9.1 变形测量的意义、目的和内容 9.2 变形监测的特点 9.3 变形监测技术和方法 9.4 变形观测数据分析
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9.2 变形监测的特点
一、精度要求高 在工业与民用建筑物的变形观测中，由于其主要观 测内容是基础沉陷和建筑物本身的倾斜，其观测精度应 根据建筑物基础的允许沉陷值、允许倾斜度、允许相对 弯矩等来决定，同时也应考虑其沉陷速度。
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9.1 变形测量的意义、目的和内容
四、变形监测的内容 变形观测的内容，应根据建筑物的性质与地基情况 来定。要求有明确的针对性，既要有重点，又要作全面 考虑，以便能正确反映出建筑物的变化情况，达到监视 建筑物的安全运营、了解其变形规律之目的。
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9.1 变形测量的意义、目的和内容
五、变形监测的等级划分——《工程测量规范》（GB50026-2007）
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9.1 变形测量的意义、目的和内容
四、变形监测的内容 钢筋混凝土建筑物： 以混凝土重力坝为例，其主要观测项目为垂直位移、 水平位移以及伸缩缝的观测。以上内容通常称为外部变 形观测，也就是用测量的方法求出建筑物外形在空间位 臵方面的变化。 此外，还要了解其结构内部的情况。例如混凝土应 力、钢筋应力、温度等，这些内容通常称为内部观测。 它一般是将电学仪器(或其它仪器)埋没在坝体内部，以 电缆(管道)连至廊道内，定期进行观测。
9.1 变形测量的意义、目的和内容
五、变形监测的等级划分——《工程测量规范》（GB50026-2007）
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9.1 变形测量的意义、目的和内容
五、变形监测的等级划分——《建筑变形测量规范》JGJ8-2007
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9.1 变形测量的意义、目的和内容
二、变形测量的目的 1、通过变形观测取得第一性的资料，可以监视工程 建筑物的状态变化和工作情况，在发现不正常现象时， 应及时分析原因，采得措施，防止事故发生，并改善运 营方式，以保证安全。所以说，变形测量是工程管理工 作的耳目。
9.1 变形测量的意义、目的和内容
一、变形测量的意义 变形监测有实用上和科学上两方面的意义。 实用上的意义主要是检查各种工程建筑物和地质构 造的稳定性，及时发现问题，以便采取措施。 科学上的意义包括更好地理解变形的机理，验证有 关工程设计的理论，以及建立正确的预报变形的理论和 方法。
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9.1 变形测量的意义、目的和内容
变形监测：用测绘仪器和专用的方法对变形体进行 监视观测以确定其形状、大小及空间位臵在时空域中的 变化特征。
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9.1 变形测量的意义、目的和内容
三、变形监测的分类，从其时间特性来分 运动式变形包括地壳应变的积累、地质构造断层两 边相对错动、建筑物或地表下沉等。 这种形式的变形，总趋势是朝一个方向。 动态式变形是指高层建筑物的摆动、桥梁在动荷载 作用下的振动等等。 这种形式的变形呈周期性，监测的结果获得变形的 幅度和周期的信息。
采煤沉陷区
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9.1 变形测量的意义、目的和内容
变形灾害
地壳中地应力的长期积累，造成地震，严重地危及 人类的生存，监测地壳的变形是预报地震的重要手段。
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一般来说，如果变形监测是为了使变形值不超过某 一允许的数值，以确保建筑物的安全，则其监测的误差 应小于允许变形值的1/10～1/20；
如果是为了研究变形的过程，则其误差应比上面这 个数值小得多，甚至应采用目前测量手段和仪器所能达 到的最高精度。
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9.1 变形测量的意义、目的和内容
三、变形监测的分类，按其研究范围： 全球性的变形监测主要是研究地极移动，地球旋转 速度的变化以及地壳板块的运动。一般从定期复测国家 控制网的资料获得。 区域性的变形监测，用以研究地壳板块范围内变形 状态和板块交界处地壳相对运动。一般要建立专用监测 网。 局部性的变形监测主要是研究工程建筑物的沉陷、 水平位移、挠度和倾斜，滑坡体的滑动以及采矿、采油 和抽地下水等人为因素造成的局部地面变形。
9.2 变形监测的特点
一、精度要求高 例如，我国建筑设计部门在研究高层建筑物的倾斜 时，以允许倾斜值的1/20作为观测的精度指标。 某勘察院在观测一幢大楼的变形时，将设计人员提 出的4%作为观测精度。允许倾斜度求得顶点的允许偏移 值为120mm，以其1/20作为观测中误差，即m= 6mm。
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9.1 变形测量的意义、目的和内容
五、变形监测的等级划分——《建筑变形测量规范》JGJ8-2007
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9.2 变形监测的特点
与工程建设中的测图和施工测量相比，变形监测有 很多自身的特点：
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9.2 变形监测的特点
一、精度要求高 制定变形监测的精度取决于变形的大小、速率、仪 器和方法所能达到的பைடு நூலகம்际精度，以及监测的目的等。
1971年国际测量师联合会(FIG)第十三届会议上工程测量组提出：
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9.1 变形测量的意义、目的和内容
二、变形测量的目的 总的说来，变形监测的目的是要获得变形体(大到整 个地球，小到一个工程建筑物)变形的空间状态和时间特 性，同时还要解释变形的原因。 对于前一个目的，相应的变形监测数据处理任务称 为变形的几何分析，对于后一个目的，相应的任务称为 变形的物理解释。
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五、变形监测的等级划分——《建筑变形测量规范》JGJ8-2007
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9.2 变形监测的特点
一、精度要求高 在生产实践中，求得必要的误差以后，如果根据本 单位的仪器设备和技术力量，能够比较容易地达到精度 要求，而且在不必花费很大的精力、不增加很多工作量 的情况下，还能达到更高的精度时，也可以将观测的精 度指标提高。 例如前述情况，在求得m=6mm后，即按此思想将精 度标提高，取2mm作为最后的观测中误差。
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9.1 变形测量的意义、目的和内容
四、变形监测的内容 工业与民用建筑物： 基础：均匀沉陷与不均匀沉陷，计算绝对沉陷值、 平均沉陷值、相对弯曲、相对倾斜、平均沉陷速度以 及绘制沉陷分布图。 建筑物本身：倾斜与裂缝观测。 工业企业、科学试验设施与军事设施中的各种工艺 设备、导轨等：水平位移和垂直位移。 高大的塔式建筑物和高层房屋：瞬时变形，可逆变 形和扭转(即动态变形)。
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9.1 变形测量的意义、目的和内容
变形灾害
岩体滑坡 建筑工地沉陷
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