变形监测总结

第一章

1.变形：指变形体（根据变形监测区域大小，可将变形监测对象分为三大类：全球性的、区域性的、工程与局部性的，本文统称其为变形体）在各种致变因素的作用下，其形状、大小及位置在时间域和空间域中的变化。

本质：是变形体渐变性位移变形到突然发生宏观移动的非线性过程。

2.变形观测：指为了解变形量大小，通过定期测量观测点相对于基准点的变化量，从历次观测结果比较了解变形随时间与空间的发展情况。这个过程即是变形观测。

3.变形观测的目的：

?确保工程安全运营。

?进行变形分析，建立预报变形的理论和方法。

4.变形观测的意义：

实用上：检查各种工程建筑物及其基础的稳定性，及时掌握变形情况，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。

科研上：更好地理解变形机理，验证有关工程设计的理论和地壳运动假说，进行反馈设计以及建立有效的变形预报模型。

5.观测周期的概念：相邻两次变形观测的间隔时间。

6.监测测精度及监测周期的合理确定：

监测精度与监测周期和位移速度之间存在一定的相互制约的关系：

①当位移速度一定时, 监测周期越短对监测精度的要求越高；

②当复测周期一定时, 位移速度越快对监测精度的要求越低；

③当位移速度很小时, 要求有很高的监测精度和较长的复测周期；

④随着位移速度的增大, 可以相应地缩短复测周期和降低监测精度。

7.变形观测基本原则：

?建筑变形测量的首次（即零周期）观测应连续进行两次独立观测，并取观测结果的中数作为变形测量初始值。

?一个周期的观测应在较短的时间内完成。不同周期观测时，宜采用相同的观测网形、观测路线和观测方法，并使用同一测量仪器和设备。对于特级和一级变形观测，还宜固定观测人员、选择最佳观测时段、在基本相同的环境和条件下观测。当观测量受温度、气压、湿度等环境影响时，应对观测数据进行改正。

8.平面控制网：

根据不同的变形监测对象，布置不同的控制网。如：对于大型变形建筑物、滑坡等，宜布设三角网、三边网、导线网、边角网等；对于分散、单独的小型建筑物，宜采用监测基线或单点。变形网常由三种点、两种等级的网组成：

1）基准点：通常埋设在比较稳固的基岩上或在变形影响范围之外，尽可能长期保存，稳定不动。

2）工作基点：是基准点和变形监测点之间的联系点。工作点与基准点构成变形监测的首级网，用来测量工作点相对于基准点的变形量，由于这种变形量较小，所以要求监测精度高，复测间隔时间长。

3）变形监测点：即变形点或监测点，它们埋在变形体（如建筑物、边坡等）上和变形体构成一个整体，一起移动。变形监测点与工作点组成次级网，次级网用来测量监测点相对于工作点的变形量。

9.变形观测网的特点：

1、布网的目的

工程控制网，保证网点之间的相对精度是至关重要的。衡量控制网等级的一个重要指标就是网的最弱边。但变形网则不同，变形网布网的目的是为了测定网点的变形，而网点之间的相对精度则不是主要的。

２、布网的原则

变形网则完全根据变形测量的需要来布设网点。

３、布网的多余观测条件多，图形复杂

４、变形网边短，精度高

５、变形网可以没有已知数据

10.变形观测网的参考系：（可只记主干）

1、变形网作为经典网平差

变形网图形复杂，多余观测多的特点，变形网的平差一般采用间接平差法。

2、变形网作为自由网的平差

自由网是指整个区域均没有稳固的起算点，也就没有必要的起算数据。它是基于最小二乘最小范数原则下的平差，称自由网平差，自由网平差解法众多，各有其特点，但平差结果相同。

3、变形网作为秩亏网平差

秩亏自由网平差的主要特点是：不预先假定固定点，所有网点等同看待，即所有网点坐标都视为待定量。但由于缺少起算数据，按这种方法组成法方程后，求出的法方程系数矩阵是秩亏的。

第三章

11.测角交会法注意事项:

?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°之间。

?工作基点到测点的距离，一般不宜大于300m，当采用三方向交会时，可适当放宽要求。

12.测边交会法注意事项：

?γ角通常应保持在60°至120°之间；

?测距要仔细，以减小测边中误差ma和mb；

?交会边长度a和b应力求相等，且一般不宜大于600m

13.后方交会法注意事项：

在实际测量过程中，还应注意工作基点和监测点不能在同一个圆周上（危险圆），应至少离开危险圆周半径的20%。

14.水平位移常用的观测方法：

大地测量法，基准线法，专用测量法，GPS测量法。

15.基准线法包括哪些内容:

视准线法，引张线法，激光准直法，垂线法。

列举：视准线法：

采用视准线法测量时．沿欲测量的基坑边线设置一条视准线，在该线的两端设置工作基点A、B。在基线上沿基坑边线按照需要设置若干测点，基坑有支撑时，测点宜设置在两根支撑的跨中。

第四章

17.超高层要有哪些监测内容？并列举某一项有什么方法。（传说很是重要）

倾斜观测，挠度观测，裂缝观测，日照变形监测，风振变形监测。

列举：倾斜观测：

直接法：经纬仪投影法、测水平角、前方交会法、垂准线法。该方法多用于基础面积过小的超高建筑物，如电视塔、烟囱、高桥墩、高层楼房等。

间接法：测定基础的相对沉陷量（水准测量）、倾斜仪。该方法多用于基础面积较大的建筑物，并便于水准观测

18.前方交会法：（了解）

当测定偏距e的精度要求较高时，可以采用角度前方交会法。

首先在圆形建筑物周围标定A、B、C三点，观测其转角和边长，则可求得其在自用坐标系中的坐标；

然后分别设站于A、B、C三点，观测圆形建筑物顶部两侧切线与基线的夹角，并取其平均值；

以同样的方法观测圆形建筑物底部；

按角度前方交会定点的原理，即可求得圆形建筑物顶部圆心O′和底部圆心O的坐标。

19.挠度观测：挠度是指建(构)筑物或其构件在水平方向或竖直方向上的弯曲值。例如桥的梁部在中间会产生向下弯曲，高耸建筑物会产生侧向弯曲。

20.观测方法总结：

对于直立高大型建筑物，其挠度的观测方法是测定建筑物在铅垂面内各不同高程点相对于底部的水平位移值。

高层建筑物通常采用前方交会法测定。

对内部有竖直通道的建筑物，挠度观测多采用垂线观测，即从建筑物顶部附近悬挂一根不锈钢丝，下挂重锤，直到建筑物底部。在建筑物不同高程上设置观测点，以坐标仪定期测出各点相对于垂线最低点的位移。比较不同周期的观测成果，即可求得建筑物的挠度值。

如果采用电子传感设备，可将观测点相对于垂线的微小位移变换成电感输出，经放大后由电桥测定并显示各点的挠度值。

21.裂缝监测方法：测微器法，测缝针，超声波检测，

第五章

正曲率：使建筑物墙体产生倒八字形的裂缝

负曲率：使建筑物墙体产生正八字型裂缝

第六章

22.GPS一机多天线监测系统的组成:

该系统包括控制中心、数据通信、多天线控制器和野外供电系统等4部分组成。

GPS一机多天线监测系统在变形监测中的优越点：

(1) 先进性。即选用的仪器设备性能应是当今世界上最先进的。系统结构先进，反应速度快，监测精度必须达到相应的国家规范要求。

(2) 可靠性。即系统采集的GPS原始数据必须完善、正确；数据传输网络结构可靠，传输误码率低；数据处理、分析结果必须准确；整个系统故障率低。

(3) 自动化。即从数据采集、传输到分析、显示、打印、报警等实现全自动化。

(4) 易维护。即系统中各监测单元互相独立，并行工作。系统采取开放式模块结构，便于增加、更新、扩充、维护。

(5) 经济性。即在保证先进、可靠、自动化程度高的前提下，采取各种有效方法，力求功效高、成本低。

缺点：由于监测的范围比较广，各监测点之间的距离可能很远，天线信号传输至控制器时将不可避免地产生GPS信号衰减过大的问题

第八章

23.监测内容:

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；

各个监测对象包含不同的监测内容，需要使用相应的监测仪器和仪表。

24.土体分层沉降：是指地表以下不同深度土层内点的沉降或隆起，通常用磁性分层沉降仪测量。

土体分层监测内容：桩顶水平位移监测，周围建筑物沉降监测，深层水平位移监测，支撑轴力变化监测。

第九章

25.边坡监测方法：简易监测法、设站监测法、仪表监测法、远程监测法等。

列举：设站监测法：

常用的监测方法有：大地测量方法（极坐标法、交会法、视准线法、几何水准、三角高程测量等）、近景摄影测量法、GPS测量法。

26.三种方法优缺点比较：（比较重要）

大地测量法：

优点：(1)能确定边坡地表变形范围。不仅可以对重点部位进行定点变形监测，而且监控面积大，因此可以有效地监测确定边坡变形状态。(2)量程不受限制。大地测量法是设站观测，仪器量程能满足边坡变形监测，可以观测到边坡变形演变的全过程。(3)能观测到边坡体的绝对位移量。仪表观测缺乏整体概念，而大地测量方法是以变形区外稳定的测站为基准，能够直观测定边坡地表的绝对位移量，掌握整体变形状态。（4）技术成熟，精度较高，监控面广，成果资料可靠，便于灵活地设站。

缺点：受地形通视条件的限制和气象条件(如风、雨、雾、雪等)的影响；作业量大，周期长；连续观测能力较差。

GPS测量法

优点：(1)观测点间无需通视，选点方便；

(2)观测不受天气条件限制，可以进行全天候的观测；

(3)观测点的三维坐标可以同时测定，对于运动的观测点还能精确测山它的速度；

10 。

(4)在测程大于10km时，其相对精度可达6

适用于边坡体地表的三维位移监测，特别适合处于地形条件复杂、起伏大或建筑物密集、通视条件差的边坡监测。

近景摄影测量法

特点：精度不如传统的监测方法，但可以满足崩滑体处于速变、剧变阶段的监测要求，适合危岩临空、陡壁裂缝变化、滑坡地表位移量变化速率较大时的监测。

现已应用于船闸等高边坡的变形监测。

27.侧线的布设：

首先应确定边坡体变形监测的范围，在该范围中确定边坡体的主要滑动方向，按变形范围和主要滑动方向确定测线，再按测线选择测点的位置。

测线可以采用十字形或放射形等。十字形主要适用于变形范围和主滑方向比较明确的边坡；放射形主要适用于变形范围和主滑方向不十分明确的边坡。

滑坡监测点宜均匀地布设在滑动量较大、滑动速度较快的轴线方向和滑坡前沿区，滑坡范围内和范围外较为稳定的部位也应布设少量的监测点。

高边坡稳定监测点宜呈断面形式均匀地布设在不同的高程面上。

裂缝监测点应选择有一定代表性的位置，布设在裂缝的两侧。

第十章

28.桥梁工程变形监测的目的和意义：

桥梁变形观测是桥梁运营期养护的重要内容，对桥梁的健康诊断和安全运营有着重要的意义。

成桥后的结构状态识别和确认，桥梁运营过程中的损伤检测、预警及适时维修制度的建立，有助于从根本上消除隐患及避免灾难性事故的发生。

运营中的桥梁结构及其环境所获得的信息不仅是理论研究和实验室调查的补充，而且可以提供有关结构行为与环境规律的最真实的信息。

桥梁安全监测带来的将不仅是监测系统和对某特定桥梁设计的反思，它还可能并应该成为桥梁研究的“现场实验室”。

29.桥梁变形分类：

桥梁变形按其类型可分为静态变形和动态变形;

静态变形是指变形观测的结果只表示在某一期间内的变形值，它是时间的函数。

动态变形是指在外力影响下而产生的变形，它是表示桥梁在某个时刻的瞬时变形，是以外力为函数来表示的对于时间的变化。

桥梁墩台的变形一般来说是静态变形，而桥梁结构的挠度变形则是动态变形。

桥梁变形按具体内容可分为：桥梁墩台变形观测、塔柱变形观测、桥面挠度观测、桥面水平位移观测等。

30.桥梁墩台的变形观测主要包括两方面：

墩台的垂直位移观测。主要包括墩台特征位置的垂直位移和沿桥轴线方向（或垂直于桥轴线方向）的倾斜观测。

墩台的水平位移观测。其中各墩台在上、下游的水平位移观测称为横向位移观测；各墩台沿桥轴线方向的水平位移观测称为纵向位移观测。两者中，以横向位移观测更为重要。

31.垂直位移监测方法：

精密水准测量，三角高程测量，液体静力水准测量，压力测量，GPS测量。

32.水平位移监测方法：

三角测量法，交会法，导线测量法，基准线法，测小角法，GPS观测，专用方法。

33.挠度观测方法：

悬锤法，精密水准法，全站仪观测法，GPS观测法，静力水准观测法，测斜仪观测法，摄影测量法，专用挠度仪观测法。

34.基点网的布设：

为了观测墩台的垂直位移，需建立变形监测基点网，基点网由基准点和工作基点组成。

基准点应尽量选在桥梁承压区之外，但又不宜离桥梁墩台太远。基准点需成组埋设，以便相互检核。

工作基点一般选在桥台或其附近，以便于观测布设在桥梁墩台上的观测点，测定各桥墩相对于桥台的变形。而工作基点的垂直变形可由基准点测定，以求得观测点相对于稳定点的绝对变形。

35.观测点的布设：

在布设监测点时，应遵循既要均匀又要有重点的原则。均匀布设是指在每个墩台上都要布设观测点，以便全面判断桥梁的稳定性；重点布设是指对那些受力不均匀、地基基础不良或结构的重要部分，应加密观测点，主桥桥墩尤应如此。

主桥墩台上的观测点，应在墩台顶面的上下游两端的适宜位置处各埋设一点，以便研究墩台的沉降和不均匀沉陷（即倾斜变形）。

36.索塔挠度观测常用方法：

交会法（测角、测边、边角交会），全站仪极坐标法，天顶距测量法，倾斜仪法，垂线法。

第十一章

37.土坝变形因素：

（1）渗透变形，当渗透水流在土壤中运动时，土壤可能产生破坏性的渗透变形，导致水工建筑物的失事，这种变形包括：管涌、流土、接触冲刷，接触流土等。后果造成建筑物不均匀沉降。

（2）土坝沉陷：土坝水平位移（包括滑动、倾覆）不是主要的，而是沉陷，施工期间坝基和坝身一直是沉陷，直到施工结束，坝基沉陷量约为总沉陷量的50%～70%左右。38.监测断面布置：

监测断面布置(土石坝)

（1）观测横断面。布置在最大坝高、原河床处、合龙段、地形突变处、地质条件复杂处、坝内埋管或运行可能发生异常反应处。一般不少于2~3个。

（2）观测纵断面。在坝顶的上游或下游侧布设1~2个，在上游坝坡正常蓄水位以上1个，正常蓄水位以下可视需要设临时断面，下游坝坡2~5个。

（3）内部断面。一般布置在最大断面及其它特征断面处，可视需要布设1~3个，每个断面可布设1~3条观测垂线，各观测垂线还应尽量形成纵向观测断面。

界面位移一般布设在坝体与岸坡连接处，不同坝料的组合坝型交界处及土坝与混凝土建筑物连接处。

监测断面布置(混凝土坝)

（1）观测纵断面。通常平行坝轴线在坝顶及坝基廊道设置观测纵断面，当坝体较高时，可在中间适当增加1~2个纵断面。当缺少纵向廊道时，也可布设在平行坝轴线的下游坝面上。

（2）内部断面。布置在最大坝高坝段或地质和结构复杂坝段，并视坝长情况布设1~3个断面。应将坝体和地基作为一个整体进行布设。拱坝的拱冠和拱端一般宜布设断面，必要时也可在l/4拱处布设。

监测断面布置(滑坡体)

（1）两坝肩附近的近坝区岩体。垂直坝轴线方向各布设1~2个观测横断面。

（2）滑坡体顺滑移方向布设1~3个观测断面，包括主滑线断面及其两侧特征断面。

（3）必要时可大致按网格法布置。

第十二章

39.地下工程施工监测内容：

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。

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。

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。

40.收敛位移监测：隧道围岩周边各点趋向隧道中心的变形称为收敛。所谓周边收敛量测主要是隧道内壁面两点连线方向的距离的变形量的量测。收敛值为两次量测的距离之差。41.量测目的：

收敛量测是隧道施工监控量测的重要项目。周边位移是隧道围岩应力状态变化最直观的反映，通过周边位移量测可以达到以下目的。

⑴判断隧道空间的稳定性；

⑵根据变位速度判断围岩稳定程度和二次衬砌施作的合理时机；

⑶指导现场的施工。