第 章 水平位移监测

li
1
2
DBi
m2 li
( DAi
m1i
)2
(1
mD )2
忽略mD，mli
Di
mi
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5
小角法测量 （2）
•若在待测点i上观测，则：
第
节
视 准 线 测
li (180 0)D D AAi iD D BBii
mli
m
DAi DBi DAi DBi
量
当DAi
DBi
Di时，mlmax
33
5
活动觇牌法观测的步骤
•视准线端点架设好经纬仪，在另一端点安置固定觇牌，
第
经纬仪严格照准固定觇牌中心，并固定仪器。 •观测点上架好活动觇牌，经纬仪盘左位置，由观测员指
节 挥点上操作员，旋动觇牌中心线严格与视准线重合，读
视 准 线
取测微器读数。操作员反方向导入活动觇牌，使其中心 线严格与视准线重合，读取测微器读数。以上是半测回 工作。转动经纬仪到盘右位置，重新严格照准B点觇牌，
1
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观测墩浇筑P130
第 节 概 述
1
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观测墩形式
第 节 概 述
1
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水平位移监测基准点
第 节 概 述
1
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照准觇牌
第 节 概 述
1
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1
常用方法（1）
•大地测量法
第
主要包括：三角网测量法、精密导线测
节 量法、交会法等。该方法通常需人工观测，
劳动强度高，速度慢，特别是交会法受图形
概 述
强度、观测条件等影响明显，精度较低。
•基准线法 该方法特别适用于直线形建筑物的水平
位移监测，其类型主要包括：视准线法、引 张线法、激光准直法和垂线法等。
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控制网
第 节 概 述
1
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1
常用方法（2）
•专用测量法
第
即采用专门的仪器和方法测量两点之间
观测工作基点的位移量，再分段观测各观测点的位
移量，最后将各位移量化算到统一的基准下。
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5
视准线的布置（3）
•观测使用的照准标牌图案应简单、清晰、有
第 足够的反差、成中心对称，这对提高视准线
节 观测精度有重要影响。
视 准
•觇标分为固定砚标和活动觇标。前者是安置 在工作基点上，供经纬仪瞄准构成视准线用；
节 的水平位移，如：多点位移计、光纤等。
概 述
•GPS测量法
利用GPS自动化、全天候观测的特点，
在工程的外部布设监测点，可实现高精度、
全自动的水平位移监测，该技术已经在我国
的水利、桥梁等工程中得到应用。
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§2 交会法观测
第 •交会法是利用2个或3个已知坐标的工作基点， 三 测定位移标点的坐标变化，从而确定其变形情 章 况的一种测量方法。
受到明显的影响。
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5
视准线观测原理及观测点的布设
第 节 视 准 线 测 量
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视准线的布置（1）
5
•视准线一般分三级布点，即基准点、工作基 第 点和观测点，当条件允许时，也可将基准点
节 和工作基点合并布设。
视 •视准线的两个基点必须稳定可靠，即应选择
准 在较稳定的区域，并具备有高一级的基准点
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2
测角交会误差椭圆
第 节
交
P136-137
会
法
观
测
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2
测边交会法
第
xP yP
xyAAbbcsoinsAAPP
节 交
mp s1in ma2mb2
会
法
观 在使用该法时应注意下列几点：
测 •γ角通常应保持在60°至120°之间；
•测距要仔细，以减小测边中误差ma和mb；
M H 2 m S 2c2 o Z s S 2 s2 iZ n m Z 2/ 2
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4
测量机器人变形监测系统
第 节 全 站 仪 观 测
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§5 视准线测量
第 •视准线法是基准线法测量的方法之一，它是利用经 三 纬仪或视准仪的视准轴构成基准线，通过该基准线
章 的铅垂面作为基准面，并以此铅垂面为标准，测定
其他观测点相对于该铅垂面的水平位移量的一种方
水 平 位
法。 •为保证基准线的稳定，必须在视准线的两端设置基
移 准点或工作基点。
监 •视准线法所用设备普通，操作简便，费用少，是一
测 种应用较广的观测方法。
技 术
•该方法同样受多种因素的影响，如：照准精度、大 气折光等，操作不当时，误差不容易控制，精度会
节 观测值的影响，各观测墩面力求基本位于同一高程
视 面内。 准 •位移标点的标墩应与变形体连结，从表面以下 线 0.3～0.4m处起浇筑。其顶部也应埋设强制对中设备， 测 常常还在位移标点的基脚或顶部设铜质标志，兼作 量 垂直位移的标点。
•视准线的长度一般不应超过300m，当视线超过
300m时，应分段观测，即在中间设置工作基点，先
技 •由于导线的两个端点之间不通视，无法进行
术 方位角连测，故一般需设计倒垂线控制和校
核端点的位移。
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3
边角导线
第 节
精 密 导 线 测 量
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3
弦矢导线
第 节
精 密 导 线 测 量
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§4 全站仪空间交会
第 三 •原理：全站仪架设在已知点上，只要输入
m
2
Di
这种布置形式对提高测定偏离值的精度更为有利。
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§6 引张线测量
第 三
•所谓引张线，就是在两个工作基点间拉 紧一根不锈钢丝而建立的一条基准线。以
章 此基准线对设置在建筑上的变形监测点进
水 行偏离量的监测，从而可求得各测点水平
平 位移。
位 移
监
•引张线法是精密基准线测量的主要方法 之一，广泛应用于各种工程测量。
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§3 精密导线测量
•精密导线法是监测曲线形建筑物（如拱坝等）
第 三
水平位移的重要方法。
章 •按照其观测原理的不同，又可分为精密边角
导线法和精密弦矢导线法。
水 平
•弦矢导线法是根据导线边长变化和矢距变化
位 的观测值来求得监测点的实际变形量。
移 监 测
•边角导线法则是根据导线边长变化和导线的 转折角观测值来计算监测点的变形量。
水 •该方法具有观测方便、测量费用低、不需要
平 特殊仪器等优点，特别适用于人难以到达的变
位 移
监
形体的监测工作，如：滑坡体、悬崖、坝坡、 塔顶、烟囱等。
测 •该方法的主要缺点是测量的精度和可靠性较
技 术
低，高精度的变形监测一般不采用此方法。
•该方法主要包括测角交会、测边交会和后方
交会三种方法。
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•为保证变形监测的准确可靠，每一测区的基 准点不应少于2个，每一测区的工作基点亦不 应少于2个。基准点、工作基点应根据实际情 况构成一定的网形，并按规范规定的精度定 期进行检测。
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1
控制点的型式及埋设要求
•对特级、一级及有需要的二级、三级位移观
第 测的控制点，应建造观测墩或埋设专门观测
测 •前苏联较早将其应用于大坝水平位移观
技 术
测，20世纪60年代该方法引入国内，并在 我国大坝安全监测领域得到了广泛的应用。
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•交会边长度a和b应力求相等，且一般不宜大于
600m
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2
后方交会法
xPxBxBP
第 节
yPyBkxBP
交
m pssi2m n()[b s(1 1)2(b s3 2)2]
会
法
观
测
在实际测量过程中，还应注意工作基点和
监测点不能在wk.baidu.com一个圆周上（危险圆），
应至少离开危险圆周半径的20%。
y Py A ct c g y B tc g c t g tx g B x A
交 会
m psm i2( n D ) si2 nsi2n
法 观
•采用测角交会法时，交会角最好接近90°，若
测 条件限制，也可设计在60°~120°之间。
•工作基点到测点的距离，一般不宜大于300m，
当采用三方向交会时，可适当放宽要求。
线 后者是安置在位移标点上，供经纬仪瞄准以
测 量
测定位移标点的偏离值用。
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5
活动觇牌
第 节 视 准 线 测 量
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活动觇牌法测量
5
• 活动觇牌法观测时，在A点设置经纬仪，瞄准B
第 点后固定照准部不动。
节
• 在欲测点上放置活动觇牌，由A点观测人员指 挥，B点操作员旋动活动觇牌，使觇牌标志中心
章 测站点、后视点的坐标，瞄准后视点定向，
按下反算方位角键，则仪器自动将测站与后
水 平 位
视的方位角设置在该方向上。然后，瞄准待 测目标，按下测量键，仪器将很快地测量水
移 平角、垂直角、距离，并利用这些数据计算
监 待测点的三维坐标。 测
技
术
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坐标测量原理
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第 节
全
X＝S sin Z cos Y S sin Z sin
15
注意事项
2
•在进行交会法观测时，首先应设置工作基点。工作
第 基点应尽量选在地质条件良好的基岩上，并尽可能离
节
开承压区，且不受人为的碰撞或震动。 •工作基点应定期与基准点联测，校核其是否发生变
交 动。工作基点上应设强制对中装置，以减小仪器对中
会 误差的影响。
法 •工作基点到位移监测点的边长不能相差太大，应大
水 因，将使建筑物本身产生平面位置的相对
平 位 移
移动。 •适时监测建筑物的水平位移量，能有效
监 地监控建筑物的安全状况，并可根据实际
测 技
情况采取适当的加固措施。
术
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测点布设（1）
1
第 •建筑物水平位移监测的测点宜按两个 节 层次布设，即由控制点组成首级网（控 概 制网）、由观测点及所联测的控制点组 述 成次级网（拓展网）；
节 标石，并应根据使用仪器和照准标志的类型，
顾及观测精度要求，配备强制对中装置。
概 述
•用于位移监测的基准点（控制点）应稳定可 靠，能够长期保存，且建立在便于观测的稳
妥的地方。
•位移监测点（观测点）应与变形体密切结合，
且能代表该部位变形体的变形特征。
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强制对中装置P131
第 节 概 述
视 严格与视准线重合。
准 线 测
• 读取活动觇牌的读数，并与觇牌的零位值相减 ，就获得待测点偏离AB基准线的偏移值。
量 • 转动觇牌微动螺旋重新瞄准，再次读数，如此
共进行2～4次，取其读数的平均值作为上半测回
的成果
• 倒转望远镜，按上述方法测下半测回，取上下
两半测回读数的平均值为一测回的成果。
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观 测
致相等，且与监测点大致同高，以免视线倾角过大， 影响测量的精度。
•为减小大气折光的影响，交会边的视线应离地面或
障碍物在1.2m以上，并应尽量避免视线贴近水面。
•在利用边长交会法时，还应避免周围强磁场的干扰
影响。
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2
测角交会法
第 节
x P x A ct c g x B tc g c t g ty B g y A
测 再重复盘左操作步骤，完成一测回的观测工作。
量 •第二测回开始，仪器应重新整平。根据需要，每个观测
点需测量2～4个测回。
•一般说来，当用DJ1型经纬仪观测，测距在300m以内时，
可测2～3测回，其测回差不得大于3mm，否则应重测。
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小角法测量 （1）
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第 节
视
准
线
测 量
li
1
1DAi
第三 章 水平位移监测技术
变 形 监 测 与 变 形 分 析
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主要内容
第 三
•概述
章 •交会法观测
水 •精密导线测量
平 位
•视准线测量(活动觇牌法和小角度观测法）
移 •引张线测量
监 测
•垂线测量
技 •激光准直测量
术
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§1 概述
第
三 •大型工程建筑物由于本身的自重、混凝 章 土的收缩、土料的沉陷及温度的变化等原
•对于单个建筑物上部或构件的位移监 测，可将控制点连同观测点按单一层次 布设。
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测点布设（2）
•控制网可采用测角网、测边网、边角网和导
第 线网等形式，扩展网和单一层次布网有角度
节 交会、边长交会、边角交会、基准线和附合
导线等形式。各种布网均应考虑网形强度，
概 述
长短边不宜悬殊过大。
站 仪
H S cosZ
观
测
M M X 2 Y 2 m m S S 2 2 s s2 2 i iZ Z n n s c2 2 io n S S s2 2 c c2 2 o o Z Z s cs s 2 i 2 o n m m s Z 2 Z 2 //2 2 S S 2 2 s s2 i 2 iZ Z n c n s2 2 o in m m s 2 2 //2 2
线 测 量
经常检核的条件，且便于安置仪器和观测。 •各观测点基本位于视准基面上，且与被检核
的建筑部位牢固地成为一体。
•整条视准线离各种障碍物需有一定距离，以
减弱旁折光的影响。
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视准线的布置（2）
5
•工作基点（端点）和观测点应浇筑混凝土观测墩，
第
埋设强制对中底座。墩面离地表1.2m以上，以减弱 近地面大气湍流的影响。为减弱观测仪竖轴倾斜对