最新7第七章工程的变形监测和数据处理汇总

以GPS（全球定位系统）、差分干涉合成孔径雷达 （D-InSAR）技术和机载激光雷达技术为代表空间 对地观测技术，正逐步得到发展和应用。同时有线 网络通讯、无线移动通讯、卫星通讯等多种通讯网 络技术的发展，为工程变形监测信息的实时远程传 输提供可靠的通讯保障。
在监测分析方面，利用GIS的数据管理与分析功能 而开发的专家系统对采集的大量信息进行有效快速 分析与处理。
7第七章工程的变形监测和数据 处理
一、变形监测的定义、作用和内容
➢变形监测的作用
1） 监视新建建筑物和工程设施的施工质 量及使用与运营期间的安全 ；
2）监测建筑场地和已建建筑物的稳定性 ； 3）检查、分析和处理有关工程质量事故 ； 4）验证有关建筑地基、结构设计的理论
和设计参数的准确性与可靠性 ； 5）研究变形规律，预报变形趋势。
y
、
0
y
E
为始末时刻的变
形量，H
、ห้องสมุดไป่ตู้
T
为传递常数和时间常数，
T
p
为变化周期，T v
为时
间延迟。
二、变形模型
➢典型动态变形模型 （b）渐变模型对应的动态变形模型为
y(t)
y0
H
x t
(t
t0
)
T
1
exp(
t
t0 T
)
t0 t t0 t 或
y(t)
y0
H
x t
(1
exp
t T
)
t
T
exp(
一、常规的大地测量方法
常规的大地测量方法指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。
常用仪器：光学经纬仪、水准仪、电磁波测距仪 电子经纬仪、水准仪、电子全站仪 GPS接收机。
二、地下观测监测技术
✓地下观测监测技术主要指监测结构体及岩土内部 变形的技术。常用的内部位移观测仪器有位移计、 测缝计、测斜仪、沉降仪、垂线坐标仪、引张线、 多点变位计和应变计等。传统的位移计、变位计 和应变计等点式监测手段。
y(t)0 g(t)x(tT)dT
二、变形模型
➢典型动态变形模型 对于变形影响因子呈跳跃变化(突变)、线 性变化（渐变)和周期变化(周变)所引起 的变形体的典型变形可用下图的(a)、(b)、 (c)来分别表示。
（a）突变模型对应的动态变形模型为
y(t)H[1exp(t Tt0)]
图中
x0、
x
E
为始末时刻变形因子的值，
t
t0 T
)
t t0 t
二、变形模型
➢典型动态变形模型
（c）周期变形变形影响因子随时间的变化x(t) 以及相应 的响应(变形)y(x)可表示为：
x(t)
xˆsin(2 t
Tp
x)
y(t)
yˆsin(2 t
Tp
y)
式中，xˆc、x 为变形的振幅和初相， yˆc、y 为变形影响因子的振幅和初相； T p 为周期。
4 其他考虑 ① 在监测时，变形体不能触及，否则影响变形形态； ② 观测的变形体存在一定危险性，常用规测量方法； ③ 当变形体到达一定值时会对变形体本身和环境造成
巨大危害，需要持续观测，必要时报警； ④ 做荷载变形实验时，要求处理速度快，宜采用自动
或半自动化； ⑤ 有的监测会使工程停工，需慎重考虑。 ⑥ 如果是比较变形体的变化状态，宜采用摄影测量方
式。
§7.3 变形监测方法和自动化
随着现代科学技术的发展，变形监测的技术手段，逐渐 形成多层次、多视角、多技术、自动化的立体监测体系。
以RTS（自动全站仪、测量机器人）为代表现代测量技 术，逐步取代以经纬仪、全站仪为代表的常规测量技术， 成为主要的地面监测技术手段。
以测斜仪、分层沉降仪、光纤传感器等为代表的地下观 测监测技术，已实现数字化、自动化。
2.观测周期数和一周期内观测时间
对于长周期可以考虑用大地测量技术； 对于短周期可以考虑用摄影测量或自动化测量。
深基坑开挖时 浇筑地下室底扳后 建筑物主体施工 结构封顶后 竣工投入使用
观测周期
1~2天 出现暴雨，管涌应加密
3~4天
1~2层
3个月
3个月
直至沿体稳定
3.监测费用
① 建立监测系统的一次性花费； ② 每一个观测周期花费； ③ 维护和管理费。
二、变形模型
➢运动模型
y(t)y(t0)y(t0)(tt0)y(t0)(t 2 t0)2
在许多情况下，变形 影响因子的大小是随 机性变化且不可量测 的，或者虽可量测却 难以建立影响因子与 变形间的函数模型。 这时可采用运动变形 模型。
§7.2 变形监测方案设计
变形监测方案设计的本质是用测量技术获取变形体的 变形及其时间变化特性。设计的内容：测量方法的选择、 监测网布设、测量精度和观测周期的确定等。
变形监测的分类： ➢变形体自身的变形
伸缩、错动、弯曲、扭转 ➢变形体的刚体位移
整体平移、转动、升降和倾斜 ➢建筑物的变形监测
沉降、位移、扰度、裂缝
➢变形监测的特点
✓周期性观测 ； ✓动态观测； ✓精度不同。
二、变形模型
➢变形影响因子 即引起变形的原因，如地壳运动、基础形变、地 下开采、地下水位变化、工程建筑物的各种荷载 作用、机械设备安装偏离设计值等；其时间特征 又表现为近似线性变化、周期变化、急剧变化以 及随机变化等多种情况
一、变形监测方案制定准则
✓ 描述或确定变形状态所需 要的测量精度
✓ 所要施测的次数 ✓ 两周期之间的时间间隔 ✓ 一周期所允许的观测时间
二、测量方法选择所应考虑的问题
1.测量精度
建筑物变形观测的精度，视变形观测的目的及变形值的大小 而异，很难有一个明确的规定，国内外对此有各种不同的看 法。原则上，如果观测的目的是为了监视建筑物的安全，精 度要求稍低，只要满足预警需要即可，在1971年的国际测量 工作者联合会(FIG)上，建议观测的中误差应小于允许变形 值的1/10～1/20； 如果目的是为了研究变形的规律，则精度应尽可能高些，因 为精度的高低会影响观测成果的可靠性。当然，在确定精度 时，还要考虑设备条件的可能，在设备条件具备，且增加工 作量不大的情况下，以尽可能高些为宜。
三.对地观测监测技术
✓对地观测监测技术，是利用卫星或飞机上的测量 传感器实现对地面进行沉降或位移监测的技术。 目前主要包括GPS全球定位系统、D-InSAR（差 分干涉雷达测量和机载激光三维扫描等技术。
三.对地观测监测技术特点
✓不需要接触被监测的变形体。
✓外业工作量小，观测时间短，可获取快速变形过 程，可同时确定变形体上任意点的变形。