变形观测论文

根据变形体的研究范围，可以将变形监测研究队形分为三类：第一类：全球变形研究，如观测全球板块运动、地极移动、地球自转速率的变化、地潮等；第二类：区域性变形研究，如地壳形变观测、城市地面沉降等；第三类：工程和局部形变研究，如观测工程建筑物的三维变形、滑坡提的滑动、地下开采使引动的地表和下沉等。变形是自然界的普遍现象，它是指变形体在各种荷载作用下，其形状、大小及位置在时空域中的变化。变形体的变形在一定范围内被认为是允许的，如果超出允许值，则可能引发灾害。自然界的变形危害现象时刻都在我们周边发生着，如地震、滑坡、岩崩、地表沉陷、火山爆发、溃坝、桥梁与建筑物的倒塌等。

变形观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、对变形体变形形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。其任务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。在精密工程测量中，最具代表性的变形体有大坝、桥梁、高层建筑物、边坡、隧道和地铁等。

变形观测又称为变形测量或变形观测，变形测量则是对设置在变形体上的观测点进行周期性地重复观测，求得观测点各周期相对于首期的点位或高程的变化量。变形体用一定数量的有代表性的位于变形体上的离散点（称观测点或目标点）来代表，观测点的变形可以描述变形体的变形。

变形分类：1）变形体自身的形变。变形体自身的形变包括：伸缩、错动、弯曲和扭转四种变形，2）变形体的刚体位移。刚体位移则含整体平移、整体升降、整体转动和整体倾斜。

变形观测分类：（1）静态变形观测，静态变形是时间的函数，观测结果只表示在某一期间内的变形，静态变形通过周期测量得到。（2）动态变形观测，动态变形指在外力（如风、阳光）作用下产生的变形，它是以外力为函数表示的，动态变形需通过持续观测得到。变形观测对象1）研究全球性变形，如观测全球板块运动、地极运动、地球自转速率变化、地潮等；2）区域性变形研究，如地壳形变观测、城市地面沉降；3）工程和局部性变形研究，工程变形观测一般包括工程（构）建筑物及其设备以及其他与工程建设有关的自然或人工对象，这是本课程研究的主要内容。

工程变形的原因一、自然条件及其变化；二、与建筑物本身相联系的原因；三、勘测设计、施工及运营管理工作做的不合理，也会引起建筑物额外的变形。

变形观测的内容1）垂直位移（沉降）观测2）水平位移观测3）倾斜观测4）裂缝观测5）挠度观测6）日照和风振观测等

变形观测的意义（1）首先是实用上的意义，主要是掌握各种工程建筑物的地质构造的稳定性，为安全诊断提供必要的信息，以便发现问题并采取措施；（2）其次是科学上的意义，包括更好地理解变形的机理，验证有关设计的理论和地壳运动的假说，进行反馈设计以及建立有效的预报模型

对于工程的安全来说：观测是基础，分析是手段，预报是目的。

工程变形观测技术在工程和局部变形观测方面，地面常规测量技术、地面摄影测量技术、特殊和专业的测量手段、以及以GPS为主的空间定位技术等均得到了较好的应用。

(1)常规大地测量方法常规大地测量方法的完善与发展，其显著进步是全站型仪器的广泛使用，尤其是全自动跟踪全站仪（RTS,Robotic Total Stations），有时也叫测量机器人（Georobot）,为局部工程变形的自动观测或室内观测提高了一种良好的技术手段，它可以进行一定范围内无人值守、全天候、全方位的自动观测。实际工程试验表明，测量机器人观测精度可达亚mm级。最大的缺陷是受测程限制，测站点一般都在变形区域的范围之内。

（2）地面摄影测量地面摄影测量技术在变形观测中的应用虽然起步较早，但是由于摄影距离不能过远，加上绝对精度较低，使得其应用受到局限，过去仅大量应用于高塔、烟

筒、古建筑、船闸、边坡体等的变形观测。近几年发展起来的数字摄影测量和实时摄影测量为地面摄影测量技术在变形观测中的深入应用开拓了非常广泛的前景。

（3）特殊的测量手段光、机、电技术的发展，研制了一些特殊和专用的仪器可用于变形的自动观测，它包括应变测量、准直测量和倾斜测量。例如，遥测垂线坐标仪，采用自动读数设备，其分辨率可达0.01mm；采用光纤传感器测量系统将信号测量于信号传输合二为一，具有很强的抗雷击、抗电磁干扰和抗恶劣环境的能力，便于组成遥测系统，实现在线分布式观测。

（4）GPS空间定位技术。GPS用于变形观测的作业方式可划分为周期性和连续性（Episodic and Continuous Mode）两种模式。

（5）3D激光扫描技术三维激光扫描技术是上世纪九十年代中期开始出现的一项高新技术，是继GPS空间定位系统之后又一项测绘技术新突破。它通过高速激光扫描测量的方法，大面积高分辨率地快速获取被测对象表面的三维坐标数据。可以快速、大量、高精度地获取空间点位及其变化信息。