水平位移观测

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• 活动觇牌法
观测时,在A点设臵经纬仪,瞄准B点后固定照准部不 动。在欲测点上放臵活动觇牌,由A点观测人员指挥,B 点操作员旋动活动觇牌,使觇牌标志中心严格与视准线重 合。读取活动觇牌的读数,并与觇牌的零位值相减,就获 得待测点偏离AB基准线的偏移值。转动觇牌微动螺旋重 新瞄准,再次读数,如此共进行2~4次,取其读数的平均 值作为上半测回的成果。倒转望远镜,按上述方法测下半 测回,取上下两半测回读数的平均值为一测回的成果。
基准线法的分类
2).引张线法:该法采用一条不锈钢钢丝(直径 0.6~1.2 mm),在两端点处施加张力,使其在水平 面的投影为直线,从而测出被测点相对于该直线的 偏距。同视准线法相比,该法的基准线是一条物理 的直线。 3).激光准直法:该法利用激光的单色性好和方 向性强的特点,建立起一条物理的视准线作为测量 基准,根据测量原理的不同可分为直接准直和衍射 法准直,后者精度高于前者。
观测墩规格(基准点)
观测墩形式
水平位移观测照准觇牌
要求:反差大; 无相位差; 图案对称; 有适当的参考面积; 便于安置。
水平位移观测
四、水平位移观测的常用方法 1.基准线法 2.精密导线法 3.前方交会法 4.正、倒垂线法 5.极坐标法 6.GPS法 7.摄影测量法
水平位移观测
基准线法 原理:利用经纬仪或视准仪的视准轴构成基准线,通 过该基准线的铅垂面作为基准面,并以此铅垂面为标 准,测定其他观测点相对于该铅垂面的水平位移量的 一种方法。
对中杆对中法
• 对中杆的对中精度取决于圆水准器的灵敏度。圆 水准器的灵敏度一般为(8“~6´)/2mm,设对中 杆圆水准器的误差为±3´,若对中杆的高度为 e 3 1.2 1000 / 343 8 1mm 1.2m,由此而引起的对中误差
• 所以,对中杆的对中误差虽比锤球线法小一些, 但因气泡制造工艺比较粗糙,无法克服脚架扭曲 误差影响等,也不能满足变形测量的需要。
视准线法 引张线法之有浮托引张线原理
水平位移观测
设引张线第i个监测点的首次的读数为L0,本次 观测的读数为L,若不考虑端点的位移,则观测点 的位移值为:
i L L0
视准线法 引张线法之有浮托引张线原理
水平位移观测
Di i B ( A B ) D
i L L0 i
水平位移观测
视准线法 原理:
如图所示:点A、B是视准线的两个基准点(端点), d1,d2,d3....dn为水平位移监测点,观测时将经纬仪臵 于A点,将仪器照准B点,将水平制动装臵制动。竖直方 向转动经纬仪望远镜,分别转至d1,d2,d3....dn点附近, 用小钢尺等工具分别量取水平位移监测点 d1,d2,d3....dn至A—B这条视准线的距离。根据前后两 次量取的距离,得出这段时间内水平位移量。
视准线法:有浮托引张线加力端结构
1——滑轮; 2——线锤连接装臵; 3——重锤; 4——混凝土墩座; 5——测线; 6——夹线装臵; 7——钢筋支架; 8——保护管
水平位移观测
视准线法:有浮托引张线测点装臵
有浮托引张线的测点装臵包括水箱、浮船、读数尺、底 盘和测点保护箱。 浮船的体积通常为其承载重量与其自重之和的排水量的 1.5倍。 水箱的长、宽、高为浮船的1.5-2倍,水箱水面应有足够 的调节余地,以便调整测线高度满足量测工作的需要,寒 冷地区水箱中应采用防冻液。 读数尺的长度应大于位移量的变幅,一般不小于50mm, 同一条引张线的读数尺零方向必须一致,一般将零点安装 在下游侧,尺面应保持水平,尺的分划线应平行于测线, 尺的位臵应根据尺的量程和位移量的变化范围而定。
水平位移观测
二、水平位移观测的测wenku.baidu.com布设
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。
水平位移观测 测点布设示意图
控制点
观测点
水平位移观测
三、控制点的型式及埋设要求 1.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,顾 及观测精度要求,配备强制对中装臵。 2.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。 3.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。
水平位移观测
视准线的布置 • 观测使用的照准砚牌图案应简单、清晰、有 足够的反差、成中心对称,这对提高视准 线观测精度有重要影响。 • 觇标分为固定砚标和活动觇标。前者是安 臵在工作基点上,供经纬仪瞄准构成视准 线用;后者是安臵在位移标点上,供经纬 仪瞄准以测定位移标点的偏离值用。
水平位移观测
视准线法
变形测量与数据处理 ---水平位移观测
水平位移:是指建筑物的整体平面移动。 产生水平位移的原因主要是大型工程建筑物由 于本身的自重、混凝土的收缩、土料的沉陷及 温度的变化等原因,将使建筑物本身产生平面 位置的相对移动。水平位移观测的目的是适时 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。
视准线法 引张线法之有浮托引张线
水平位移观测
主要包括端点装臵、测点装臵、测线及其保护管。 端点装臵可采用一端固定、一端加力的方式,也可采用 两端加力的方式。 加力端装臵包括定位卡、滑轮和重锤,固定端装臵仅有 定位卡和固定栓。 定位卡的作用是保证测线在更换前后的位臵保持不变, 定位卡的“V”形槽槽底应水平,且方向与测线一致。 滑轮的作用是使测线能平滑移动,在安装时,应使滑轮 槽的方向及高度与定位卡的“V”形槽一致。 重锤的大小应根据测线的长度确定,引张线长度在200m600m时,一般采用40kg-80kg的重锤张拉。
水平位移观测
视准线法
活动觇牌法
• 第二测回开始,仪器应重新整平。根据需要,每个观测点 需测量2~4个测回。 • 一般说来,当用DJ1型经纬仪观测,测距在300m以内时, 可测2~3测回,其测回差不得大于3mm,否则应重测。
水平位移观测
视准线法 • 测小角法
原理:如下图所示,如需观测某方向上的水平位移PP′ ,在监测区域一定距离以外选定工作基点A,水平位移监 测点的布设应尽量与工作基点在一条直线上。沿监测点与 基准点连线方向在一定远处(100-200m)选定一个控制点 B,作为零方向。在B点安臵觇牌,用测回法观测水平角 BAP,测定一段时间内观测点与基准点连线与零方向间角 度变化值,根据δ=△β*D/ρ(式中D为观测点P至工作基 点A的距离,ρ=206265)计算水平位移。
d1 A 1 2 d2 3 d3 n dn B
水平位移观测
视准线法的特点
• 适用条件:观测水平位移观测点在某一方向上的 水平位移时一般用基准线法或测小角法。
• 要求:为保证基准线的稳定,必须在视准线的两 端设臵基准点或工作基点。 • 优点:基准线观测方法因其原理简单、方法实用、 实施简便、投资较少的特点, 在水平位移观测中得 到了广泛应用,并且派生出了多种多样的观测方 法。
水平位移观测
基准线法的分类
1).光学法(视准线法):基准线(面)的提 供通过经纬仪照准来实现,用于测量直线型建 (构)筑物(水库大坝使用较多)的水平位移, 对于非直线型建(构)筑物,可采用分段视准线 的方法施测。按照所使用的工具和作业方法的不 同,又分为“测小角法”和“活动觇牌法”。
水平位移观测
水平位移观测
视准线的布置
• 视准线一般分三级布点,即基准点、工作基点和 观测点,当条件允许时,也可将基准点和工作基 点合并布设。 • 视准线的两个基点必须稳定可靠,即应选择在较 稳定的区域,并具备有高一级的基准点经常检核 的条件,且便于安臵仪器和观测。 • 各观测点基本位于视准基面上,且与被检核的建 筑部位牢固地成为一体。 • 整条视准线离各种障碍物需有一定距离,以减弱 旁折光的影响。
水平位移观测
视准线法的特点
• 不足:对较长的基准线而言, 由于视线长, 使照准 误差增大, 甚至可能造成照准困难。当基准线太长 时,目标模糊,照准精度太差且后视点与测点距 离相差太远,望远镜调焦误差较大,无疑对观测 成果有较大影响。精度低,不易实现自动观测, 受外界条件影响较大,而且变形值(位移标点的 位移量)不能超出该系统的最大偏距值,否则无 法进行观测。
水平位移观测
视准线法 测小角法
特点:
优点:此方法简单易行,便于实地操作,精度较高。 不足:须场地较为开阔,基准点应该离开监测区域一定 的距离之外,设在不受施工影响的地方。
水平位移观测
视准线法 引张线法
引张线法是在两个工作基点间拉紧一根不锈钢丝而建 立的一条基准线。以此基准线对设臵在建筑上的变形监 测点进行偏离量的监测,从而可求得各测点水平位移。 引张线法是精密基准线测量的主要方法之一,广泛应 用于各种工程测量。 前苏联较早将其应用于大坝水平位移观测,20世纪60 年代该方法引入国内,并在我国大坝安全监测领域得到 了广泛的应用。
水平位移观测
视准线法 测小角法
精度分析: 由小角法的观测原理可知,距离D和水平角β是 两个相互独立的观测值,所以由上式根据误差 传播定律可得水平位移的观测误差:
m
2
1

2
Dm
2 2
1

2
m
2
2 D
水平位移观测
视准线法 测小角法
精度分析:
水平位移观测中误差的公式,表明: ① 距离观测误差对水平位移观测误差影响甚微,一般 情况下此部分误差可以忽略不计,采用钢尺等一般方法 量取即可满足要求; ② 影响水平位移观测精度的主要因素是水平角观测精 度,应尽量使用高精度仪器或适当增加测回数来提高观 测度; ③ 经纬仪的选用应根据建筑物的观测精度等级确定, 在满足观测精度要求的前提下,可以使用精度较低的仪 器,以降低观测成本。
水平位移观测
视准线法 引张线法
在直线形建筑物中用引张线方法测量水平位移,因其设备简 单,测量方便,速度快,精度高,成本低,在我国得到了广泛 的应用,特别是在大坝安全监测中起着重要作用。 在采用引张线自动观测设备后,可克服观测时间长、劳动强 度大等不利因素,进一步发挥引张线在安全监测中的作用。 早期安装在大坝上的引张线仪,由人工测读水平位移。随着 自动化技术的发展,国内已有步进电机光电跟踪式引张线仪、 电容感应式引张线仪、CCD式引张线仪,以及电磁感应式引张 线仪等。
光学对中法
• 光学对中器的对中误差取决于仪器照准部上部的 管水准器的灵敏度。水准器的灵敏度一般为 (20“~30”)/2mm,如果水准器的灵敏度为 ±20“,仪器高为1.2m,则
e 20 1.2 1000 / 206265 0.1mm
• 如果在考虑光学对中器的目估误差以及脚架的扭 转误差,则总误差仍将达到±(0.3~0.5)mm, 因此用光学对中法并不是最佳对中法。
强制对中装置
浇筑观测墩
要求:基础、支撑均稳定; 温度变形小; 强制对中: 便于安臵。
垂球对中法
(1)观测的视觉误差;
(2)对中机构本身的误差;
(3)风力的影响;
(4)观测过程中脚架的扭转等。
垂球对中误差可达±1~3mm,不言而喻,各 种建筑物的变形测量无法接受这样大的对中误差。 为了将误差限制在±1mm范围以内的目的,首先要 把对中误差限制在最小范围内。
水平位移观测
一、水平位移观测的影响特点 •施工点距离原建、构筑物较近,观测环境复杂。 •观测场地一般较狭小,场地附着较多。 •观测受施工影响较大。
水平位移观测
一、水平位移观测的影响特点
水平位移观测
一、水平位移观测的影响特点
水平位移观测
二、水平位移观测的测点布设
建筑物水平位移监测的测点宜按两个层次布设,即由 控制点组成首级网(控制网)、由观测点及所联测的 控制点组成次级网(拓展网); 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。 控制网可采用测角网、测边网、边角网和导线网等形 式,扩展网和单一层次布网有角度交会、边长交会、 边角交会、基准线和附合导线等形式。各种布网均应 考虑网形强度,长短边不宜悬殊过大。
强制对中法
该对中器的对中误差取决于底板中心螺旋孔的工艺精度,精密者误 差为±(0.1~0.2)mm,粗糙者可达±1.0mm。支承托架露出部分不宜 过高,否则易变形,影响精度。
强制对中法
此法对中误差在0.3mm左右。
强制对中法
在制造观测墩时,将铜头埋于墩的顶部,墩顶端平面平滑,点中 心露出的螺杆长度适宜。观测时,只需将经纬仪基座拧在露出的点中心 上即可。实践证明旋进式强制对中器的误差很小,可忽略不计。
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