变形监测网的基准点的稳定性分析

摘要

变形监测是一种监测变形体安全性的重要手段,因此确定变形体的稳定性就尤为重要。对高层建筑物实施变形监测，首要的问题就是要保证基准网的稳定，在变形监测点位稳定性分析中，限差检验法、平均间隙法等都是常用的变形监测方法，在一些垂直位移监测网或者是水平位移监测网的稳定性分析时，通过选取最佳的监测方法可以有效的减小监测误差，提高监测的精度。本文首先介绍了变形监测的相关基础知识，并重点介绍了变形监测的相关理论与变形监测基准点的稳定性分析方法，并结合实例使用限差分析法进行了变形监测点的分析。

关键词：变形监测网；基准点；稳定性；分析

目录

引言 (1)

1. 变形监测的概述 (2)

1.1变形监测的对象 (2)

1.2变形监测的内容 (2)

1.3变形监测的目的 (3)

1.4变形监测的意义 (3)

2. 变形监测网稳定性分析及方法 (4)

2.1变形监测网的分类和概述 (4)

2.1.1绝对网的基本概念 (4)

2.1.2相对网的基本概念 (5)

2.2监测网的参考系 (5)

2.2.1参考系的方程 (5)

2.2.2秩亏自由网平差与拟稳平差参考系的特点 (7)

2.2.3参考系的选择对位移计算的影响 (8)

2.3 变形监测网稳定性分析方法 (9)

2.3.1 限差检验法 (9)

2.3.2 限差检验法步骤 (9)

3 实例分析 (11)

3.1基准点稳定性分析的必要性 (11)

3.2问题的提出 (11)

3.3 数据分析与处理 (11)

4. 结论 (14)

参考文献 (16)

引言

变形是自然界普遍存在的现象。各种荷载作用于变形体，使其形状，大小及位置在时间域或空间域发生变化均为变形。变形监测则是对设置在变形体上的观测点进行周期性的重复观测，求得观测点各周期相对于首期的点位或高程的变化量。所以变形监测是一种监测变形体安全性的重要手段。它是通过实时获取变形体的动态位移信息，根据这些信息预警变形体安危状况。变形监测具有实时性，事前性，可靠性三个基本属性。变形监测最终的结果就是监视变形体的安全，研究其变形的过程,提供和积累可靠有用的资料。

在变形监测网的观测工作中,无论垂直位移观测还是水平位移观测，都是力求使基准点保持稳定不动,即使不能全部不动,也至少应有一组是稳定不动的，以作为改正变形点的依据。但在测量实践中，基准点的选定是一个难点，首先基准点距离测量仪器或变形点不能太远,否则影响测量精度。同时，基准点距离测量仪器或变形点不能太近，否则其稳定性难以保证。基准网的稳定性是一个相对的概念，因为受到周围环境的影响，基准点有时也会产生位移。同时，在多期观测中，由于变形监测时间长，稳定点很容易被破坏。例如：大坝变形网中监测垂直位移和水平位移的基准点，由于大坝及测网的复杂性，使其受周期性水位的影响，随坝体的移动而产生变形；埋在地表土层地区的水准基准点，也可能因为气温冷热不均，土层热胀冷缩影响而产生周期性升降和位移。所以变形监测网的网型也会随之发生变化。本文提出用平均间隙法来判断点的稳定性，确定变形模型。因此，对基准点的稳定性分析，是变形观测数据处理时不可忽视的重要内容。

1. 变形监测的概述

变形监测就是利用专用的仪器和方法对变形体的变形现象进行持续观测、对变形体变形性态进行分析和变形体变形的发展态势进行预测等的各项工作。确切的说也就是确定在各种荷载和外力作用下，变形体的形状、大小、及位置变化的空间状态和时间特征。

1.1变形监测的对象

根据变形体的研究范围，可以将变形监测的研究对象划分为以下三种。

（1）全球性变形研究：如监测全球扳块的运动，地极的运动，地球自转速率的变化，地潮等。

（2）区域性变形研究：如监测地壳形变，城市地面沉降等。

（3）工程和局部变形研究：如监测工程建筑物的三维变形，滑坡体的滑动，地下开采所引起的地表移动和下沉等。

1.2变形监测的内容

变形监测的主要内容应包括沉降监测，位移监测，倾斜监测，裂缝监测和挠度监测等。变形监测的内容应根据变形体的性质和地基情况决定。要求有明确的针对性，既要有重点，又要全面的考虑，例如，对水利工程建筑物主要观测水平位移、垂直位移、渗透及裂缝观测，这些内容称为外部观测。为了了解建筑物（如大坝）内部结构的情况，还应对混凝土应力、钢筋应力、温度等进行观测，这些内容常称为内部观测，在进行变形监测数据处理时，特别是对变形原因做物理解释时，必须将内、外观测资料结合起来进行分析。具体实施内容则由建筑物的性质和要求，周围条件以及仪器方面决定。比如有以下的分类：

（1）工业与民用建筑:工业与民工建筑主要包括基础的沉降与建筑物本身的变形监测。就基础而言，主要是建筑物的均匀沉陷和不均匀沉陷。对于建筑物本身来说主要是观测倾斜和裂缝。

（2）水工建筑物:对于土坝，其观测的内容主要是水平位移，垂直位移，渗透及裂缝；对于混凝土坝，由于水压力，外界温度的变化，坝体自重等因素的影响，其主要观测的项目是垂直位移（从而可以求得基础与坝体的转动），水平位移（可以求得坝体的扭曲）及伸缩与裂缝，这些叫做外部变形监测。

（3）地面沉降:对于建设在江河下游冲积上的城市，由于工业用水是大量的开采地下水，从而影响地下土层的结构，导致地面发生沉降。

变形监测理论与方法包括三方面的内容：变形信息的获取，变形信息的分析与理解及变形的预报。其研究的成果对预防自然灾害及理解变形机理是很重要的。

1.3变形监测的目的

变形监测的首要目的是要掌握水工建筑物的实际性状，科学、准确、及时的分析和预报水利工程建筑物的变形状况，对水利工程建筑物的施工和运营管理极为重要。因此，变形监测的目的可以慨括如下：

（1）变形监测是工程管理运行的安全手段。

（2）通过在施工及运营期对变形体进行观测，分析，研究可以验证基地和基础的计算方法，工程结构的设计方法，可以对不同基地与工程结构规定合理的允许沉陷与变形数值，为工程建筑物的设计，施工，维护管理和科学研究工作提供相关的资料，为建筑结构提供分析数据。

（3）变形监测是人们通过变形现象获得科学知识，检验理论和假设的必要手段。

1.4变形监测的意义

工程建筑物在施工和运营期间，由于受到主观和客观因素的影响，会产生变形，如果变形超过了允许的限度，就会影响建筑物的正常能够使用，严重时会危机建筑物的安全，给社会和人民带来巨大的损失。总的来说，变形监测的意义主要表现在以下两个方面：

（1）实用方面的意义，重点是掌握各种工程建筑物的地质结构的稳定性，为安全诊断提供必要的信息，以便发现问题并采取措施解决问题。

（2）科学方面的意义，能够更好的理解变形的机理，验证有关设计的理论和地壳运动的假说，进行反馈设计和建立有效的预报模型。