(17)《工程测量学》第9章 变形测量概述
变形测量概述
为获取物体变形信息而进行的测量工作。 用测量的手段研究物体的变形。 手段之一，且不可替代。 上述的物体，即研究对象，称为变形体
变形测量概述 变形体的分类
全球性的 区域性的 局部性的 全球性的变形测量 任务 地极移动、自转速度变化、地壳板块 分析与地球内部物质分布变化的关系。
方法： 空间测量技术（甚长基线测量、卫星激光 测距、GPS） 区域性的变形测量 任务 :地壳板块范围内的变形状态、板块的相对运动 方法 ：①②GPS高精度网；③跨断层的固 定的连续测量
变形测量概述
名 词 解 释
变形分析：根据变形观测资料，通过计算确定变形的大小 和方向，分析变形值与变形因素的关系，找出变形规律和 原因，判断变形的影响，并作出变形预报等工作的总称。 （GB/T 5022896,7.3.26，《工程测量基本术语标准》，北京： 中国计划出版社） 变形灵敏度：在一定置信水平和检验功效下，测量系统可 发现的最小变形值，反映系统发现变形的能力。
变形测量概述 变形测量的意义:
安全监测：主要是检查各种工程建筑物、地质构造、工 业构件等的稳定性，以便及时发现问题和采取应对措施。 · 1975年8月驻马店板桥水库溃坝，世界最大的溃坝灾难. 在世界历史上十大“人为技术错误造成的灾害”名列第 一 科研：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。
变形测量概述
变形测量的研究现状及进展
基于数理知识下的变形监测与分析理论 （一）变形监测系统的设计 （二）变形数据处理及分析方法： 变形的时空特性分析及建模方法 变形物理解释的进展
变形测量概述
小 结
称谓 变形观测、变形监测、变形测量、精密工程测量 变形测量概念 为获取物体变形信息而进行的测量工作。 变形体的分类 全球性的、区域性的、局部性的 物体变形形式及其分类 绝对变形、相对变形… 变形测量的任务 变形测量的任务是，应用各种测量手段，测定变形 体之形状、位置在时空域中的变化特征，并解释其 发生的原因。 科学意义 工程意义 变形测量的意义 变形测量原理 重复测量 变形灵敏度
变形测量
09测绘任启飞2009210452建筑物变形监测1工程背景2. 坐标系统依据收集到的现有资料及技术设计的要求，平面控制网的起算数据为SBY02，SBY05，SBY09，垂直位移监测的起算数据为SBY01，SBY05.因此变形监测利用的基准和系统为：(1).1954 年北京平面坐标系(2).高斯－克吕格投影3°带(3).中央子午线111° (4).1956 年吴淞高程系3 3.1 建筑物变形观测与动态位移监测变形概述建筑物在工程建设和使用过程中，由于基础的地质结构不均匀，土壤的物理性质不同，土基的塑性变形，地下水位的变化，大气温度的变化，建筑物本身的荷重（如风力，震动等）的作用，会导致工程建筑物随时间的推移发生沉降，位移，扰曲，倾斜及裂缝等现象。
这些现象统称为变形。
工程建筑物的变形，按其类型可以分为：静态变形和动态变形.静态变形通常是指变形观测的结果只表示在某一时期内的变形值，也就是说，它只是时间的函数；动态变形是指在外力影响下而产生的变形，故它是以外力为函数来表示的动态系统对于时间的变化，其观测结果是表示建筑物在某一时刻的瞬时变形.变形按时间长短可分为：长周期变形（建筑物自重引起的沉降和变形），短周期变形（温度变化引起的变形）。
按研究的范围可以分为：全局性变形，区域性变形，局域性变形。
按成因可以分为：人工干预变形，自然原因变形，综合原因变形。
3.2 变形观测概述 3.2.1.变形观测所谓变形观测，是用测量仪器或者专用仪器测定建筑物及地基建筑物在荷载和外力作用下随时间变形的工作.通过变形观测，可以检查、各种工程建筑物和地质构造的稳定性，及时发现问题，确保质量和使用安全；更好的了解变形的机理，验证有关工程设计的理论和地壳运动的假说，建立正确的预报变形的理论和方法；以及对某种新结构，新材料，新工艺的性能做出科学的客观的评价。
变形观测属于安全监测。
变形观测有内部观测和外部观测两方面。
测量学(第五版)第9章 建筑工程测量
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32
§9-4 建筑施工测量
(一).建筑物的定 位
一、建筑物轴县测设
（一）民用房屋墙轴线测设
城市规划道路红线是城市规划部门测设的城市规划道路
用地和单位用地的界址线，新建筑物的设计位置与红线
的关系应得到规划
部门的批准。因此，
靠近道路的建筑物 轴线放样应根据规
设计民用房屋
划道路的红线点来
测设。
极坐标法测设
型号 DZJ200 PD3 WILD NZL WILD NL WILD ZL
铅垂线精度 1/40000 1/40000 1/30000 1/200000 1/200000
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PD3铅垂仪及内部光学结构
铅垂仪
1.上目镜 2.下目镜 3.水准管 4.上物镜 5.上物镜调焦螺旋 6.下物镜调焦螺旋 7.脚螺旋 8.底板 9.上调焦透镜 10.上直角 棱镜 11.下直角棱镜 12.下调焦透镜 13.下物镜；14.连接螺旋 孔及向下瞄准孔
b2 a2 (a1 b1) hAB
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五、坡度线测设
在铺设管道、修筑路面等工程中，需要测设设计的坡度线，
采用的仪器为水准仪或经纬仪。设A点桩顶高程为HA，A、B两 点间的平距为D，两点间的设计坡度为i，则B点的设计高程为： HB＝HA + i×D，按坡度测设B点的高程。
置水准仪(或经纬仪)于A点，把仪器的一个脚螺旋放 在AB方向上,量取仪器高h；瞄准竖立在B点的水准尺,转 动AB方向上的脚螺旋,使横丝在尺上 的读数为h,此时仪器
第十一章
《测量学》
第九章
建筑工程测量
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第九章 建筑工程测量
内容提要： ◆建筑工程测量概述 ◆施工测量的基本工作 ◆建筑施工控制测量 ◆建筑施工测量 ◆建筑工程变形测量
第九章变形观测及竣工测量
量点，测量点可分为控制点和观测点（变 形点），埋设相应的标石，建立高程网和 平面网，亦可建立三维网。高程测量亦采 用测区原有的高程系统，平面测量可采用 独立坐标系统。
河南第建九章筑变职形业观测技及术竣学工院测量
• 2.变形观测
• 按照确定的观测周期与总次数，对观测网进行观 测。变形观测的周期，应以能系统反映所测变形 的变化过程而又不遗漏其变化时刻为原则。
第二节 高程控制与沉降观测
• 随着建筑物修建，建筑物的基础和地基所承受的 荷载不断增加，从而引起基础及其四周地层变形， 而建筑物本身因基础变形及外部荷载与内部应力 的作用，也要发生沉降。这种沉降在一定范围内， 可视为正常现象，但超过某一限度就会影响建筑 物的正常使用，严重的还会危及建筑物的安全。
• 为了建筑物的安全使用，研究变形的原因和规律， 为建筑物的设计、施工、管理和科学研究提供可 靠的资料，在建筑物的施工和运行管理期间需要 进行建筑物的沉降观测。
注：1 观测点测站高差中误差，系指几何水准测量测站高差中误差或静力水准测量 相邻观测点相对高差中误差； 2 观测点坐标中误差，系指观测点相对测站点（如工作基点等）的坐标中误差、坐 标底差部中定误点差的以水及平等位价移的分观量测中点误河相差南第对。建九章基筑变准职形线业观测的技及偏术竣差学工值院测量中误差、建筑物（或构件）相对
• 因此，在建筑物的施工和运营期间，必须对 它进行变形观测。
• 一、 建筑物产生变形的原因
• 建筑物变形主要是由两方面的原因引起的。
河南第建九章筑变职形业观测技及术竣学工院测量
• 1．客观原因 • 自然条件及其变化，即建筑物地基地质构造
的差别； • 土壤的物理性质的差别； • 大气温度； • 地下水位的升降及其对基础的侵蚀； • 土基的塑性变形； • 附近新建工程对地基的扰动； • 建筑结构与型式，建筑荷载； • 运转过程中的风力，振动等荷载的作用。
变形测量
变形测量１７．１一般规定１７．１．１变形测量应包括在工程施工和运营阶段自身建筑物、工程沿线变形区内地表建筑物、道路以及地下建筑物、地下管线设施等的变形测量。
１７．１．２变形测量应包括如下内容：１施工阶段支护、结构工程的变形测量。
２施工阶段沿线环境的变形测量。
３运营阶段线路、结构和环境的变形测量。
１７．１．３应根据地层岩土条件、埋深和结构特点、支护类型、开挖方式以及环境状况等因素统一制定变形测量方案，并按工程需要适时开展变形测量工作。
１７．１．４应根据变形体的特点，作业环境和观测精度要求可选择大地测量和近景摄影测量等方法，也可选择位移计、收敛计、测斜仪、沉降仪等物理仪器进行变形测量。
１７．１．５应按下列要求建立变形监测控制网：１水平位移监测控制网的布设应符合下列要求：１）水平位移监测控制网的布设独立控制网；２）水平位移监测控制网可采用三角网、导线网、边角网和视准轴线等形式，当采用视准轴线控制时，轴线上必须设立检核点；３）水平位移监测控制网中的控制点应埋设在变形区外，按变形测量精度要求可建造具有强制对中器的观测墩，亦可采用对中误差小于０．５ｍｍ的光学对中装置。
在变形观测中应定期对其稳定性进行检测。
２垂直位移监测控制网的布设应符合下列要求：１）垂直位移监测控制网宜采用地下铁道、轻轨交通工程高程系统；２）垂直位移监测控制网可布设成闭合、附合或结点水准路线等形式；３）垂直位移监测控制网高程控制点不应少于３个，控制点可按本规范附录Ｂ图Ｂ．０．１、图Ｂ．０．２、图Ｂ．０．３埋设在变形区外的露头基岩、密实的砂卵石层或原状土层中，也可埋设在稳固建筑物的墙上。
受条件限制时，在变形区内也可按本规范附录Ｌ图Ｌ．０．１埋设在地铁变形影响深度以下的深层金属管高程控制点。
在变形观测中应定期对高程控制点进行检测。
１７．１．６可按本规范附录Ｌ图Ｌ．０．２在变形体上能反出变形特征的部位埋设变形观测点。
变形观测点应埋设牢固并易于识别。
(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
溃坝
9.1 变形测量的意义、目的和内容
变形灾害
苏州虎丘斜塔
比萨斜塔
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。
采煤沉陷区
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。
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。
9.1 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。
一、常规的大地测量方法 精密高程测量、精密距离测量、角度测量、重力测量
变形测量的名词解释
变形测量的名词解释变形测量（Deformation Measurement）是一种用于测量物体形状、大小和变形程度的技术。
它是应用于世界各个领域的一项关键技术，包括工程、建筑、地质、环境科学等。
一、变形测量的原理和方法变形测量的原理基于物体在受力或环境变化下产生的形状变化。
通过测量变形前后物体的形状差异，可以得出物体变形的大小和方向。
不同的变形测量方法适用于不同尺度和用途的物体。
1. 光学法光学法是应用广泛的变形测量方法之一。
它利用光的传播特性，通过测量光线在物体表面的反射、折射或干涉，可以获得物体的形状信息。
常见的光学测量方法包括投影仪法、激光扫描法和立体视觉法。
投影仪法通过投射光线形成图案，然后通过摄像机或传感器捕捉图案在物体表面的形状，从而测量物体的变形情况。
激光扫描法则是通过激光与物体表面的相互作用，利用三角测量原理计算物体表面上各点的坐标，从而得出物体的形状。
立体视觉法则利用多个摄像机或图像传感器以不同角度捕捉物体的图像，并通过图像处理技术恢复物体的三维形状。
2. 电子测量法电子测量法主要利用电子元件或传感器测量物体的变形。
例如，应变计是一种常用的电子测量仪器，它通过测量物体在受力下的应变情况，进而计算出物体的变形。
此外，电阻应变计、应力传感器、位移传感器等也是常用的电子测量设备。
3. 高精度测量法对于要求更高精度的变形测量，还可以采用激光干涉法、激光干涉测量系统或全局导航定位系统等高精度测量技术。
这些技术通常需要更复杂的仪器设备和数据分析方法。
二、变形测量的应用领域变形测量在工程和科学研究中具有广泛的应用。
1. 建筑工程在建筑工程中，变形测量可以帮助检测和监测建筑物的变形情况，确保建筑物的结构和安全性。
例如，在高楼大厦的建设过程中，可以通过变形测量监测建筑物的形状变化，以及地基和地下管道的变形情况。
这些数据可以用于及时调整施工方案，避免潜在的安全风险。
2. 地理勘探在地质和地理勘探中，变形测量可以用于监测地壳运动、地表沉降和地下水位变化。
测量教案9章变形测量
3) 控制网复测周期应根据测量目的和点位稳定情况确定 一般宜每半年复测一次。 施工中应适当缩短观测时间间隔， 点位稳定后可适当延长观测时间间隔。 复测成果或检测成果出现异常，受地震、洪水、台风、
爆破等影响时，应及时复测。 4) 首次观测应适当增加观测量，提高初始值的可靠性。 5) 不同周期观测时， 宜采用相同的观测网形和观测方法， 使用相同类型的测量仪器。
② 不便埋设标志的塔形、圆形建筑物以及竖直构件， 可照准视线所切同高边缘认定的位置 或用高度角控制的位置作为观测点位。 ③ 位于地面的测站点和走向点， 可根据不同的观测要求， 采用带有强制对中设备的观测墩或混凝土标石。 ④ 一次性倾斜观测项目， 观测点标志可采用标记形式 或直接利用符合位置与照准要求的建筑物特征部位； 测站点可采用小标石或临时性标志。
② 从建筑物外部观测时， 测站点或工作基点选在 与照准目标中心连线呈接近正交或等分角的方向线上 距照准目标1.5~2.0倍目标高度的固定位置处； 用建筑物内竖向通道观测时， 可将通道底部中心点作为测站点。 ③ 按纵横轴线或前方交会布设的测站点， 每点应选设1~2个定向点。 基线端点的选设应顾及其测距或丈量的要求。 2) 观测点位的标志设置 ① 建筑物顶部和墙体上的观测点标志， 采用埋入式照准标志型式。 有特殊要求时，应专门设计。
⑦ 片筏基础、箱形基础底板或接近基础的结构部分之四 角处及其中部位置。
⑧ 重型设备基础和动力设备基础的四角、基础型式或埋 深改变处以及地质条件变化处两侧。
⑨ 电视塔、烟囱、水塔、油罐、炼油塔、高炉等高耸建 筑物，沿周边在与基础轴线相交的对称位置上布点，点 数不少于4个。
(3) 高差观测
水准测量方法。 ① 水准网的布设 建筑物较少的测区，水准点连同观测点按单一层次布设； 建筑物较多且分散的大测区，宜按两个层次布网， 即由水准点组成高程控制网、观测点与所联测的水准点 组成扩展网。 高程控制网应布设为闭合环、结点网或附合高程路线。 ② 水准测量的等级划分 水准测量划分为特级、一级、二级和三级。
工程变形测量
第九章工程建(构)筑物的变形测量工程建(构)筑物有各种不同类型，如水利水电枢纽工程、桥梁、高层建筑、冶炼设施、精密输送带、尾砂坝、井塔和井架、架空索道、挡土墙、地下井巷、隧洞和硐室等。
由于建筑物的荷重，使建筑物地基压实，引起建筑物下沉与变形；也可能由于地基的地质条件变化而引起不均匀沉降与变形；还可能由于季节性或周期性的温度变化而引起变形。
例如，苏联的奥斯坦金电视塔的塔身高533m，由于温度的影响，塔顶天线的位置最大变化达2．5m湖北龟山电视塔高221m，受风荷载及日照温差的影响，塔身最大变形值为o．13m(一昼夜)。
此外建筑物还可能受某种外力而产生变形，如高层建筑受风力而引起的摆动，桥梁在车通行时的振动等。
工程建(构)筑物变形测量的量——变形量，主要有：沉陷(垂直位移)、水平位移、倾斜、挠度和扭转。
根据变形量及观测对象又可将工程建(构)筑物的变形测量分为若干项目：滑坡观测、基坑回弹观测、建(构)筑物沉降观测、建(构)筑物倾斜观测、裂缝观测、日照与风振观测。
对一项具体的变形测量工作，其内容一般是根据观测对象的性质、观测H的等因素决定，一般要求：(1)有明确的针对性；(2)要全面考虑以便能正确反映出建(构)筑物的变形情况，了解其规律，达到观测日的。
目前大型工程建(构)筑物的变形测量往往是在设计阶段就开始考虑，并做出相应的设计，如水坝、高层房屋等，然后在建(构)筑物施工期间以及整个运行期间都进行定期观测，但有时变形测量是在后期补设标志点来进行观测，如矿区地表移动范围内各种建(构)筑物。
第一节变形量及变形监测内容变形测量的结果用变形量来表示，变形测量的内容则由变形测量对象的性质、测量的目的等因素决定。
一、表达变形量的指标表达变形量的常用数据指标有移动指标：下沉wi、水平移动U；变形指标：倾斜i、曲率x、水平变形+e。
1．移动指标设i为变形测量点的编号，如图9—1所示。
则某点的下沉w：和水平移动U可按式(9-1)计算。
变形测量方法
一、变形测量的常规方法变形观测的常规方法主要指经纬仪或全站仪平面位移测量和水准仪沉降观测。
平面位移经纬仪（全站仪）测量方法：1、小角法在测站上测量位移点的距离及固定方向与位移点方向间的夹角，以确定位移大小、位移方向的方法。
2、视准线法以两固定点间经纬仪的视线作为基准线，测量变形观测点到基准线间的距离，确定偏离值的方法。
3、极坐标法根据一个已知点的坐标和一个已知方向，在已知点上观测已知方向与待定方向的水平角和已知点到待定点之间的距离，确定待定点坐标的方法。
4、交会法根据两个以上已知点用方向或距离交会确定待定点坐标和高程的方法。
✓前方交会根据两个以上已知点的坐标及观测角值确定待定点坐标的方法。
✓后方交会在待定点上向三个以上已知点进行水平角观测然后根据三个已知点的坐标及两个水平角观测值确定待定点坐标的方法。
✓侧方交会根据两个已知点的坐标和一个已知点及待定点上观测的水平角确定待定点坐标的方法。
沉降观测水准测量法：用水准仪和水准尺，按照水准测量的方法，测定观测点两次高程之差，以确定观测点的沉降量。
二、变形测量的其他方法与仪器设备1、液体静力水准测量用装有联通管的贮液容器，根据其液面等高原理制成的装置进行高差测量的方法。
2、激光准直法以激光发射系统发出的激光束作为基准线，在需要准直的点上放置激光束的接收装置，确定偏离值的方法。
3、引张线法在两固定点间，以重锤和滑轮拉紧的金属丝作为基准线，测量变形观测点到基准线的距离，确定偏离值的方法。
4、经纬仪投点法用经纬仪在两个正交的方向将建筑物、构筑物顶部的观测点投影到底部观测点的水平面上，以测定位移大小、位移方向及倾斜度的方法。
5、正锤线法在固定点下，以金属丝悬挂重锤作为竖向基准线，测量建筑物、构筑物不同高度处的观测点与基准线的距离，确定偏离值的方法。
6、倒锤线法以下端固定在变形体下的基岩内，上端联接在油箱内的自由浮体上，拉紧的金属丝作为竖向基准线，测量建筑物构筑物不同高度处的观测点与基准线间的距离，确定偏离值的方法。
测绘技术中的变形测量与工程变形监测
测绘技术中的变形测量与工程变形监测随着现代工程建设的不断发展，对于工程结构的稳定性和安全性要求也越来越高。
而变形测量与工程变形监测作为测绘技术的重要应用之一，具有重要的意义。
本文将深入探讨测绘技术中的变形测量与工程变形监测的相关内容。
一、工程变形与安全工程变形是指工程结构在受到外力作用时，由于自重、荷载等因素而发生的变形现象。
这些变形可能会影响工程的正常运行，甚至导致结构的破坏和安全事故的发生。
因此，工程变形的准确监测和及时预警对于保障工程的安全至关重要。
二、变形测量的意义变形测量是一种通过测量对象的形状、位置或坐标的变化情况来获得有关信息的测量方法。
在工程建设中，通过变形测量可以及时了解工程结构的变形情况，对于发现工程结构的异常变形、预测工程的破坏性变形具有非常重要的意义。
三、变形测量的方法变形测量的方法有多种，包括全站仪测量、GPS测量、水准测量等。
全站仪测量是一种常用且准确的测量方法，通过测量目标点的坐标变化来判断其变形情况。
GPS测量是利用卫星定位系统进行测量，适用于大范围的变形监测。
水准测量则是利用水准仪测量不同点的高程变化，适用于高程变形的监测。
四、测绘技术在工程变形监测中的应用随着测绘技术的不断发展，其在工程变形监测中的应用也日益广泛。
测绘技术可以提供高精度的测量数据，并通过数据分析和处理来判断工程结构的变形情况。
首先，测绘技术可以在工程施工前进行基准测量，得到工程结构的原始形状和位置信息。
在工程施工期间，通过定期测量可以了解工程结构的变形情况，并进行比较分析。
测绘技术还可以进行静态和动态的变形监测，以及对工程结构的振动、沉降等参数进行监测。
其次，测绘技术还可以结合信息技术，实现自动化的变形监测系统。
通过在工程结构上设置传感器和数据采集设备，可以实时获取工程结构的变形数据，并进行远程传输和存储。
这样不仅可以提高变形监测的效率和准确性，还能够实现对工程结构的长期监测和预警。
同时，测绘技术还可以通过数学模型和仿真分析来预测工程结构的变形情况。
变形测量概述.
第一章 变形测量概述
• 基本教材 《变形监测技术与应用》岳建平等 • 辅助教材 《变形观测数据处理》陈永奇 《工程建筑物变形观测数据处理》吴子安 《变形监测分析与预报》陈永奇等 《监测网理论与应变分析方法》陶本藻等 《变形监测数据处理》黄声享等 《变形测量的理论与方法》朱建军等
变形测量概述 变形测量原理
N(0,1)
原假设H0 ：无变形 备选假设H1 ：变形
/2
s1 u/2 0 u/2
：截尾概率、显著性水平、风险度、弃真概率； (1)：置信水平、置信度、信度；
正态分布下的假设检验
变形测量概述 变形测量原理
N(0,1)
原假设H0 ：无变形 备选假设H1 ：变形
H
h h
2 mh
……?
s1 s1极限 2ms1 2 2mh 时 ,静态点场的正常观测
当 s1 s 极限 2m s 2 2m h 时 1 1
变形测量概述
变形测量原理
在没有粗差的情况下，当
s1 s1极限 2ms1 2 2mh （或写成 s1 k 2mh ）
变形测量概述 变形测量的意义:
安全监测：主要是检查各种工程建筑物、地质构造、工 业构件等的稳定性，以便及时发现问题和采取应对措施。 · 1975年8月驻马店板桥水库溃坝，世界最大的溃坝灾难. 在世界历史上十大“人为技术错误造成的灾害”名列第 一 科研：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。
弹性变形塑性变形源自变形测量概述 变形测量的任务
变形体是否发生变形？ 若发生变形，变形多大？ 发生变形的原因是什么？ 进一步的发展趋势 治理方案 从测量误差中区分出来
工程测量学第9讲 工程的变形监测和数据处理
二、变形体的几何模型和监测点布设
1.变形监测实施：变形监测是通过对变形体进行空间上的离 散化和数据获取在时间上的离散化实施的。 （1）前者是用一定数量的有代表性的位于变形体上的目标 点(或称为观测点)来代表变形体的几何模型，变形监测就是 确定目标点之间的相对运动以及相对于变形体周围的绝对运 动(参见图6-3)。
（5）水准基准点有时还设在平峒内，或采用深埋双金属标 等。 （6）目标点的布设应具有一定的密度，具有代表性。 （7）不仅仅布设在变形体的表面，而且还布设在内部的不 同部位，呈立体式分布。应与变形体固连在一起，能反映所 代表部位的变形，且稳定；能长期保存，与变形体共存亡； 便于观测，对外界的其他干扰影响不敏感。 （8）在变形观测时，不可能对建筑物的每一点都进行观
（2）科学上的作用：积累监测分析资料，能更好地 解释变形的机理，验证变形假说，为研究灾害预报的 理论和方法服务检验工程设计的理论是否正确，设计 是否合理，为以后修改设计、制定设计规范提供依。
3.变形监测的内容： 变形监测主要包括水平位移、垂直位移监测，偏距、倾斜、
挠度、弯曲、扭转、振动、裂缝等的测量，主要是对描述变 形体自身形变和刚体位移的几何量的监测。 （1）水平位移：监测点在平面上的变动，它可以分解到某一 特定方向； （2）垂直位移是监测点在铅直面或大地水准面法线方向上的 变动。
若只对目标点的相对变形感兴趣，则可以不设参考点，这时 存在秩亏问题，坐标系的定义也需另定。
3.监测点的布设： （1）对于所有的变形监测都有共性，但具体的要求又不尽 相同，一般要与相邻学科(如地球物理、岩土力学、建筑工程、 机械制造等)人员共同研究决定。 （2）参考点的布设主要应考虑稳定，不受干扰，埋标要求 高，且要考虑测量技术。 （3）在参考点周围一般还要设保护点。当参考点受破坏时 可用保护点来恢复，平时可用于参考点的检核。参考点一般 要钻孔深埋，要求与基岩固结在一起。
《工程测量学》 课件 9-4变形观测数据分析
变形观测数据分析包括几何分析和物理解释两类。
几何分析：分析变形体在空间中和时域中的变形特性；
物理解释：分析变形与变形原因之间的关系，用于预报变形，理解变形的机理。
监测变形体的变形有两种方式：
（1）利用变形体外一些稳定基点，测定变形体上目标点的绝对位移；
为了确保基准点的稳定性。
常将它们组成网，并定期观测以检查其稳定性，称之为参考网。
（2）变形观测点都在变形体上，监测测点之间的相对变形。
通常称为相对网，因为所有观测点都在变形体上，测点的位移是相对的。
相对网分析主要问题是鉴别变形模型，确定了变形模型后就可以计算变形参数（例如：相对移动、应变等）。
变形的物理解释一般可分为两种方法：
（1）统计分析法（或称回归分析法）
通过分析所观测的变形和变形成因之间的相关性，建立荷载-变形之间关系的数学模型。
具有后验的性质。
（2）确定函数法
利用荷载、变形体的几何性质和物理性质，以及应力-应变间的关系来建立模型。
具有先验的性质。
小结：
1、变形观测数据分析包括：几何分析和物理解释；
2、监测变形体的变形有两种方式：
测绝对位移、相对变形；
3、变形的物理解释一般可分为两种方法：
统计分析法（或称回归分析法）、确定函数法
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简析建筑工程变形测量
简析建筑工程变形测量摘要：随着我国经济的发展，大型建筑物越来越多,为了能够确切反映建筑物、构筑物及其场地的实际变形程度或变形趋势,验证设计方案的科学性,分析形变原因,预防事故发生,保证建筑物在施工及运营期间的安全,对建筑物必须进行变形测量。
本文就变形测量的方法及测量数据处理等相关问题作一简单阐述，以供同行探讨。
关键词：工程测量；变形测量；监测网引言：测绘学是一门具有悠久历史和现代发展的一级学科。
该学科随着科学技术的发展,服务领域也不断拓宽。
尤其是国民经济的快速发展,我国的大型建筑物越来越多,为了能够确切反映建筑物、构筑物及其场地的实际变形程度或变形趋势,验证设计方案的科学性,分析形变原因,预防事故发生,保证建筑物在施工及运营期间的安全,对建筑物必须进行变形测量。
这样变形测量就越来越引起人们的重视。
变形测量是监测、分析及预报工程建筑物及与工程有关的变形的主要方法;是对建筑物、构筑物及其地基或一定范围内岩体及土体的位移、沉降、倾斜、挠度、裂缝等所进行的测量工作。
一、建筑物的变形测量应在工程施工开始前要统筹安排按测定沉降或位移的要求, 选定变形测量点,这些测量点宜分为基准点、工作基点和变形观测点。
布设时应根据工程情况布设不少于3个稳固可靠的点作为基准点,工作基点应选择在比较稳定的位置,变形观测点应设在变形体上能反映变形特征的位置;可从工作基点或邻近的基准点对其进行观测。
测量前应埋设相应的标石标志,建立相应等级精度的平面网和高程网。
按建筑物的设计和荷载程度,对新建的大型和重要建筑物应确定观测周期,且从其施工开始进行系统的观测,直至变形达到规定的稳定程度为止。
对各周期的观测成果应及时处理,并应选取与实际变形情况接近或一致的参考系进行平差计算和精度评定。
对重要的监测成果应进行变形分析,并对变形趋势作出预报。
变形趋势预报是变形测量的重要环节。
通过大量的变形观测后,获得对建筑物的变形规律的理性认识,确定未来的变形趋势,这是确保建筑物安全运营的可靠保证。
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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。
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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实际精度，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
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。
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
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 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。
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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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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。
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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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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、 管理和科学研院 刘尚国 skdlsg@
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。
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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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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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
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
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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9.1 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。
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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。
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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)。
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
五、变形监测的等级划分——《建筑变形测量规范》JGJ8-2007
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工 程 测 量 学
多 媒 体 课 件
第9章 变形测量概述
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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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9.1 变形测量的意义、目的和内容