变形监测复习资料

沉降：沉降表达的是一个向量，既有大小又有方向，表示建筑物的下沉或者上升。

不均匀沉降：建筑物上部荷载分布不均匀使得地基土所承受的荷载的不均匀，造成建筑物沉降量的不均匀就是不均匀沉降。

工后沉降：从施工完毕到沉降稳定，铺轨工程完成后基础设施沉降量。

1变形监测点分为基准点、工作基准点和观测点，每一个独立的监测网应设置不少于3个稳固可靠的基准点；首次观测应连续进行2次观测，并以平均值作为首期观测值。

2高速铁路客运专线路基变形监测主要包括路基面沉降监测、路基基底沉降监测、路基本体沉降监测、水平位移监测几个方面。

3基坑工程施工现场监测的内容分为水平位移监测、内力监测、沉降监测三大部分。

5建筑物测量变形监测的项目有沉降监测、水平位移监测、倾斜监测、挠度检测和裂缝监测。

6常用点位稳定性统计检验方法有三角测量法、三维三边测量、精密水准测量等方法。

7建筑物的内部监测是安全监测的重要内容，其监测项目主要是内部位移监测、应力监测、地下水位及渗流监测、挠度检测、裂缝监测等。

变形监测的发展趋势：由于变形监测的特殊要求，一般不允许检测系统中断监测，就要求检测系统能精确、安全、可靠长期而又实时的采集数据，而传统的设备难以满足要求，因此，科研人员在现有的自动化监测技术的基础上，有针对性的研发精度高、稳定性好的自动化监测仪器和设备。这方面成果有：自动化监测技术、光纤传感监测技术、CT技术的应用、GPS在变形监测中的应用、激光技术的应用、测量机器人技术、渗流热监测技术和安全监测专家系统等。

变形监测网与一般控制网的区别：具有较高的精度和灵敏度，多种观测技术的综合应用，监测网着重于研究点位的变化，周期性重复观测

1、变形监测是对被检测的对象或物体（简称变形体）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。变形监测又称变形测量或变形观测。

2、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）反馈设计施工质量（4）研究正常变形规律和预报变形的方法

3、变形监测的意义具体表现在：

（1）对于机械技术设备，则保证设备安全、可靠、高效的运行，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变化过程，可进一步研究引起滑坡的原因，预报大的滑坡灾害（3）通过对矿山由于开挖所引起的实际变形的观测，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、大型特种精密工程如核电厂、粒子加速器以及铁路工程也具有重要的工程意义。

4、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）监测网着重于研究点位的变化。

5、变形的分类：通常情况下，变形可以分为静态变形和动态变形两大类。静态变形主要是指变形体随时间的变化而发生的变形，这种变形一般速度较慢，需要较长的时间才能被发觉。动态变形主要指变形体在外界荷载的作用下发生的变形，这种变形的大小孩速度与荷载密切相关，在通常情况下，荷载的作用将使变形即刻发生。

（1）根据变形体的变形特征，变形可以分为变形体自身的变形和变形体的刚体位移。变形体的自身变形包括伸缩、错动、弯曲和扭转；刚体的位移包括整体平移、整体转动、整体升降和整体倾斜。

（2）变形按照其速度可以分为长周期变形、短周期变形、瞬时变形。长周期变形一般指在比较长的时间段内发生的循环变形过程；短周期变形是指在较短的一段时间内发生的循环变形过程；瞬时变形是指在短时间荷载作用下发生的瞬间变形。

（3）变形按其特点可以分为弹性变形、塑性变形。当作用的荷载在构件的弹性范围内时，其发生的变形一般为弹性变形；当荷载作用在非弹性体或者荷载超过了构件的弹性限度，则会产生塑形变形。

6、变形监测的主要内容包括：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。其中位移监测主要包括：沉降监测、水平位移监测、挠度监测、裂缝监测等

沉降监测一般采用几何水准测量方法进行，在精度要求不太高或者观测条件较差时，也可采用三角高程测量方法。对于监测点高差不大的场合，可以采用液体静力水准测量和压力传感器方法进行测量。沉降监测除了可以测量建筑物基础的整体沉降情况外，还可以测量基础的局部相对沉降量、基础倾斜、转动等。

水平位移监测通常采用大地测量方法（包括交会测量、三角网测量和导线测量）、基准线测量（包括视准线测量、引张线测量、激光准直测量、垂线测量）以及其他一些专门的测量方法（GPS测量、多点位移计测量、摄影测量、遥感测量、光纤测量等）。

7、变形监测精度的确定：变形监测的精度要根据允许变形值的大小、变形速率、变形监测的目的来确定，要保证不掩盖变形、并能有效地发现变形。变形监测的目的大致分为安全监测、积累资料、为科学试验服务。当存在多个变形监测精度要求时，应根据其中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。

8、变形监测周期（的确定与精度一样）

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。观测周期与工程的大小、测点所在位置的重要性、观测目的以及观测一天所需时间的长短有关。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。（五定原则）不同周期观测时，宜采用固定的仪器、固定的观测人员、固定的观测网形和观测方法、固定的观测时段、在基本相同的观测条件下观测。

9、变形监测系统设计的原则

（1）针对性。要根据工程特点及关键部位综合考虑，统筹安排，做到目的明确、实用性强、突出重点、兼顾全局；（2）完整性。对监测系统的设计要有整体方案，它是用各种不同的观测方法和手段，通过可靠性、连续性和整体性论证后，优化出来的最优设计方案。（3）先进性。设计所选用的监测方法、仪器和设备应满足精度和准确度的要求，并吸取国内外的经验，尽量采用先进技术；（4）可靠性。观测设备要具有可靠性，特别是监测建筑物安全的测点；（5）经济性。监测项目宜简化，测点要优选，施工安装要方便。

10、变形监测系统设计的主要内容有哪些？（变形监测方案设计书主要内容）

（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。

11、变形监测点的分类

变形监测的测量点一般分为基准点、工作点、变形观测点三类。

基准点：基准点是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。基准点通常埋设在稳固的基岩上或变形区域以外，尽可能长期保存，稳定不动每个工程一般应建立3个基准点，以便相互校核，确保坐标系统一致。当确认基准点稳定可靠时，也可少于3个。基准点应进行定期观测，判断基准点的稳定性。

工作点：工作点又称工作基点，它是基准点与变形观测点之间起联系的点。工作点埋设在被研究对象附近，要求在观测期间保持点位稳定，其点位由基准点定期检测。工作基点位置与邻近建筑物的距离不得小于建筑物基础深度的1.5倍~2.0倍。

变形观测点：变形观测点是直接埋设在变形体上的能反映建筑物变形特征的测量点，又称观测点，一般埋设在建筑物内部，并根据测定它们的变化来判断这些建筑物的沉陷与位移。变形观测点标石埋设后，应在其稳定后方可开始观测。稳定期一般不少于15天。

12、沉降监测标志与选埋

沉降监测常用的方法是精密水准测量。采用该方法进行沉降监测，沉降监测的测量点分为水准基点、工作基点、监测点3种。工作点与基准点构成变形监测首级网，工作点与监测点构成次级网。

埋设要求：（1）水准基点是沉降监测的基准点，一般3个~4个点构成一组，形成近似正三角形或正方形。为保证其稳固，应该埋在变形区以外的岩石上或深埋于原状土上，也可选，埋在稳固的建筑物上。（2）工作基点是用于直接测定监测点的起点或终点。为了便于观测和减少观测误差的传递，工作基点应布置在变形区附近相对稳定的地方，其高程尽可能接近监测点的高程。工作基点一般采用地表岩石标，当建筑物附近的覆盖层较深时，可采用浅埋标志，当新建建筑物附近有基础稳定的建筑物时，也可设置在该建筑物上。工作基点应经常与水准基点联测，判断其稳定情况，以保证监测结果的正确可靠。（3）监测点是沉降监测点的简称，布设在被监测建筑物上。布设时要使其位于建筑物的特征点导航，能充分反映建筑物的沉降变形情况；点位应当避开障碍物，便于观测和长期保护；标志应稳固，不影响建筑物的美观和使用；还要考虑建筑物基础地质、建筑结构、应力分布等，对重要和薄弱部位应该适当增加监测点数目。

13、水平位移常用的观测方法：大地测量法、基准面法、专用测量法、GPS测量法。

14、挠度监测

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。挠度观测多用垂线观测（正垂线、倒垂线）15、自动化监测的主要内容有哪些？

自动化监测主要包括数据采集的自动化、数据传输的自动化、数据管理的自动化和数据分析的自动化等内容。

16、自动化监测系统的设计原则有哪些？

（1）适应性：根据建筑物所处的环境条件、建筑结构和运行工况的不同，在设计监测自动化系统时应有较强的针对性；（2）经济性：系统建设的造价应经济、合理，采用性价比高的仪器设备；（3）准确性：系统的测量数据应准确，精度满足相关规范的要求，在更换零部件时不影响数据的连续性；（4）可靠性：监测设备选型应优先考虑选用技术先进、成熟、通过多个现场环境长期考核、质量合格的产品；（5）开放性和通用性：系统应具有良好的开放性和兼容性；（6）统一性：数据采集系统和信息管理系统应相互兼容，即使采用不同的数据采集子系统，也应能实现监测信息的统一管理。

17、监测资料的分析：（1）定期分析：施工期资料分析、运营初期资料分析、运行期资料分析（2）不定期分析，在有特殊需要时才专门进行的分析称为不定期分析。

变形分析内容：对建筑物变形进行几何分析，即对建筑物的空间变化给出几何描述，对建筑物的变形进行物理解释。

18、资料分析的常用方法：作图分析、统计分析、对比分析、建模分析。

（1）作图分析：通过绘制各观测物理量的过程线及特征原因量下的效应量过程线图，考察效应量随时间的变化规律和趋势。这种方法简便、直观，特别适用于初步分析阶段。

（2）统计分析：对各观测物理量历年的最大和最小值(含出现时间)、变幅、周期、年平均值及年变化率等进行统计、分析，以考察各观测量之间在数量变化方面是否具有一致性、合理性，以及它们的重现性和稳定性等。这种方法具有定量的概念，使分析成果更具实用性。

（3）对比分析：将监测成果与理论计算或模型试验成果相比较，观察其规律和趋势是否有一致性、合理性，并与工程的某些技术警戒值相比较，以判断工程的工作状态是否异常。

（4）建模分析：采用系统识别方法处理观测资料，建立数学模型，用以分离影响因素，研究观测物理量变化规律，进行实测值预报和实现安全控制。这种方法能够定量分析，是长期观测资料进行系统分析的主要方法。

19、沉降预测

当沉降监测进行到移动周期（一般不少于6次监测），根据需要，利用已监测的沉降量和所记载的影响沉降的因子数据，采用一定的数学方法对沉降量与沉降因子之间的关系进行分析，找出其函数关系。

沉降预测的方法有回归分析（一元、多元）法、时序分析法、模糊数学法、灰色模型法等。

20、建筑物倾斜监测：倾斜度的计算i=e/h

21、基坑监测的主要对象

基坑工程施工监测的对象主要为围护结构和周围环境两大部分，围护结构包括围护桩墙、水平支撑、围檩和圈梁、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；

22、什么是基坑监测的预警值？应如何制定？

预警值是一个定量指标，在其允许范围内可认为工程是安全的，否则认为工程处于不稳定状态，将对工程自身及其周围环境产生有害影响。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）考虑各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。目前，预警值的确定主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。

一般取预警值为设计允许最大值的80%。

23、盾构隧道监测的主要内容有哪些？

（1）土体介质的监测：包括地表的沉降监测、土体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：包括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：包括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。

24、高铁变形监测内容

路基：路基面沉降观测，基底沉降观测，和路堤本体沉降观测。

桥涵：应以墩台基础的沉降和预应力混凝土梁的徐变变形为主，涵洞除应进行自身的沉降观测外，尚应进行洞顶填土的沉降观测。

隧道：指隧道内线路基础的沉降观测，即隧道洞口仰拱、隧道一般地段和不良、复杂地质区段沉降观测。过渡段：路桥、路隧、路涵等过渡段应以路基面沉降和不均匀沉降观测为主。

站场：按正线线下结构要求的相关内容观测。

目的：验证或调整设计措施，使路基、隧道、桥涵工程达到规定的变形控制要求。分析、推算出最终沉降量和工后沉降，合理确定无砟轨道开始铺设时间，确保高速铁路无砟轨道结构铺设质量及运营期间的平顺性。

a、路基工程沉降评估判定标准

①根据路基填筑完成或堆载预压后不少于3个月的实际观测数据做多种曲线的回归分析，确定沉降变形趋势。②无砟轨道路基工后沉降值不应大于15mm。③评估曲线生成的相关系数必须大于92%，完成比率大于75%。

b、桥涵工程沉降评估判定标准

①根据桥涵实际荷载情况及观测数据，应做多个阶段的回归分析及预测，综合确定沉降变形的趋势。首次回归分析时，观测期不应小于主体工程施工完后3个月；②墩台工后沉降无砟轨道满足≤20mm，相邻墩台差异沉降≤5mm；③涵洞工后沉降无砟轨道满足≤15mm；④评估曲线生成的相关系数必须大于92%，完成比率大于75%。

c、过渡段工程沉降评估判定标准

过渡段不同结构物间的预测差异沉降不应大于5mm，预测沉降引起的线路方向的折角不应大于1/1000。