变形与沉陷工程学第二章 变形观测的基本方法
简述建筑物变形测量方法
简述建筑物变形测量方法1、高层建筑物变形测量的方法一般来说，变形测量可分成垂直（方向）沉降测量、水平（方向）位移测量、建筑物相邻影响及场地沉降测量、建筑场地及建筑物主体倾斜（垂直度）测量。
此外还有滑坡测量、裂缝观测、挠度观测、抗压观测、日照变形观测及风振观测等等。
1.1 垂直位移观测包括地面垂直位移和建筑物垂直位移。
地面垂直位移指地面的沉降或上升，其原因除了地壳本身的运动外，主要是人为造成的。
为了测定地面和建筑物的垂直位移，需要在远离变形区的稳固地点设置水准基点，并以它为依据来测定设置在变形区的监测点的垂直位移。
目前最常采用的是水准测量方法，观测的水准路线应形成闭合线路。
1.2 倾斜观测测定高层建筑物倾斜的方法有两类：一类是直接测定建筑物的倾斜;另一类是通过测量建筑物基础相对沉陷的方法来确定建筑物的倾斜。
1.3 挠度观测对于高层建筑物，由于它们相当高，故在较小的面积上有很多大的集中荷载，从而导致基础与建筑物的沉陷，其中不均匀的沉降将导致建筑物倾斜，局部构件产生弯曲和引起裂缝。
对于房屋类的高层建筑物，需要对建筑物进行动态观测——振动（摆动）观测。
1.4 裂缝观测当建筑物多处发生裂缝时，应先对裂缝进行编号，然后分别观测裂缝的位置、走向、长度、宽度等项目。
对于建筑物上裂缝的位置、走向以及长度的观测，是在裂缝的两端用油漆画线作标志，或在混凝土表面绘制方格坐标，用钢尺丈量。
观测的次數应视裂缝发展情况而定，一般在发生裂缝初期应每天一次，在裂缝有显著发展，暴雨过后必须加测一次;只有当裂缝发展缓慢后，才适当减少观测次数。
2、沉降产生的原因机制及观测精度的确定2.1 沉降产生的原因机制对于高层建筑而言，对地基土要求比较高，不只限于要求地基土有较高的承载力较少的沉降量，更重要的是要对地基土的性状应充分了解和通过勘探进行必要的研究，以便对地基土作出正确的评价，提出基础类型等。
确外界条件（如地下水位、地基土壤温度变化等）是产生建筑物沉降的另一个主要原因之一。
工程测量建筑物变形观测
C、如果采用电子传感设备，可将观测点相对于垂线的微小位移 变换成电感输出，经放大后出电桥测定并显示各点的挠度值。
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2 、裂缝观测
对建筑物产生的裂缝要进行位置、长度、宽度、深度和错距等 的定期观测。 常可分为以下两类： （1）土工建筑物裂缝观测 对于表面裂缝．可对全部裂缝或若干主要裂缝区的裂缝进行观 测。 在观测范围内，以土坝、土堤等建筑物的轴线为基准线，可按 堤坝桩号和距轴线的距离，画出坐标方格，逐格量测缝的分布 位置和沿走向的长度，裂缝宽度可在两侧设带钉头的小木桩作 标点进行量测。裂缝错距可用刻度尺直接员测。裂缝深度，可 选定若干适当位置，进行坑探、槽探或井探。探测前，最好从 缝口灌入石灰水，以便观察缝迹。
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1、几何水准测量法
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水准测量作业应按照国家规范的具体要求严格执行。仪器校验； 应按照规范要求的观测程序和限差要求进行观测和检验。
在水难测量作业过程中，还应注意以下几个问题：
（1）三等以上水准测量应往返观测，其观测顺序为： 往测；奇数站，后一前一前一后；偶数站，前一后一后—前。 返测：奇数站，前一后一后一前；偶数站，后一前一前一后。
***其表现形第2式1页/共为42页 在不同时期平 面坐标或距离的变化。建筑物水
水平位移观测的方法常规的有: 地面控制测量方法，如导线测量、前方交会法等；也有各
专用方法，如基准线法，正、倒垂线法等。对于各种不同的 方法，其测点与工作基点及其标志布设都有专门的要求。通 常以测量规范为准.
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桥梁墩台的变形观测主要包括两方面： 各墩台的垂直位移观测：主要包括墩台特征位置的垂直位移和沿桥轴线 方向(或垂直于桥轴线方向)的倾斜观测； 各墩台的水平位移观测：其中各墩台在上、下游的水平位移观测称为横 向位移观测，各墩台沿桥轴线方向的水平位移观测称为纵向位移观测。 两者中，以横向位移观测更为重要。
浅析桥梁变形的原因及其观测方法
从 趋 广泛地被用于大型工程建筑物的变形观测 ， 的设计方 法 ， 而合理规定不同地基对桥梁结
是指 由于勘测、设计时不合理，施工时不 原因是 近ｌ多年来摄影测量点位的测定精度显 构的允许变 形值 ，为桥 梁设计、施工 、管理和 Ｏ 规范 ，运营 、管理法师方式 、方法科学 等，都 著提高 ，加之本身具有的特殊优点以及近年来 科学研究提供依据 ，以便 更好地保证桥梁设计 会使桥梁产生变形。 硬 件上 的改进 （ 包括高质量的摄影机和精密的 的 科学性 和 施工 的安 全性 ，以 及使用 的 合理
。
囊 耄
出诸 原 ， 梁修 施 于 多 因桥 在 建 工
１ 地 量 法 ． 测方 。 大
（ ）能 鍪 篓 全 ・ 梁 苎《量 精 跨 水 测 ，横 位 观 中 ； １２）可以提供测定 桥墩 台上 任意 点 的 二 。 监 和 密 河 准 量 因 向移 测 遇 变形 （ 够 同 时 瞬时和 完全的三维 空间 嘲ｉ 梁变 因观 法 鼠 剑 聂 粱 基 线 观 ，¨ 和 形原 测方 直 按 准 珐 测 ３ ４ 法 磊 ； 线 桥 ￣、 括 ｔ ｎ角 ＿
２与桥梁本身相联系的原因。 ． 续监测和 自 动化观测的问题 ； （）可提供局部 象 ，可及时分析原 因，采取措施或调 整运营方 ３ 式 ，以保证桥梁的使用安全 ，所 以，变形观测 是指作用在桥梁上部结构的恒载与作用墩 的变形信息。 台的恒载 、墩 台与梁的结 构型式以及活载的作 ｊ ３摄影测量方法。 ． 是桥 梁管理的耳 目。此外 ，利用变形观测信息
而 产生 的变形 ，它是 以外力为函数来表示的动 ｌ ｐ ｐ ｍ；还有测程达５０ ｍ￣ＭＥ ５０， ・ｋ ００其精度 方法进行变形观测时 ，应注意选择适 宜的测 点 位置。 态 系统对于时 间的变化 ，其观 测结 果是表示桥 可达０２ （・～ｌｐ ・ｍｍ Ｏ２ ｐ ｍ）。如果桥跨距较 四 注意事项 梁在某个时刻的瞬时变形。 短 ，可用特制的 因瓦线尺或钢 线尺来测定相邻 在 桥梁 变形 测量 中 ，确定 合理 的测 量精 关于桥梁变形观测的几个概念 桥墩 之间的跨距变化 。桥跨结构 的恒载 和活载
变形与沉陷工程学课程教学大纲
变形与沉陷工程学课程教学大纲课程名称：变形与沉陷工程学英文名称：Deformation monitoring and settlement engineering课程编号：x3071291学时数：32其中实践学时数：8课外学时数：0学分数：2.0适用专业：测绘工程一、课程简介《变形与沉陷工程学》是测绘工程专业一门重要的专业课。
课程内容包括变形控制网建立的基本原理与方法、变形测量控制网的平差计算、变形网的变形分析、工程建(构)筑物的变形测量、边坡工程监测、地下工程监测、水利工程变形监测、现代变形测量技术等通过《变形与沉陷工程学》课程的学习，使学生达到能够运用《变形与沉陷工程学》基本理论知识，解决生产实际中所遇到的有关问题，具备根据不同的变形体，建立变形观测控制网与变形监测的工作能力，为变形监测技术设计书的编写打下坚实基础。
二、课程目标与毕业要求关系表三、课程教学内容、基本要求、重点和难点（一）绪论了解变形测量的对象、目的，掌握变形测量的内容与方法重点：内容与方法（二）变形测量控制网的平差掌握变形测量控制网的平差理论与方法重点：经典平差难点：秩亏自由网的平差（三）变形网的变形分析要求学生至少掌握一种变形网的变形分析的方法。
重点和难点：平均间隙法（四）工程建(构)筑物的变形测量掌握工程建(构)筑物的变形测量理论与方法重点和难点：水平位移、沉陷测量与倾斜测量（五）边坡工程监测了解边坡地质灾害有关内容，掌握边坡移动监测的理论与方法重点：监测的方法与数据处理（六）地下工程监测了解地下工程相关基本知识，掌握地下工程监测的基本方法及测量数据的分析处理重点：地下工程监测的基本方法难点：测量数据的分析与处理（七）水利工程变形监测了解水利工程监测的基本内容，掌握水利工程变形监测的基本方法及测量数据的分析处理重点：水利工程变形监测的基本方法难点：测量数据的分析与处理（8）现代变形测量技术了解变形测量高精度测量机器人系统掌握卫星定位技术进行变形监测重点：卫星定位技术进行变形监测难点：高精度测量机器人系统四、教学方式及学时分配五、课程其他教学环节要求（一）实验：本课共设2个实验，学时为8学时。
变形观测
1变形：所谓变形，是指工程建筑物由于某种原因而产生的位置、形状和大小的变化，被观测的工程建筑物称“变形体”。
而变形观测则是对变形体进行观测和分析的过程。
变形观测：定期对变形体的有关几何量进行测量，并从观测成果中整理、分析出变形规律的整个过程。
目的：获得变形体产生变形的空间状态和时间特性，确定变形值的大小及稳定程度，同时解释变形的原因。
9变形观测的必要精度取决于：允许变形值的大小和观测目的。
13布设基准点的方法：（1）远设（2）深埋14工作基点的布设要求：变形速度小，且与观测点之间的距离较近。
15测点观测：在实际工作中，可以用工作基点作为过渡性的基点来测定观测点相对于工作基点的位移，我们称为测点观测。
16基点观测：利用固定基点来测定工作基点相对于固定基点的位移，我们称为基点观测。
17变形监测网布网目的：测定网点的变形。
变形监测网图形复杂，多余观测条件多。
变形监测网边短，精度高。
变形监测网可以没有已知数据18垂直位移：是指工程建筑物及其基础在垂直方向的变形，因而又直观的称为沉陷或沉降。
由于沉降观测的方法一般为水准测量，所以其基准点也常称为水准基点。
水准基点的埋设位置应位于拟测建筑物范围外20到25米处。
水准测量的基点可埋设在基岩上或深埋于原状土内。
对于重要的电站和水利工程，水准基点应力求埋于基岩之上。
为了检查水准基点的稳定性，可将其成组的埋设，通常由间距约100M 的每三个点为一组。
由此可以经常观测三点间的高差，这样便可判断出水准基点的高程有无变动。
19观测点：是固定在房屋结构基础、柱、墙上的测量标志。
20沉降观测：是指定期测量观测点相对于水准基点的高差，从而求得观测点的高程，并将不同时期所得的高程加以比较，得出建筑物的沉降数据等资料。
21四固定：（1）固定观测员（2）固定仪器（3）固定施测线路（4）固定观测时间基点观测原则上按一等水准测量的要求实施，要求每千米水准测量高差中数的中误差不大于0.5mm。
建筑变形测量
《建筑地基基础检测规范》 DBJ 15-60-2008
《钢结构工程施工质量验收标准》GB 50205-2001
2.变形控制测量
2.1）一般规定
建筑变形测量基准点和工作基点的设置应符合下列规定：
1建筑物沉降观测应设置高程基准点；
2建筑位移和特殊变形观测应设置平面基准点，必要时应设置高程基准点；
为了达到基准点稳定的要求，可有两种方法：
一是远离工程建筑物;
二是深埋。
（2）工作点 工作点又称工作基点，它是基准点与变形观测点之间起联系作用的点。工
作埋设在被研究对象附近，要求在观测期间保持点位稳定。 （3）观测点 变形观测点是直接埋设在变形体上的能反映建筑物变形特征的测量点，又
称观测点，一般地设在建筑物内部。并根据测定它们的变化来判断这些建筑 物的沉陷与位移。
H
H ( j1) i
H
( i
j)
式中：i表示观测点点号；j表示观测期数。
(二)沉降观测的几个主要参数和基本概念：
⑴高差的概念
①高差：两个地面点之间的高程差称为高差。
⑵水准点（BM）：水准点有永久性和临时性两种。由测绘部门，按国家规范埋设和测定 的已知高程的固定点，作为在其附近进行水准测量时的高程依据，叫永久水准点。
JGJ 8 – 2007
《工程测量规范》
GB 50026 - 2007
《建筑地基基础设计规范》 GB50007 - 2002
《建筑基坑工程监测技术规范》GB 50497-2009
5.2)验收依据：
《民用建筑可靠性鉴定标准》 GB 50292-1999
《危险房屋鉴定标准》
JGJ 125-1999
1）沉降观测的目的 监测建筑物在垂直方向上的位移（沉降），以确保建筑物及其周围环境的安全。
变形观测技术-PPT文档资料
对于同一变形观测工程，变形观测点能够达到的精度，除取决于监测网对观
测点的测量精度m测，也受监测网本身的精度影响。最不利情况是监测网中
的最弱点m弱施测观测点，则观测点的观测中误差：
m = 观
m m 测 2
2 弱
当m观由允许变形值确定后，就可以选择观测点的测量精度m测和监测网的精
度m弱：
m = 弱
m m - 2
93 《工程测量规范》将变形测量划分为四个等级，并规定了相应的精度指 标，见表2-1，其精度指标为：变形点水平位移中误差；变形点垂直 位移中误差；相邻点高差中误差。
表2--1 变形测量的等级划分及精度要求
对于同类工程建筑物，根据其结构、形状不同，要求的精度也有差 异。即使同一建筑物，不同的部位的精度要求也不不同。普通的工业与 民用建筑，变形监测的主要内容是基础沉陷和建筑物本身的倾斜。一般 来讲，对于有连续生产线的大型车间（钢结构、钢筋混凝土结构的建筑 物），通常要求观测工作能反映出2mm的沉陷量，因此，对于观测点高 程的精度，应在1mm以内。特种工程设备，要求变形观测的精度高达 0.1mm。
形 值不超过某一允许的数值而确保建筑物的安全，则其观测的中误差应小 于允许变形值的1/10~1/20；如果观测目的是为了研究其变形的过程，则 其中误差应比这个值少的多”
工程类型众多，要求各异，很难规定一个统一的精度标准。小于允 许变形值的1/10~1/20的要求取值灵活，易被人们接受，对于很重要的工 程人们还是愿意当时能够达到的最高精度为标准进行观测。GB·50026-
变形观测分为变形监测和变形检测
一、变形监测方案制定的主要内容
变形监测方案的制定必须建立在对工程场地的地质条件、施工方案、 施工周围环境详尽调查了解基础之上，同时还需与工程建设单位、施工 单位、监理单位、设计单位以及有关部门进行协调。由于变形监测方案 的制定将影响到观测的成本、成果的精度和可靠性，因此，应当认真、 全面的考虑。
变形观测的基本措施
变形观测的基本措施：
为了保证变形观测成果的精度，除按规定时间一次不漏的进行观测外，在观测中应采取“一稳定、四固定”的基本措施。
(1) 变形观测依据的基准点、工作基点和被观测物上的变形观测点，其点位要稳定。
基准点是变形观测的基本依据，因此设三个稳固可靠的基准点，并每半年复测一次；变形观测点应设在被观测物上最能反映变形特征且便于观测的位置。
(2) 变形观测所用仪器、设备要固定；观测人员要固定；观测的条件、环境基本相同；观测的路线、镜位、程序和方法要固定。
变形监测
第一章变形、变形（Deformation）是指物体在外来因素作用下产生的形状、大小或者位置的改变。
引起变形的外来因素主要包括外加力和温度。
变形监测，也称为变形测量或变形观测，是指对物体的变形进行监视测量。
变形监测是一项用各种测量仪器（传感器）对所监测物体在荷载和环境变化作用下产生的变形，进行数据采集、数据计算处理、变形分析与预报的测量工作。
变形观测方法一般分为四类：1、地面测量方法2、空间测量技术3、摄影测量和地面激光扫瞄4、专门测量手段变形观测数据分析内容1、几何分析——是分析变形体在空间中和时域中的变形特性；2、物理解释——是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。
变形的物理解释方法1、统计分析法（或称回归分析法）——回归分析法是通过分析所观测的变形和变形成因之间的相关性来建立2、确定函数法——确定函数模型法是利用荷载、变形体的几何性质和物理性质，以及应力第二章建筑物垂直位移观测应该在基坑开挖之前进行，并且贯穿于整个施工过程中，而且延续到建成后若干年，直至沉降现象基本停止为止。
垂直位移测量通常采用水准测量方法为了减少系统误差的影响，一般考虑采取以下措施：（1）固定观测路线——设置固定的安置仪器点和立尺点（2）固定观测仪器和人员——监测工作中使用固定仪器和水准标尺，有条件时最好固定人员进行观测。
三固定：路线、仪器、人员保证水准基点稳定的措施远离——深埋——成组埋设——如果布设的水准基点与沉陷观测点之间的距离较远，需要在水准基点和沉陷观测点之间布置联系点，称为工作基点，垂直位移观测包括：①基坑回弹观测——②地基土分层沉降观测——③建（构）筑物基础——④建（构）筑物本身的沉降观测——⑤地表沉降观测——目前垂直位移观测最常用的是精密水准测量方法，有的情况下也有应用液体静力水准测量方法观测。
观测点布设有以下要求：（1）在基坑中央和距基坑底边缘约1/4坑底宽度处，以及其他变形特征位置设观测点。
变形观测方案
变形观测方案变形观测方案2010-04-01 08：33变形观测方案盐河入海沟通工程-盐灌船闸土建工程项目主体沉降、位移观测方案1、工程概况盐灌船闸位于江苏省连云港市灌南县境内,处于盐河与灌河的交汇处，船闸纵轴线分别与盐河、灌河的航道中心线相交，两交点直线距离为2636m；船闸引航道与盐河及武障河的衔接采用弯曲段过渡，盐灌船闸中心线位于武障河节制闸中心以南约500m，与节制闸轴线交角16.76°。
盐灌船闸为Ⅲ级通航建筑物,船闸基本尺寸为23×230×4(m)(口门宽×闸室长×最小槛上水深)，船闸主体建筑物为钢筋砼坞式结构。
主要工作内容包括：上、下闸首、闸室(长230m)，上、下游导航墙(共计140m)，靠船墩(40个)，引航道，远调站两座(护岸长各1 00m)、停泊锚地两个(上、下游均为300m)，跨闸公路桥、闸区工作桥各一座等。
2、编制依据盐灌船闸工程《施工图设计说明》《建筑变形测量规程》(JGJ/T8-97)1998年修订版《工程测量规范》(GB50026-93)《水运工程测量规范》(JTJ203-2001)《水运工程水工建筑物原型观测技术规范》(JTJ218-2005)3、沉降、位移观测目的和内容沉降、位移观测是船闸建设不可忽视的工作之一，通过沉降、位移观测，可以监测建筑物的沉降变位情况，不但为今后的船闸底板内力计算提供数据，提高了准确性，而且能便于及时发现异常情况，采取措施，保证工程的安全运行，建筑物安全监测的基本出发点是掌握建筑物的实际状况,为水工建筑物安全运用提供科学依据。
由于盐灌船闸上、下闸首为整体坞式结构，船闸建设有关部门经过多年实践总结，目前普遍采用预留施工宽缝，将整块底板分成三块，待两侧边墩浇筑完成、回填土达到所要求的高程、地基沉降稳定后，再进行封铰，可有效地减小底板的内力或厚度；并能减少闸塘开挖后对地基的卸载及底板、闸墙边墩浇筑过程中因加载而产生的地基升降变化。
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。
变形监测方法及计算
岩基上的混凝土坝 压缩土上的混凝土坝
土坝施工期间 土坝运营期间
沉陷量/mm
1 2 10 5
水平位移/mm
1 2 5~10 3~5
二、观测的周期
定量： t1 t2 t
X1 X2 X X 2 X1
内外方位元素变化，像点坐标测得为 x , z.
x x a0 a1x a2z z z b0 b1x b2z
对于控制点 x= 1 X z= 1 Z
M
M
参考点 x=0,z=0
可解算系数 ai , bi ,
n个控制点列误差方程
(x1 x1 ) V1 a0 a1x1 a2 z1 (x2 x2 ) V2 a0 a1x2 a2 z2
变形监测方法及计算
[教学目的]：使学生了解和掌握变形观测技术 方法及变形观测方案的设计.
[教学重点]：1.变形观测方法 2.变形观测方案的设计.
[教学方法]：讲授
§1.1 变形监测技术
一、变形监测的定义及意义
变形监测 是对被监视的对象（变形体）进行测量以确定其 空间位置随时间的变化特征。 为变形分析和预报提供基础数据。
变形体：工程建筑物、技术设备以及其他自然或人工对象。
如：古塔与电视塔、桥梁与隧道、船闸与大坝、 大型天线、车船与飞机、油罐与贮矿仓、 崩滑体与泥石流、采空区与高边坡、 城市与灌溉沉降区.
变形观测意义：
对于工程建筑物：为改善建筑物理参数、地基强 度参数提供依据，防止工程破坏事故，提高抗灾 能力。
差异沉降量是两次高差之差，而高差又是两点高程之差，
则任一测点高程中误差为
mH
m差×
1× 2
1 2
变形观测与沉陷
若将式2-3、式2-4相加则测站Ⅰ、Ⅱ所测高差之和中消除了标尺零点误差的影响。故作业中应将测站数目安排为偶数。
适用条件
1.适用于地面不平坦的山区，或者两者相近但不通视的复杂地形
2.3
原理
液体静力水准测量又称连通管测量，它是利用静止的液面传递高程的一种测量力法，它的优点是：两点间不需要通视，观测精度高，可实现观测的自动化。
若为两端不测定向角的导线，则应按下述方法进行计算：
（1)首期观测完成后，在图示的坐标系中，按支导线计算各导线点和导线加密点的坐标，并按坐标反算计算A、B二端点间的边长SAB。
（2）以后各周期的重复观测完成后，依同法进行计算，设求得第i号导线点的坐标为xi’和yi’，导线两端点间边长为SAB。
（3）由于观测点（包括端点）的位移，以及观测值中所包含的不可避免的误差，使计算的S’AB不等于其基准值SAB。如果测定了端点位移，并对S’AB施加改正数△S,则S’AB+△S=SAB。这样，以后各周期的重复观测结果均应满足这一边长条件（由于导线两端未观测定向角，故不产生方位角条件）。在图示资用坐标系中，可得
（式1-16）
根据边长平差值和角度平差值计算各点的坐标 和 ，并与首期观测所计算的基准值比较，即可求得各点的位移值 和 。
适用条件
1.可在交通不便、气候恶劣地区，采用导线法来测量位移。
1.4
1.4.1
观
如图所示，1，2，点为互不通视的控制点， 为建筑物上的位移观测点。由于 及 不能直接测量，为此必须测量连接角 及 ，则及通过计算
水准仪在作业中由于受温度等影响，i角误差会发生一定的变化。这种变化有时是很不规则的，其影响在往返测不符值中也不能完全被发现。减弱其影响的有效方法是减少仪器受辐射热的影响，避免日光直接照射。如果认为在较短的现测时间内角误差与时间成比例地均匀变化，则可以采用改变观测程序的方法，在一定程度上消除或减弱其影响。因此水准测量规范对观测程序冇明确的要求，往测时，奇数站的观测顺序为:后视标尺的基本分划，前视标尺的基本分划，前视标尺的辅助分划,后视标尺的辅助分划，简称“后前前后”;偶数站的观测顺序为：前视标尺的基本分划,后视标尺的基本分划，后视标尺的辅助分划,前视标尺的辅助分划，简称“前后后前”。返测时，奇、偶测站的观测顺序与往测偶、奇数站相同。
工程施工中变形观测技术与方法
０ 引言
从２ ０世纪 ９ ０年代 以来 ， 工程变形 监测 手段 的硬件 和软件迅
工作 的意义 更加 重 要 ， 成 为工 程设 计 和施 工质 量 控制 的重 要 手
段 ］ 。
速发展 ， 人 类社会 的进步 ， 加快 了工程建 设 的进 程 ， 并 且对 现在工 １ 主 要观 测 方法
第４ ０卷 第 ２ ７期 ２ ０ １ ４年 ９ 月
山 西 建 筑
ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩ Ｉ Ｅ ＣＴＵＲＥ
Ｖｏ １ ． ４ ０ Ｎｏ ． ２７
Ｓ ｅ ｐ ． ２ ０ １ ４
・２ ０７ ．
・ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
测 量
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文章编号 ： １ ０ ０ ９ － ６ ８ ２ ５ （ ２ ０ １ ４ ） ２ ７ － ０ ２ ０ ７ — ０ ３
术思想及形式 语言 源源 不断 的产生 。现代绘 画 带给 园林 景观设 （ 上） ［ Ｊ ］ ． 中国园林 ， ２ ０ ０ ３ （ ３ ） ： ４ ３ — ４ ７ ． 计 的启发是 多方面 的 ， 通 过对 现代 绘 画形 式语 言 的梳理 与 总结 ， ［ ８ ］ 张 纵． 我 国园林 对 于西 方现代 艺术 形式 的借 鉴 与 思考 结合对现代景 观实践案例的分析与研究 ， 进而提 炼出景观 设计受 （ 下） ［ Ｊ ］ ． 中国园林 ， ２ ０ ０ ３ （ ４ ） ： ５ ７ － ６ ０ ．
测数据 的三种 平差方式 ， 阐述 了基 准点稳定性分析步骤 ， 并根 据实际工 程情况进 行 了取舍 ， 计算 了各个沉 降观测 点在不 同观测 时 期的沉降速度 ， 最后做 出了安全评价 。
关键词 ： 沉降观测 ， 方案设计 ， 数据处理
中图分类号 ： Ｔ Ｕ１ ９ ６ ． １ 文 献标 识 码 ： Ａ
建筑物的变形观测
一、建筑物的沉降观测
建筑物沉降观测是用水准测量的方法， 周期性地观测建筑物上的沉降观测点和水准 基点之间的高差变化值。 主要工作有： 1．水准基点的布设 2．沉降观测点的布设 3．沉降观测 4．沉降观测的成果整理
1．水准基点的布设
水准基点是沉降观测的基准，因此水准 基点的布设应满足以下要求：
（1）要有足够的稳定性 水准基点必须设置在 沉降影响范围以外，冰冻地区水准基点应埋设在冰 冻线以下0.5m。 （2）要具备检核条件 为了保证水准基点高程 的正确性，水准基点最少应布设三个，以便相互检 核。 （3）要满足一定的观测精度 水准基点和观测 点之间的距离应适中，相距太远会影响观测精度， 一般应在100m范围内。
将计算出的沉降观测点本次沉降量、累 积沉降量和观测日期、荷载情况等记入“沉 降观测表”中。
（3）绘制沉降曲线
沉降曲线分为两部分，即时间与沉降量关系曲线和时 间与荷载关系曲线。
F/(t/m2)
120 100 80
40
3 5 7 9 11 2002
3
5
7
9
11 2003 时间（年、月）
0
10 20
2001
2．沉降观测点的布设
进行沉降观测的建筑物，应埋设沉降观 测点，沉降观测点的布设应满足以下要求：
（1）沉降观测点的位置 沉降观测点应布设在 能全面反映建筑物沉降情况的部位，如建筑物四角， 沉降缝两侧，荷载有变化的部位，大型设备基础， 柱子基础和地质条件变化处。 （2）沉降观测点的数量 一般沉降观测点是均 匀布置的，它们之间的距离一般为10～20m。
另外，亦可采用激光铅垂仪或悬吊锤球的方法， 直接测定建（构）筑物的倾斜量。
3．建筑物基础倾斜观测
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变形观测总结
变形观测总结变形观测总结变形观测：是对监测对象变形体进行测量，以确定其空间位置随时间变化的特征的工作。
基准点：变形观察过程中稳定可靠的点。
变形体：变形监测的研究对象，大到整个地球，小到一个工程建筑物的块体，包括自然和人工的构筑物。
变形观测网：一般分为相对网和绝对网，绝对网是指有部分点位于变形体外的监测网，相对网是指网的全部点都在变形体上的监测网。
平面监测网：对于用作水平位移观测的基准点，需构成三角网、导线网或方向线等平面控制网，这些平面控制网叫平面监测网。
高程监测网：对于用作垂直位移的基准点，需构成水准网，这些水准网叫高程监测网。
变形监测网的灵敏度：用于描述监测网发现变形体在某一特定方向上的变形的能力。
水准基点：沉陷观测的基准点。
垂直位移分量：地表面的沉降或上升。
水平位移分量：地表面在水平方向上的移动。
倾斜测量：测定变形体倾斜程度，可分为相对于水平面和相对于垂直面两类。
前类主要是检测地面倾斜和建筑物基础倾斜，后者主要监测高层建筑物倾斜。
挠度：建筑物在水平面内各个不同高程点相对于底点的水平位移。
深埋双金属标：由膨胀系数不同的两根金属管组成，根据两根管顶部的读数设备得出温度变化所引起的长度变化差数计算出金属管本身长度变化的装置。
基准线法（3种）：通过建筑物轴线或平行于建筑物轴线的固定不动的铅直平面为基准面，根据它来测定建筑物的水平位移。
视准线法：由经纬仪的视准面形成基准面的基准线法，我们称之为视准线法。
包括活动站牌法和小角度法。
活动站牌法：一种精密的附有读数设备的活动站牌直接测定观测点相对于基准面的偏离值。
小角度法：利用精密经纬仪精确的测出基准线方向与站点到观测点的视线方向之间所夹小角，从而计算观测点相对于基准线的偏离值。
引张线法：柔性弦线两端加以水平拉力引张后自由悬挂，则它在竖直面呈悬链线形状，水平面上的投影应是一条直线，利用此直线作为基准线可以测定附近观测点的横向偏离值。
激光准直法：在基准点A安置激光器;在基准点B安置探测器；在待定点i安置一特定带板，sAB正垂线法：由一根悬挂点处于上部的垂线和一个安装在建筑物上处于垂线下部的测读站组当激光照满波带板是，在B点探测器上测得i，从而偏离值isAii成。
第二章 变形监测技术及实施原则
第二章第二章 变形监测技术及实施原则第一节静态变形监测的方法一、光电监测技术光电监测主要是指用常规测量仪器(经纬仪、测距仪、水准仪、全站仪)通过测量角度、边长和高程的变化来测定变形量，它们是目前变形监测的主要手段。
常用的地面监测方法包括两方向（或三方向）的角度前方交会法、双边距离交会法、极坐标法、自由设站法、视准线法、小角法及几何水准测量法，以及精密三角高程测量法等。
角度交会、距离交会等可用于监测变形体的二维（X、Y方向）位移；视准线法、小角法、测距法则是用于观测变形体的水平单向位移；几何水准测量法、精密三角高程测量法观测变形体的垂直位移。
（一）光学测量方法1.角度交会变形观测中，使用角度前方交会能迅速且费用较少地得到大量待定点坐标及其平面位移，这些待定点分布在难于到达的地方如危险滑动岩面、坝面、烟囱等，交会法实施有两个特点及要求：囱等，交会法实施有两个特点及要求：1)1)1)两测站点两测站点位置在观测周期中不变；位置在观测周期中不变；2)2)2)不同观测周期网形保持不同观测周期网形保持不变。
我们知道前方交会求水平位移的误差主要与测角误差m 、交会角、交会角γγ、两个测站观测角、两个测站观测角αα、β及测站基线D 有关。
因此变形观测使用的经纬仪，测角精度越高越好，一般应在±1″以上，如以上，如J1J1J1、、T3T3等精密等等精密等经纬仪，观测前要注意交会角大小的控制，一般当m 、D 一定时，当交会角一定时，当交会角γγ=90°时，位移值误差最小，而当小，而当γγ>150°或γ<30°时，位移值误差迅速增大。
2.光学准直法1）几何光学准直：一般采用活动觇标法。
活动觇标如图2-1所示，其觇牌可在基座上沿水平方向左右移动，并可读出移动量。
在准直线两端A、B点分别安置经纬仪和固定觇标，在位移观测点P安置活动觇标。
经纬仪盘左照准B点后，指挥P的活动觇标，使其觇牌从一侧移动到望远镜的十字丝上，读取活动觇标的分划尺读数。
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精密几何水准测量
➢精密高程测量的中误差通常不能超过0.1~精度水准仪；研制专用的分划 尺和照准目标；研制能以足够精密、平稳地调整仪器高的水 准仪支架；改进短视线几何水准测量的作业方法。
➢短视线精密几何水准测量方法（Ni007），可以确定相距 10～15m两点间的高差，中误差达到0.03～0.05mm；确定相 距几百米的两点间的高差，中误差为0.1～0.2mm。广泛用 于多种建筑物基础沉陷和施工测量中。
➢ 在露天条件进行高精度水准测量时，采用阳伞外，水准 仪最好还带上附加的热力保护罩。
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• 变形监测：就是利用测量仪器与专用仪器和方 法对变形体进行测量以得到变形大小、范围、时 空分布规律，研究变形发生的原因、变形特征及 其随空间与时间的变化规律，以便预测、预报， 以避免或尽可能减少损失。
• 任务：确定在各种荷载和外力作用下，变形体 的形状、大小及空间位置变化的空间状态和时间 特征。
在本章中主要讨论是局部性的变形观测问题。
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从其时间特性来分：有“静态”式、运动式和动态式三种：
“静态”式：是指固定参考点，其中个别点可能由于局部因 素发生变动，但这种变动没有一定的时间特性，变形监测的目 的是要查明他们的稳定性。
运动式：包括地壳应变的累积、地质构造断层两侧的相对错 动、建筑物或地表下沉等；这种变形，其总趋势是朝一个方向 。
获取几何变形量： 水平位移、垂直位移以及偏距、倾斜、扰度、
弯曲、扭转、震动、裂缝等。 获取与变形有关的影响因子（物理量）：
应力、应变、温度、气压、水位（库水位、地 下水位）、渗流、渗压、扬压力等。
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1.1.5 变形观测的重点
变形观测关心的重点是位置的变化，而非某个位置。 特点： ✓ 要进行周期观测，每一周期的观测方案，都要尽 可能一致； ✓ 动态、持续监测； ✓ 要求精度高，对于重要工程，一般要求“以当时 能达到的最高精度为标准进行变形观测设计”。
➢ 固定式静力水准仪适用于竣工后构筑物的变形观测。
流体静力水准测量
➢原理 容器分别安置在待测的平面上，两容器用软管相联，内装均质液
体测容器中液体的自由表面处于同一水平上，两平面的高差为：
Δh=H1-H2或 Δh=（a1-a2）-(b1-b2) 式中：a1、a2——容器的高度，一般a1=a2
b1、b2——容器中液面位置的读数
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主要优点： ➢能够提供变形体的整体变形状态； ➢观测量通过组成网的形式，便于进行测量结果的校核和精度的 评定； ➢灵活性大，能适用于不同的精度要求、不同形式的变形体和不 同的外界条件。 主要缺点： ➢外业工作量大、作业时间长 ➢不易实现连续监测和测量过程的自动化 ➢（与空间测量比）监测的范围相对小。
➢仪器构成： （ 1）搁支点，其作用是与被测对象接触 （ 2）盛装液体的容器及连接两容器的软管 （ 3）测微读数装置 ➢测量误差
（一）仪器误差 1．在观测点上安置液体静力水准仪的
误差 2．液体静力水准仪观测头倾斜所引起 的误差——比较小，悬挂式引起的误差 很小 3．量测设备的误差 4．观测头的组合部件由于温度变化 而产生的误差 5．液体漏损带来的误差
常规地面测量方法---精密高程测量
❖ 精密高程测量是研究垂直方向变形的主要手段，其作 业过程在过去的几十年中没有明显变化。
❖ 精密高程测量，主要用精密水准进行；也可采用液体 静力水准测量、测微水准测量或其他精密的高程测量 方法。具有精度高、稳定可靠、技术成熟等优点。
❖ 目前，国家一等水准测量的偶然误差为每公里 0.5~0.7mm，系统误差约每公里0.06mm。
变形与沉陷工程学第二章 变形观测 的基本方法
1.1 变形观测基础知识
1.1.1 变形观测的概念 1.1.2 变形观测的分类 1.1.3 变形观测的意义 1.1.4 变形观测的内容 1.1.5 变形观测的重点
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1.1.1 变形观测相关概念
• 变形：变形体在各种荷载作用下，其形状、大小 及位置在时间域和空间域中的变化。 • 变形的类型： 变形体自身的形变—伸缩、错动、弯曲和扭转; 变形体刚体位移—整体平移、转动、升降和倾斜; • 正常的变形 ---变形体的变形在允许的范围内 • 异常的变形 ---超出允许值，则可能引发灾害。
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1.2 变形观测的基本方法
1.2.1 常规大地测量方法 1.2.2 摄影测量方法 1.2.3 空间测量方法 1.2.4 特殊测量方法
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1.2.1 常规大地测量方法 •概念：用常规的大地测量仪器测量方向、角度、边 长和高差等量所采用方法的总称。 •分类：角度测量、距离测量、各种交会法、极坐标 法、卫星定位法以及几何水准法、三角高程法等。
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1.1.2 变形观测的分类
按研究范围可分为三类：全球性的、区域性的和局部性的 全球性的变形观测：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。 区域性的变形观测：主要研究地壳板块范围内变形状态和 板块交界处地壳的相对运动。 局部性的变形观测：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壳变形。
流体静力水准测量
➢ 静力水准测量主要适用于特殊要求下的精密高程测量 （如变形监测）。静力水准测量可以采用固定式或移动 式仪器。
➢ 各种流体静力水准仪的结构本质上的区别仅在于：测定 和读取连通管中液面位置的方法不同。目前，主要采用 目视法、目视接触法、电子接触法和光电记录法等。
➢ 移动式静力水准测量，参照几何水准测量的格式进行手 簿记录并编算高差表。
动态式：是高层建筑物的摆动、桥梁的动荷载作用下的振动 等等；这种变形呈周期性，监测的目的是要获得变形的幅度和 周期的信息。
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1.1.3 变形观测的目的和意义
实用意义： 保障工程安全
科学意义： ✓ 解释变形的机理 ✓ 验证变形的假说 ✓ 检验设计是否合理 ✓ 为修改设计、制定规范提供依据
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1.1.4 变形观测的内容