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GPS在变形监测中的应用

摘要：由于GPS 可以向全球任何用户全天候地连续提供高精度的三维坐标、三维速度和时间信息等技术参数, 目前在各类变形监测中已得到了广泛的应用。本文简要介绍了GPS 变形监测技术的概况, 详细总结了GPS 技术应用于变形监测的监测方案设计, 监测网的数据处理方法以及变形分析的方法, 最后给出的GPS 技术在某城市地面沉降监测中的应用实例, 充分说明了GPS 定位技术是一种很有前途的变形监测方法。

关键字：GPS; 变形监测; 应用现状; 发展趋势

1 概述

全球定位系统( Global Positioning System, 简称GPS)是美国从20 世纪70 年代开始研制的用于军事部门的新一代卫星导航与定位系统, 历时20 年, 耗资200 多亿美元, 分三阶段研制, 陆续投入使用, 并于1994 年全面建成。GPS 是以卫星为基础的无线电卫星导航定位系统, 它具有全能性、全球性、全天候、连续性和实时性的精密三维导航与定位功能, 而且具有良好的抗干扰性和保密性。GPS 技术由于可以向全球任何用户全天候地连续提供高精度的三维坐标、三维速度和时间信息等技术参数,目前在各类变形监测中已得到了广泛的应用, 包括城市地面沉降变形监测、大坝变形监测、桥梁变形监测、滑坡监测、高层建筑物变形监测、矿区变形监测等。许多测绘学者经过研究表明, 利用GPS 进行变形监测时可获得小于±2mm 精度的水平位移观测矢量, 高程的测量也可获得不大于±10mm 的精度。因此, GPS 技术不仅可以满足变形监测工作的精度要求, 而且有助于监测工作的自动化与实时化。GPS 变形监测获得的变形监测结果与GPS 接收机、数据处理软件、起算数据的精度、采样率的选择、同步观测的卫星数等有很大的关系。

2 变形监测技术概述

变形监测技术包括常规大地测量技术、特殊变形测量技术、摄影测量技术和GPS技术。在20世纪80年代以前,变形监测主要是采用常规大地测量和某些特殊测量技术。常规大地测量, 是采用经纬仪、水准仪、测距仪、全站仪等常规测量仪器测定点的变形值, 其优点是: ①能够提供变形体整体的变形状态; ②适用于不同的监测精度要求、不同形式的变形体和不同的监测环境; ③可以提供绝对变形信息。但外业工作量大, 布点受地形条件影响, 不易实现自动化监测。特殊测量手段包括应变测量、准直测量和倾斜测量, 它具有测量过程简单、可监测变形体内部的变形、容易实现自动化监测等优点, 但通常只能提供局部的和相对的变形信息。

摄影测量技术包括地面摄影测量技术和航空摄影测量技术。近10余年来, 近景摄影测量在隧道、桥梁、大坝、滑坡、结构工程及高层建筑变形监测等方面得到了应用, 其监测精度可达到mm级。与其他变形监测技术相比较, 近景摄影测量的优点是: ①可在瞬间精确记录下被摄物体的信息及点位关系; ②可用于规则、不规则或不可接触物体的变形监测; ③相片上的信息丰富、客观而又可长期保存, 有利于进行变形的对比分析; ④监测工作简便、快速、安全。近几年发展起来的数字摄影测量技术, 也在建筑物及滑坡等变形监测中得到了成功的应用, 并显示出良好的应用前景。此外, 空中摄影测量技术亦在较大范围的地面变形监测中得到了应用。但由于摄影距离不能过远, 且大多数的测量部门不具备摄影测量所需的仪器设备, 摄影测量技术在变形监测中的应用尚不普及。GPS技术的应用给测量技术带来了一场深刻的革命。据资料介绍, 国外从20世纪80年代开始用GPS进行变形监测。从90年代以来, 世界上许多国家纷纷布设地壳运动GPS监测网, 为地球动力学研究和地震与火山喷发预报服务。例如, 日本国土地理院从1993年开始了GPS连续观测网的筹建工作, 到1994年日本列岛已建立由210个GPS连续观测站组成的连续监测系统(COSMOS) , 目前的观测站总数已发展到1000多个。该系统于1994年10月1日正式起用, 10月4日就监测到北海道东部近海811级大地

震, 并清晰地记录了地震前后的地壳形变。此后, 又成功地捕捉到三陆远海地震及兵库县南部地震的地壳形变。1995年1月17日, 在日本阪神712级大地震后, 该系统在进行快速、准确、精细地监测与分析地壳运动方面起到了很大的作用。GPS技术是监测地壳形变和板块运动的有效手段。我国在利用GPS进行地壳形变监测方面起步较早。从1990年开始, 先后建立了多个全国性的GPS监测网(包括中国地壳运动观测网络、国家GPSA级网等) 和主要活动带的区域性GPS监测网(包括青藏和喜马拉雅山地区、川滇地区、河西和阿尔金地区、新疆和塔里木地区、华北地区和福建沿海地区的GPS监测网等) , 进行了多期的复测和连续观测,并利用这些资料首次建立了定量的中国大陆及其周围地区地壳运动的速度场, 给出了中国大陆地壳水平运动的基本特征, 得到了中国地壳水平运动呈现明显的非均匀性, 西强东弱, 西部地区的地壳运动受印度板块强烈冲击呈现南北向缩短、东西向伸展、有明显块体特点等重要结论。在大坝外观变形监测方面, 已成功地建立GPS自动化监测系统。我国在青江隔河岩大坝建立的GPS自动化变形监测系统, 由数据采集、数据传输、数据处理与分析3大部分组成。数据传输部分及时准确地传输观测资料及有关信息(观测值、卫星星历) 到控制中心, 也能在总控室中对各接收机进行遥控(譬如:开机、关机、改时段长度、设置采样率、截止高度角等参数) 。数据处理及管理部分主要由总控软件、数据自动处理软件、自动变形分析软件和数据库管理等部分组成。该系统曾在1998年长江抗洪中发挥了重要作用。在GPS用于滑坡变形监测方面, Ding X L 于1999年提出了一机多天线的思想并成功研制了一机多天线GPS变形监测系统, 它不改变目前已有的GPS接收机的结构, 而通过一个附加的GPS信号分时器来实现一机多天线。这一思想在设计上是多天线阵列与接收机的连接使用一个时分单通连接开关, 即GPS多天线转换开关GMS(GPSMultiOantenna Switch) , 它能与任意多个GPS天线相连。实践证明, 采用一机多天线GPS系统, 不仅可大大节省硬件设备费用的投入, 而且能够有效地应用于滑坡和大坝等局部变形监测。

3 GPS在变形监测中的应用现状

经过近十年的迅速发展,GPS观测边长相对精度已经能够达到10-9,比传统大地测量精度提高了3个量级。GPS技术在变形监测方面主要应用于以下领域:首先,利用GPS技术解决了常规观测中需要多种观测的问题,观测结果能充分反映滑坡的全方位活动性,是监测滑坡变形、掌握滑坡发育规律的切实可行的技术;其次,该技术可对大型建筑物位移实时监测,具有受外界影响小、自动化程度高、速度快、精度较高等优点,可以全天候测量被测物体各测点的三维位移变化情况,找出被测物体三维位移的特性规律,为大型建筑物的安全营运、维修养护提供重要的参数和指导;第三,GPS精密定位技术不仅可以满足水库大坝外观变形监测工作

的精度要求,而且有助于实现监测工作的自动化。另外,GPS技术还应用于地面、海上勘探平台及高层建筑物等的沉陷观测中。

GPS在变形监测中的应用特点

1)测站间无需同时通视。对于传统的地表变形监测方法,点之间只有通视才能进行观测,而运用GPS测量的一个显著特点就是点之间无需保持通视,只需保证测站上空开阔即可。

2)可同时提供监测点的三维位移信息。在运用传统方法进行变形监测时,平面位移和垂直位移是采用不同方法分别进行监测,这样不仅监测的周期长、工作量大,而且监测的时间和点位也很难保持一致,为变形分析增加了难度。采用GPS可同时精确测定监测点的三维位移信息。

3)可以全天候监测。GPS测量不受气候条件限制,不论起雾刮风还是雨雪天气,均可正常监测,

配备防雷电设施后,GPS变形监测系统便可实现长期的全天候观测。

4)监测精度高。GPS可以提供1×10-6甚至更高的相对定位精度[2]。

5)操作简便,易于实现监测自动化。GPS接收机的自动化程度已越来越高,且体积越来越小, 重量越来越轻,便于安置和操作。同时,GPS接收机为用户准备了必要的接口,用户可以较为方便地利用各监测点,建成无人值守的自动监测系统,实现从数据采集、传输、处理、分析、报警到入库的全自动化。

6)GPS大地高用于垂直位移测量[3]。用于GPS定位获得的是大地高,而用户需要的是正常高或正高,它们之间有以下关系

式中,hz为大地高,Hd为正常高,ξ为高程异常,N为大地水准面差距。由于高程异常和大地水准面差距的确定精度较低,从而导致转换后的正常高或正高的精度差。但是,在垂直位移监测中,我们关心的只是高程的变化,对于工程的局部范围而言,完全可以用大地高的变化来

进行垂直位移监测。

GPS用于变形监测的作业方式

GPS用于变形监测的作业方式可分为周期性和连续性两种模式。周期性变形监测与传统的变形监测网没有多大区别,因为有的变形体的变形极为缓慢,在局部时间域内可以认为是稳

定的,其监测频率有的是几个月,有的甚至长达几年。此时,采用GPS静态相对定位法进行测量,数据处理与分析一般都在事后。在周期性监测方面,利用GPS技术的最大屏障还是变形基准的选择与确定。连续性变形监测指的是采用固定监测仪器进行长时间数据采集,获得变形数据序列。虽然连续性变形监测模式也是对测点进行重复性的观测,但其观测数据是连续的,具有较高的时间分辨率。根据变形体的不同特征,GPS连续性变形监测可采用静态相对定位和动态相对定位两种数据处理方法进行观测,一般要求变形响应的实时性,它对数据解算

和分析提出了更高要求。在动态监测方面,我们一般采用激光干涉仪测定建筑结构的振动特性,但随着建筑物高度的增加,以及连续性、实时性和自动化监测程度要求的提高,常规测量技术越来越受到局限。GPS作为一种新方法,由于其硬件和软件的发展和完善,特别是高采样率

GPS接收机的出现,在动态特性和变形监测方面已表现出独特的优越性。

4 GPS变形监测方案的选择与设计

4.1 变形监测模式

根据被监测对象的特点,有3 种不同作业和监测模式: 周期性重复测量、固定连续GPS 测站阵列和实时动态监测。周期性重复测量在建筑物的变形监测中是最常用的, 每一个周期测量测点之间的相对位置( 类似于控制测量) , 通过计算两个观测周期之间相对位置的变化来测定变形, 采用静态相对定位的方式获得基线向量, 然后采用网平差, 并对观测质量进行分析和控制, 以获得监测点的坐标; 最后, 根据监测点的两期坐标差采用统计检验的方法来确定该坐标量是否为变形量。在一个变形监测工程中, 我们首先要根据所要监测的建筑物或构筑物的自然条件及其变化, 建筑物本身的原因, 以及勘测、设计、施工和运等各方面的原因, 来确定它的监测模式, 分析建筑物发生变形的主要原因, 预测该建筑物的变形规律,

以便设计最好的监测方法。例如在矿区的地表变形监测与城市地面沉降变形监测中, 以地表的沉降观测为主; 在大坝变形监测与滑坡监测中, 需要在重点和敏感地区布设永久观测点

进行连续的GPS 观测; 大桥在荷载作用下的快速变形需要的采样密度高, 并且要计算每个

历元的位置等。

4.2 GPS变形监测网的设计

在进行GPS 变形监测时, 首先要符合《全球定位系统GPS 测量规范( 规程) 》, 还要根据国家标准《工程测量规范》变形观测的等级划分及精度。建( 构) 筑物的安全监测,其观测中误差一般应小于允许变形值1/10~1/20。变形监测网中的基准点应埋设在建( 构) 筑物变形影响之外, 观测方便并且不受施工影响的地方。监测点应布设在被监测对象内有代表性的、变形敏感部位的地点, 使监测点的变化能真正反映建( 构) 筑物的变形状况。实地埋设基准点与监测点时一定注意避免点附近有雷达站、电台、高大建筑物及大面积的水域等, 以减少噪声与地面反射的影响。因为多路径效应难以用模型来削弱, 最好的方法是采取预防措施。GPS 变形监测网基准点和监测点选定后, 观测方案的拟定对整个GPS 网的精度起到重要的作用,试验表明,较好的观测方案有: ①多台GPS 接收机的同步观测方案; 如果实际情况

允许,最好做到每点1 机进行同步观测; ②多期观测应做到每期观测时GPS 接收机台数不变, 接受机的型号不变; ③每期观测时应选择最佳卫星分布且卫星较多的时段,如能够注意到相同或相似的分布状态则更好; ④基准点间以及基准点与变形点之间距离不宜超出5km。有条件的地方最好引入高级GPS 点的WGS- 84 坐标作为GPS 变形监测网的位置基准,提高基线解算的精度。采样率的选择根据所需要的精度进行, 常以10~20s一次为宜。通常认为数据采样期间监测点不发生变形, 即认为天线处于静止状态。

5 GPS测量的误差分析

在GPS 测量中, 影响观测精度的主要误差, 按误差的性质, 可分为系统误差和偶然误差两

大类。系统误差主要包括卫星钟差、接收机钟差、卫星轨道误差、电离层折射误差、对流层折射误差等; 偶然误差主要包括多路径效应引起的误差、测量观测误差等。对于系统误差, 可以通过在数据处理的数学模型中引入未知参数求解、建立系统误差模型计算改正数、同步观测数据求差等方法, 进行消除或消弱其影响; 对于偶然误差, 主要是通过增加观测次数、延长观测时间、改进观测条件等方法, 减弱其影响。如果按误差来源分类, GPS 测量误差又可分为与GPS 卫星有关的误差、与GPS 信号传播路径有关的误差和与接收设备有关的误差三类。应具体分析GPS 测量的各种误差大小和消除或减弱各项误差的方法, 为各等级GPS 观测方法的研究提供理论基础。

4 GPS用于变形监测的发展趋势

根据对国内外GPS变形监测的现状分析和对变形监测的客观要求, 可将GPS变形监测的发展

趋势概括为以下几个方面:1) 建立GPS变形监控在线实时分析系统对于大坝、大型桥梁、高层建(构)筑物、滑坡和地区性地壳变形监测, 研究建立技术先进而又实用的GPS变形监控在线实时分析系统是一个重要的发展趋势。这种系统由数据采集、数据传输和数据处理与分析等几个主要部分组成, 可以使监测数据得到及时地分析和处理, 从而实时地评价变形的现

状和预测其发展趋势, 为灾害发生的可能性分析与预报提供科学依据, 这对处于活跃阶段

的滑坡体变形及断层的相对运动监测具有特别重要的意义。由于建立连续运行的GPS网络系统进行大坝和滑坡等变形监测, 成本较为昂贵, 因此, 研究低成本的GPS一机多天线变形在线实时监测分析系统也一个颇有实际意义的研究方向。2) 建立“3S” (GPS、GIS、RS) 集成变形监测系统随着计算机技术、无线电通讯技术、空间技术及地球科学的迅猛发展, “3S”(GPS、GIS、RS) 技术已从各自独立发展进入相互集成融合的阶段。“3S”技术集成, 可为分析、研究包括变形信息在内的各种灾变信息之间的相互关系提供技术支撑, 特别是时态GIS ( Temporal GIS,简称TGIS)技术的应用, 它可以描述四维空间的地质现象, 除具有一般

GIS的功能外, 还能够记载研究区域内各种地质现象随时间的演绎过程, 这对滑坡等地质灾害的监测预报具有非常重要的作用。因此, 研究“3S”集成变形监测系统, 也是变形监测技术的重要发展趋势之一。

3) 建立GPS与其他变形监测技术集成组合的综合变形监测系统

为克服GPS技术用于变形监测的不足和局限性, 根据变形监测的对象和目的, 将GPS与其他变形监测技术(如IN2SAR、摄影测量和特殊变形测量技术等) 集成组合形成综合变形监测系统, 可实现不同监测技术之间的优势互补。例如, 将GPS与INSAR集成组合成GPS/ INS变形监测系统,可从离散点位测定进入到四维形变场( x, y, z, t) 的整体动态精确测定, 使GPS 变形监测技术应用范围更加广阔。现在GPS等空间测地技术不仅可以应用于水库大坝及各种滑坡的精密外观形变监测, 而且已经用于研究板块运动、亚板块运动等问题, 这在过去是不敢想象的。GPS等空间测地技术集成组合应用于大范围、整体性的地壳运动监测, 将使地壳形变观测在空间域的控制能力和分辨能力方面得到极大地提高, 这也为GPS等空间测地技术用于大型工程的变形监测带来了新的机遇, 为推进高精度变形监测的研究注入新的活力。

4) 将小波分析理论用于GPS动态变形分析

为了克服经典Fourier分析不能描述信号时频特征的缺陷, 可将小波变换用于GPS动态变形分析, 即利用小波变换的多分辨率特性, 实现GPS动态监测数据的滤波、变形特征信息的提取以及不同变形频率的分离。通过小波变换提取变形特征的研究工作已经起步, 但尚未取得实质性的研究成果。在第21届国际大地测量与地球物理联合会( IUGG)大会上, 国际大地测量协会( IAG)将“小波理论及其应用”确定为大地测量新理论的研究方向之一。在1999年召开的第22届IUGG大会上, “小波理论及其在大地测量和地球动力学中的应用”再次被IAG确定为GIV分会(大地测量理论与方法)的新的研究课题。由此可见开展小波理论及其应用研究的重要性。小波分析为高精度变形特征提取提供了一种数学工具, 可解决其他方法无法解决的难题, 对非平稳信号消噪有着其他方法无法比拟的优点。因此, 小波分析理论在GPS动态变形监测的数据处理与分析方面将可发挥重要作用。

5 结束语

GPS以其连续、实时、高精度、全天候测量和自动化程度高等优点, 在地壳形变和工程及灾害监测中的应用将越来越广泛。GPS用于变形监测, 其总的发展趋势是针对不同的监测对象和监测目的, 研究建立技术先进而又实用的GPS在线实时监测分析系统和基于GPS与其他技术(GIS、RS、IN2SAR、摄影测量和特殊变形测量技术等) 集成组合的综合性的变形在线实时分析系统。GPS应用于大坝和滑坡体等的外观变形监测, 与传统的地面测量技术相比有其独特的优越性, 但是成本亦较为昂贵。因此, 研究低成本的GPS一机多天线变形在线实时监测系统有其实际意义。此外, 应当重视研究如何提高GPS垂直位移的监测精度, 使之能与水平位移的监测精度相匹配, 从而使GPS可以同时测定三维位移的优越性得到更有效的发挥。

交通学院测绘工程系

21309210 韩伟

基坑变形监测技术方案设计

基坑变形监测技术方案一、工程概况本工程由一幢门字形酒店、六幢不同高度公寓和整体地下车库组成，总占地面积约30000m 2，总建筑面积约23 万m 2，地下建筑面积约8.7 万m 2。本工程基坑总面积约29300m 2，东西向长约300～400m，南北方向长约40～110m。基坑总延长线为785m，地下室为三层，基坑开挖深度为-18.2m、-18.7m，管线分布复杂。基坑北侧紧邻海河，南侧是车流量较大的公路，海河水位的变化及张自忠路面动荷载的干扰都将是某基坑监测的难点。基坑监测等级为一级，监测手段众多，监测内容、监测工作量及监测难度均较大。二、依据及原则 1. 《建筑变形测量规程》（JGJ/T8-97） 2. 《工程测量规范》（GB50026-93） 3. 《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99 4. 《国家一、二等水准测量规范》（GB12897-93） 5. 《天津市建筑地基基础设计规范》（TBJ1-88）依据规范和天津市建设主管部门对建筑物基坑施工相关文件的要求，以及基坑设计的相关要求；为确保建筑物地下基坑施工及周边环境的安全性和可靠性，使在基坑开挖和施工期间的变形得到有效控制，保证其不对基坑自身及周边环境造成破坏性的影响，用科学的数据指导基坑信息化施工，保证施工安全。

三、基坑监测项目为了及时收集、反馈和分析周围环境要素在施工中的变形信息，实现信息化施工并确保施工安全，综合本工程周边环境状况及围护结构和支护体系的特点，遵照设计的相关要求，本工程共进行如下几项基坑监测工作： 1、周边环境监测 A、地下管线变形监测； B、基坑外道路变形监测； C、基坑外地下潜水水位监测； D、基坑外承压水水位监测； E、基坑外土体水平位移（测斜）监测； F、基坑外土体表面变形监测； G、海河堤岸变形（沉降、变形）监测； 2、围护结构监测 A、围护桩桩体水平位移（测斜）监测； B、围护桩桩顶变形（沉降、位移）监测； C、围护桩内、外侧水土压力监测； D、围护桩的竖向钢筋应力监测； 3、支撑体系和立柱监测 A、支撑轴力监测； B、钢格构柱及立柱角钢应力监测； C、立柱位移和沉降监测；

水库大坝表面变形自动化监测新技术

水库大坝表面变形自动化监测新技术徐忠阳（索佳公司北京代表处，北京 100004）一、引言有关资料标明，我国河川年径流量总量约2780Gm3，水能资源十分丰富，其中理论蕴藏量为676GW，可开发为378GW，为世界第一位。为了充分利用这些水利和水能资源，新中国刚成立时，政府就十分注意兴修水利，造福人类，到目前已建水库堤坝约8.7万座，其中绝大部分（约8万座）建于20世纪50～70年代。但是，由于历史原因，有相当部分水库堤坝未按基本程序办事，是靠群众运动建造的，因此存在工程质量差、安全隐患多的问题。经过几十年的运行，已经到了病险高发期。水利工程即可以造福人类，如管理不善也会给社会带来惨重灾难和巨大的经济损失。历史上因水库溃坝给下游造成的毁灭性灾难并不鲜见。因此加强水库大坝的安全管理必不可少，其中大坝变形监测就是大坝安全管理的重要内容之一。二、目前水库大坝变形监测的主要技术手段目前，在大坝安全监测技术规范中，主要有《土石坝安全监测技术规范》和《混泥土坝安全监测技术规范》。 1、土石坝安全监测技术简介在《土石坝安全监测技术规范》中，把大坝的变形监测内容分为：表面变形、内部变形、裂缝及接缝、混泥土面板变形及岸坡位移。大坝表面变形监测主要分为竖向位移监测和水平位移监测。（1）竖向位移监测的方法主要是精密水准法，或连通管（静力水准）法；（2）水平位移又分为横向（垂直坝轴线）位移和纵向（平行于坝轴线）位移。 a. 横向位移的监测方法主要是视准线法（活动标法、小角法、大气激光准直法等）；有必要且有条件时，可用三角网前方交会法观测增设工作基点（或位移测点）的横向水平位移。 b. 纵向水平位移观测，一般用因钢尺测量，或用普通钢尺加改正系数，有条件时可用光电测距仪测量。（3）混泥土面板变形及岸坡位移监测的技术方法与大坝表面变形监测基本相同。 2、混泥土坝安全监测技术简介《混泥土坝安全监测技术规范》规定：变形监测项目主要有坝体变形、裂缝、接缝以及坝基变形、滑坡体及高边坡的位移等。（1）坝体、坝基、滑坡体及高边坡的水平位移监测 a. 重力坝或支墩坝坝体和坝基水平位移一般采用引张线法、真空激光准直法和垂线法监测。对于短坝，条件有利时也可用视准线法或大气激光准直法。

桥梁工程变形监测方案

桥梁工程变形监测方案一、概述大型桥梁，如斜拉桥、悬索桥自20世纪90年代初期以来在我国如雨后春笋般的发展。这种桥梁的结构特点是跨度大、塔柱高,主跨段具有柔性特性。在这类桥梁的施工测量中,人们已针对动态施工测量作了一些研究并取得了一些经验。在竣工通车运营期间,如何针对它们的柔性结构与动态特性进行监测也是人们十分关心的另一问题。尽管目前有些桥梁已建立了了解结构内部物理量的变化的“桥梁健康系统”,它对于了解桥梁结构内力的变化、分析变形原因无疑有着十分重要的作用。然而,要真正达到桥梁安全监测之目的,了解桥梁的变化情况,还必须及时测定它们几何量的变化及大小。因此,在建立“桥梁健康系统”的同时,研究采用大地测量原理和各种专用的工程测量仪器和方法建立大跨度桥梁的监测系统也是十分必要的。二、变形监测内容根据我国最新颁发的“公路技术养护规范”中的有关规定和要求,以及大跨度桥梁塔柱高、跨度大和主跨梁段为柔性梁的特点,桥梁工程变形监观测的主要内容包括: 1) 桥梁墩台沉陷观测、桥面线形与挠度观测、主梁横向水平位移观测、高塔柱摆动观测； 2) 为了进行上述各项目的测量,还必须建立相应的水平位移基准网与沉陷基准网观测。三、系统布置 1）桥墩沉陷与桥面线形观测点的布置桥墩(台)沉陷观测点一般布置在与墩(台)顶面对应的桥面上；桥面线形与挠度观测点布置在主梁上。对于大跨度的斜拉段,线形观测点还与斜拉索锚固着力点位置对应；桥面水平位移观测点与桥轴线一侧的桥面沉陷和线形观测点共点。 2）塔柱摆动观测点布置塔柱摆动观测点布置在主塔上塔柱的顶部、上横梁顶面以上约1.5ｍ的上塔柱侧壁上,每柱设2点。 3）水平位移监测基准点布置水平位移观测基准网应结合桥梁两岸地形地质条件和其他建筑物分布、水平位移观测点的布置

变形监测技术与应用

1.什么是变形? .什么是变形监测?变形监测的目的是什么?变形监测的意义? 变形监测的主要内容有哪些? 答：变形是物体在外来因素作用下产生的形状和尺寸的改变。变形监测是对被监测的对象或物体进行测量以确定其空间位置及内部形态随时间的变化特征。目的：1、分析和评价建筑物的安全状态。2、验证设计参数。3、反馈设计施工质量。4、研究正常的变形规律和预报变形的方法。意义：1、对于机械技术设备：则保证设备安全、可靠、高效地运行：为改善产品质量和新产品的设计提供技术数据。 2、对于滑坡：通过监测其随时间的的变化过程：可进一步研究引起滑坡的成因：预报大的滑坡灾害。 3、通过对矿山由于矿藏开挖引起的实际变形的观测：可以控制开挖量和加固等方法：避免危险性变形的发生：同时可以改进变形预报模型。 4、在地壳构造运动监测方面：主要是大地测量学的任务。但对于近期地壳垂直和水平运动等地球动力学现象、粒子加速器、铁路工程也具有重要的工程意义。内容：现场巡视、环境量监测、位移监测、渗流监测、应力、应变监测、周边监测。 2.变形监测技术的发展趋势。答：由于变形监测的特殊要求：一般不允许监测系统中断监测：就要求监测系统能精确、安全、可靠长期而又实时地采集数据：而传统的设备难以满足要求：因此：科研人员在现有自动化监测技术的基础上：有针对性的研发精度高、稳定性好自动化监测仪器和设备。这方面成果有：自动化监测技术、光纤传感检测技术、CT技术的应用、GPS 在变形监测中应用、激光技术的应用、测量机器人技术、渗流热监测技术、安全监控专家系统 3. 变形监测工作有何特点：常用变形监测技术方法有哪些? 答：特点：1、周期性重复观测2、精度要求高3、多种观测技术的综合运用4、监测网着重于研究点位的变化。测量技术：1、常规大地测量方法。如：三角测量、交会测量、水准测量。2、专门的测量方法。如：视准线、引张线测量方法。3、自动化监测方法。4、摄影测量方法。5、GPS等新技术的应用。 4. GPS用于变形测量有何优点? 答：速度快、全天候观测、测点间无需通视、自动化程度高：能进行同步变形监测：并实现了数据采集、传输、处理、分析、显示、存储等：测量精度可达到亚毫米级。6.变形观测中观测精度是如何确定的? 变形观测中确定观测周期的原则：答：如果观测的目的是为了使变形值不超过某一允许的数值而确保建筑物的安全：则其观测的中误差应小于允许变形值的十分之一~二十分之一：如果观测的目的是为了研究其变形的过程：则其中误差应比这个数小得多。当存在多个变形监测精度要求时：应根据其最高精度选择相应的精度等级：当要求精度低于规范最低精度要求时：宜采用规范中规定的最低精度。变形监测的周期应以能系统反映所测变形的变化过程且不遗漏其变化时刻为原则：根据单位时间内变形量的大小及外界影响因素确定。 7.为什么要对变形监测资料进行检核?检核的方法有哪些? 答：资料分析工作必须以准确可靠的的监测资料为基础：在计算分析之前：必须对实测资料进行校核检验：对监测系统和原始资料进行考证。这样才能得到正确的分析成果：发挥监测资料应有的作用。校核方法：任意观测元素：如高差、方向值、偏离值。倾斜值等/：在野外观测中均具有本身的观测校核方法：可参考有关的规范要求。进一步校核是在室内所进行的工作：具体有：1、校核各项原始记录检查各次变形值的计算是否有误。可通过不同方法的验算、不同人员的重复计算来消除监测资料中可能带有的错误。2、原始资料的统计分析。可采用统计方法进行粗差检验。3、原始实测值的逻辑分析。根据监测点的内在物理意义来分析原始实测值的可靠性。 8.如何用一元线性回归分析法对变形资料进行检核? 答：1、利用式求得变量y和x的相关系数：查阅相关系数的临界值表：判断y和x线性相关是否密切。2、利用式na+[x]b-[y]=0[x]a+[xx]b-[xy]=0 (n：观测值的个数、[]：求和计算：求回归方程=a+bx的回归系数a,b,建立回归方程。3、在回归直线两侧根据2s画两条平行线：检查新的变形值是否出现在这两条直线所夹的区间内：当观测值超出这一区间时：应作专门分析。 9.变形观测资料整理的主要内容包括哪些?成果表达的形式有哪些? 答：内容：1、收集资料：如工程或观测对象的资料、考证资料、观测资料及有关文件等。2、审核资料：如检查收集的资料是否齐全：审查数据是否有误或精度是否符合要求：对间接资料进行转换计算：对各种需要修正的资料进行计算修正：审查平时分析的结论性意见是否合理等。3、填表和绘图：将审核过的数据资料分类填入成果统计表：绘制各种过程线、相关线、等值线图等：按一定顺序进行编排。 4、编写整理成果说明：如工程或其他观测对象情况、观测工作情况、观测成果说明等。成果：文字、表格、图形：也可采用现代科技如多媒体技术、仿真技术、虚拟现实技术进行表达。变形监测、分析、预报的技术报告和总结是最重要的成果。 13.工程建筑物变形的原因是什么?工程建筑物变形监测的内容及意义是什么? 答：原因：建筑的自重、使用中的动载荷、振动或风力因素引起的附加载荷、地下水位的升降、地质勘探不充分、设计错误、施工质量差、施工方法不当等。内容：1、垂直位移监测2、水平位移监测3、倾斜观测4、裂缝观测5、挠度观测6、摆动和转动观测意义：1、掌握建筑物的稳定性：为安全运行诊断提供必要的信息：以便及时发现问题并采取措施。2、理解变形的

现代变形监测重点内容与思考题答案

第1章变形监测概述一、什么是工程建筑物的变形？对工程建筑物进行变形监测的意义何在？工程建筑物的变形：由于各种相关因素的影响，工程建筑物及精密设备都有可能随时间的推移发生沉降、位移、挠曲、倾斜及裂缝等现象，这些现象统称为变形。变形监测：利用专门的仪器和设备测定建（构）筑物及其地基在建（构）筑物荷载和外力作用下随时间而变形的测量工作。内部变形监测内容主要有工程建筑物的内部应力、温度变化的测量，动力特性及其加速度的测定等；外部变形监测又称变形观测，其主要内容有建（构）筑物的沉降观测、位移观测、倾斜观测、裂缝观测、挠度观测等。意义：通过变形监测，可以检查各种工程建筑物及其地质构造的稳定性，及时发现问题，确保工程质量和使用安全；更好地了解建（构）筑物变形的机理，验证有关工程设计的理论和地壳运动的假说，建立正确的变形预报理论和方法；以及对某种工程的新结构、新材料和新工艺的性能作出科学的客观评价。二、工程建筑物产生变形的主要原因，及变形的分类？原因：(1) 自然条件及其变化：建筑物地基的工程地质、水文地质、大气温度的变化，以及相邻建筑物的影响等。 (2) 与建筑物本身相联系的原因：如建筑物本身的荷重、建筑物的结构、形式以及动荷载的作用、工艺设备的重量等。 (3) 由于勘测、设计、施工以及运营管理方面的工作缺陷，还会引起建筑物产生额外变形。分类：(1)按变形性质可以分为周期性变形和瞬时变形(2)按变形状态则可分为静态变形和动态变形三、变形监测的主要任务和目的？任务：是周期性地对拟定的观测点进行重复观测，求得其在两个观测周期间的变化量；或采用自动遥测记录仪监测建（构）筑物的瞬时变形。目的：(1)监测——以保证建（构）筑物的安全为目的，通过变形观测取得的资料，可以监视工程建筑物的变形的空间状态和时间特性；在发生不正常现象时，可以及时分析原因，采取措施，防止事故发生，以保证建（构）筑物的安全。（变形的几何分析） (2)科研——以积累资料、优化设计为目的，通过施工和运营期间对建筑物的观测，分析研究其资料，可以验证设计理论，所采用的各项参数与施工措施是否合理，为以后改进设计与施工方法提供依据。（变形的物理解释）四、高层建筑的主要变形特点？（1）基础较深，需进行基坑回弹测量（2）沉降量较大，需进行沉降观测（3）楼体高力矩大，需进行倾斜观测（4）风荷载大，需进行风振测量（5）墙体温差大，需进行日照变形观测五、制约变形监测质量的主要因素有哪些？（1）观测点的布置；（2）观测的精度与频率；（3）观测所进行的时间。六、确定变形监测精度的目的和原则？变形监测的精度，取决于建筑物预计的允许变形值的大小和进行观测的目的。如何根据允许变形值来确定观测的精度，因其与观测条件和待测建（构）筑物的类型以及观测的目的相关。七、确定变形监测的频率主要由哪些因素决定？应遵循什么原则？（一）因素:观测的频率取决于变形值的大小和变形速度，同时与观测目的也有关系。（二）原则: 1.变形监测的频率应以既能系统地反映所测变形的变化过程，又不遗漏其变化的时刻为原则，根据单位时间内变形量的大小及外界因素的影响来确定。

变形监测技术要求

针对目前变形监测项目应符合以下规范要求基坑开挖对临近轻轨高架结构的影响主要集中在以下方面：一是坑外土体的位移；二是既有高架桥与基坑相对位置的关系；三是轻轨高架上下部的结构关系；四是轻轨高架的结构基础和埋深情况。五是轻轨高架自身的结构自重和轻轨高架中动载荷的控制与变化情况等。基坑周边轻轨高架在基坑开挖中的变形情况是复杂的，变形的原因是多元的，变形的效果是动态的。在实践工程中，基坑开挖将要造成土体的不均匀沉降和水平方向的位移，不仅要做好岩土工程计算，制定可行性基坑开挖方案，同时还要做好变形监测工作，防止各种因素对轻轨高架桥产生的影响。对于建筑基坑施工对周边轻轨高架的变形影响，高程和平面控制可参考规范二级要求。变形监测应设置平面和高程基准点，要求设置在变形区域以外，位置稳定、易于长期保存的地方，并应定期复测。复测周期应视基准点所在位置的情况而定，在建筑基坑施工过程中宜1~2月复测一次，点位稳定后宜每季度或每半年复测一次。 1、沉降观测的高程基准点不应少于3个，应与工作基点形成闭合环或附合线路。高程基准点和工作基点布设应避开交通干道主路、地下管线、仓库堆栈、水源地、河岸、松软填土、滑坡地段、机器震动区以及其他可能使标石、标志易遭腐蚀或破坏的地方，其点位与邻近建筑的距离应大于建筑基础最大宽度的2倍。当使用静力水准测量方法测量沉降时，用于联测观测点的工作基点宜与沉降观测点设在同一高程面上，偏差不应超过±1cm。不能满足这一要求时，应设置上下高程不同但位置垂直对应的辅助

点传递高程。实际工作中采用精度不低于1mm级水准仪配合铟瓦尺或条码尺进行水准测量，观测方式其中高程控制测量、工作基点联测及首次观测值应采用往返测或单程双测站法，其他各次沉降观测点可采用单程观测或单程双测站法。起始点高程宜采用测区原有高程系统。较小规模的监测项目可假定高程系统，较大规模的项目宜与国家水准网联测。二级水准视线长度应≤50m，前后视距差≤2.0m，前后视距差累积≤3.0m，视线高度（下丝）≥0.3m。用数字水准仪观测时最短视线长度不宜小于3m，最低水平视线高度不应低于0.6m。限差要求往返较差及附合或环线闭合差≤1.0√n（mm），单程双测站所测高差较差≤0.7√n（mm），检测已测段高差之差≤1.5√n（mm）。ｎ为测站数。用于运营阶段的结构、轨道和道床的垂直沉降监测点高程中误差±0.5mm,相邻监测点高程中误差±0.3mm。同一项目在不同周期进行变形监测应采用相同的观测路线和观测方法，使用相同的仪器和设备，并应固定观测人员。首次观测应独立观测2次取平均值作为初始值。监测频率可按照设计要求结合基坑施工进度进行拟定，当发生较大沉降时可加密监测频率；连续一个月沉降趋势趋于稳定状态（无沉降差，纯属仪器误差）的情况下，可要求减少监测频率。在项目开始前和结束后应对使用的水准仪、水准标尺进行检验，二级水准观测仪器ｉ角不得大于１５”。水准仪i角的测定办法，如图所示：

桥梁工程变形监测.doc

§13—4 桥梁工程变形监测一、概述大型桥梁，如斜拉桥、悬索桥自20世纪90年代初期以来在我国如雨后春笋般的发展。这种桥梁的结构特点是跨度大、塔柱高,主跨段具有柔性特性。在这类桥梁的施工测量中,人们已针对动态施工测量作了一些研究并取得了一些经验。在竣工通车运营期间,如何针对它们的柔性结构与动态特性进行监测也是人们十分关心的另一问题。尽管目前有些桥梁已建立了了解结构内部物理量的变化的“桥梁健康系统”,它对于了解桥梁结构内力的变化、分析变形原因无疑有着十分重要的作用。然而,要真正达到桥梁安全监测之目的,了解桥梁的变化情况,还必须及时测定它们几何量的变化及大小。因此,在建立“桥梁健康系统”的同时,研究采用大地测量原理和各种专用的工程测量仪器和方法建立大跨度桥梁的监测系统也是十分必要的。二、变形监测内容根据我国最新颁发的“公路技术养护规范”中的有关规定和要求,以及大跨度桥梁塔柱高、跨度大和主跨梁段为柔性梁的特点,桥梁工程变形监观测的主要内容包括: 1) 桥梁墩台沉陷观测、桥面线形与挠度观测、主梁横向水平位移观测、高塔柱摆动观测； 2) 为了进行上述各项目的测量,还必须建立相应的水平位移基准网与沉陷基准网观测。三、系统布置 1）桥墩沉陷与桥面线形观测点的布置桥墩(台)沉陷观测点一般布置在与墩(台)顶面对应的桥面上；桥面线形与挠度观测点布置在主梁上。对于大跨度的斜拉段,线形观测点还与斜拉索锚固着力点位置对应；桥面水平位移观测点与桥轴线一侧的桥面沉陷和线形观测点共点。 2）塔柱摆动观测点布置塔柱摆动观测点布置在主塔上塔柱的顶部、上横梁顶面以上约1.5ｍ的上塔柱侧壁上,每柱设2点。 3）水平位移监测基准点布置水平位移观测基准网应结合桥梁两岸地形地质条件和其他建筑物分布、水平位移

变形监测的若干新技术

变形监测的若干新技术秦滔摘要：主要介绍了光纤监测技术、卫星合成孔径雷达差分干涉测量技术及GPS 伪卫星组合定位技术在变形监测中的应用，同时分析了使用这些新技术的优势和应用前景。关键词：变形监测 GPS伪卫星组合定位光纤监测合成孔径雷达差分干涉测量 Abstract:Mainly introduce the fiber-optic monitoring technology, D-InSAR and integration of GPS and Pseudolite positioning technology in the application of deformation monitoring, and analysis of the use of the advantages of these new technologies and applications. Keywords: deformation monitoring integration of GPS and Pseudolite positioning fiber-optic monitoring D-InSAR 1 引言我国的变形监测工作起步于20世纪50年代，经过半个世纪的发展，形成了完成的理论体系和技术方法。尤其近20年来，许多大型工程开工建设，各种先进的仪器设备飞速发展，变形监测工作也取得了很大的进步。早期的变形监测，主要采用精密的光学测量仪器进行观测，例如精密水准测量、经纬仪、垂线及视准线等。随着电子仪器的发展，应变计、无应力计、测缝计、钢筋计、测压计、渗压计等广泛应用于变形监测中。另外，用于监测环境量的电子温度计、水位计等也开始使用。电子计算机的广泛应用和发展，促使变形监测工作提高效率，走向自动化、智能化之路，尤其是全站仪、GPS等先进仪器出现，计算机技术不断发展，数据处理技术不断优化，变形监测工作走上了数据采集、传输、存储、处理自动化的道路。近年来，变形监测工作中又出现了若干新的技术方法，这些新技术拥有广阔的应用前景，本文主要介绍以光纤传感器为基础的光纤监测技术、以卫星合成孔径雷达为基础的差分干涉测量技术（D-InSAR）及以GPS伪卫星组合定位技术在变形监测中的应用。 2 光纤监测技术光纤技术是一种集光学、电子学为一体的新兴技术，其核心技术是光纤传感

变形监测技术在桥梁监测中的应用

测绘第35卷第1期2012年2月 13 变形监测技术在桥梁监测中的应用董学智1 李胜1 李爱民2 （1．四川省第三测绘工程院，四川成都 610500 ；2．广州博瑞测绘技术有限公司，广东广州 510430） [摘要] 变形监测是工程测量的重要研究内容，它可以分析和评价建筑物或工程设施的安全状态，研究变形规律及预报变形，是一种重要的测量监测手段。本文通过对某高速公路的桥梁沉降监测和承台水平位移监测，探究了在桥梁监测中变形监测的实施方法及数据分析与处理模式，分析了桥梁变形的规律，为桥梁养护提供准确的监测意见及报告。 [关键词] 变形监测；桥梁监测；数据处理 [中图分类号] P258 [文献标识码] A [文章编号] 1674-5019（2012）01-0013-03 Deformation Monitoring on the Application of Bridge Monitor DONG Xue-zhi1 LI Sheng1 LI Ai-min2 Abstract: Deformation monitoring is an important content of project surveying. It can analysis and evaluate the safe status of buildings or engineering facilities, and find the deformation law for the forecast, which is an important measurement for monitoring. This article through monitoring the subsidence and horizontal displacement of bridges along the other Expressway, to explore the method of deformation monitoring, data analysis with special model, analysis the deformation law of bridges, for bridge maintenance based on the accurate monitoring reports. Key words: Deformation monitoring; Bridge monitor; Data processing 1 引言近年来，随着我国桥梁建设事业的迅猛发展，桥梁结构和形势日趋复杂，规模也越来越大，桥梁的施工正朝着超大化的方向发展，对其进行变形监测也就显得尤为重要。变形监测是对被监测的对象或物体进行测量，以确定其空间位置及内部形态随时间的变化特征。其主要意义是分析和评价建筑物的安全状态、验证设计参数、反馈设计施工质量、研究正常的变形规律和预报变形[1]。桥梁的变形监测是对桥梁整体性能的监测，其基于工程测量的原理、技术和精密测量仪器，对桥梁在垂直方向和水平方向的位移变形进行定期或实时监测，并通过绘制相应的位移变形影响线或影响面来监测桥梁各部位位移的变形状态，预测其变形规律，为桥梁的维修、养护和管理决策提供依据和指导。本应用研究通过对广深高速公路的桥梁沉降和水平位移监测，探讨变形监测理论在实际工程问题中的应用，通过合适的数据处理方法，分析和总结桥梁变形的规律，为桥梁的养护、管理和决策提供依据和指导。 2 桥梁变形监测实施原理变形监测的主要目的是确切地反映建筑物、构筑物的实际变形程度或变形趋势，并以此作为确定作业方法和检验成果质量的基本要求。在桥梁变形监测中，主要包括桥梁沉降监测及承台水平位移监测。地面沉降是一种普遍而又日趋显著的地质现象，是区域性地面高程下降的一种环境地质变化[2]，反映在桥梁监测中主要是桥梁沉降监测。同时，还需要考虑承台在水平方向上的位移，以此来整体把握桥梁的变形方向及程度。根据不同的测量要求和规范，桥梁变形测量的等级及精度要求也各不相同。在实际的工程监测中，需要根据不同的规范要求实施监测。 2.1 桥面沉降监测桥面沉降监测主要是监测桥梁在垂直方向上的变形。在沉降观测中，需要始终遵循“五定原则”，即基准点、工作基点、观测点点位要稳定；所用仪器、设备要稳定；观测人员要稳定；观测环境条件要一致；观测路线、镜位、程序和方法要固定[3]。桥面沉降监测的主要内容包括：沉降观测点布设及网的测量、沉降监测、跨河桥沉降观测等。沉降观测网一般采用闭合水准路线或附合水准路线，用高精度数字水准以进行观测。而对于跨河桥沉降观测，由于桥墩在河中时，观测采用闭合水准测量。

边坡挡墙变形监测新技术研究

边坡挡墙变形监测新技术研究 2 摘要：三维激光扫描技术的出现，为边坡挡墙变形监测提供了新的监测手段，本文选用在测量领域中使用较广的脉冲式扫描仪，以监测某立交桥的边坡挡墙变形为实例，进行了点云数据采集。根据边坡挡墙变形监测的特点及数据处理的要求，使用机带软件RIEGLVZ-1000进行了点云数据预处理之后，再引入第三方点云处理软件GeomagicStudio和GeomagicQualify,进行了数据处理及变形分析。通过研究，提出了基于三维激光扫描技术的边坡挡墙变形监测新方法。关键词：三维激光扫描；挡墙；变形监测；点云数据 Abstract: The emergence of three - dimensional laser scanning technology provides a new means to monitor deformation of slope and retaining wall. The paper uses the pulsed scanner which is widely used in measurement, we scan a slope and retaining wall of a bridge which is taking as an example and collect the point cloud data. According to the characteristics and requirements of the slope and retaining wall data processing, we use the RIEGL VZ - 1000 which comes with the machine to finish point cloud data preprocessing, use the third - party point cloud processing software Geomagic Studio and Geomagic Qualify to process data and analysis deformation. After the research, we presented a new method to monitor deformation of slope and retaining wall based on 3D laser scanning technology. Key words:3D laser scanning; slope and retaining wall; deformation monitoring; point cloud data 引言我国是世界上自然灾害频发的国家之一，而滑坡灾害在我国的自然灾害中占

现代变形监测重点内容与思考题答案

隧道变形监测方案-新

隧道变形监测方案 1、目的为明确隧道内变形观测的作业内容，规范技术细节及作业程序，总结隧道结构变形规律，为隧道结构维修养护提供依据，指导津滨轻轨隧道变形观测工作进行，从而保证行车安全，特制订本预案。 2、适用范围 2.1适用于津滨轻轨隧道变形观测的相关工作； 2.2线桥室从事变形观测的相关工作人员须依据本方案开展各项变形观测工作。 3、职责分工隧道变形工作由线桥室主任及安技主管进行监督指导，桥梁维修主管负责变形观测工作的全面管理与协调，桥梁检测工程师协同隧道工程师、桥梁维修工程师负责隧道变形观测的相关技术工作，并由桥隧检测工区负责具体实施。 4、参考依据《建筑变形测量规程》《地下铁道、轨道交通工程测量规范》《地下铁道工程施工及验收规范》 5、变形观测工作内容 5.1隧道沉降观测监测隧道结构的沉降，主要是监测隧道结构的底板沉降，实质上是对道床的监测，主要包括区间隧道的沉降监测以及隧道与地下车站交接处的沉降差异监测。运营测量采用的坐标系统、高程系统、图式等与原施工测量相同。 5.1.1监测基准网监测基准网是隧道沉降监测的参考系，由水准基点和工作基点构成，网形布设成附合水准路线或沿上、下行线隧道布设成结点水准路线形式，采用国家二等水准测量的观测标准进行。水准基点采用隧道线路两端远离测区的国家II等水准点，在沿线车站内和联络通道处布设工作基点，每个车站布设4个工作基点，联络通道处布设2个工作基点，水准基点与车站内、联络通道处工作基点共同构成监测基准网，如图1所示。基准网的高程值由国家水准点引入，每季度校核一

次，分析工作基点的稳定性；然后，再通过车站内两侧的工作基点，采用附合水准路线对每段隧道结构进行沉降观测。图1 监测基准网示意图 5.1.2沉降监测点津滨轻轨地下结构由明挖段和盾构组成，明挖段沉降监测点按施工浇筑段每段设4个点，分别布设在左右两侧墙上。具体布置见图2。图2 明挖段沉降监测点布置示意图为方便以后长期的位移监测工作，隧道内沉降监测点布设在隧道中线的道床上，隧道直线段每隔30m设一个测点，曲线处根据曲线半径大小设置测点间距，半径为400m曲线处每隔12m设一个测点，半径为800m曲线处每隔18m设一个测点，半径为2000m曲线处每隔30m设一个测点。具体布置见图3。

变形监测考试

变形监测定义是指对被监测的对象或物体进行测量以确定其空间位置几内部形态随时间的变化特征。变形监测的目的 1）分析和评价建筑物的安全状态 2）验证设计参数 3）反馈设计施工 4）研究正常的变形监测规律和预报变形的方法变形监测的意义对于机械技术设备，则保证设备安全、可靠、高效地运行，为改善产品质量和新产品的设计提供技术数据；对于滑坡，通过监测其随时间的变化过程，可进一步研究引起滑坡的成因，预报大的滑坡灾害；通过对矿山由于矿藏开挖所引起的实际变形观测，可以采用控制开挖量和加固等方法，避免危险性变形的发生，同时可以改变变形预报模型；在地壳构造运动监测方面，主要是大地测量学的任务，但对于近期地壳垂直和水平运动以及断裂带的应力积聚等地球动力学现象、大型特种精密工程以及铁路工程也具有重要的意义。变形监测的特点 1）周期性重复观测 2）精度要求高 3)多种观测技术的综合应用 4）监测网着重于研究电位的变化变形监测的主要内容现场巡视；环境监测；位移监测；渗流监测；应力、应变监测；周边监测变形监测的精度和周期如何确定，有何依据精度：1917年国际测量工作者联合会（ FIG）第十三届会议上工程测量组提出：如果观测的目的是为了使变形值不超过某一允许数值而确保建筑物的安全，则其观测的中误差应小于允许变形值的 1/10～1/20；如果观测的目的是为了研究其变形的过程，则其中误差应比这个数小的多。周期：变形监测的周期应以能系统反映所测变形的变化过程且不遗漏其变化时刻为原则，根据单位时间内变形量的大小及外界影响因素确定。变形监测系统设计的原则 1）针对性 2）完整性 3）先进性 4）可靠性 5）经济性变形监测系统设计主要内容 1）技术设计书 2）有关建筑物自然条件和工艺生产过程的概述3）观测的原则方案 4）控制点及监测点的布置方案 5）测量的必要精度论证 6）测量的方法及仪器 7）成果的整理方法及其它要求或建议 8）观测进度计划表 9）观测人员的编制及预算变形监测点的分类及每类要求 1）基准点：埋设再稳固的基岩上或变形区外，尽可能长期保存。每个工程一般应建立 3个基准点，以便相互校核，确保坐标系统的一致。当确认基准点稳定可靠时，也可以少于 3个，应进行定期观测。 2）工作点：埋设再被研究对象附近，要求在观测期间保持点位的稳定，其点位由基准点定期监测。 3）变形观测点：埋设再建筑物内部， 0变形呢监测点标石埋设后，应在其稳定后方可开始观测。稳定期一般不宜少于 15天。变行监测技术在哪几方面取得了较好的发展？ ①自动化监测技术②光纤传感检测技术③ CT（计算机层析成像）技术的应用④ GPS在变形监中的应用⑤激光技术的应用⑥测量机器人技术⑦渗流热监测技术⑧安全监控专家系统什么是垂直位移和沉降？建筑物沉降与哪些因素有关？

变形监测试题库

一、名词解释 1.变形：变形是指变形体在各种载荷的作用下，其形状大小及位置在时空域中的变化 2 变形监测：从基准点出发，定期地测量观测点相对于基准点的变化量，从历次观测结果比较中了解变形随时间发展的情况。 3 测量机器人：是一种能代替人进行自动搜索跟踪辨识和精确照准目标并获取角度距离三维坐标以及影响等信息的智能型电子全站仪。 4 基坑回弹观测：深埋大型基础在基坑开挖后，由于基坑上面的荷重卸除，基坑底面隆起，测定基坑开挖后的回弹量。 5 连续变形：当地表移动过程在时间和空间上具有连续渐变的性质，且不出现台阶状大裂缝，漏斗塌陷坑等突变现象 6 边界角：在主断面上，地表盆地边界点和采区边界的连线与水平线在煤柱一侧所夹的锐角 7 下沉系数：反映充分采动条件下地表最大下沉值与采厚关系的一个量度 8 测点观测：观测点相对工作基点的变形观测 9 变形网：由基点和工作基点组成的网 10 垂直位移：变形体在垂直方向上的变形（沉降沉陷） 11 观测点：在变形体上具有代表性的点。 12 变形分析：对野外观测所得到的数据进行科学的整理分析，找出真正变形信息和规律的过程。 13 水平位移：变形体在水平面上的位移，是不同时间内平面方向与距离方向，建筑物的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建筑物及其基础受到水平应力的影响而产生的地基的水平移动 14.基点观测：工作基点相对于基点的变形观测。3．基准点：通常埋设在稳固的基岩上或变形区域以外 15．挠度：建筑物在应力的作用下产生弯曲和扭曲，弯曲变形时横截面形心沿与轴线垂直方向的线位移称为挠度。 16．变形观测周期：变形监测的时间间隔称为观测周期，即在一定的时间内完成一个周期的测量工作 17、液体静力水准：利用相互连通的且静力平衡时的液面进行高程传递的测量方法 18、奇异值：与前面变形规律不同，但不一定是错误的观测值，所以接受 19、回归分析：从数理统计的理论出发，对建筑物的变形量与各种作用因素的关系，在进行了大量的实验和观测后，仍然有可能寻找出它们之间的一定的规律性，这种处理变形监测资料的方法即叫回归分析三、简答题 1、简述灾害的表现形式有哪些？全球性的地极移动、地壳的板块运动及区域性的地震、城市地表下沉、矿区采空区的地表沉陷、山体、河岸及矿坑边帮的滑坡、建筑物基础下沉、倾斜、建筑物墙体的裂缝及构件挠曲等都是变形的表现形式。 2、简述变形监测技术的未来方向包括哪几个方面？

基坑变形监测技术方案

基坑变形监测方案2007-11 基坑变形监测技术方案一、工程概况本工程由一幢门字形酒店、六幢不同高度公寓和整体地下车库组成，总占地面积约30000m2，总建筑面积约23万m2，地下建筑面积约8.7万m2。本工程基坑总面积约29300m2，东西向长约300～400m，南北方向长约40～110m。基坑总延长线为785m，地下室为三层，基坑开挖深度为-18.2m、-18.7m，管线分布复杂。基坑北侧紧邻海河，南侧是车流量较大的公路，海河水位的变化及张自忠路面动荷载的干扰都将是某基坑监测的难点。基坑监测等级为一级，监测手段众多，监测内容、监测工作量及监测难度均较大。二、依据及原则 1.《建筑变形测量规程》（JGJ/T8-97） 2.《工程测量规范》（GB50026-93） 3.《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99 4.《国家一、二等水准测量规范》（GB12897-93） 5.《天津市建筑地基基础设计规范》（TBJ1-88）依据规范和天津市建设主管部门对建筑物基坑施工相关文件的要求，以及基坑设计的相关要求；为确保建筑物地下基坑施工及周边环境的安全性和可靠性，使在基坑开挖和施工期间的变形得到有效控制，保证其不对基坑自身及周边环境造成破坏性的影响，用科学的数据指导基坑信息化施工，保证施工安全。

桥梁变形监测数据处理学习报告

桥梁变形监测数据处理学习报告姓名：学号：班级：指导老师：潘雄 2014年6月22 日

一、桥梁变形监测意义我国，由于我国正处在大规模建设时期，每年开工新建的桥梁数量众多，发生的桥梁工程事故也非常多；另外，对于早期建设的桥梁，由于年代久远、本身就存在质量问题或者使用过程中远超设计负荷，很多桥梁结构也暴露出很多质量问题。我国每年发生的桥梁安全事故数不胜数，影响较大的事故每年都有很多报道，诸如此类的重大事故和惨痛教训，时有发生，不胜枚举，令人极其痛心。这些重大事故的发生，一方面是人民群众生命和国家财产的重大损失，同时也从反面以一种很沉重的方式体现了桥梁变形监测工作的重要性。由于灾害的发生与变形有着极为密切的关系，因而，桥梁变形监测研究在国内外受到了广泛的高度重视。二、桥梁监测技术的发展现状大型桥梁结构是高度超静定的构筑物，结构复杂，因此大型桥梁结构的变形监测是一件庞大而复杂的工程。对大型桥梁的变形监测手段有多种。常规的地面变形测量是获取观测数据的主要手段，采用测量仪器对所监测的物体上布设的点位进行观测，获取变形值。而其中测量仪器对整个观测的数据获取的关键因素。随着科学技术的进步以及对变形测量要求的不断提高，变形测量技术也在不断的发展。更先进的数据采集设备的出现，计算机、无线电、空间技术以及地球科学等的迅猛发展，推动变形测量技术的不断发展。不断涌现的变形测量数据采集新技术以及他们自身的不断发展完善是推动变形测量技术进步的巨大动力，如

数字近景摄影测量、GPS、自动全站仪、三维激光扫描仪、激光跟踪仪、激光雷达、关节式坐标测量机、Indoor GPS 等。此外，在大地测量领域还有甚长基线射电干涉测量（VLBI）、卫星激光测距（SLR）、激光测月技术（LLR）、卫星重力探测技术（卫星测高、卫星跟踪卫星和卫星重力梯度测量）、合成孔径干涉雷达（InSAR）等技术手段。在工程建筑物的变形自动化测量方面，自动全站仪正渐渐成为首选的自动化测量技术设备。三、桥梁变形监测规范要求桥梁的种类较多，主要以梁式桥、拱桥、悬索桥、斜拉桥为主。十多年来，我国各种桥梁的建设速度发展很快，桥梁的变形监测是桥梁施工安全和运营安全必不可少的内容。《工程测量规范（GB50026-2007）》规定，桥梁变形监测的内容，应根据桥梁结构类型选择。桥梁变形监测项目类型施工期主要监测内容运营期主要监测内容梁式桥桥墩垂直位移悬臂法浇注的梁体水平、垂直位移悬臂法安装的梁体水平、垂直位移支架法浇注的梁体水平、垂直位移桥墩垂直位移桥面水平、垂直位移拱桥桥墩垂直位移装配拱圈水平、垂直位移桥墩垂直位移桥面水平、垂直位移悬索桥、斜拉桥索塔倾斜、塔顶水平位移、塔基垂直位移索塔倾斜、垂直位移