第5章 水平位移监测技术

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测量观测点任意方向位移
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对于观测内容较多的大测 区或观测点远离稳定地区 的测区 测量土体内部侧向位移
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控制网
第 1 节 概 述
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§1.8
观测周期
第 水平位移观测的周期，对于不良地基土 1 节 地区的观测，可与一并进行的沉降观测协调
考虑确定；对于受基础施工影响的位移观测， 概 述 应按施工进度的需要确定，可逐日或隔数日 观测一次，直至施工结束；对于土体内部侧 向位移观测，应视变形情况和工程进展而定。
第 二 节 交 会 法 观 测
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2.2 注意事项
第 2 节 交 会 法 观 测
•在进行交会法观测时，首先应设臵工作基点。工作 基点应尽量选在地质条件良好的基岩上，并尽可能离 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 动。工作基点上应设强制对中装臵，以减小仪器对中 误差的影响。
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坐标测量原理
第 4 节 全 站 仪 观 测
X＝S sin Z cos Y S sin Z sin H S cos Z
2 2 2 2 M X mS sin 2 Z cos2 S 2 cos2 Z cos2 m Z / 2 S 2 sin 2 Z sin 2 m / 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 M Y m S sin Z sin S cos Z sin m Z / S sin Z cos m / 2 2 2 2 2 2 2 M m cos Z S sin Z m / H S Z
边角导线（1）
第 3 节 精 密 导 线 测 量
•边角导线的转折角测量是通过高精度经纬仪观测的， 而边长大多采用特制铟钢尺进行丈量，也可利用高精 度的光电测距仪进行测距。 •观测前，应按规范的有关规定检查仪器，在洞室和 廊道中观测时，应封闭通风口以保持空气平稳，观测 的照明设备应采用冷光照明，以减少折光误差。 •观测时，需分别观测导线点标志的左右侧角各一个 测回，并独立进行两次观测，取两次读数中值为该方 向观测值。 •边角导线的系长一般不宜大于320m，边数不宜多 于20条，同时要求相邻两导线边的长度不宜相差过 大。
•采用测角交会法时，交会角最好接近90°，若 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。
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测角交会误差椭圆
第 2 节 交 会 法 观 测
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2.4 测边交会法
第 2 节 交 会 法 观 测
x P x A b cos AP y P y A b sin AP
第 1 节 概 述
• 设建筑物某个点在第k次观测周期所得相应坐标为Xk、Yk， 该点的原始坐标为X0、Y0，则该点的水平位移δ为：
x Xk X0 y Yk Y0
• 某一时间段（t）内变形值的变化用平均变形速度来表示。 例如，在第n和第m观测周期相隔时间内，观测点的平均变形 速度等于：
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§1.9
提交成果
第 1 （ 1）水平位移观测点位布臵图； 节 （2）观测成果表； （3）水平位移曲线图； 概 （4）地基土深层侧向位移图（视需要提交）； 述 （5）当基础的水平位移与沉降同时观测时，可选 择典型剖面，绘制两者的关系曲线； （6）观测成果分析资料。
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§2.1 交会法观测概述
第 • 原理 : 交会法是利用 2 个或 3 个已知坐标的工作 二 节 基点，测定位移标点的坐标变化，从而确定其 交 会 法 观 测
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2.3 测角交会法
测角交会法
第 2 节 交 会 法 观 测
xP
x Actg xB ctg y B y A ctg ctg y Actg y B ctg xB x A yP ctg ctg
mp m

a 2 b2 sin 2
第五章
变 形 监 测 与 数 据 处 理
水平位移监测技术
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主要内容
第 五 章 水 平 位 移 监 测 技 术
•概述 •交会法观测 •精密导线测量 •全站仪观测 •视准线测量 •引张线测量 •垂线测量 •激光准直测量
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§1.1
第 一 节 概 述
水平位移观测的内容
•建筑物水平位移观测包括位于特殊 性土地区的建筑物地基基础水平位移 观测、受高层建筑基础施工影响的建 筑物及工程设施水平位移观测以及挡 土墙、大面积堆载等工程中所需Biblioteka Baidu地 基土深层侧向位移观测等，应测定在 规定平面位臵上随时间变化的位移量 和位移速度。
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弦矢导线（3）
第 3 节 精 密 导 线 测 量
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弦矢导线（4）
第 3 节 精 密 导 线 测 量
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§4
全站仪观测
第 •全站仪又称全站型电子速测仪，是一种兼有电子测 六 距、电子测角、计算和数据自动记录及传输功能的 章 自动化、数字化的三维坐标测量与定位系统。 •全站仪由电子测角、电子测距等系统组成，测量结 水 果能自动显示、计算和存储，并能与外围设备自动 平 位 交换信息的多功能测量仪器。 移 •全站仪架设在已知点上，只要输入测站点、后视点 监 的坐标，瞄准后视点定向，按下反算方位角键，则 测 仪器自动将测站与后视的方位角设臵在该方向上。 技 然后，瞄准待测目标，按下测量键，仪器将很快地 术 测量水平角、垂直角、距离，并利用这些数据计算 待测点的三维坐标。
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强制对中装置
第 1 节 概 述
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观测墩浇筑
第 1 节 概 述
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观测墩形式
第 1 节 概 述
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水平位移监测基准点
第 1 节 概 述
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固定式照准牌
第 1 节 概 述
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§1.7 常用方法
第 1 节 概 述
水平位移观测方法的选用
序号 1 具体情况或要求 测量地面观测点在特定方 向的位移 方法选用 基准线法（包括视准线法、激光准直 法、引张线法等） 可视观测点的分布情况，采用前方交 会法或方向差交会法、精密导线测量 法或近景摄影测量等方法 宜采用三角、三边、边角测量与基准 线法相结合的综合测量方法 可采用测斜仪观测方法
变形情况的一种测量方法。 •优点:该方法具有观测方便、测量费用低、不 需要特殊仪器等优点，特别适用于人难以到达 的变形体的监测工作，如：滑坡体、悬崖、坝 坡、塔顶、烟囱等。 •缺点:是测量的精度和可靠性较低，高精度的 变形监测一般不采用此方法。 •主要包括:测角交会、测边交会和后方交会三 种方法。 19 19
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TCA2003自动监测系统（1）
第 •TCA2003自动监测系统主要由测量机器人、 4 基点、参考点、目标点组成，可实现全天候 节 的无人值守。 全 站 仪 观 测
•监测前首先依据目标点及参考点的分布情况， 合理安臵TCA2003测量机器人。 •要求具有良好的通视条件，一般应选择在稳 定处，使所有目标点与全站仪的距离均在设 臵的观测范围内，且避免同一方向上由两个 监测点，给全站仪的目标识别带来困难。 •为了仪器的防护、保温等需要，并保证通视 良好，应专门设计、建造监测站房。 37
TCA2003自动监测系统（2）
第 4 节 全 站 仪 观 测
•参考点（三维坐标已知）应位于变形区以外，选 择适当的稳定的基准点，用以在监测变形点之前 检测基点位臵的变化，以保证监测结果的有效性， 点上放臵正对基站的单棱镜。 •参考点要求覆盖整个变形区域。 •参考系除了为极坐标系统提供方位外，更重要的 是为系统数据处理时的距离及高差差分计算提供 基准。 •根据需要，在变形体上选择若干变形监测点，这 些监测点均匀分布在变形体上，到基点的距离应 大致相等，且互不阻挡。每个监测点上安臵有对 准监测站的反射单棱镜。
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边角导线（2）
第 3 节 精 密 导 线 测 量
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弦矢导线（1）
第 3 节 精 密 导 线 测 量
•弦矢导线法是根据重复进行K次导线边长变化 值和矢距变化值的观测来求得变形体的实际变 形量δ。 •弦矢导线法矢距测量系统是以弦线在矢距尺 上的投影为基准,用测微仪测量出零点差和变化 值。 •首测矢距时需测定两组数值：读取弦线在矢 距因瓦尺上的垂直投影读数Vi (i=1,2,…n),以及 微型标志中点(即导线点)与矢距尺零点之差值。 •复测矢距时仅需读取弦线在矢距因瓦尺上的 垂直投影读数。
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§1.5 测点布设（2）
第 •控制网可采用测角网、测边网、边角网和导 1 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 概 导线等形式。各种布网均应考虑网形强度， 述 长短边不宜悬殊过大。
•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。 8
1 mp sin
m m
2 a
2 b
在使用该法时应注意下列几点： •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； •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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2.5 后方交会法
第 2 节 交 会 法 观 测
xP xB xBP yP yB k xBP
s3 2 s2 m s1 2 mp [( ) ( ) ] sin( ) b1 b2
在实际测量过程中，还应注意工作基点和 监测点不能在同一个圆周上（危险圆）， 应至少离开危险圆周半径的20%。
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§3
第 六 章 水 平 位 移 监 测 技 术
精密导线测量
•精密导线法是监测曲线形建筑物（如拱坝等） 水平位移的重要方法。 •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。 •弦矢导线法是根据导线边长变化和矢距变化 的观测值来求得监测点的实际变形量。 •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。 •由于导线的两个端点之间不通视，无法进行 方位角连测，故一般需设计倒垂线控制和校 核端点的位移。 28 28
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§1.2
第 一 节 概 述
水平位移产生的原因
•产生水平位移的原因主要是建筑物 及其基础受到水平应力的影响而产生 的地基的水平移动。
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§1.3
第 一 节 概 述
水平位移观测的意义
•适时监测建筑物的水平位移量，能 有效地监控建筑物的安全状况，并可 根据实际情况采取适当的加固措施。
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§1.4 水平位移观测基本原理
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弦矢导线（2）
第 3 节 精 密 导 线 测 量
•弦矢导线的全长不宜大于400m，边数不宜 大于25条； •若矢距量测精度不能保证转折角的中误差小 于1″时，导线长应适当缩短，边数应适当减 少； •若矢距量测精度较高，边长也可适当放长。 •此法的关键是提高三角形（矢高）的观测精 度，一般需采用铟钢杆尺、读数显微镜和调 平装臵等设备。
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2.2 注意事项(续)
第 2 节 交 会 法 观 测
•工作基点到位移监测点的边长不能相差太大，应大 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。
v均
n m
t
• 若t时间段以月份或年份数表示时，则v均为月平均变化速 度或年平均变化速度。 6
§1.5 测点布设（1）
第 1 节 概 述
•建筑物水平位移监测的测点宜按两个 层次布设，即由控制点组成控制网、由 观测点及所联测的控制点组成扩展网； •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。
§1.6 控制点的型式及埋设要求
第 1 节
•对特级、一级及有需要的二级、三级位移观 测的控制点，应建造观测墩或埋设专门观测 标石，并应根据使用仪器和照准标志的类型， 概 顾及观测精度要求，配备强制对中装臵。 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。