基坑中水平位移变形测量几种方法探讨

基坑中水平位移变形测量几种方法探讨

[摘要]变形观测系统（水平位移数据处理）是变形监测中的重要组成部分，我们要研究变形体的变形问题就必须处理好变形数据的处理。变形数据处理力求准确性、自动化。变形监测资料的处理，首先在预处理中采用一元线形回归方法进行资料的检核和监测网观测资料的数据筛选和剔除。其次在变形监测成果整理包括控制点和工作基点的稳定性检验和改正，并对观测值进行改正计算。尤其，在基坑水平位移数据中针对不同的情况下采用不同方法处理。

[关键词]变形监测水平位移监测基坑

引言

目前建筑物水平位移监测应用较多的方法有：视准线法和交会法。利用经纬仪或准直仪等光学仪器，在两个基准之间建立一个基准面，以该基准面为依据,测定出各个观测点的水平位移量,称为视准线法。视准线法可分为角度变化法(即测小角法)和移位法(活动标牌法)两种。如图1，测小角法就是利用精密经纬仪精确测定基线与置镜点到观测点的连线两视线之间的微小角度变化，通过公式来计算位移变化。活动标牌法就是将活动标牌分别安置在各观测点上观测时使标牌中心在视线内，观测点对于基准面的偏离值可以在活动标牌的读数尺上直接测定。

交会法是利用两个基准点和变形观测点，构成一个三角形，测定这个三角形的一些边角元素，从而求得变形观测点的位置，进而计算出位移变化量的方法。前方交会法可用作拱坝、曲线桥梁、高层建筑等的位移监测。

1．小角法

如图2所示，在基坑一定距离以外建立基准点，水平位移监测点的布设应尽量与基准点在一条直线上。具体操作时,沿监测点与基准点连线方向在一定远处(100～200ｍ)选定一零方向，测定一定时间内，观测点与基准点连线与零方向间角度变化值，根据( 为观测点至基准点的距离)计算基坑水平位移。此方法简单易行，便于实地操作，但需场地较为开阔，基准点应建立在离基坑一定距离以外，不受基坑开挖影响。

小角法测位移时基准点和水平位移监测点分布图：

在困难条件下基坑水平位移监测，以一条边为例，如图5，选定、两点为零方向，一般、可选为一定距离处清晰且固定的物体。在基坑监测中，需要测定的是与基坑边相垂直的位移。所以，零方向点与基准点应尽量处于平行于基坑边的直线上，从而点位移可通过测定角度的变化测出。

监测时，先测定角度的大小,方向各观测点与基准点的连线与的夹角，以及方向各观测点与的连线与的夹角。二次监测时,由于点位移到，测定角度的大小为,与第一次相比将会有一定变化，设其变化为，如图6所示。

此时垂直于基坑边且离点处，作一标志,则点即为点首次观测时的位置。以为基准点，分别测定方向上各观测点与的连线与的夹角,与第一次测的角比较，利用小角法公式就可计算出观测点偏移量，同理可测定方向上各点的位移量。为了推求公式中的，可在首次监测完成后，在垂直基坑边而离点2cm处,定一点，测定角的大小，设其与的差为,则根据，可求得。以后各期监测步骤都与二期相同,可以作为常量而采用首次求得的值。因为测定的点位移方向是一直垂直于基坑的，所以值大小不会改变。

2．前方交会

前方交会多用于较大范围内的地表移动和大坝的变形观测。所采用的标志仍为前述的观测墩和觇标。

设已给定的建筑物变形测量坐标系统。，为交会基线点，其坐标为、基线长，方向观测角，，如图7所示。

这样传统的计算方法可用下列简化方法代替：

当为前方交会角时，(3-33)

当为单三角形时，r角为经图形条件平差的数值

(3-34)

(3-35)

则点的水平位移可按下式求得：

（1）沿建筑物纵轴的方向位移量

(3-36)

（2）沿建筑物横轴的方向位移量

(3-37)

式中

由于变形观测本身是一相对比较量，所以既不需要建立国家统一的坐标系统，又没有必要对基线测定提出过高的精度要求。

3．自由设站法测定水平位移

该方法的思路：

如图8所示，已知, 点的坐标，通过观测边长、角度、来求出点的坐标。然后观测长度和角读数来求出1点的坐标，同理2、3点的坐标可求的。

4．观测点设站法

该方法的思路：

如图9所示，、点是工作基点，点是观测点，、分别是每期观测角度，、分别是观测点分别到、工作基点的距离。

那么

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