变形监测ppt
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基础挠度：f c S BC L1 S AB L1 L2
二、裂缝观测
当挠度过大建筑物会由于剪切破坏产生裂缝，这时除增 加沉降观测次数，还应进行裂缝观测。
九、构筑物动态变形监测 高大建筑物 桥梁
风荷载 加重荷载
大射电望远镜
加温荷载
虎门大桥：
1. 温度变形
2. 车载变形
虎门大桥单点振动
3. 观测点埋设：
三、精密水准测量方法
1. 观测周期
（1）基准点应在建筑物基坑开挖前布设，并与已知水准点联测。
（2）观测点埋设稳定后，应与基准点联测两次，作为沉降观测数
据处理基础。 （3）施工过程中
观测周期
深基坑开挖时
浇筑地下室底扳后 建筑物主体施工
1~2天
3~4天 1~2层
出现暴雨，管涌应加密
结构封顶后
竣工投入使用
3个月
3个月 直至沿体稳定
2. 观测方法
仪器 精密水准仪 技术标准 二等水准测量 观测方法 闭合水准 附合水准 限差 （mm） 闭合差容许值 ±0.6 n
精度要求：一般建筑物能反映 2 mm
重要建筑物能反映 1 mm
精密工程 0.2 mm
3、成果整理
1. 采用专用记录手簿——逐步检查
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。
三、变形监测内容
一、内部监测： 内部应力、应变监测 动力特性监测 加速度监测 静态监测
二、外部监测： 沉降监测
位移监测 倾斜监测 裂缝监测 挠度监测
动态监测
四、变形监测特点
工作基点
2. 小三角法
P′
P
△β
B A 观测墩 D
D
2. 引张线法
是利用一根在两端拉紧的钢丝（或高强尼龙丝）建立基准面来测 定偏移值的方法。
六、导线法和前方交会法
此方法常用于非直线建筑物——如曲线型建筑物的位移测量
1 A b
2
n-1
n
β1
βn
B
bn
采用无定向导线——利用A、B连线为x轴假定坐标系。
2. 静力水准仪： 由测高仪、观测器、控制系统、溢水器、连通道等构成。
五、建筑物水平位移测量
1. 水平位移—指建筑水平内的变形，表现为不同时期的平面坐 标或距离的变化。
基准线法
2. 常用方法：
基准线法
小三角 活动觇标法
激光准直法
引张线法
导线法
前方交会法
六、基准线法测水平位移
1. 基准线法
A
B
观测墩
一个监测周期坐标比较
常规值减快速静态结果
GPS测站观测时间：对于5颗以上卫星，10分钟观测时间
测站
Crush Faullt FosROr Kop Mica North Piteau South Watt
东方向（E ） 0 -4 -2 3 -5 0 -1 5 -7
北方向（N ） 0 -4 7 0 0 0 4 2 6
1. 测量精度高：一般位置精度为1mm，相对精度 1ppm。 2. 重复观测：测量时间跨度大，观测时间和重复
周期取决于观测目的、变形量量大小和速度。
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、外部变形监测基本方法
1. 常规大地测量方法：
几何水准测量
三角高程测量 三角（边）测量，交会测量 导线测量 全站仪自动跟踪测量
AO BO
A
a1 a2 a3 a4
2 A D A R
B方向倾斜分量 : A A方向倾斜分量 : B
B DB R
H A B
2 2
烟囱倾斜度：i
八、挠度和裂缝测量 一、挠度测量——是通过测量建筑物沉降量计算得到
七、建筑物倾斜测量 倾斜原因：
建筑物不均匀的水平位移——高程建筑物 建筑物不均匀的沉降——基础倾斜 多层和高层建筑物基础倾斜容许值
建筑物高度（m） 倾斜容许值（mm）
≤24 4
24~60 3
60~100 2
＞100 1.5
高耸结构基础的倾斜容许值
建筑物高度（m）
≤20
20~50
50~100 100~150 150~200 200~250
2. 每次观测当日计算成果，分析成果。
3. 及时上报沉降结果 4. 绘制沉降曲线图
5. 沉降观测总结报告。
计算各观测点高程
计算相邻两次观测沉降量
计算累积沉降量
四、静力水准测量方法
1.静力水准测量——根据静止液体在重力作用下，保护同一水准 面 的原理，测定观测点的高程变化，从而得 到沉 降。可达到二等水准精度。
北京西客站沉降观测
沉降观测基准点
在 施 工 现 场 进 行 沉 降 观 测
沉 降 观 测 现 场
桥沉降观测
中央彩电发射塔倾斜与日照变形观测
雄伟的二滩水电站大坝
使用TCA—2003A全站仪 对大坝变形自动观测
2. 摄影测量方法： 框幅式立体摄影测量
近景摄影测量
（地面摄影测量）
CCD立体摄影测量 PSD立体摄影测量 三维激光扫描测量
经测量： 塔北侧沉降为量为90cm， 塔南侧沉降为量为270cm，向南倾5.5° 塔顶离开竖向中心线为5m, 倾斜值为0.093 原因： 1.地基粉砂土，施工不慎，粉砂外挤，偏 心荷载南侧压力大，造成倾斜。 2.塔基地压力大，超过地基承受力，下沉。 3.比萨平原深层抽水，使水位下降相当于大 面积加载。
北京昆仑饭店29层，高102m，深基槽长190m，宽79m， 深12.5m，滑坡长10m，宽3m，高7m。
原因：边坡太陡
二、变形监测目的
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。
虎门大桥全桥振动
虎门大桥车振反应
虎门大桥24小时桥形变化
大 射 电
望
远 镜
淤泥
冻土 地下水位变化
失误 建筑物在使用过程中
外界环境变化
大气温度变化 外界风力变化
地震破坏
其它外力
意大利比莎斜塔
资料介绍：
八层，高55m，1~6层为大理石砌，7~8为青 砖石砌，内径7.65m，呈圆环形。1173年— 1371年竣工，经过198年建到四层倾斜，停 工94年。复建到第七层又停工83年，再建时 第八层明显有转折。
采用方法：
精密水准测量
静力水准测量
二、沉降观测监测网的布设
沉降观测监测网点包括基准点和观测点 1. 基准点：是沉降观测的基准，应埋设在建筑物变形影响范 围之外，距开挖边线50m之外，按二、三等水准点规格埋 石，个数不少于3个。 2. 观测点：观测点设立在变形体上，能反应变形的特征点
深基坑支护结构观测点埋设在锁口架上，一般20m 埋设一个,在支 护的阳角处和距基坑很近的原建筑物应加密观测点。 建筑物——在建筑物四角沿外墙间隔10~15米处布设，在柱上每隔 2~3根柱设一个点。 圆形构筑物——在基础轴线对称部位设点，不少于四个点。 不同建筑物分界处：人工地基和天然地基接壤处，烈缝、伸缩缝 处，不同高度建筑交接处，新旧建筑物交接处。
倾斜容许值（mm ）
8
6
5
4
3
2
测量方法
一、深基坑的倾斜测量
——采用钻孔测斜仪
测斜仪探头：
竖直角传感器——圆气泡测倾斜
方位传感器——指南针测方位 CCD摄象系统 微机：将图象处理成坐标
二、房物建筑的倾斜观测
——直接利用经纬仪投点法测量
a i H
三、塔式建筑物的倾斜测量
测定顶部中心相对于底部中心的偏心位移量
第十一章
建（构）筑物变形监测
变形监测概述 变形监测目的
变形监测内容 建筑物沉降观测
§11.1
一、概述
勘察
变形监测概述
建筑物高大 建筑物荷载大
建筑物特点 建筑物沉降
建筑物位移 建筑物挠曲 建筑物倾斜 建筑物裂缝
建筑物体形复杂
建筑物荷载不均匀
沙质土
设计 建筑物在工程建设中
施工 使用
工程地质复杂
天津市人民会堂办公楼新建天津市科学会堂学术楼相邻
30m
高5.6m(办公楼)
（学术楼）高22m
18m
27m
27m
开裂宽度100mm 原因：两楼太近，学术楼产生地基附加应用，扩散 到办公楼地基中，造成下沉。
天津市人民会堂办公楼墙体开裂情况（1986年7月摄）
香港、重庆人口稠密建筑密集，所以房子建在山坡上，一 次滑坡造成数万立方米土下滑，土下滑造成建筑物倒塌，
wk.baidu.com
多光谱遥感 空中摄影测量 合成孔径雷达和干涉测量
2. 物理仪器法：
激光准直仪测量 倾斜仪测量 静力水准测量 应变仪测量 3. 空间测量技术： 甚长基线干涉测量（VLBI）
卫星激光测距
全球卫星定位系统（GPS、GLONASS双星）
在 Palabora 地区进行的GPS结果
[在 Helmert 转后]
高程（H）
1 0 -3 0 5 -7 -7 4 3
基坑工程施工现场
§11.2
一、概述
建筑物沉降观测
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。
被测建筑物：
深坑基
高层建筑物
高层建筑物
重要厂房柱基及主要设备基础 高大构筑物——水塔、烟囱、高炉等 人工加固地基等
二、裂缝观测
当挠度过大建筑物会由于剪切破坏产生裂缝，这时除增 加沉降观测次数，还应进行裂缝观测。
九、构筑物动态变形监测 高大建筑物 桥梁
风荷载 加重荷载
大射电望远镜
加温荷载
虎门大桥：
1. 温度变形
2. 车载变形
虎门大桥单点振动
3. 观测点埋设：
三、精密水准测量方法
1. 观测周期
（1）基准点应在建筑物基坑开挖前布设，并与已知水准点联测。
（2）观测点埋设稳定后，应与基准点联测两次，作为沉降观测数
据处理基础。 （3）施工过程中
观测周期
深基坑开挖时
浇筑地下室底扳后 建筑物主体施工
1~2天
3~4天 1~2层
出现暴雨，管涌应加密
结构封顶后
竣工投入使用
3个月
3个月 直至沿体稳定
2. 观测方法
仪器 精密水准仪 技术标准 二等水准测量 观测方法 闭合水准 附合水准 限差 （mm） 闭合差容许值 ±0.6 n
精度要求：一般建筑物能反映 2 mm
重要建筑物能反映 1 mm
精密工程 0.2 mm
3、成果整理
1. 采用专用记录手簿——逐步检查
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。
三、变形监测内容
一、内部监测： 内部应力、应变监测 动力特性监测 加速度监测 静态监测
二、外部监测： 沉降监测
位移监测 倾斜监测 裂缝监测 挠度监测
动态监测
四、变形监测特点
工作基点
2. 小三角法
P′
P
△β
B A 观测墩 D
D
2. 引张线法
是利用一根在两端拉紧的钢丝（或高强尼龙丝）建立基准面来测 定偏移值的方法。
六、导线法和前方交会法
此方法常用于非直线建筑物——如曲线型建筑物的位移测量
1 A b
2
n-1
n
β1
βn
B
bn
采用无定向导线——利用A、B连线为x轴假定坐标系。
2. 静力水准仪： 由测高仪、观测器、控制系统、溢水器、连通道等构成。
五、建筑物水平位移测量
1. 水平位移—指建筑水平内的变形，表现为不同时期的平面坐 标或距离的变化。
基准线法
2. 常用方法：
基准线法
小三角 活动觇标法
激光准直法
引张线法
导线法
前方交会法
六、基准线法测水平位移
1. 基准线法
A
B
观测墩
一个监测周期坐标比较
常规值减快速静态结果
GPS测站观测时间：对于5颗以上卫星，10分钟观测时间
测站
Crush Faullt FosROr Kop Mica North Piteau South Watt
东方向（E ） 0 -4 -2 3 -5 0 -1 5 -7
北方向（N ） 0 -4 7 0 0 0 4 2 6
1. 测量精度高：一般位置精度为1mm，相对精度 1ppm。 2. 重复观测：测量时间跨度大，观测时间和重复
周期取决于观测目的、变形量量大小和速度。
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、外部变形监测基本方法
1. 常规大地测量方法：
几何水准测量
三角高程测量 三角（边）测量，交会测量 导线测量 全站仪自动跟踪测量
AO BO
A
a1 a2 a3 a4
2 A D A R
B方向倾斜分量 : A A方向倾斜分量 : B
B DB R
H A B
2 2
烟囱倾斜度：i
八、挠度和裂缝测量 一、挠度测量——是通过测量建筑物沉降量计算得到
七、建筑物倾斜测量 倾斜原因：
建筑物不均匀的水平位移——高程建筑物 建筑物不均匀的沉降——基础倾斜 多层和高层建筑物基础倾斜容许值
建筑物高度（m） 倾斜容许值（mm）
≤24 4
24~60 3
60~100 2
＞100 1.5
高耸结构基础的倾斜容许值
建筑物高度（m）
≤20
20~50
50~100 100~150 150~200 200~250
2. 每次观测当日计算成果，分析成果。
3. 及时上报沉降结果 4. 绘制沉降曲线图
5. 沉降观测总结报告。
计算各观测点高程
计算相邻两次观测沉降量
计算累积沉降量
四、静力水准测量方法
1.静力水准测量——根据静止液体在重力作用下，保护同一水准 面 的原理，测定观测点的高程变化，从而得 到沉 降。可达到二等水准精度。
北京西客站沉降观测
沉降观测基准点
在 施 工 现 场 进 行 沉 降 观 测
沉 降 观 测 现 场
桥沉降观测
中央彩电发射塔倾斜与日照变形观测
雄伟的二滩水电站大坝
使用TCA—2003A全站仪 对大坝变形自动观测
2. 摄影测量方法： 框幅式立体摄影测量
近景摄影测量
（地面摄影测量）
CCD立体摄影测量 PSD立体摄影测量 三维激光扫描测量
经测量： 塔北侧沉降为量为90cm， 塔南侧沉降为量为270cm，向南倾5.5° 塔顶离开竖向中心线为5m, 倾斜值为0.093 原因： 1.地基粉砂土，施工不慎，粉砂外挤，偏 心荷载南侧压力大，造成倾斜。 2.塔基地压力大，超过地基承受力，下沉。 3.比萨平原深层抽水，使水位下降相当于大 面积加载。
北京昆仑饭店29层，高102m，深基槽长190m，宽79m， 深12.5m，滑坡长10m，宽3m，高7m。
原因：边坡太陡
二、变形监测目的
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。
虎门大桥全桥振动
虎门大桥车振反应
虎门大桥24小时桥形变化
大 射 电
望
远 镜
淤泥
冻土 地下水位变化
失误 建筑物在使用过程中
外界环境变化
大气温度变化 外界风力变化
地震破坏
其它外力
意大利比莎斜塔
资料介绍：
八层，高55m，1~6层为大理石砌，7~8为青 砖石砌，内径7.65m，呈圆环形。1173年— 1371年竣工，经过198年建到四层倾斜，停 工94年。复建到第七层又停工83年，再建时 第八层明显有转折。
采用方法：
精密水准测量
静力水准测量
二、沉降观测监测网的布设
沉降观测监测网点包括基准点和观测点 1. 基准点：是沉降观测的基准，应埋设在建筑物变形影响范 围之外，距开挖边线50m之外，按二、三等水准点规格埋 石，个数不少于3个。 2. 观测点：观测点设立在变形体上，能反应变形的特征点
深基坑支护结构观测点埋设在锁口架上，一般20m 埋设一个,在支 护的阳角处和距基坑很近的原建筑物应加密观测点。 建筑物——在建筑物四角沿外墙间隔10~15米处布设，在柱上每隔 2~3根柱设一个点。 圆形构筑物——在基础轴线对称部位设点，不少于四个点。 不同建筑物分界处：人工地基和天然地基接壤处，烈缝、伸缩缝 处，不同高度建筑交接处，新旧建筑物交接处。
倾斜容许值（mm ）
8
6
5
4
3
2
测量方法
一、深基坑的倾斜测量
——采用钻孔测斜仪
测斜仪探头：
竖直角传感器——圆气泡测倾斜
方位传感器——指南针测方位 CCD摄象系统 微机：将图象处理成坐标
二、房物建筑的倾斜观测
——直接利用经纬仪投点法测量
a i H
三、塔式建筑物的倾斜测量
测定顶部中心相对于底部中心的偏心位移量
第十一章
建（构）筑物变形监测
变形监测概述 变形监测目的
变形监测内容 建筑物沉降观测
§11.1
一、概述
勘察
变形监测概述
建筑物高大 建筑物荷载大
建筑物特点 建筑物沉降
建筑物位移 建筑物挠曲 建筑物倾斜 建筑物裂缝
建筑物体形复杂
建筑物荷载不均匀
沙质土
设计 建筑物在工程建设中
施工 使用
工程地质复杂
天津市人民会堂办公楼新建天津市科学会堂学术楼相邻
30m
高5.6m(办公楼)
（学术楼）高22m
18m
27m
27m
开裂宽度100mm 原因：两楼太近，学术楼产生地基附加应用，扩散 到办公楼地基中，造成下沉。
天津市人民会堂办公楼墙体开裂情况（1986年7月摄）
香港、重庆人口稠密建筑密集，所以房子建在山坡上，一 次滑坡造成数万立方米土下滑，土下滑造成建筑物倒塌，
wk.baidu.com
多光谱遥感 空中摄影测量 合成孔径雷达和干涉测量
2. 物理仪器法：
激光准直仪测量 倾斜仪测量 静力水准测量 应变仪测量 3. 空间测量技术： 甚长基线干涉测量（VLBI）
卫星激光测距
全球卫星定位系统（GPS、GLONASS双星）
在 Palabora 地区进行的GPS结果
[在 Helmert 转后]
高程（H）
1 0 -3 0 5 -7 -7 4 3
基坑工程施工现场
§11.2
一、概述
建筑物沉降观测
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。
被测建筑物：
深坑基
高层建筑物
高层建筑物
重要厂房柱基及主要设备基础 高大构筑物——水塔、烟囱、高炉等 人工加固地基等