变形监测数据处理7-2

第七章变形的确定性模型

和混合模型

§7.1 弹性力学的有关知识

§7.2 有限单元法的概念

§7.3 大坝变形的确定性模型

§7.4 混合模型的表达式

§7.5 确定性模型和混合模型的应用实例§7.6 反分析理论及其应用

1.有限单元法的基本思想

用结构力学中的方法来解决弹性力学中的问题。把变形体划分成一系列小的单元，这些单元通过节点连接在一起。小单元可以有不同的形状。

对于二维(平面)问题:用三角形或四边形

对于三维(空间)问题:用六边形

该方法在水工建筑物中应用较为广泛。

1.有限单元法的基本思想(续)

有限单元法是一种近似的计算方法,其近似程度与单元的数目有关。单元分得愈多,计算的精度愈高。但是,单元数多,计算工作量就愈大。因此,在实际中,

对变形体的关键部分,单元分得较小；

对变形体非关键部分,单元分得较大。

2.位移模式

由前述的弹性力学中的几何方程、物理方程和虚功方程,可以利用位移分量来计算应变分量及应力分量:

{}{}δ

ε?

=B应变—位移

{}{}ε

σ?

=D应力—应变

{}{}δ

σ?

D应力—位移

?

=B

2.位移模式(续)

由虚功方程,顾及

由于{}{}**δε?=B ,则{}{}{}{}dxdydz B F T T T σδδ??=????**{}*δ的元素是常数,矩阵是任意的,则{}T *δ{}{}{}δδ?=???=???K dxdydz B D B F T 建立了元件上的节点力与节点位移的关系,即为用节点位移表示节点力的表达式。

为了研究单元间的位移模式,以最简单的平面问题三角形单元为例,并假定位移分量为坐标的某种函数,即(用线性函数)

k k k k k k y a x a a v y a x a a u 654321++=++=m j i k ,,=x

y j

v j

u j m m v m

u i u i

v i

由i 、j 、m 三点的位移分量

可求得系数对每一个三角形单元,有?????????????????????????????????????????=????????????????????654321333

3

22221111332211100000011000000110000001a a a a a a y x y x y x y x y x y x v u v u v u m

m j j i i v u v u v u ,,,,,621,,,a a a 简写为{}a

M ?=δ

3.平面应变问题举例

以平面问题三角形单元为例,其各点只有x 、y 方向的位移,而没有z 方向的位移。此问题即为平面位移问题,也为平面应变问题。可由几何方程求单元的应变。

{}?????????????????????????????????=????????????????????+??????=??????????=v u x y y x x v y u y v x u xy y x 00νεεε应变分量:

3.平面应变问题举例(续)

???????????????????

??????????-----+-=??????????xy y x xy y x E νεεμμμμμμμμμτσσ)1(22100011011)21)(1()1(由物理方程求单元的应力:

即{}{}

εσ?=D

3.平面应变问题举例(续)

对于应变分量

,考虑坐标的线性函数式:则{}{}δε?=B y

a x a a v y

a x a a u 654321++=++={}a

N a a a a xy y x ?=??????????+=??????????=53

62νεεε

式中:考虑到,则,位移-应变关系式为

[]T

a a a a a a a 65432

1=??????????=010*********

000010N {}a M ?=δ{}}

{}{1δδε?=?=?=-B M N a N

由物理方程,可得内应力与节点位移的关系为

节点力与节点位移的关系为

{}}{δ???=??Bdxdy D B F T {}{}

εσ?=D {}{}

δσ??=B D }

{}{δ?=K F

第七章变形的确定性模型

和混合模型

§7.1 弹性力学的有关知识

§7.2 有限单元法的概念

§7.3 大坝变形的确定性模型

§7.4 混合模型的表达式

§7.5 确定性模型和混合模型的应用实例§7.6 反分析理论及其应用

1.单元的划分

对于重力坝可划分为三棱柱,每一个看成为一无限长的柱形体, 可用平面应变问题来处理。

如图P136

2.变形原因

水位: 水压、水头外力, 可用虚功方程温度: 气温、水温应力, 可用物理方程时效: 不可逆变形用统计模式

位移水压分量温度分量时效分量

)

(

)

(

)

(t

f

t

f

t

f

T

Hθ

δ+

+

=

3.建模原理

P140-146

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和混合模型

§7.1 弹性力学的有关知识

§7.2 有限单元法的概念

§7.3 大坝变形的确定性模型

§7.4 混合模型的表达式

§7.5 确定性模型和混合模型的应用实例§7.6 反分析理论及其应用

§7.4 混合模型的表达式

对于确定性的影响因素, 如水压分量, 用有限元法计算；对于其它因素用统计模型计算, 来建立变形模型。

第七章变形的确定性模型

和混合模型

§7.1 弹性力学的有关知识

§7.2 有限单元法的概念

§7.3 大坝变形的确定性模型

§7.4 混合模型的表达式

§7.5 确定性模型和混合模型的应用实例§7.6 反分析理论及其应用

§7.6 反分析理论及其应用反分析理论在大坝变形设计中已初步得到应用,它包括了反演分析和反馈分析两部分。

边坡变形监测方案实施及数据处理分析

边坡变形监测方案实施及数据处理分析 【摘要】边坡工程施工过程中，由于填挖面大，引起周边环境变形的可能性就高，需要对边坡进行有效的变形监测，针对变化及时采取一些方法处理，以保证设施的安全。这种项目就需要正确地采用一个合理的监测方案，对数据处理、分析。本文结合已完成项目的实例，对边坡进行水平位移和沉降监测，采用监测方法为精密二等水准、极坐标法，并对其进行分析。 【关键词】变形监测；基准网；变形点；边角网；极坐标法；闭合水准路线 1 工程概况 某变电站东南侧边坡于2011年发生滑坡，后采用42根抗滑桩进行加固处理。根据施工单位的反映，抗滑桩施工2012年3月施工完毕后至2012年5月初，抗滑桩发生位移，附近水泥地面发现裂缝，呈放大趋势。为了准确了解抗滑桩变形情况，要求对桩顶水平及垂直位移进行变形监测。 2 监测方案的实施 2.1 基准控制点和监测点的布设 2.1.1 基准网的建立 选择通视良好、无扰动、稳固可靠、远离形变护坡高度3倍即45m外比较稳定的地方埋设四个工作基点，其中三个工作基点A1、A2、A3采用有强制归心装置的观测墩，照准标志采用强制对中装置的觇牌。A2、A3为观测墩，地面高度约1.2m，埋深至基岩位置，A4为主要检核点，埋设在加固坎上，地质较为稳定。 A3、D12、SZ1为沉降基准点，D12在是4×4m的高压电塔加固水泥墩上，建成已超过一年，SZ1在另一电塔水泥墩上，墩台3.5×3.5m，建成时间超过三年，非常稳固。 2.1.2 变形点的建立 变形点应布置在边坡变形较大并能严格控制变形的边坡边沿位置。在边坡顶上布置27个变形监测点，编号分别为东侧为1-27。用膨胀螺栓垂直植入护坡混凝土中，螺栓孔深不小于100mm，露出地面30-80mm，用红色油漆在螺栓上做标记，并将螺栓顶部磨半圆。 基准点与各点位埋设完毕等候5天后，水泥凝固稳定后方可开始进行观测。 2.2 监测精度及频率要求

变形监测及数据处理方案

目录 摘要.............................................................................................................................................. I Abtract.............................................................................................................................................. I I 1 工程概况 (1) 2 监测目的 (2) 3 编制依据 (3) 4 控制点和监测点的布设 (4) 4.1 变形监测基准网的建立 (4) 4.2 监测点的建立 (4) 4.3 监测级别及频率 (5) 5 监测方法及精度论证 (6) 5.1水平位移观测方法 (6) 5.2沉降观测方法 (8) 5.3基坑周围建筑物的倾斜观测 (9) 6 成果提交 (10) 7 人员安排及施工现场注意事项 (11) 8 报警制度 (13) 9 参考文献 (13) 附录1 基准点布设示意图 (15) 附录2 水准观测线路设示意图 (16) 附录3 水平位移和沉降观测监测报表 (17) 附录4 巡视监测报表样表 (18) 附录5 二等水准测量观测记录手薄 (19) 附录6 水平位移记录表 (20)

1 工程概况 黄金广场6#楼基坑支护工程位于合肥市金寨路和黄山路交口西南角，基坑开挖深度为12.4m~13.3m，为临时性工程,为一级基坑，重要性系数1.1，基坑使用期为六个月。 由于多栋建筑物与基坑侧壁距离较近，均在基坑影响范围内。按照国家现行有关规范强制性条文，“开挖深度大于或等于5m或开挖深度小于5m但现场地质情况和周围环境较复杂的基坑工程以及其他需要监测的基坑工程应实施基坑工程监测。”为了及时和准确地掌握基坑在使用期间的变形情况以及基坑相邻建筑物主体结构的沉降变化，需对基坑进行水平位移(或沉降)变形监测，并对相邻建筑物进行沉降监测。为此，编制以下检测方案。

变形监测数据处理课程教案第一章

《变形监测数据处理》课程教案 班级 测绘工程 0841-08420-1021 科目变形监测课程类型专业课学时数 4 教学内容第一章绪论 教学目的通过本章的学习，要求学生掌握变形监测的内容、目的与意义，熟悉变形监测技术及其发展，变形分析的的内涵及其研究进展。 重点变形监测的主要内容及其目的 难点本章无难点 教学方法课堂讲授 教学进程 第一讲变形监测的内容、目的与意义（2学时） 第二讲变形监测技术及其发展；变形分析的的内涵及其研究进展（2学时） 课后总结各种工程建筑物、构筑物变形监测的主要内容 变形监测三个方面的目的及三个方面的意义。 熟悉常见的几种变形监测技术，了解变形监测分析的内涵。 作业无 第一章变形监测数据处理 主要参考书: 1.陈永奇,吴子安,吴中如.变形监测分析与预报.北京:测绘出版社,1998 2.吴子安.工程建筑物变形观测数据处理.北京:测绘出版社,1989 3.陈永奇.变形观测数据处理.北京:测绘出版社,1988 4.吴中如.水工建筑物安全监控理论及其应用.北京:高等教育出版社,2003 5.吴中如,顾冲时.大坝原型反分析及其应用.南京:江苏科学技术出版社,2000 6.夏才初,潘国荣.土木工程监测技术.北京:中国建筑工业出版社,2001 7.王尚庆.长江三峡滑坡监测预报.北京:地质出版社,1999

8.李珍照.大坝安全监测.北京:中国电力出版社,1997 9.岳建平等.变形监测技术与应用. 国防工业出版社 2007 10.何秀凤.变形监测新方法及其应用.科学出版社 2007 11.伊晓东等.变形监测技术及应用.黄河水利出版社，2007 12.白迪谋.工程建筑物变形观测和变形分析.西南交通大学出版社，2002 13.朱建军等.变形测量的理论与方法.中南大学出版社，2004 14.唐孟雄等.深基坑工程变形控制.中国建筑工业出版社，2006 15.黄声享等.小浪底水利枢纽外部变形规律研究. 测绘出版社,2008.12 规范: 1.中华人民共和国行业标准.建筑变形测量规范（JGJ8-2007）. 北京:中国建筑工业 出版社,2008 2.中华人民共和国水利行业标准. 混凝土大坝安全监测技术规范（DL/T 5178-2003）. 北京：中国水利水电出版社, 2004 1.1 变形监测的内容、目的与意义 本节要求了解并掌握三方面的内容：变形监测的基本概念；变形监测的内容；变形监 测的目的和意义。 1.1.1 变形监测的基本概念 变形的概念：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。 变形监测的概念：所谓变形监测，就是利用测量与专用仪器和方法对变形体的变形现象 进行监视观测的工作。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。变形监测工作是人们通过变形现象获得科学认识、检验理论和假设的必要手段。 变形体的范畴：变形体的范畴可以大到整个地球，小到一个工程建（构）筑物的块体， 它包括自然的和人工的构筑物。根据变形体的研究范围，可将变形监测研究对象划分为这样 三类： ?全球性变形研究，如监测全球板块运动、地极移动、地球自转速率变化、地潮等； ?区域性变形研究，如地壳形变监测、城市地面沉降等； ?工程和局部性变形研究，如监测工程建筑物的三维变形、滑坡体的滑动、地下开采使引起的地表移动和下沉等。

变形监测与数据处理期末试题

1监测网的平差基准包括（固定基准，重心基准，拟稳基准） 2根据变形体的研究范围，可将变形监测研究对象划分为（全球性，区域性，工程和局部性）3变形分析的研究内容通常可分为（几何分析，物理解释） 4变形监测的概念，意义，什么是变形监测的几何分析，物理解释 5变形监测方案的内容 6变形监测网设计的质量准则 7平均间隙法的基本思想 8.变形的频率取决于p45 9.P25平稳随机过程的定义 10对于监测网平差的参考系问题，经典平差采用固定基准，自由网平差采用重心基准，拟稳平差采用拟稳基准 11要搞清变形的规律，必须分析引起变形的因素，对于大坝而言，引起变形的原因主要包括静水压力，坝体的温度变化，时效变化 12测量机器人P31 13常用的变形监测数学模型有：回归分析法，灰色系统模型，时间序列模型，神经网络模型 14变形监测所研究的理论和方法主要涉及到变形信息的获取、变形信息的分析与解释、变形预报 15 GPS用于变形监测的作业模式可分为周期性和连续性两种 16 简述变形监测技术中，地面监测方法的优点 17控制网优化设计问题的分类及解法：零类设计（基准设计）、一类设计（结构图形设计）、二类设计（观测值权的分配）、三类设计（网的改造或加密方案设计）。 18若监测资料分析的结果存在大的偏差, 则有两种可能现象: 误差引起(大误差或粗差)；真实变形(突变)。 19变形监测网可分为两类:有固定基准的绝对网（参考网）；没有绝对固定基准的相对网(自由网)。 20什么是变形监测的相对网、绝对网，他们之间有什么区别？ 绝对网中，固定基准位于变形体之外，在各观测周期中认为是不变的，以作为测定变形点绝对位移的参考点，这种监测网平差采用经典平差方法便可实现。 相对网中，由于全部网点均位于变形体上，没有必要的起算基准，是一种自由网，平差时存在参考系秩亏，为了分析变形，需要寻找一个恰当的变形参考系。 21下表为某坝2个坝段半年的水平位移观测资料，为了分析它们之间相互检核的可能性试利用相关系数检验他们之间的相关程度。（取置信水平α=0.01）

变形监测数据处理

变形监测数据处理 第一章引论 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。 变形监测，就是利用测量与专用仪器和方法对变形体的变形现象进行监视观测的工作。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。 变形体的范畴可以大到整个地球，小到一个工程建（构）筑物的块体，它包括自然的和人工的构筑物。根据变形体的研究范围，可将变形监测研究对象划分为这样三类： 1.全球性变形研究，如监测全球板块运动、地极移动、地球自转速率变化、地潮等； 2.区域性变形研究，如地壳形变监测、城市地面沉降等； 3.工程和局部性变形研究，如监测工程建筑物的三维变形、滑坡体的滑动、地下开采使引起的地表移动和下沉等。 变形监测的内容，应根据变形体的性质与地基情况来定。 1）工业与民用建筑物：主要包括基础的沉陷观测与建筑物本身的变形观测。就其基础而言，主要观测内容是建筑物的均匀沉陷与不均匀沉陷。对于建筑物本身来说，则主要是观测倾斜与裂缝。对于高层和高耸建筑物，还应对其动态变形（主要为振动的幅值、频率和扭转）进行观测。对于工业企业、科学试验设施与军事设施中的各种工艺设备、导轨等，其主要观测内容是水平位移和垂直位移。 2）水工建筑物：对于土坝，其观测项目主要为水平位移、垂直位移、渗透以及裂缝观测。对于混凝土坝，以混凝土重力坝为例，由于水压力、外界温度变化、坝体自重等因素的作用，其主要观测项目主要为垂直位移（从而可以求得基础与坝体的转动）、水平位移（从而可以求得坝体的扭曲）以及伸缩缝的观测，这些内容通常称为外部变形观测。此外，为了了解混凝土坝结构内部的情况，还应对混凝土应力、钢筋应力、温度等进行观测，这些内容通常称为内部观测。 3）地面沉降：对于建立在江河下游冲积层上的城市，由于工业用水需要大量地吸取地下水，而影响地下土层的结构，将使地面发生沉降现象。对于地下采矿地区，由于在地下大量的采掘，也会使地表发生沉降现象。这种沉降现象严重的城市地区，暴雨以后将发生大面积的积水，影响仓库的使用与居民的生活。有时甚至造成地下管线的破坏，危及建筑物的安全。因此，必须定期地进行观测，掌握其沉降与回升的规律，以便采取防护措施。对于这些地区主要应进行地表沉降观测。 变形监测所研究的理论和方法主要涉及到这样三个方面：变形信息的获取；变形信息的分析与解释；以及变形预报。 对于工程建筑物，变形监测的意义重点表现在：确保安全、验证设计、灾害防治。

变形监测数据处理课程教案

《变形监测数据处理》课程教案 第一章变形监测数据处理 主要参考书: 1.陈永奇,吴子安,吴中如.变形监测分析与预报.北京:测绘出版社,1998 2.吴子安.工程建筑物变形观测数据处理.北京:测绘出版社,1989 3.陈永奇.变形观测数据处理.北京:测绘出版社,1988 4.吴中如.水工建筑物安全监控理论及其应用.北京:高等教育出版社,2003 5.吴中如,顾冲时.大坝原型反分析及其应用.南京:江苏科学技术出版社,2000 6.夏才初,潘国荣.土木工程监测技术.北京:中国建筑工业出版社,2001 7.王尚庆.长江三峡滑坡监测预报.北京:地质出版社,1999

8.李珍照.大坝安全监测.北京:中国电力出版社,1997 9.岳建平等.变形监测技术与应用. 国防工业出版社 2007 10.何秀凤.变形监测新方法及其应用.科学出版社 2007 11.伊晓东等.变形监测技术及应用.黄河水利出版社，2007 12.白迪谋.工程建筑物变形观测和变形分析.西南交通大学出版社，2002 13.朱建军等.变形测量的理论与方法.中南大学出版社，2004 14.唐孟雄等.深基坑工程变形控制.中国建筑工业出版社，2006 15.黄声享等.小浪底水利枢纽外部变形规律研究. 测绘出版社,2008.12 规范: 1.中华人民共和国行业标准.建筑变形测量规范（JGJ8-2007）. 北京:中国建筑工业 出版社,2008 2.中华人民共和国水利行业标准. 混凝土大坝安全监测技术规范（DL/T 5178-2003）. 北京：中国水利水电出版社, 2004 1.1 变形监测的内容、目的与意义 本节要求了解并掌握三方面的内容：变形监测的基本概念；变形监测的内容；变形监测的目的和意义。 1.1.1 变形监测的基本概念 变形的概念：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。 变形监测的概念：所谓变形监测，就是利用测量与专用仪器和方法对变形体的变形现象进行监视观测的工作。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。变形监测工作是人们通过变形现象获得科学认识、检验理论和假设的必要手段。 变形体的范畴：变形体的范畴可以大到整个地球，小到一个工程建（构）筑物的块体，它包括自然的和人工的构筑物。根据变形体的研究范围，可将变形监测研究对象划分为这样三类： ?全球性变形研究，如监测全球板块运动、地极移动、地球自转速率变化、地潮等； ?区域性变形研究，如地壳形变监测、城市地面沉降等； ?工程和局部性变形研究，如监测工程建筑物的三维变形、滑坡体的滑动、地下开采使引起的地表移动和下沉等。

变形监测考试参考

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③CT（计算机层析成像）技 术的应用④GPS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？ 从词面来说，垂直位移能同时表示 建筑物的下沉或上升，而沉降只能 表示建筑物的下沉，对大多数建筑 物来说特别是施工阶段，由于垂直 方向上的变形特征和变形过程主 要表现为沉降变化，因此实际应用 中通常采用沉降一词。 影响建筑物沉降的因素有：（1）建 筑物基础的设计（2）建筑的上部 结构（3）施工中地下水的升降 监测方法与技术要求有哪些 视线长度、前后视距差和视线高 度；水准测量主要限差；沉降监测 点的精度要求。 精密水准测量的误差来源有哪 些？如何减弱i角误差对沉降观 测结果的影响？ 误差来源:1）仪器误差：水准仪i 角误差；水准尺长与名义尺长不符 2）外界环境引起的误差：高压输 电线和变电站等强磁场的影响；温 度和大气折光影响3）人为引起的 误差 方法：减小i角误差的影响，必 须严格控制前后视距差和前后视 距累计差，又由于i角误差会受温 度等影响，减弱其影响的有效方法 是减少仪器受辐射热的影响；若i 角误差与时间成比例地均匀变化， 则可以采用改变观测程序（奇数站 —后前前后；偶数站—前后后前） 的方法减小i角误差影响。 精密水准测量监测方法与技术要 求有哪些 方法：采用精密水准测量方法进行 沉降监测时，从工作基点开始经过 若干监测点，形成一个或多个闭合 或附合路线，其中以闭合路线为 佳，特别困难的监测点可以采用支 水准路线往返测量。 要求：视线长度、前后视距差和视 线高度；水准测量主要限差；沉降 监测点的精度要求。 测点布设原则与方法 建筑物水平位移监测的测点宜按 两个层次布设，即由控制点组成控 制网，由观测点及所联测的控制点 组成扩展网；对单个建筑物上部或 构件的位移监测，可将控制点连同 观测点按单一层次布设。 水平位移监测常用的观测方法有 1）大地测量法2）基准线法3）专 用测量法4）GPS测量法 交会观测方法有几种及什么情况 用哪种方法 1）测角交会法：采用测角交会法 时，交会角最好接近90°若条件 限制，也可设计在60°~120°， 工作基点到测点的距离不宜大于 300m。2）侧边交会法：r角通常 应保持60°~120°，测距仔细， 交会边长度a和b应力求相等，一 般不大于600m；3）后方交会法 精密导线测量方法 1）边角导线法 2）弦矢导线法 数据处理和分析主要内容 1）粗差检查及处理2）点温度条 件检查3）数据可靠性检查。 挠度及挠度观测及方法 定义：测定建筑物受力后挠曲程 度的工作称为挠度观测。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。 方法：1）高层建筑—前方交会法 2）内部有竖直通道的建筑物—垂 直观测法3）电子传感设备 对于以产生的裂缝应进行哪些内 容的监测工作？ 对建筑物的裂缝应进行位置、长 度、宽度、深度和错距等的定期观 测。对建筑物表面及内部可能产生 裂缝的部位应预埋设备，进行定期 观测或临时采用适宜方法进行探 测。 裂缝监测的方法 1）测微器法2）测缝针3）超声波 检测 变形监测数学模型指什么？有哪 些？ 表示建筑物的变形与产生变形的 各因素之间的关系的函数，称为变 形监测数学模型。 统计分析模型、确定性模型、混合 模型、灰色系统分析模型、时间序 列分析模型、神经网络模型 变形监测数学模型的分类。 第一类是基于数学统计的数学模 型，有回归、时间序列、灰色系统； 第二类是基于力学理论的数学模 型，有数值数学模型；第三类是人 工智能数学模型，有神经网络模 型。 现代GPS监测技术有哪些（论述 题） 1）GPS实时监测技术；基本思想： 在基准站上安置一台GPS接收机， 对所有可见GPS卫星进行连续观 测，并将其观测数据通过无线电传 输设备发送给流动站，流动站接收 基准站传输的观测数据，然后根据 相对定位原理，实时地计算并显示 用户站的三维坐标及其精度。2） GPS一机多天线监测技术；系统设 计原则：先进性、可靠性、自动化、 易维护、经济性；基本思想：在不 改变己有GPS接收机结构的基础 上，通过一个附加的GPS差分信号 分时器连接开关将多个天线阵列 与同一台接收机连接，通过GPS 数据处理后可获得变形体的变形 规律。组成：控制中心，数据通信， GPS多天线控制系，野外供电系 统。 GPS在变形监测中的应用优势 1）各监测站之间无需通视，是相 互独立的观测值2）GPS可以实现 全天候定位，可以在暴风雨中进行 监测3）GPS测定位移自动化程度 高。所测三维坐标可直接存入监控 中心服务器，并进行安全性分析。 4）GPS定位速度快，精度高。 监测资料的编整的一般规定 监测资料整编包括平时资料整理 和定期资料编印。 平时资料整理包括：适时检查各 观测项目原始观测资料和巡视检 查记录的正确性、准确性和完整 性；及时进行各观测物理量的计 算，填写数据记录表格；随时点绘 观测物理量的过程线图考察和判 断侧枝的变化趋势；随时整理巡视 检查记录，补充和修正，确保资料 的衔接与连续性。 定期资料编印包括：汇集工程监 测的相关资料、报告、文件；对各 项观测物理量进行统计和校对；绘 制各观测物理量的分布特征图，有 关因素的相关图；分析各观测量的 变化，提出意见；对资料进行全面 复核，汇编并说明，刊印成册，建 档保存。 整编资料的审查包括完整性审查， 连续性审查，合理性审查，争辩说 明的审查。 监测资料的定期编印应包含哪些 内容？ ①汇集工程基本概况/监测系统布 置和各项考证资料/以及各次巡检 资料和有关报告、数据等 ②在平时资料整理的基础上，对整 编时段内的各项观测物理量按时 序进行列表统计和校对，此时如发 现可疑数据，一半不宣删改，应加 注说明提醒读者注意 ③绘制能表示各观测物理量在时 间上和空间上的分布特征网，以及 有关因素的相关关系图 ④分析与观测物理量及其对工程 安全的影响，并对影响工程安全的 问题提出运行和处理意见 ⑤对上述资料进行全面复核，汇 编，并附以整编说明后，刊印成册， 建档保存，采用计算机数据系统进 行资料存储和整编，整编软件应具 有数据导入，修改，查询，以及整 编图表的输出打印功能，还应复制 软盘备份 如何对检测资料分析（论述题） 常用的分析方法有作图分析，统计 分析，对比分析和建模分析 监测资料的分析一般分为定期分 析和不定期分析。1．定期分析： １）施工期资料分析２）运营初期 资料分析３）运行期资料分析 ２．不定期分析：有特殊需要时才 专门进行的分析，如遇洪水，地震 等。 监测数据的预处理内容及为什么 要进行预处理 内容：监测物理量的转换、监测 数据的粗差检查、以及系统误差的 检验等。 原因：1）监测数据可能不是我们 想要的格式，必须将其转换成我们 需要的数据格式2）对任何一个监 测系统，其观测数据中或多或少会 存在粗差，在变形分析的开始有必 要先对观测数据进行预处理，将粗 差剔除。 建筑物沉降监测的主要方法有那 些？监测项目的内容有哪些？步 骤有哪些？数据分析处理包括？ 方法：精密水准法、沉降仪量测 法、三角高程。 内容：1）基础沉降2）水平位移 3）滑坡监测4）裂缝监测5)内部 监测。 步骤：1）沉降监测方案研究与技 术设计2）沉降监测仪器检验3） 沉降监测点位布设4）沉降监测数 据采集5）沉降监测数据处理6） 沉降量计算与分析7）沉降量报表 8）沉降量过程曲线绘制9）沉降 监测报告编写。 数据分析处理：1）进准网数据处 理，当基准网独立监测时，基准为 可以独立平差计算2）各周期数据 处理，各周期监测后进行数据平差 计算。 建筑物内部监测包括的内容 ①位移监测②应力/应变监测③温 度监测④地下水位及渗流监测⑤ 挠度监测⑥裂缝监测等 建筑物基础沉降数据处理包括哪 些内容？ 1）基准网数据处理； 2）各周期数据处理。 建筑物沉降监测项目： 1）基础沉降2）水平位移3）滑坡 监测4）裂缝监测5)内部监测。方 法：1）沉降监测方案研究与技术 设计2）沉降监测仪器检验3）沉 降监测点位布设4）沉降监测数据 采集5）沉降监测数据处理6）沉 降量计算与分析7）沉降量报表8） 沉降量过程曲线绘制9）沉降监测 报告编写。 建筑物倾斜监测的方法有哪些？ 纵横距投影法：当测定偏距e的 精度要求不高时，可以采用纵横距 投影法； 角度前方交会法：当测定偏距e 的精度要求较高时，可以采用角度 交会法； 任意点置镜方向交会法：当建筑 物属于非刚体变形，建筑物在施工 阶段其楼体上变形点无法置镜时 采用； 激光垂准法：当需要计算建筑物 某轴线的倾斜度时采用。 工业与民用建筑物变形监测的监 测方案及技术设计有哪些。 精度设计：按《建筑物沉降监测规 范》规定，一般建筑物应反映1mm 的沉降量，这就要求监测精度要高 于±1mm，一般按二等水准测量技 术规定执行。对于研究性的监测， 应采用一等水准测量技术指标。在 实施监测时，某些技术要求要高于 相应等级。②仪器选择：根据规范 的要求，一般采用S1级精密水准 仪（光学或电子）。对于非常重要 建筑或沉降量较大地区的沉降监 测、高速公路等，也可采用三等水 准测量技术指标实施监测。 变形监测实例的内容、方法、数据 分析、处理要求。 工业与民用建筑物变形监测的主 要监测项目： 1.沉降监测 2.水平位移监测 3.倾斜监测 4.裂缝监测 5.振动频率监测。 桥梁变形监测的主要内容：桥梁 墩台变形观测；塔柱变形观测；桥 面挠度观测；桥面水平位移观测。 方法：1）垂直位移监测2）水平 位移监测3）挠度观测。 基坑工程监测内容及方法？ 内容：包括围护结构和周围环境 两大部分。围护结构包括维护撞 墙、水平支撑、围檀、和围梁、立 柱、坑底土层和坑内地下水等，周 围环境包括周围土层、地下管线、 周围建筑和坑外地下水等。 方法：水平位移监测：极坐标法、 前方交会法、视准线法等；沉降监 测：精密水准测量、精密三角高程 测量、液体静力水准测量。 基坑工程监测的项目有哪些？ 桩墙顶部水平位移和沉降；深沉水 平位移；基坑回弹；土体分层沉降； 结构内力；坑外地下水；周围环境。 基坑监测的数据处理有哪些？ 监测前应设计各种不同的外业记 录表格，表格中的数据不得随意更 改；外业监测数据应尽快计算处 理，并提交日报表或技术报告，必 要时还需要提交各种监测图；工程 结束应提交完整的监测技术总结 报告。 基坑施工监测周期和预警值一般 怎样确定？ 基坑监测贯穿基坑开挖和地下结 构施工的全过程，即从基坑开挖第 一批土到地下结构施工至标高，基 坑越大，施工时间越长，监测期限 就越长 确定预警值时应注意下列基本原 则：1满足现行相关规范和规程的 要求2满足工程设计的要求3考虑 与主管部门对所辖保护对象的要 求4考虑工程质量，施工进度，技 术措施和经济等因素 盾构隧道施工监测的项目？ 1）土体介质的监测：地表的沉降 监测，土地分层沉降和深层位移监 测，土体回弹测量，土体应力和孔 隙水压力测量（2）周围环境的监 测：相邻房屋和重要结构物的变形 监测，相邻地下管线的变形监测 （3）隧道变形的监测：隧道沉降 和水平位移监测，隧道断面收敛位 移监测，隧道应变和预制管片凹凸 接缝处法向应力测量 数据整理：1）校核各项原始记录， 检测各次变形监测值的计算是否 有误2）变形值计算3）绘制各种 变形过程线、建筑物变形分布图。 分析：1）成因分析2）统计分析3） 变形预报和安全判断。 水工建筑物变形监测 主要项目： ①水文：水位，降水，波浪，冲淤， 气温，水温； ②变形：地基，裂缝，接缝，边坡 ③渗流：坝体，坝基，绕渗，渗流 量，地下水，水质 ④应力：应力土壤，混凝土，钢筋， 钢板，接触面，温度 ⑤水流：压强，流压，掺气，消能 ⑥地震：振动 监测方法：1）水平位移监测，2） 垂直位移监测 边坡工程主要项目内容有哪些？ 外部变形监测周期和预警值一般 怎样确定？ 内容：1）地表位移裂缝2）地下 位移裂缝3）地声4）应变5）地 下水位，孔隙水压力，河库水位， 泉流量6）降雨量，地温，地震。 确定方法：施工阶段的边坡监测 贯穿边坡施工的全过程不同的边 坡工程：由于边坡的类型，规模， 所处阶段，以及边坡变形速率等不 同，其监测期限和频率不同，监测 周期根据边坡类型、规模、所处阶 段以及边坡变形速率影响。预警值 的确定要参照现行规范和规程的 规定值、设计预估值和经验类比 值，从变形总量和变形速率两方面 加以控制。 模型建立思想、过程、优势、依 据 统计分析模型思想：虽然建筑物 变形和各变形因素之间的关系复 杂，但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，在进行了大量的试验和观 测后，仍有可能找出它们之间的一 定的规律性。这种方法称为回归分 析法，建立起来的数学模型称为统 计分析模型。 逐步回归过程步骤：1）首先根据 经验或对变形值与外界作用因子 间的初步分析，确定回归方程的初 选模型及各个因子2）经回归计算 建立回归方程，在此方程中找出系 数|ai|为最小者，并将其剔除回归 方程后，重新进行回归计算，建立 新的回归方程。3）计算第一次回 归方程的残差平方和Q2以及新的 回归方程之残差平方和Q’2。求 出△Q2=Q2-Q’2，组成统计检验量 并进行f检验。若检验表明该因子 作用不显著，则正式剔除回归方 程，否则应保留在方程内。然后再 对第二个系数|ai|较小的因子进 行显著性检验，一直到全部因子检 验结束为止。4）对最后所建立的 回归方程作回归效果显著性检验。 如不理想，加入一些备选因子并对 新加入的因子逐个进行显著检验。 直到各个因子作用都显著且回归 效果也很理想，就可以得到所需最 佳回归方程。 优势：可以描述随机变量与其他 变量之间的相关关系，是对随机变 量的静态描述。 灰色系统分析模型：优势：首先 是它把离散数据视为连续变量在 其变化过程中所取的离散值，从而 可利用微分方程式处理数据；而不 直接使用原始数据而是由它产生 累加生成数，对生成数列使用微分 方程模型。这样，可以抵消大部分 随机误差，显示出规律性。 灰色关联分析：1）构造灰色关联 因子集2）灰色关联度计算公式3） 灰色关联序 时间序列分析模型：基本思想： 对于平稳、正态、零均值的时间序 列{xt}，若xt的取值不仅与其前 N步的各个取值x（t-1），x （t-2），…x（t-n）有关，而且还 与前M步的各个干扰a（t-1），a （t-2），…a(t-m)有关，则按多元 线性回归的思想，可得到最一般的 ARMA模型。 建模步骤：1）数据获取与预处理 2）模型结构选择3）模型结构调 整4）模型参数估计5）模型适用 性检验6）适用模型 优势：是动态模型，是对随机过 程的动态描述。 统计模型的建立及三大类的不同 特点。（综合题） 根据数理统计，对建筑物的变形量 与各种作用因素的关系，在进行了 大量的试验和观测后，仍然有可能 寻找出它们之间的规律性，这种处 理方法称为回归分析法。建立起来 的数学模型称为统计分析模型。 统计分析模型包括：一元线性回归 模型、多元线性回归模型、逐步回 归分析模型。

变形监测数据处理

变形监测：对监测对象或物体（变形体）进行定期测量，确定其空间位置随时间的变化 变形体：地球到一个工程建筑物块体，包括自然和人工构筑物 变形监测的内容：工民建（基础的沉陷观测与建筑物本身的变形）、水工建筑物（土坝：水平位移、垂直位移、裂缝；混凝土坝：垂直位移、水平位移、伸缩缝；地面沉降） 目的：掌握变形体的实际性状，为判断其安全提供必要的信息 意义：实用上，掌握各种建筑物和地质构造的稳定性，为安全性诊断提供必要的信息，以便及时发现问题并采取措施；科学上，更好理解变形机理，验证有关工程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变形预报模型 范围：全球性变形研究、区域性变形研究、工程和局部性变形研究 变形观测的内容：工民建、土工建筑物、水土建筑物、地表沉降、桥隧建筑物 变形的分类：按研究范围分类：全球性的、区域性的、局部性的；按时间特性分类：运动式；动态式；静态变形；动态变形 变形观测的特点：精度要求高、定期观测、综合应用各种观测方法和技术、数据处理要求严密、需要多学科知识的配合 变形影响因子：影响建筑物变形的原因 变形体几何模型：参考点、目标点以及他们之间的连线 观测点：是位于可能变动物体上的控制点，其应选择在能反映变形体变形特征又便于监测的位置 基准点：是远离变形区域，稳定可靠的已知点，其分为高程基准点和平面基准点。基准点应选在地基稳固、便于监测和不受影响的地点 工作基点：是离监测点不远，变动可能性较小的控制点，其点位应稳固，便于监测。 变形监测网：为了采集变形体的变形信息而布设的网 参考网：必要的基准构成的网 绝对网：有部分点的设在变形体外的监测网 相对网：网的全部的都在变形体上的监测网 基准线法：通过建筑物轴线或平行于建筑物轴线的固定不动的铅直平面为基准面，根 据它来测定建筑物的水平位移 视准法：在两固定点间设置经纬仪的视线作为基准线，定期测量观测点到基准线间 的距离，求定观测点水平位移量的技术方法 激光准直法：测量测点偏离基准线垂直距离的过程，它以观测某一方向上点位相对于基 准线的变化为目的，包括水平准直和铅直两种 引张线法：柔性弦线两端加以水平拉力引张后自由悬挂，则它在竖直面内呈链线形状，在水平面上投影应是一条直线，利用此直线作为基准线可以测定附近测点的横向偏离值的方法 挠度测量：建筑物在竖直平面内各不同高程点相对于底点的水平位移 倾斜测量：测定目标物在竖直平面内相对于水平基准或铅垂基准线（面）的挠度曲线 正倒镜投点法：用正镜和倒镜照准A点后，再倒转望远镜投点的方法 液体静力水准：利用静止液面的原理来传递高程的方法，利用连通管原理测量各点处容器内液面高差的变化以测定垂直位移的观测方法 变形监测网的灵敏度：监测网发现某一网点变形位移矢量的能力大小的一种度量 常规大地测量方法：精密高程测量、精密距离测量、角度测量、重力测量 优缺点：优点：能够提供变形体整体的变形状态；观测量通过组成网的形式可以进行测量结果的校核和精度的评定；灵活性大，能够适用于不同的精度要求，不同形式的变形体和不同外界条件。缺点：劳动强度大；难以实现连续监测、自动化程度低

变形监测数据处理复习要点(武汉大学测绘学院)

变形监测数据处理复习要点 武汉大学X X 第一章引论 1、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。 2、变形监测：就是利用测量与专用仪器和方法对变形体的变形现象进行监视观测的工作 3、变形监测任务：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。变形监测工作是人们通过变形现象获得科学认识、检验理论和假设的必要手段。 4、变形体的范畴：全球性变形研究（空间大地测量）、区域性变形研究（GPS、INSAR）、工程和局部性变形研究（地面常规测量技术、地面摄影测量技术、特殊和专用的测量手段、以及以GPS为主的空间定位技术）。 5、外部变形观测：对于混凝土坝，以混凝土重力坝为例，由于水压力、外界温度变化、坝体自重等因素的作用，其主要观测项目主要为垂直位移、水平位移以及伸缩缝的观测，这些内容通常称为外部变形观测。 6、内部观测：为了了解混凝土坝结构内部的情况，还应对混凝土应力、钢筋应力、温度等进行观测，这些内容通常称为内部观测。 7、水平位移观测：主要包括在同一高程面上不同点位在垂直于建筑物轴线方向的水平位移,在同一铅垂线上的不同高程面上的水平位移,及任意点在任意方向上水平位移。 8、变形监测的内容： 1）工业与民用建筑物：主要包括基础的沉陷观测与建筑物本身的变形观测。 2）水工建筑物：对于土坝，其观测项目主要为水平位移、垂直位移、渗透以及裂缝观测。3）地面沉降：对于建立在江河下游冲积层上的城市，由于工业用水需要大量地吸取地下水，而影响地下土层的结构，将使地面发生沉降现象。对于地下采矿地区，由于在地下大量的采掘，也会使地表发生沉降现象 9、变形监测的目的和意义：具有实用上的意义，主要是掌握各种建筑物和地质构造的稳定性，为安全性诊断提供必要信息，及时发现问题，以便采取措施；具有科学上的意义，包括更好地理解变形的机理，验证有关工程设计的理论和地壳运动的假说，进行反馈设计，以及建立有效的变形预报模型。（确保安全、验证设计、灾害防治）

《变形监测与数据处理》考试复习参考

参考书目：《工程测量》（李青岳、陈永奇）《变形监测数据处理》（武大出版社） 1 变形监测的概念，目的，意义？ 概念：就是利用测量与专用仪器和方法对变形体的变形现象进行监视观测的工作。 目的：首要目的是掌握变形体的实际性状，为判断其安全提供必要的信息，其次获得变形体变形的空间状态和时间特性（几何分析），同时还要解释变形的原因（物理解释）。 意义：实用上的意义：主要掌握各建筑物和地质构造的稳定性，为安全性诊断提供必要的信息，以便及时的发现问题并采取措施。 科学上的意义：更好的理解变形的机理，验证有关工程设计的理论和地壳运动的假说，进行反馈设计以及建立正确的预报变形的理论和方法。 2 变形体：变形体的范畴可以大到整个地球，小到一个工程建（构）筑物的块体,包括自然和人工的构筑物。(对可能产生变形的各种自然的或人工的建筑物或构筑体的统称) 3 引起变形的因素？ (可总结为3个方面,○1自然因素○2工程自身○3与工程有关的勘测、设计、施工、运营等) （1）人类开发自然资源的活动会破会地壳上部平衡，造成地面变形。（2）人口密集的地方大量抽去地下水，造成地面沉陷。（3）地下采矿引起矿体上方岩层移动。（4）地壳中的应力长期的积累,引起地壳位移甚至地震（5）与工程本身相联系的勘测、设计、施工、运营产生。 4 变形体的范畴：全球性变形研究（空间大地测量）、区域性变形研究（GPS、INSAR）、工程和局部性变形研究（地面常规测量技术、地面摄影测量技术、特殊和专用的测量手段、以及以GPS为主的空间定位技术）。 5.变形监测的内容及其分类 分类：（1）按研究范围分类：全球性的、区域性的、局部性的 （2）按时间特性分类：运动式（变形总趋势朝一个方向）、动态式（观测主要得到振动的幅值，周期等信息）静态变形:空间位置随时间的变化特性,占多数; 动态变形:变形体空间位置在外力作用下,在某一时刻的变化. 内容：应根据建筑物的性质和地基情况来定。（1）工业和民用建筑：对于基础而言：内容是均匀沉陷和不均匀沉陷；对建筑物本身而言：是倾斜和裂缝观测；对工业企业等各种设备而言：是水平位移和竖直位移；对高层和高耸建筑物：还应观测瞬时变形、可逆变形、扭转；（2）水工建筑物：水平位移、垂直位移、渗透（浸润线）以及裂缝观测（3）钢筋混泥土建筑物：外部观测：水平位移、垂直位移、伸缩缝的观测内部观测（4）地表沉降：定期进行观测，掌握其沉降与回升的规律。 6 变形观测的特点？ （1）精度要求高（2）周期性重复观测（3）综合运用各种观测方法（4）数据处理要求严密（5）需要多学科知识的配合 7 变形监测技术 答：在全球性方面，空间大地测量是最基本且最适用的技术，包括全球定位系统GPS、甚长基线射电干涉测量VLBI、卫星激光测量SLR、激光测月技术LLR以及卫星重力探测技术（卫星测高、卫星跟踪卫星和卫星重力梯度测量）等技术手段。 在区域性方面，主要技术手段ＧＰＳ、空间对地观测遥感技术－－合成孔径雷达干涉测量ＩｎＳＡＲ、精密水准测量。 在工程和局部性方面，地面常规测量技术、专用测量手段、空间测量（ＧＰＳ、ＩｎＳＡＲ）、地面摄影测量技术与激光扫描。 8 基准点：变形监测系统的基本控制点，是测定工作点和变形点的依据。分为水平位移基准点和沉降监测点。 9 水准基点(工作基点)：是基准点和变形观测点之间起联系作用的点。 10 变形监测网：是控制网在变形监测中的一种形式; 有绝对网（参考网）:有部分点分布在变形体外的监测网; 相对网:网的全部点都在变形体上的监测网; 混合网. 11 变形监测网的灵敏度：监测网发现某一网点变形位移矢量的能力大小的一种度量