变形监测概述PPT演示课件
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水利工程的变形监测PPT课件
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3
监测工作的重要性
1
•建国以来，我国共修建8.3万余座堤坝，其 第 中15米以上大坝有1.9万多座，30米以上大 节 坝有近3000座，这些工程在国民经济中发
概 挥了巨大的作用。然而，相当一部分大坝存 述 在着某些不安全因素，这些因素不同程度地
影响工程效益的发挥，甚至威胁着下游千百 万人民的生命财产安全。
坝 安 全 监
斜心墙堆石坝，最大坝高154m，总库容 126.5亿m3， 泄洪排沙建筑物由三条孔板泄 洪洞、三条明流泄洪洞、三条排沙洞和正常
测 溢洪道及非常溢洪道组成，水电站系统由六
系 统 设 计
条引水洞发电、地下厂房和三条尾水洞组成， 电站装机6台，总容量1800MW，地下厂房 长250. 15m，宽26.20m。
第 •水准测量的基准点应根据工程建筑物的规模、受力区
3
节 范围、地形地质条件及观测精度要求等综合考虑，原则
上要求这种类型的点能长期稳定，且变形值小于观测误
监 差。
测 •水准基点的形式可采用土基标、地表岩石标、深埋钢
系 管标、双金属管标等，具体形式可根据实际情况确定。
统 设 计
•一般分别在坝顶及坝基处各布设一排沉降监测标点， 在高混凝土坝中间高程廊道内和高土石坝的下游马道上， 也应适当布置观测标点。
值，定时对大坝安全状态作出评价并为蓄水提供依据。 （5）运行阶段。应进行经常的和特殊情况下的监测工作；定期对 监测设施进行检查、维护和鉴定，以确定是否应报废、封存或继续 观测、补充、完善和更新，定期对监测资料进行整编和分析。
2021/2/7
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8
工作状态划分
应定期对监测结果进行分析研究，并按下列类型对
要 （3）险情状态，指大坝（或监测的对象）出现 求 危及安全的严重缺陷，或环境中某些危及安全的因
土木工程测量岳建平第13章建筑变形监测ppt课件
建筑物位移观测——包括主体倾斜观测 、水平位移观测、裂缝观测、挠度观测、日 照变形观测、风振观测和场地滑坡观测等。
一、建筑物主体倾斜测量 1、倾斜原因：
主体倾斜原因——基础不均匀沉降。 主体倾斜观测——测定建筑物顶部相对于底部或各 层间上层相对于下层的水平位移与高差，分别计算 整体或分层的倾斜度、倾斜方向以及倾斜速度。
3. 严密数据处理方法：数据量大，变形量小， 变形原因复杂。
4. 变形资料提供快和准确。
五、变形测量点的设置
变形测量点可分为控制点和观测点（又称为变形点）， 控制点包括基准点、工作基点及联系点、检核点、定向 点。
§13.2 建筑物沉降观测
一、概述
建筑物沉降——是指建筑物及其基础在垂直方向上的变 形即垂直位移，通过测定观测点与基准点之间高差随 时间变化量。
连同原始地形图、地址资料、设计图纸文件、设计 变更资料、验收记录等合编成册。
本课程理论讲解
完成 THE END
通过对变形体动态监测，获得精确观测数据，对 监测数据综合分析，达到以下目的：
对各种工程建筑物在施工或使用过程中的异常变形 作出预报，提供施工和管理方法，以便及时采取措 施，保证工程质量和建筑物安全。 了解变形机理，验证工程设计理论和地壳运动
假说。
对采用新结构、新材料、新工艺性能做出客观 评价。
建立正确的监测预报理论和方法。
观测标志具有可供量测的明晰端面或中心。
观测期较短或要求不高时，采用油漆平行标志或建 筑胶粘帖的金属片标志；
观测期较长时，采用嵌或埋入墙面的金属标志、金 属杆标志或楔形板标志。
要求较高、需要测出裂缝纵横向变化值时，采用坐 标方格网板标志。
裂缝观测标志
裂缝观测标志
2) 裂缝观测的工具与方法
一、建筑物主体倾斜测量 1、倾斜原因：
主体倾斜原因——基础不均匀沉降。 主体倾斜观测——测定建筑物顶部相对于底部或各 层间上层相对于下层的水平位移与高差，分别计算 整体或分层的倾斜度、倾斜方向以及倾斜速度。
3. 严密数据处理方法：数据量大，变形量小， 变形原因复杂。
4. 变形资料提供快和准确。
五、变形测量点的设置
变形测量点可分为控制点和观测点（又称为变形点）， 控制点包括基准点、工作基点及联系点、检核点、定向 点。
§13.2 建筑物沉降观测
一、概述
建筑物沉降——是指建筑物及其基础在垂直方向上的变 形即垂直位移，通过测定观测点与基准点之间高差随 时间变化量。
连同原始地形图、地址资料、设计图纸文件、设计 变更资料、验收记录等合编成册。
本课程理论讲解
完成 THE END
通过对变形体动态监测，获得精确观测数据，对 监测数据综合分析，达到以下目的：
对各种工程建筑物在施工或使用过程中的异常变形 作出预报，提供施工和管理方法，以便及时采取措 施，保证工程质量和建筑物安全。 了解变形机理，验证工程设计理论和地壳运动
假说。
对采用新结构、新材料、新工艺性能做出客观 评价。
建立正确的监测预报理论和方法。
观测标志具有可供量测的明晰端面或中心。
观测期较短或要求不高时，采用油漆平行标志或建 筑胶粘帖的金属片标志；
观测期较长时，采用嵌或埋入墙面的金属标志、金 属杆标志或楔形板标志。
要求较高、需要测出裂缝纵横向变化值时，采用坐 标方格网板标志。
裂缝观测标志
裂缝观测标志
2) 裂缝观测的工具与方法
建筑物构筑物的变形监测PPT课件
1、 特级水准观测的仪器i角不得大于10″，一、二级
水准观测的仪器不得大于15″ ，三级水准观测的仪器不
得大于20″ 。补偿式自动安平水准仪的补偿误差Δa 绝对
值不得大于0.2″ 。 2、 水准标尺分划线的分米分划线误差和米分划间隔
真长与名义长度之差，对线条式因瓦合金标尺不应大于 0.1mm，对区格式木质标尺不应大于0.5 mm。
量规程JGJ/T 8-97》附录A执行。
沉降观测点的布置，应以能全面反映建筑物地基变形 特征并结合地质情况及建筑结构特点确定。点位宜选设在 下列位置：
第17页/共110页
1、 建筑物的四角、大转角处及沿外墙每10～15m处 或每隔2～3根柱基上。
2、 高低层建筑物、新旧建筑物、纵横墙等交接处的两 侧。
第29页/共110页
各周期水准观测作业，还应符合下列要求： 1、应在标尺分划线呈像清晰和稳定的条件下进行
观测。不得在日出后或日落前约半小时、太阳中天前后、 风力大于四级、气温突变时以及标尺分划线的呈像跳动 而难以照准时进行观测。晴天观测时，应用测伞为仪器 遮蔽阳光。
2、作业中应经常对水准仪及水准标尺的水准器和 i角进行检查。当发现观测成果出现异常情况并认为与 仪器有关时，应及时进行检验与校正。
第31页/共110页
2、倾斜观测
(1)基础倾斜观测 倾斜度i= —Lh—
B1
i
h
B2
第32页/共110页
(2)上部倾斜观测
●通常采用直接观测法： ◆挂垂球法 ◆经纬仪(全站仪)垂直投影法。
倾斜度i= —H
H
第33页/共110页
H
H=Dtan
D
◆由于高度角较大，投影读数以盘左、盘右取平均； ◆观测位置过近时，可加装直角目镜，以利观测高处。 ◆加测水平距离，可根据垂直角计算出观测高度H。
水准观测的仪器不得大于15″ ，三级水准观测的仪器不
得大于20″ 。补偿式自动安平水准仪的补偿误差Δa 绝对
值不得大于0.2″ 。 2、 水准标尺分划线的分米分划线误差和米分划间隔
真长与名义长度之差，对线条式因瓦合金标尺不应大于 0.1mm，对区格式木质标尺不应大于0.5 mm。
量规程JGJ/T 8-97》附录A执行。
沉降观测点的布置，应以能全面反映建筑物地基变形 特征并结合地质情况及建筑结构特点确定。点位宜选设在 下列位置：
第17页/共110页
1、 建筑物的四角、大转角处及沿外墙每10～15m处 或每隔2～3根柱基上。
2、 高低层建筑物、新旧建筑物、纵横墙等交接处的两 侧。
第29页/共110页
各周期水准观测作业，还应符合下列要求： 1、应在标尺分划线呈像清晰和稳定的条件下进行
观测。不得在日出后或日落前约半小时、太阳中天前后、 风力大于四级、气温突变时以及标尺分划线的呈像跳动 而难以照准时进行观测。晴天观测时，应用测伞为仪器 遮蔽阳光。
2、作业中应经常对水准仪及水准标尺的水准器和 i角进行检查。当发现观测成果出现异常情况并认为与 仪器有关时，应及时进行检验与校正。
第31页/共110页
2、倾斜观测
(1)基础倾斜观测 倾斜度i= —Lh—
B1
i
h
B2
第32页/共110页
(2)上部倾斜观测
●通常采用直接观测法： ◆挂垂球法 ◆经纬仪(全站仪)垂直投影法。
倾斜度i= —H
H
第33页/共110页
H
H=Dtan
D
◆由于高度角较大，投影读数以盘左、盘右取平均； ◆观测位置过近时，可加装直角目镜，以利观测高处。 ◆加测水平距离，可根据垂直角计算出观测高度H。
桥梁工程变形监测 ppt课件
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垂直位移观测
• 所谓垂直位移观测，就是定期地测量布设在桥墩 台上的观测点相对于基准点的高差，以求得观测 点的高程，并将不同时期观测点的高程加以比较， 得出墩台的垂直位移值。
• 监测点的观测一般应根据实际情况布设成附合路 线或闭合路线。
• 观测点观测包括引桥观测点观测和水中桥墩观测 点的观测。由于引桥观测点是在岸上，其施测方 法与一般水准测量方法相同。
30
系统主要功能
（1） 异常测值检查。利用异常值分析准则（时空评判 准则、模型评判准则、监控指标评判准则等）对实测值进 行检查。
（2） 结构异常成因分析。排除由观测因素引起的异常 情况须进行物理成因分析，其中包括外因分析、内因分析， 该分析过程需要调用结构分析的计算结果。
（3） 综合评判。经上述分析还未得到结论时则进入综 合评判处理，根据能正确反映桥梁安全运行基本要求的准 则，利用正确的评判方法得出可用的评判结果。
28
存在的主要问题
（1） 系统在应用程序模式上过于固定，采用模块化的设 计思想，程序的结构和数据流程是固定的，各模块之间的 调用顺序也是一成不变的，由于当代先进开发技术不断涌 现，对桥梁安全监控系统的要求也不断的提高，如果采用 这种应用模式，不利于系统功能的添加和更新。系统缺乏 良好的开放性和兼容性。 （2） 监测内容不全面，不足以反映桥梁的整体特性，监 测系统并没有实现实时或准实时的监测，统计数据不足， 无法系统的分析和处理数据为辅助决策系统服务。 （3） 桥梁监测模型理论尚不成熟，用于监控桥梁的模型 一般都借鉴于大坝或其他方面应用比较成功的模型，显然 不能准确的监控桥梁的运营状态，必须根据建模理论和经 验，并结合工程实际来确定真正适合其系统本身的模型。
(3) 为了延长桥梁的使用寿命，验证工程设计与 施工的效果，并为科学研究提供资料，应该对桥 梁进行变形观测。
垂直位移观测
• 所谓垂直位移观测，就是定期地测量布设在桥墩 台上的观测点相对于基准点的高差，以求得观测 点的高程，并将不同时期观测点的高程加以比较， 得出墩台的垂直位移值。
• 监测点的观测一般应根据实际情况布设成附合路 线或闭合路线。
• 观测点观测包括引桥观测点观测和水中桥墩观测 点的观测。由于引桥观测点是在岸上，其施测方 法与一般水准测量方法相同。
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系统主要功能
（1） 异常测值检查。利用异常值分析准则（时空评判 准则、模型评判准则、监控指标评判准则等）对实测值进 行检查。
（2） 结构异常成因分析。排除由观测因素引起的异常 情况须进行物理成因分析，其中包括外因分析、内因分析， 该分析过程需要调用结构分析的计算结果。
（3） 综合评判。经上述分析还未得到结论时则进入综 合评判处理，根据能正确反映桥梁安全运行基本要求的准 则，利用正确的评判方法得出可用的评判结果。
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存在的主要问题
（1） 系统在应用程序模式上过于固定，采用模块化的设 计思想，程序的结构和数据流程是固定的，各模块之间的 调用顺序也是一成不变的，由于当代先进开发技术不断涌 现，对桥梁安全监控系统的要求也不断的提高，如果采用 这种应用模式，不利于系统功能的添加和更新。系统缺乏 良好的开放性和兼容性。 （2） 监测内容不全面，不足以反映桥梁的整体特性，监 测系统并没有实现实时或准实时的监测，统计数据不足， 无法系统的分析和处理数据为辅助决策系统服务。 （3） 桥梁监测模型理论尚不成熟，用于监控桥梁的模型 一般都借鉴于大坝或其他方面应用比较成功的模型，显然 不能准确的监控桥梁的运营状态，必须根据建模理论和经 验，并结合工程实际来确定真正适合其系统本身的模型。
(3) 为了延长桥梁的使用寿命，验证工程设计与 施工的效果，并为科学研究提供资料，应该对桥 梁进行变形观测。
第15讲变形测量概述ppt课件
三、空间测量技术
（一）GPS测量 GPS的特点和优越性：它不受天气的干扰，定位精度高，
点位间无须通视，容易实施长距离的精确三维定位，可以实 时测量，具备良好的自动化和集成性能。
GPS用于变形观测有两种基本模式，一种是按一定频率 重复测量监测网，得出各监测点的位移；另一种是GPS接收 机固定安置在测点上，实现连续观测。
（2）区域性的变形监测
主要是研究地壳板块范围内变形状态，和板块交界处地壳 的相对移动。对于地壳板块范围的内变形状态一般是定期复测 国家控制网所获得资料中可以获得；而对于板块交界处地壳的 相对移动，则是建立专用的监测网，监测板块相对运动造成的 地壳变形。
随着GNSS和GPS的技术发展，近年来利用VLBI、SLR 与GPS相结合建立了许多区域地壳运动监测网。利用VLBI或 SLR测量板块之间的长基线；利用GPS用于VLBI站和SLR站 之间的加密，站间距离可以达到人们所希望的程度；还可以利 用GPS 、测量机器人、高精度全站仪、电磁波测距和水准测、 摄影测量技术、遥感技术量建立了局部地壳运动监测网。
❖ 摄影测量的方法：就是在这些变形体的周围选择 稳定的点，在这些目标点上安置照相机或摄像机， 对变形的物体进行拍摄，然后通过内业处理得到 变形体上稳定点的二维或者三维的坐标，通过对 不同时期相同目标点的坐标变化得到他们的变化 情况，从而得到建筑物的变化。
（二）激光扫描技术 激光扫描技术也是非接触测量的重要手段，
（二）合成孔径雷达干涉测量技术 是近年来迅速发展起来的一种微波遥感技术，它是利
用SAR的相位信息提取地表的三维信息和高程变化信息的 一项技术，目前已成为国际遥感界的一个研究热点。
四、摄影测量和激光扫描技术
（一）摄影测量方法 摄影测量的优点：
水利工程变形监测PPT课件
已建坝总的失事比例约为1%，一旦大坝失
事，将引起难以估计的灾难，这已引起各国
政府和人民的普遍关注。
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1
监测系统研究进展
第
节
•监测数据的自动采集
概
•监测信息处理系统的研究开发
述
•综合评判专家系统的开发研究
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第十一章 水利工程变形监测
变 形 监
测 §2 监测项目及要求
测断面。
界面位移一般布设在坝体与岸坡连接处，不同坝
料的组合坝型交界处及土坝与混凝土建筑物接处。
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3
监测断面布置(混凝土坝)
第 （1）观测纵断面。通常平行坝轴线在坝顶
节
及坝基廊道设置观测纵断面，当坝体较高时， 可在中间适当增加1~2个纵断面。当缺少纵
监 向廊道时，也可布设在平行坝轴线的下游坝
真实、注记齐全、整理及时，一旦发现问题，及时上报。
（5）仪器监测应与巡视检查相结合。
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2
变形监测符号
第 节
监 测 项 目 及 要 求
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水工建筑物监测项目（1）
第 节
监 测 项 目 及 要 求
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水工建筑物监测项目（2）
第 节
与 变 形 分 析
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工作原则
2
（1）监测仪器和设施的布置，应明确监测目的，紧密结合
第 工程实际，突出重点，兼顾全面，相关项目统筹安排，配合
节
布置。应保证具有在恶劣气候条件下仍能进行重要项目的监 测。
现代工程变形监测PPT课件
制定和完善变形监测相关的标准和规范， 提高监测数据的可比性和可靠性。
感谢您的观看
THANKS
详细描述
除了上述几种监测技术外，还有一些其他先进的变形监测技术，如雷达干涉测量、激光扫描等。这些技术各有特 点，可根据工程需求选择合适的监测手段，以实现更高效、更精确的变形监测。
04 工程实例分析
高层建筑物的变形监测
监测目的
监测数据分析
确保高层建筑在施工和使用过程中的 安全性和稳定性，及时发现和预警潜 在的变形风险。
通过对监测数据的处理和分析，评估 建筑物的变形状况，预测未来的变形 趋势，为工程维护和加固提供依据。
监测方法
采用全站仪、水准仪等测量设备，对 建筑物的沉降、倾斜、裂缝等进行定 期监测。
大跨度桥梁的变形监测
监测目的
确保大跨度桥梁在运营过程中的 安全性和稳定性，及时发现和预
警潜在的变形风险。
监测方法
采用GPS、红外线等测量技术，对 桥梁的挠度、倾斜、位移等进行定 期监测。
按监测周期可分为
长期监测、中期监测和短期监 测。
变形监测的方法
01
02
03
04
05
常规大地测量法
全球定位系统 （GPS）法
合成孔径雷达干 涉（In…
光纤光栅传感器 法
其他方法
利用全站仪、水准仪等常 规测量仪器进行变形体的 平面位移和垂直位移监测 ；
利用GPS卫星信号进行高 精度定位，可实现大范围 、全天候、高精度的变形 监测；
全球定位系统（GPS）监测技术以其高精度、高效率、实时性等优点，广泛应 用于各类工程结构的变形监测。通过接收卫星信号，可以快速获取监测点的三 维坐标，实现连续、动态的变形监测。
安全监测培训外部变形监测共61页PPT课件
测量机器人进行自动化变形监测 一般可采用两种方式
➢ (1).固定式全自 动持续监测
➢ (2).移动式半自 动变形监测
固定式全自动持续监测
➢ 固定式全自动持续监测 方式是基于一台测量机 器人的有合作目标（照 准棱镜）的变形监测系 统，可实现全天候的无 人值守监测，其实质为 自动化坐标测量系统。
移动式半自动变形监测
大坝变形观测典型精度
观测内容 基岩上的混凝土坝
沉降量/mm 1
水平位移/mm 1
压缩土上的混凝土坝
2
2
土坝的施工期间
10
土坝的运营期间
5
5～10 3～5
监测部位和测点布置
土石坝一般为直线或折线坝，其位移变化主要是水 平位移和垂直位移变化。土石坝的外部变形监测一般 按平行于坝轴线和垂直于坝轴线两个方向来布设监测 断面。平行于坝轴线方向的断面一般在坝顶上下游侧、 上下游坝坡的马道上布设，这些测点大部分在同一高 程上；垂直于坝轴线方向的断面是将不同高程的平行 于坝轴线上的监测点设置在同于坝轴线桩号上，形成 一个剖面。
对于工程建筑物来说，变形监测的精度要求，取决 于该工程建筑物预计的允许变形值的大小和进行观测 的目的。
外部变形监测精度
➢ 如何根据允许变形值来确定观测的精度，国内外还存在着 各种不同的看法。在国际测量师联合会（FIG）第十三届 会议（1971年）工程测量委员会的讨论中提出：“如果观测 的目的是为了使变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；如果观测的目的是为了研究其变形的过程，则其中 误差应比这个数值小得多”。也有人认为精度愈高愈好，尽 可能提高观测的精度。
2、外部变形监测的意义 ➢水利水电工程枢纽建筑，由于受各种因素的影响，在运行 过程中都会产生不同程度的变形，这一变形超过了一定的界 限就会影响枢纽建筑的正常使用，危及安全。因此，在建筑 物的施工、运行期都必须对枢纽建筑物进行变形监测，其中 外部变形监测是枢纽变形监测工作中的重要组成部分，对枢 纽安全运行、提高科学认识、检验理论、做好监测预报预警 等工作具有十分重要的意义。包括实用上及科学上两方面的 意义。
变形监测概述 PPT
水库蓄水后 (2～3年)
3～6个月 半个月 1季度 1季度
正常运营
半年 1个月 6～12个月 半年
如遇特别情况,如暴雨、洪水、地震等,应进行加测。 及时进行第一周期的观测有重要意义。因为延误最初的测量就估计失去差不多发 生的变形数据,而且以后各周期的重复测量成果都是与第一次成果相比较的,因此 应特别重视第一次的观测质量。
变形测量的实用意义——安全监测。
坚持长期的、严密的变形测量能够幸免或减少损失。
瑞士的Zeuzier拱坝,高156m,在竣工后20多年中,大坝运行正常,但1978 年突然发现异常,坝顶下沉10cm,拱座间距离缩短5cm,拱冠顶向上游移动 9cm,超出估计变形值一倍以上。发现异常后,泄放了库中90﹪的水,发现 坝体已产生裂缝。认真检查和分析原因,得知这是由于离坝不远处(距大坝 1400m、比坝低300m),正在开挖一条穿过阿尔卑斯山的公路隧道所造成 的,当隧道工程停止后,坝体变形明显减小。
✓反馈设计施工质量 ✓验证设计参数 ✓研究正确的变形规律和预报变形的方法
3、变形测量的特点
✓ 周期性重复观测
变形测量的主要任务是周期性地对观测点进行重复观测, 以求得其在观测周期内的变形信息。周期性是指观测的时 间间隔是固定的,不能随意更改;重复性是指观测的条件、 方法和要求等基本相同。
✓ 着重于研究点位的变化
5、变形测量的精度
国际测量师联合会（FIG）1971年第13次大会上，变形 测量小组提出：“如果变形测量是为了确保建筑物的安全、 使变形值不超过某一允许的数值，则其观测值的误差应小于
变形允许值的 1 1 ；如果是为了研究变形的过程，则其 10 20
误差应比上面这个数值小得多（小于变形允许值的
1 1 ），甚至应采用目前测量手段和仪器所能达到的最 20 100
变形监测培训1ppt课件
.
二、变形监测的目的
2.1.5验证支护结构设计，为支护结构设计和施工方 案的修订提供反馈信息。我国当前地下工程支护 结构设计基本处于半经验半理论状态，土压力多 采用经典的理论公式，与现场情况有一定差异； 地下结构周围土层软弱，复杂多变，结构设计的 荷载常不确定，而且，荷载与支护结构变形、施 工工艺有直接关系。例如：目前城市集中地区场 地狭小需要深基坑开挖的地下结构施工中，对周
.
二、变形监测的目的
反馈以修改和完善设计，使设计达到优质安全、经 济合理。 2.1.4根据监测数据，分析施工引起的地表隆陷，以 及地层应力分布、地层变位对紧邻建（构）筑物 和市政基础设施的影响；以采取相应的加固、防 范措施，确保紧邻建（构）筑物和市政基础设施 的安全。例如：地铁施工盾构过程中对土层及周 边环境的影响。
监测的目的必须根据工程条件明确地确定。 监测的主要目的是确定工程是否处于预计的状态， 监测的目的也可能是施工控制、诊断不利事件的 特性、检验设计的合理程度、证明施工技术的适 应程度、检验长期运行性能、检验承包商依据技 术规范施工的情况、促进技术发展和确定其合法 的依据。
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二、变形监测的目的
2.1 一般情况下，监测的目的包括： 2.1.1监测基本的和最重要的目的是提供用于为控制
.
二、变形监测的目的
围土体压力等变化的影响观测等。因此，在施工中 迫切需要知道现场实际的应力和变形情况，与设 计值进行比较，必要时对设计方案和施工过程进 行修改。施工监测是支护结构设计的重要组成部 分。 2.1.6根据监测确立的现行边坡稳定分析数据，使基 坑设计更加安全可靠。对可能危害工程安全早期 或发展中的险情作出预先警报，从而保
观测成果的可靠性和应用的及时性，取决于仪器的性 能及其使用条件。同时也取决于工作人员的素质。负责监 测设计、施工和运行管理的技术人员，必须有丰富的经验 和明确的目的，懂得仪器的各种性能，并能够发现和检查 不正常的仪器读数、记录任何可能对数据有影响的不正常 的施工活动和运行条件的发生；对有疑问的数据产生原因 能当场查明，确定数据是否反映仪器所在处的真实情况
二、变形监测的目的
2.1.5验证支护结构设计，为支护结构设计和施工方 案的修订提供反馈信息。我国当前地下工程支护 结构设计基本处于半经验半理论状态，土压力多 采用经典的理论公式，与现场情况有一定差异； 地下结构周围土层软弱，复杂多变，结构设计的 荷载常不确定，而且，荷载与支护结构变形、施 工工艺有直接关系。例如：目前城市集中地区场 地狭小需要深基坑开挖的地下结构施工中，对周
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二、变形监测的目的
反馈以修改和完善设计，使设计达到优质安全、经 济合理。 2.1.4根据监测数据，分析施工引起的地表隆陷，以 及地层应力分布、地层变位对紧邻建（构）筑物 和市政基础设施的影响；以采取相应的加固、防 范措施，确保紧邻建（构）筑物和市政基础设施 的安全。例如：地铁施工盾构过程中对土层及周 边环境的影响。
监测的目的必须根据工程条件明确地确定。 监测的主要目的是确定工程是否处于预计的状态， 监测的目的也可能是施工控制、诊断不利事件的 特性、检验设计的合理程度、证明施工技术的适 应程度、检验长期运行性能、检验承包商依据技 术规范施工的情况、促进技术发展和确定其合法 的依据。
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二、变形监测的目的
2.1 一般情况下，监测的目的包括： 2.1.1监测基本的和最重要的目的是提供用于为控制
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二、变形监测的目的
围土体压力等变化的影响观测等。因此，在施工中 迫切需要知道现场实际的应力和变形情况，与设 计值进行比较，必要时对设计方案和施工过程进 行修改。施工监测是支护结构设计的重要组成部 分。 2.1.6根据监测确立的现行边坡稳定分析数据，使基 坑设计更加安全可靠。对可能危害工程安全早期 或发展中的险情作出预先警报，从而保
观测成果的可靠性和应用的及时性，取决于仪器的性 能及其使用条件。同时也取决于工作人员的素质。负责监 测设计、施工和运行管理的技术人员，必须有丰富的经验 和明确的目的，懂得仪器的各种性能，并能够发现和检查 不正常的仪器读数、记录任何可能对数据有影响的不正常 的施工活动和运行条件的发生；对有疑问的数据产生原因 能当场查明，确定数据是否反映仪器所在处的真实情况
第1章 绪论《变形监测》教学课件
在实际工程中，弹性变形和塑性变形会同时存在。
四、变形监测的对象
•根据变形体的研究范围划分三类： 1、全球性变化研究 2、区域性变化研究 3、工程和局部性变化研究
对象
全球性 变形研究
内容
监测全球板块 运动、地极移 动、地球自转 速率变化、地 潮等
区域性 变形研究
工程和局部性 变形研究
地壳形变监测(地 沉降、位移、倾
GPS技术的作业模式
GPS应用于变形监测的作业方式可划分为周期性 和连续性两种模式(Episodic and Continuous Mode)
周期性变形监测与传统的变形监测网区别不大，一般 采用GPS静态相对定位法进行测量，数据处理与分析一般都 是事后的。变形基准的选择与确定成为热点。
连续性变形监测是用固定监测仪器进行长时间数据采 集，获取变形数据序列。根据变形体的特征，可采用静态相 对定位和动态相对定位两种方法，要求能实时响应变形，对 数据处理与分析要求更高。
GPS用于滑坡变形监测
GPS用于大型结构位移实时监测
经纬仪、位移传感器、加速度传感器和激光仪 等常规仪器监测结构位移存在诸多缺陷，最主要的 是各种传统方法都难以监测结构位移的实时变化。
•1996年，清华大学用GPS系统测量了深圳帝王大厦在台风 作用下的实时形变情况 •1997年，英国HUMBER大桥曾试验用GPS系统实际动态测量 大桥形变形，后来香港青马大桥、日本名石海峡大桥也用 GPS技术进行实时动态位移监测 •1999年，虎门大桥(特大型悬索桥结构)利用GPS RTK技术 建立了“三维位移GPS实时动态监测系统” ，该系统包括 1个GPS基准站、12个监测通道、7个GPS监测站以及光纤 数据传输系统和监控中心对悬索桥的三维位移进行动态实 时监测
四、变形监测的对象
•根据变形体的研究范围划分三类： 1、全球性变化研究 2、区域性变化研究 3、工程和局部性变化研究
对象
全球性 变形研究
内容
监测全球板块 运动、地极移 动、地球自转 速率变化、地 潮等
区域性 变形研究
工程和局部性 变形研究
地壳形变监测(地 沉降、位移、倾
GPS技术的作业模式
GPS应用于变形监测的作业方式可划分为周期性 和连续性两种模式(Episodic and Continuous Mode)
周期性变形监测与传统的变形监测网区别不大，一般 采用GPS静态相对定位法进行测量，数据处理与分析一般都 是事后的。变形基准的选择与确定成为热点。
连续性变形监测是用固定监测仪器进行长时间数据采 集，获取变形数据序列。根据变形体的特征，可采用静态相 对定位和动态相对定位两种方法，要求能实时响应变形，对 数据处理与分析要求更高。
GPS用于滑坡变形监测
GPS用于大型结构位移实时监测
经纬仪、位移传感器、加速度传感器和激光仪 等常规仪器监测结构位移存在诸多缺陷，最主要的 是各种传统方法都难以监测结构位移的实时变化。
•1996年，清华大学用GPS系统测量了深圳帝王大厦在台风 作用下的实时形变情况 •1997年，英国HUMBER大桥曾试验用GPS系统实际动态测量 大桥形变形，后来香港青马大桥、日本名石海峡大桥也用 GPS技术进行实时动态位移监测 •1999年，虎门大桥(特大型悬索桥结构)利用GPS RTK技术 建立了“三维位移GPS实时动态监测系统” ，该系统包括 1个GPS基准站、12个监测通道、7个GPS监测站以及光纤 数据传输系统和监控中心对悬索桥的三维位移进行动态实 时监测
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拦河大坝是一类重要的工程建筑物，大坝失事极短时间内 造成巨大损失。
1963年意大利266m高的瓦依昂（Vajont）拱坝，南岸发生大滑坡， 滑 坡 体 以 25 ～ 30m/s 的 速 度 滑 向 水 库 ， 在 30 ～ 60s 内 共 滑 下 (2.7 ～ 3)×108m3的土石方，使库中5×107m3的水被挤出，掀起250m高的巨 大水浪，洪水浸没坝顶100m高，在下游1.5km的峡口处，仍有60m高 的巨浪，从滑坡开始到下游被摧毁，只经历了7分钟，毁灭一个城市和 几个小镇，死亡3000人。
多种观测技术的综合应用
任何一种测量技术都有可能用于变形测量，尤其对于大型 工程建筑物，例如大坝变形测量，需要多种测量技术的综 合运用，如它的外部观测，可采用常规大地测量技术或 GPS技术，它的内部观测则要采用多种准直测量技术和 正、倒锤测量技术等。
为获取物体变形信息而进行的测量工作。
对建筑物、构筑物及其地基或一定范围内岩体及土体的位 移、沉降、倾斜、挠度、裂缝等所进行的测量工作。 （GB/T 50028—1996工程测量基本术语标准7.1.1）。
变形观测 ( deformation observation)
变形监测 ( deformation monitoring)
反馈设计施工质量 验证设计参数 研究正确的变形规律和预报变形的方法
3.变形测量的主要任务是周期性地对观测点进行重复观测， 以求得其在观测周期内的变形信息。周期性是指观测的时 间间隔是固定的，不能随意更改；重复性是指观测的条件、 方法和要求等基本相同。
着重于研究点位的变化
1.变形测量的基本概念
变形测量的具体对象为变形体
变形体的范围可以大到整个地球，小到一个工程建（构）筑 物的块体，它包括自然和人工的构筑物。
工程变形测量以工程和局部性变形为研究重点。
工程和局部性变形，如工程建筑物的三维变形、滑坡体的 滑动、地下开采引起的地表移动和下沉等
1.变形测量的基本概念
变形测量（deformation survey /measurement） ：
变形测量的实用意义——安全监测。 坚持长期的、严密的变形测量可以避免或减少损失。
瑞士的Zeuzier拱坝，高156m，在竣工后20多年中，大坝运行正常， 但1978年突然发现异常，坝顶下沉10cm，拱座间距离缩短5cm，拱冠 顶向上游移动9cm，超出预计变形值一倍以上。发现异常后，泄放了库 中90﹪的水，发现坝体已产生裂缝。仔细检查和分析原因，得知这是由 于离坝不远处（距大坝1400m、比坝低300m），正在开挖一条穿过阿 尔卑斯山的公路隧道所造成的，当隧道工程停止后，坝体变形明显减小。
变形测量工作主要关心的是变形体的变形，即测点的变 化，而不是点的绝对坐标，坐标只是变形测量中非常重 要的中间结果。因此，变形监测的坐标系统可根据工程 需要灵活建立。
3.变形测量的特点
精度要求高
变形体的变形量一般较小，为了准确区分变形量和测量误 差，必须提高测量精度，变形监测的观测误差往往要求在 变形允许值的 1/10 ～1/ 20 之间，甚至要求最高的测量精 度。
1.变形测量的基本概念
• 变形监测是掌握建筑物工作性态的基本手段，不全面。 • 结构内部的应力、温度以及外部环境进行相应的监测，
变形监测发展成为安全监测。
• 安全监测成果：1反映建筑物的工作性态，2反馈给管 理部门，调节建筑物荷载，安全监测-安全监控。
• 建筑物健康诊断理论。
1.变形测量的基本概念
工程变形测量与工程测量的关系：
工程变形测量是重要和大型 工程运营阶段的主要测量工 作，甚至在施工阶段就要进 行变形监测。
1.变形测量的基本概念
工程变形测量与工程测量的关系：
精密工程测量 绝对测量精度达到毫米级相对测 量精度达到110-5
变形测量的典型精度是绝对测 量精度达到1mm或相对测量精 度达到110-6
2.变形测量的任务与目的
变形测量的目的和意义：
变形测量的实用意义——安全监测。 1975年8月驻马店板桥水库溃坝，世界最大的溃坝灾难
2.变形测量的任务与目的
变形测量的目的和意义：
变形测量的实用意义——安全监测。 2009年5月17日，株洲一高架桥坍塌，造成多人伤亡
2.变形测量的任务与目的
变形测量的目的和意义：
1.变形测量的基本概念
世间万物无时无刻不受到力的作用。
在力的作用下，物体将改变原有运 动学状态
力的作用效果或使物体产生机械运 动（如位移和旋转），或使物体产 生变形（如伸缩、弯曲、剪切、扭 转等）。
1.变形测量的基本概念
变形是自然界普遍存在的现象
变形在一定范围内被认为是允许的，如果超出允许值，则可 能引发事故和灾难。例如地震、滑坡、岩崩、火山爆发、溃 坝、桥梁与建筑物的倒塌等。
1985年6月12日，长江三峡新滩大滑坡成功预报，确保灾害损失减少 到了最低限度，滑坡区内457户1371人在滑坡前全部安全撤离，在险区 航行的11艘客货轮及时避险，免遭灾难。
2.变形测量的任务与目的
变形测量的目的和意义：
变形测量的科学意义包括更好地理解变形的机理，验证有 关工程设计的理论，以及建立正确的预报变形的理论和方法。
工程变形测量内容
概论 沉降监测技术 水平位移监测技术 建筑物内部监测技术 GPS在变形测量中的应用 自动化监测技术与资料整编 变形监测数学模型 基坑与桥梁监测技术 水利工程监测技术
本次课主要内容
第一讲 概述
变形测量的基本概念 变形测量的任务与目的 变形测量的特点 变形测量的基本原理 变形测量的精度 变形测量的周期 变形测量的研究现状及进展
2.变形测量的任务与目的
变形测量的任务：
所研究的物体是否发生变形？
若发生变形，变形多大？
发生变形的原因是什么？
变形测量的任务是，应用各种测量手段，测定变 形体之形状、位置在时空域中的变化特征，并解释 其发生的原因。
2.变形测量的任务与目的
变形测量的目的和意义：
变形测量的实用意义是安全监测。主要是检查各种工程 建筑物、地质构造、工业构件等的稳定性，分析和评价建 筑物的安全状态，以便及时发现问题和采取应对措施。
1963年意大利266m高的瓦依昂（Vajont）拱坝，南岸发生大滑坡， 滑 坡 体 以 25 ～ 30m/s 的 速 度 滑 向 水 库 ， 在 30 ～ 60s 内 共 滑 下 (2.7 ～ 3)×108m3的土石方，使库中5×107m3的水被挤出，掀起250m高的巨 大水浪，洪水浸没坝顶100m高，在下游1.5km的峡口处，仍有60m高 的巨浪，从滑坡开始到下游被摧毁，只经历了7分钟，毁灭一个城市和 几个小镇，死亡3000人。
多种观测技术的综合应用
任何一种测量技术都有可能用于变形测量，尤其对于大型 工程建筑物，例如大坝变形测量，需要多种测量技术的综 合运用，如它的外部观测，可采用常规大地测量技术或 GPS技术，它的内部观测则要采用多种准直测量技术和 正、倒锤测量技术等。
为获取物体变形信息而进行的测量工作。
对建筑物、构筑物及其地基或一定范围内岩体及土体的位 移、沉降、倾斜、挠度、裂缝等所进行的测量工作。 （GB/T 50028—1996工程测量基本术语标准7.1.1）。
变形观测 ( deformation observation)
变形监测 ( deformation monitoring)
反馈设计施工质量 验证设计参数 研究正确的变形规律和预报变形的方法
3.变形测量的主要任务是周期性地对观测点进行重复观测， 以求得其在观测周期内的变形信息。周期性是指观测的时 间间隔是固定的，不能随意更改；重复性是指观测的条件、 方法和要求等基本相同。
着重于研究点位的变化
1.变形测量的基本概念
变形测量的具体对象为变形体
变形体的范围可以大到整个地球，小到一个工程建（构）筑 物的块体，它包括自然和人工的构筑物。
工程变形测量以工程和局部性变形为研究重点。
工程和局部性变形，如工程建筑物的三维变形、滑坡体的 滑动、地下开采引起的地表移动和下沉等
1.变形测量的基本概念
变形测量（deformation survey /measurement） ：
变形测量的实用意义——安全监测。 坚持长期的、严密的变形测量可以避免或减少损失。
瑞士的Zeuzier拱坝，高156m，在竣工后20多年中，大坝运行正常， 但1978年突然发现异常，坝顶下沉10cm，拱座间距离缩短5cm，拱冠 顶向上游移动9cm，超出预计变形值一倍以上。发现异常后，泄放了库 中90﹪的水，发现坝体已产生裂缝。仔细检查和分析原因，得知这是由 于离坝不远处（距大坝1400m、比坝低300m），正在开挖一条穿过阿 尔卑斯山的公路隧道所造成的，当隧道工程停止后，坝体变形明显减小。
变形测量工作主要关心的是变形体的变形，即测点的变 化，而不是点的绝对坐标，坐标只是变形测量中非常重 要的中间结果。因此，变形监测的坐标系统可根据工程 需要灵活建立。
3.变形测量的特点
精度要求高
变形体的变形量一般较小，为了准确区分变形量和测量误 差，必须提高测量精度，变形监测的观测误差往往要求在 变形允许值的 1/10 ～1/ 20 之间，甚至要求最高的测量精 度。
1.变形测量的基本概念
• 变形监测是掌握建筑物工作性态的基本手段，不全面。 • 结构内部的应力、温度以及外部环境进行相应的监测，
变形监测发展成为安全监测。
• 安全监测成果：1反映建筑物的工作性态，2反馈给管 理部门，调节建筑物荷载，安全监测-安全监控。
• 建筑物健康诊断理论。
1.变形测量的基本概念
工程变形测量与工程测量的关系：
工程变形测量是重要和大型 工程运营阶段的主要测量工 作，甚至在施工阶段就要进 行变形监测。
1.变形测量的基本概念
工程变形测量与工程测量的关系：
精密工程测量 绝对测量精度达到毫米级相对测 量精度达到110-5
变形测量的典型精度是绝对测 量精度达到1mm或相对测量精 度达到110-6
2.变形测量的任务与目的
变形测量的目的和意义：
变形测量的实用意义——安全监测。 1975年8月驻马店板桥水库溃坝，世界最大的溃坝灾难
2.变形测量的任务与目的
变形测量的目的和意义：
变形测量的实用意义——安全监测。 2009年5月17日，株洲一高架桥坍塌，造成多人伤亡
2.变形测量的任务与目的
变形测量的目的和意义：
1.变形测量的基本概念
世间万物无时无刻不受到力的作用。
在力的作用下，物体将改变原有运 动学状态
力的作用效果或使物体产生机械运 动（如位移和旋转），或使物体产 生变形（如伸缩、弯曲、剪切、扭 转等）。
1.变形测量的基本概念
变形是自然界普遍存在的现象
变形在一定范围内被认为是允许的，如果超出允许值，则可 能引发事故和灾难。例如地震、滑坡、岩崩、火山爆发、溃 坝、桥梁与建筑物的倒塌等。
1985年6月12日，长江三峡新滩大滑坡成功预报，确保灾害损失减少 到了最低限度，滑坡区内457户1371人在滑坡前全部安全撤离，在险区 航行的11艘客货轮及时避险，免遭灾难。
2.变形测量的任务与目的
变形测量的目的和意义：
变形测量的科学意义包括更好地理解变形的机理，验证有 关工程设计的理论，以及建立正确的预报变形的理论和方法。
工程变形测量内容
概论 沉降监测技术 水平位移监测技术 建筑物内部监测技术 GPS在变形测量中的应用 自动化监测技术与资料整编 变形监测数学模型 基坑与桥梁监测技术 水利工程监测技术
本次课主要内容
第一讲 概述
变形测量的基本概念 变形测量的任务与目的 变形测量的特点 变形测量的基本原理 变形测量的精度 变形测量的周期 变形测量的研究现状及进展
2.变形测量的任务与目的
变形测量的任务：
所研究的物体是否发生变形？
若发生变形，变形多大？
发生变形的原因是什么？
变形测量的任务是，应用各种测量手段，测定变 形体之形状、位置在时空域中的变化特征，并解释 其发生的原因。
2.变形测量的任务与目的
变形测量的目的和意义：
变形测量的实用意义是安全监测。主要是检查各种工程 建筑物、地质构造、工业构件等的稳定性，分析和评价建 筑物的安全状态，以便及时发现问题和采取应对措施。