现代变形监测重点内容与思考题

第1章变形监测概述

一、什么是工程建筑物的变形？对工程建筑物进行变形监测的意义何在？

工程建筑物的变形：由于各种相关因素的影响，工程建筑物及精密设备都有可能随时间的推移发生沉降、位移、挠曲、倾斜及裂缝等现象，这些现象统称为变形。

变形监测：利用专门的仪器和设备测定建（构）筑物及其地基在建（构）筑物荷载和外力作用下随时间而变形的测量工作。

内部变形监测内容主要有工程建筑物的内部应力、温度变化的测量，动力特性及其加速度的测定等；

外部变形监测又称变形观测，其主要内容有建（构）筑物的沉降观测、位移观测、倾斜观测、裂缝观测、挠度观测等。

意义：通过变形监测，可以检查各种工程建筑物及其地质构造的稳定性，及时发现问题，确保工程质量和使用安全；

更好地了解建（构）筑物变形的机理，验证有关工程设计的理论和地壳运动的假说，建立正确的变形预报理论和方法；

以及对某种工程的新结构、新材料和新工艺的性能作出科学的客观评价。

二、工程建筑物产生变形的主要原因，及变形的分类？

原因：(1) 自然条件及其变化：建筑物地基的工程地质、水文地质、大气温度的变化，以及相邻建筑物的影响等。

(2) 与建筑物本身相联系的原因：如建筑物本身的荷重、建筑物的结构、形式以及动荷载的作用、工艺设备的重量等。

(3) 由于勘测、设计、施工以及运营管理方面的工作缺陷，还会引起建筑物产生额外变形。

分类：(1)按变形性质可以分为周期性变形和瞬时变形(2)按变形状态则可分为静态变形和动态变形

三、变形监测的主要任务和目的？

任务：是周期性地对拟定的观测点进行重复观测，求得其在两个观测周期间的变化量；或采用自动遥测记录仪监测建（构）筑物的瞬时变形。

目的：(1)监测——以保证建（构）筑物的安全为目的，通过变形观测取得的资料，可以监视工程建筑物的变形的空间状态和时间特性；在发生不正常现象时，可以及时分析原因，采取措施，防止事故发生，以保证建（构）筑物的安全。（变形的几何分析）

(2)科研——以积累资料、优化设计为目的，通过施工和运营期间对建筑物的观测，分析研究其资料，可以验证设计理论，所采用的各项参数与施工措施是否合理，为以后改进设计与施工方法提供依据。（变形的物理解释）

四、高层建筑的主要变形特点？

（1）基础较深，需进行基坑回弹测量（2）沉降量较大，需进行沉降观测（3）楼体高力矩大，需进行倾斜观测（4）风荷载大，需进行风振测量（5）墙体温差大，需进行日照变形观测

五、制约变形监测质量的主要因素有哪些？

（1）观测点的布置；（2）观测的精度与频率；（3）观测所进行的时间。

六、确定变形监测精度的目的和原则？

变形监测的精度，取决于建筑物预计的允许变形值的大小和进行观测的目的。如何根据允许变形值来确定观测的精度，因其与观测条件和待测建（构）筑物的类型以及观测的目的相关。

七、确定变形监测的频率主要由哪些因素决定？应遵循什么原则？

（一）因素:观测的频率取决于变形值的大小和变形速度，同时与观测目的也有关系。（二）原则:

1.变形监测的频率应以既能系统地反映所测变形的变化过程，又不遗漏其变化的时刻为原则，根据单位时间内变形量的大小及外界因素的影响来确定。

2.当实际观测中发现异常情况时，则应及时相应地增加观测次数。

八、简述变形监测的主要技术和数据处理分析的主要内容。

主要技术：(1) 地面测量方法：包括常规几何水准测量、三角高程测量、方向角度测量、距离测量等； (2)空间测量技术：包括卫星定位、合成孔径雷达干涉等；(3) 摄影测量和地面激光扫描；(4) 专门测量手段：包括激光准直、各类传感器测量和应变计测量等。 数据处理分析：

１．成因分析（定性分析）：成因分析是对结构本身(内因)与作用在结构物上的荷载（外因），加以分析、研究，确定变形值变化的原因和规律性。

２．统计分析(定量分析)：根据成因分析的结果和其他相关影响，对实测数据进行统计分析，剔除粗差和系统误差的影响，找出分布规律，从而导出变形值与引起变形的有关因素之间的函数关系。

九、我国开展变形监测工作的主要内容。

【沉降观测】（1）基坑回弹测量（2）地基分层沉降观测（3）建筑场地沉降观测（4）建筑物的沉降观测 【位移观测】（5）建筑物水平位移观测（6）建筑物倾斜观测（7）建筑物裂缝观测（8）日照变形观测和风振测量

第2章 垂直位移与水平位移观测

1．测量标志按其性质和用途分别分为哪几种？

工作性质分类：

（1）平面标志用来构成测量建筑物平面位移的平面控制网。

（2）高程标志则构成观测建筑物沉降或进行垂直位移观测的高程控制网。

用途分类：

（1）变形点又称变形观测点：直接埋设在所要观测研究的建（构）筑物上，它们和待测建筑物一起移动，以表明建筑物空间位置的变化。

(2)工作基点即测量控制点：（包括测站点、联系点、检核点和定向点等工作点），仪器安置在工作基点上以测定变形点的平面位置和高程。

（3）基准点：是变形监测控制网的基础，通常埋设在变形地区之外，便于长期保存和具有很好的稳定性，是建（构）筑物是否产生变形的参照点

2．什么叫变形点？有哪些结构要求？

（1）变形点（观测点）应与研究的建筑物牢固地连接在一起，随建筑物的变形而移动。（2）标志能长期保存，不受破坏。（3）变形点与工作基点能互相通视，目标鲜明，便于观测。（4）可安置相应的仪器设备等。

3．什么叫工作基点？平高点？

平高点即平面高程控制点

4．什么叫基准点？基准点的结构和埋置分别有哪些要求？

（1）标志能长期保存。这种标志通常采用钢筋混凝土或金属材料制成。

（2）标志应稳定不动。标志的埋设位置应仔细选择，远离变形区域，并将其基础埋设到可靠的深度上，同时采用专门的稳定结构。

（3）标志的上部结构应便于测量仪器和设备以要求的精度进行安置和对中。标志露出地面的高度要适当，标志之间通视良好，便于观测。

（4）标志头上应有可微动的装置，以便将标志中心移到设计的位置。

5．高程基准点为何采用双金属标志？试用公式推导说明双金属标志的原理。

为了避免由于温度变化对标志高程的影响，可设计并埋设双金属标志。利用钢管和铝管具有不同的温度膨胀系数，在变形监测的同时，测定两管长度的变化差值并加以改正，即可达到消除由于温度变化对标志高程影响的目的。

推导：

假设钢管和铝管原长为L 0，其膨胀系数为：661024，1012--⨯=⨯=铝钢αα

实测时由于温度变化的影响，钢管和铝管的实际长度变化为：

钢钢钢L L t L L L ∆+=+=000α