变形测量-第五章(1)变形观测与数据处理

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(1)倾斜观测; (2)位移观测; (3)裂缝观测; (4)挠度观测;
(5)摆动和转动观测。
5.2变形测量的精度与周期
• 观测精度:有的有标准的规范,有的即使 没有规范,可参考同类型的其他监测。
观测周期
(以某一基础沉陷观测过程为例)
5.3监测点的设置(1)
(1)数量足够,点位适当; (2)便于现场观测; (3)便于保存,不受损坏。
应布设成附合水准路线,埋设之后进行初次观测,随后 进行 重复观测。
当A,B两点无法摆设仪器,解析求法。选定地面基线12,2-3d 1,2,3点上用前方交会的方法,测定A,B点的坐标。 然后计算。
测量烟囱的倾斜,在相互垂直的两方向线上 标出两个固定点作为测站。
测定坝体倾斜的方法
(1)水准测量的方法;
4.2.1 土石坝的变形机理
土石坝的变形分为竖直方向的变位(沉降),上、下游方向的
变位和沿坝轴线方向的变位等三个分量。由于土石坝是由多种材料组
成的散粒体,在荷载的作用下,特别是竖直位移要比混凝土坝要大得 多,变位的大小和变位的时间性对坝体的安全富裕度以及防止裂缝的 出现等都是重要的影响因素。 影响土石坝变形的因素有坝型、剖面尺寸、筑坝材料、施工程 序和质量。坝基的地形、地质及水库水位的变化情况等等。由于这些 因素错综复杂,有些因素难以定量描述,因此,理论上通常用统计模
变形监测的设计与观测工程特点分析,挡墙变形
以垂直挡墙走向方向位移为敏感位移方向,其次是墙
体的沉降,而墙体的沉降必然伴随有前者的存在,故
选用测小角法进行变形监测。
5.3.4 水利水工建筑物
(1)混凝土重力坝; (2)土石坝 (3)拱坝。 几十年的实践,一致认为对大坝等水工建筑物及其基础的监测可 以达到三个目的: (1)监视建筑物在初期及随后长期运行的安全; (2)在施工中不断反馈,提高设计和施工水平; (3)通过实际工作性态的反分析,检验设计和施工,为提高和修 正设计理论提供科学依据。
(2)激光准直法:利用发射收敛性良好的激光,在观测点上安 置具有特殊结构的觇牌; (3)长度变化测量仪:精确确定两点间距离的变化。
基准线法只能测量建筑物与基准线垂直方向的变形
仪器对中误差对测角的影响
5.8水平位移观测
(1)视准线法:在被测物体两端设置固定点,将仪器置于一端, 另一端设置觇标,则瞄准后,经纬仪的视准线面形成一个 基准面,利用此基准面来观测位移的方法称为视准线法。 视准线法包括测小角法和活动觇牌法(利用一种附有精密 读数装置的活动觇牌来直接测定偏距值);
为什么要区分移动与变形指标
(1)一栋房屋,如果其整体刚度很大,如果仅
有下沉,或者水平移动,是不会造成损害的。 (2)相反,如果倾斜超过一定的值,或者曲率、 水平变形超过一定的值,是会造成严重损害的。 为了了解引起破坏的量的特征,必须区分移动
与变形指标。
移动与变形指标的定义
• 下沉:某点计算时刻的高程减初始时刻的高程;
允许不挠度4mm为依据。监测精度按高精度要求的大
型建筑物变形测量一级要求,即视线长度不大于30m, 前后视距差不大于0.7m,前后视距累积差不大于1.0m,
视线高度不小于0.3m,观测点高差中误差不大于±
0.15mm,此要求同于特高精度要求的建筑物绝对沉降 量的观测中误差± 0.5mm的观测中误差不应超过变形 允许值的1/6。
增加而产生的压缩变形占相当大的部分,竣工后,其变形有逐渐收敛的趋势。
综上所述,在坝型、坝高、筑坝材料和填筑方法以及边界条件等一定的 情况下,土石坝的沉降量在施工期主要与筑坝高度和含水量有关,而在运行 期主要受固结影响,其中在最初1~2年内沉降增加较快,而后逐渐稳定;同
时还受水位和温度的影响。
(2)水平位移。由沉降的成因及影响因素分析,土石 坝在施工期主要产生沉降,同时附带产生水平位移。在运 行期,由于水压力或渗透力的竖向分力引起坝的沉降,而 水平分力的作用,则产生水平位移;同时在土体的固结和 次固结过程中,由于侧向膨胀,在产生沉降的同时还引起 水平位移。在初期,因土体湿化,上游坡的水平位移指向 上游,当库水位升高并持续一定时间,水平位移指向下游, 水位下降后位移又向上游回弹。因此水平位移的影响主要 受时间、水位等因素的影响。 因此,在土石坝变形中以垂直位移(沉降量) 为最大, 其安全监控应以沉降量为主。
型的方法分析。
(1)沉降。沉降是指在荷载的作用下,沿竖直方向发生的位移。它主要分为三
个阶段:初始沉降,固结沉降和次压缩沉降。 初始沉降是坝体及其基础发生的压缩变形,这部分沉降在填筑过程中发 生,土石坝在施工期发生的沉降主要部分就是初始沉降。固结沉降是由于土 体固结,土颗粒间的孔隙水逐渐排出而引起的沉降,其中透水性强的土石坝 固结完成较快。次固结沉降是土体中颗粒骨架在持续荷载作用下发生的蠕变 所引起的。大量观测资料表明:土石坝在施工过程中,随填筑土石料的重量
(2)液体静力水准测量的方法;
(3)气泡式倾斜仪。
5.7 水平变形测量设备
(1)各种对中设备的误差分析
主要强制对中法,常用于重要建筑物和大坝。包括:支承
托架式强制对中器;三点式强制对中器;旋进式强制对中 器。 (2)觇标的选用:边长变化悬殊,采用不等宽的觇标。可以自 制觇标。 (3)观测墩:底板埋设在冻土层以下0.5m,有条件时最好直 接浇筑在基岩上。观测墩的高度大于0.8m,以减小折光影 响。
(2)位移观测;
(3)裂缝观测; (4)挠度观测;
(5)摆动和转动观测。
然后以荷载或时间为横坐标,以累积变形为纵坐标,绘制各种变形曲线, 以便了解变形的幅度和趋势,预估可能稳定的时间及建筑物的安全状况。
表达移动、变形量的指标
(1)移动指标:
下沉Wi,水平移动Ui
(2)变形指标:
倾斜i,曲率K,水平变形±ε
头、电视塔、管道、地下工程等需要监测。 通常在设计阶段就开始考虑变形测量,并作 出相应的设计。在施工期间或运行期间作出定期 观测,有时也用后期补设标志进行变形观测。
变形测量要求:
(1)有明确针对性; (2)能正确反映建筑物变形情况,了解其变形 规律。
5.1 变形量及变形监测内容
一、表达变形量的指标:移动量、变形量。 二、监测内容:建筑变形包含建筑物本身(基础与上部)、建筑地基及其场地的 变形。 (1)倾斜观测;
监测点的平面位置的布置
例3:监测点的设置
例4:监测点的设置
基坑监测
(1)基坑回弹观测:由于大型基坑开挖后,卸除了地基 土的自重,引起回弹; (2)地基土分层沉降观测:测定大型建筑物地基内部各
分层土的沉降量、沉降速度、有效压缩层厚度;
(3)建筑场地沉降观测:包括相邻地基沉降、场地地面 沉降。
变形指标
• 倾斜:
• 曲率:
i W3-W2 S 23
K 234
i34 i23 1 ( S 23 S34 ) 2
• 水平变形:
U 3-U 2 S 23
曲率计算示意图
正、负曲率对建筑物的影响
二、监测内容
建筑物变形包括:建筑物本身、建筑地基、场地
变形。对建筑物上部变形而言:
墙CD长22m,采用与西向挡墙AB段相同的结构。
• 原有挡墙破坏机理及安全对策该工程前期,原有挡墙曾在BC段发生过 两次破坏,并造成一定的不利影响。其中西向AB挡墙南侧3m处,从工程 中心主体建筑人工挖孔桩基础揭露地层情况看,孔深24m处仍为人工填
土,后经查实,此处为古采石场遗址,地基土成分较为复杂。因此在原挡
生物工程中心挡墙监测实例。
某工程中心挡墙采用土钉加肋柱梁支挡结构体系,土钉
间距1.2m×1.2m,成孔直径127mm,孔深7~14m不 等,挡土墙坡面采用厚100mm、C20强度等级的喷射混凝 土。如图1所示,西向挡墙AC长55m,高3~11m,其 中BC段长35m,采用人工挖孔灌注桩14根,自北向南 编号1~14,桩径1.0m,主筋为26根直径25mm钢 筋,孔深14.5~18.0m,桩长15.0~18.5m不等,地面标高0.5m,桩顶标高±0.0m,持力层为强风化板岩。南侧挡
设的荷载过分乐观);
(3)20%是地下渗漏引起扬压力过高,渗漏量增大,渗透坡降过大引起 坝基渗透变形等;
(4)11%是由于大坝老化,建筑材料变质(如开裂、侵蚀和风化)以及
施工质量等原因,使材料强度降低,而引起的失事; (5)12%是其他不同的特有原因所致。
4.3.4 变形监测精度 我国现行《土石坝安全监测技术规范》SL60-94 规定,土石坝变形是安全监测中重要的必测项目, 受到水利水电工程界的广泛重视。为了判断工程的安全性,至今均利用实际观测的变形值与预先确定的监 控指标的变形值进行比较判断,因此,合理确定监控指标对预报和控制工程安全是非常重要的。 《混凝土大坝安全监测技术规范》SDJ336-89对大坝变形监测方法没有规定,但对变形监测的精度却有 明确的要求。同时对不同坝型、坝体与基础、部位、变形方向、变形量的正负号等均有具体规定,详见表 4-1。而土石坝则以此作为参考。
墙设计与施工时,工程地质情况不明是产生失稳的主要原因,原有坡体 疏水措施不到位,挡墙排水系统不畅,造成土体遇水强度降低,从而增加
了挡墙失稳破坏的可能性。而古采石场人工填土深度及范围的复杂性
又增加了工程设计的难度与不确定性。从原有挡墙受剪破坏以及挡墙 背部土体的圆弧形破坏特征应证了以上工程分析的可行性。工程经整 改后,采用现有方案设计与施工,但工程竣工后,共对其中18根土钉进行 拉拔试验,发现其中有两根未达到设计要求,为确保工程中心主体的安 全,需探讨挡墙破坏机理,并在此基础上,对挡墙进行行之有效的变形监 测。
工业与民用建筑物 • • • • • 四个角点、中点、转角处设置。此外: (1)沿周边每隔10-20m; (2)有沉降缝的两侧; (3)内部承重墙或支柱; (4)建筑物纵、横轴线。
例1:某展览馆沉降监测
例2:汇源大厦高28层,为满足湘江大道功能需要, 其托换工程监测作业按有关文献,以及托梁设计最大
第五章 工程建(构)筑物的变形测量
相关内容: 1.变形量、变形监测的内容; 2.精度与周期; 3.测点设置; 4.观测方法(沉降、倾斜、液体静力水准测 量、水平位移观测、挠度和裂缝观测、日照 和风振测量、变形测量); 5.成果整理。
对大型建(构)筑物:高层建筑、坝体
(尤其是水库、电站大坝、尾矿坝)、桥梁、码
4.2.2 混凝土坝的变形机理
混凝土坝观测位移中存在两部分位移:其一是弹性位
移;其二是随时间和荷载而变的非线性位移(俗称时效位 移),它包括坝体混凝土和基岩的徐变以及坝基的裂隙、 节理和其他软弱构造等在尾矿重力作用下发生的压缩和塑 性变形,就宏观来讲,该项位移的变化特点是在排泥初期 (或坝体灌浆加固等措施一、二年内)变化急剧。而后随 着时间的推移而渐趋稳定。 然而,时效位移的变化规律反映大坝的工作状态。当 时效位移突然增大或急剧变化时,这是大坝或地基病态工 作的征兆。
总之,原型监测的主要目的是证实坝体安全的问题。为加强监测 工作,世界各国在管理体制、规章制度、仪器设备、资料整理分析以 及自动化监测等方面都有较快的发展。
国际大坝会议曾记Βιβλιοθήκη Baidu了1100座大坝失事实例,并进 行了统计分析,按成因和频率大致分为:
(1)30%左右是由于遭遇特大洪水,设计洪水偏低和泄洪设备失灵,引 起洪水漫坝而失事; (2)27%左右是由于地质条件复杂,基础失稳和意外的结构事故(如假
5.4 沉降观测
常用水准测量方法。与一般水准测量的区别是视线短, 一次安置仪器可有多个前视点。 在不同观测周期,将仪器安置在同一位置观测。一般
采用三等水准要求,重要设施,按二等水准要求。
对水工建筑物:通常要求工作基点与控制点联测,按 一等水准要求(线路固定,仪器点和立尺点固定),工作点
按二等水准要求,工作点组成附合水准路线。
• 水平移动:某点到控制点的距离的变化; • 倾斜:相相邻两工作点的下沉差除以其距离; • 曲率:两曲线段的倾斜差求得两曲线段中点的曲 率,即平均倾斜的变化。 • 水平变形:相邻两点的水平移动量不等而引起变 形。
1.移动指标
(1)下沉: Wi H i H 0i
(2)水平移动:U i Li L0i
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