变形观测总结

变形观测总结

变形观测：是对监测对象变形体进行测量，以确定其空间位置随时间变化的特征的工作。基准点：变形观察过程中稳定可靠的点。

变形体：变形监测的研究对象，大到整个地球，小到一个工程建筑物的块体，包括自然和人

工的构筑物。

变形观测网：一般分为相对网和绝对网，绝对网是指有部分点位于变形体外的监测网，相对网是指网的全部点都在变形体上的监测网。

平面监测网：对于用作水平位移观测的基准点，需构成三角网、导线网或方向线等平面控制网，这些平面控制网叫平面监测网。

高程监测网：对于用作垂直位移的基准点，需构成水准网，这些水准网叫高程监测网。变形监测网的灵敏度：用于描述监测网发现变形体在某一特定方向上的变形的能力。水准基点：沉陷观测的基准点。垂直位移分量：地表面的沉降或上升。

水平位移分量：地表面在水平方向上的移动。

倾斜测量：测定变形体倾斜程度，可分为相对于水平面和相对于垂直面两类。前类主要是检测地面倾斜和建筑物基础倾斜，后者主要监测高层建筑物倾斜。

挠度：建筑物在水平面内各个不同高程点相对于底点的水平位移。

深埋双金属标：由膨胀系数不同的两根金属管组成，根据两根管顶部的读数设备得出温度变

化所引起的长度变化差数计算出金属管本身长度变化的装置。

基准线法（3种）：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。

视准线法：由经纬仪的视准面形成基准面的基准线法，我们称之为视准线法。包括活动站牌

法和小角度法。活动站牌法：一种精密的附有读数设备的活动站牌直接测定观测点相对于基准面的偏离值。小角度法：利用精密经纬仪精确的测出基准线方向与站点到观测点的视线方向之间所夹小角，从而计算观测点相对于基准线的偏离值。

引张线法：柔性弦线两端加以水平拉力引张后自由悬挂，则它在竖直面呈悬链线形状，水平

面上的投影应是一条直线，利用此直线作为基准线可以测定附近观测点的横向偏离值。

激光准直法：在基准点A安置激光器;在基准点B安置探测器；在待定点i安置一特定带板，sAB正垂线法：由一根悬挂点处于上部的垂线和一个安装在建筑物上处于垂线下部的测读站组

当激光照满波带板是，在B点探测器上测得i，从而偏离值isAii成。垂线下部悬挂一重锤使其处于拉紧状态，重锤置于阻尼箱内，以抑制垂线的摆动。倒垂线法：倒垂的固定端灌注在整个垂线系统的下部，垂线由上面的浮筒拉紧。如果锚固安装在基础内的固定点上，测站的测量值是沿垂线测点的绝对位移量。

液体静力水准测量：利用连通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方

法，可测出两点或多点间的高差的方法。

变形分析：通过描述变形体与变形的空间状态合适时间特性，确定变形提的变形和变形原因

之间的关系。几何物理分析：几何分析是分析变形体在空间中和时域中的变形特性，物理解释是分析变形

与变形原因之间的关系，用于预报变形，理解变形的机理。变形位移曲线图：表示荷载、时间与沉降量的关系曲线图。

精密工程测量：绝对精度达到毫米级或相对精度达到5x10-6，以有别于经典的特殊方法或使

用常规的特殊仪器或在克服特殊困难条件而完成的精密测量工作。

工业测量：工业测量是在工业生产和科研各环节中，为产品的设计、模拟、测量、放样、仿制、仿真、产品质量控制、产品运动状态，提供测量技术支撑的一门学科。

1.1变形观测的目的意义

答：目的：获得变形体变形的空间状态和时间特性，同时还要解释变形的原因。

意义：实用上的：主要是检查各种工程建筑物和地质构造的稳定性，及时发现问题，

一边采取措施。科学上的：更好的理解变形的机理，验证相关工程设计的理论，以及建立正确的预报变形的理论和方法。

1.2引起变形的因素

答：自然条件极其变化;与工程相联系的原因；人为原因。1.3变形观测的对象（按研究范围）

答：1全球性的：研究地极移动、地球旋转速度变化以及地壳板块的运动。

2区域性的：研究地壳板块范围内变形状态和板块交界处地壳的相对运动。

3局部性的：研究工程建筑物沉陷、水平位移、挠度、和倾斜，滑坡体的滑动以及采矿

采油和抽地下水等人为因素造成的局部地面变形。1.4变形观测的内容？变形分类？

内容：工业与民用建筑物、土工建筑物、钢筋混凝土建筑物、地表沉降。

分类：（1）运动式：变形总趋势朝一个方向，如：地壳应变的积累、地质构造断层两边

相对错动等（2）动态式：变形呈周期性，如高层建筑物的摆动等

1.5变形观测的特点

答：精度要求高,重复观测,综合应用各种观测方法,数据处理要求严密,需要多学科知识配合2.1变形观测技术，常规地面测量方法及优缺点

答：变形观测技术：1常规技术2专门的测量手段和技术（液体静力水准测量、准直测

量、应变测量、倾斜测量）3空间测量技术（GPS测量InSAR技术）4摄影测量和激光扫描技术

常规测量方法：精密高程测量、精密距离测量、角度测量、重力测量。

优点：能够提供变形体整体的变形状态；能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，能够适应于不同精度的要求，不同形式的变形

体和不同的外界条件。缺点：劳动强度大；不适于长期连续的观测变形体的变化。

2.2变形观测的精度与频率的要求

答：变形监测的精度取决于变形的大小、速率、仪器和方法所能达到的实际精度，以及观

测的目的等。典型的精度要求1mm。或相对精度要求10，为了使变形值不超过某一允许数值，以确保建筑物安全，则其观测误差应小于允许变形值的1/10-1/20。若为了研究变形过程，应采用目前测量手段和仪器所能达到的最高精度。观测的频率取决于变形的大小、速度以及观测的目的。在工程建筑物建成初期，

变形的速度比较快，因此观测的频率也要大一些，经过一段时间后，建筑物趋于稳定，可减少观测次数，但要坚持定期观测。

2.3变形观测网灵敏度分析的实质

答：实质是分析监测网发现变形体在某一特定方向上变形的能力。灵敏度准则是监测网

的主要质量准则。3.1水准基点标志的类型观测点标志的类型

答：基准点：浅埋混泥土水泥标志；地表岩土标志；平峒岩石标；深埋钢管式标志；水准基点标志；墙角水准标志；深埋双金属标志。

观测点：设在墙上或柱上的观测点、设在基础面上的观测点、隐藏式墙角沉陷观测

点标志。

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3.2观测点布设要求

答：(1)布设在被监测的变形体上最具代表性的地方；(2)观测点与建筑物牢固联接；(3)

考虑建筑物基础的地质条件，建筑结构内部应力的分布情况,(4)点的位置必须安全可靠、布局合理、突出重点（5）满足监测设计及精度要求，便于长期监测。

3.3深埋双金属标的原理

答：设钢铝制成的两根钢管，原长均为L0

L钢=L0+L0a钢t=L0+△L钢L铝=L0+L0a铝t=L0+△L铝t为标志各高程处温度改变

的平均值未知。两金属钢管长度差△=L钢-L铝=L0（a钢t-a铝t）△/△L钢=（a钢-a铝）/a钢△/△L铝=（a钢-a铝）/a铝已知钢的膨胀系数为0.000012/度，铝的膨胀系数为0.000024/度，则△L钢=-△，△L铝=-2△

3.4基坑回弹观测方法

答：观测时首先在地面上用钻机成孔,把回弹测标埋设到基坑底面设计标高以下0.5m左右,

用特制的钢尺悬挂重锤与标志接触，然后通过在地面实施水准测量测出观测点相对于基准点的高差,从基准点把高程引测到每个回弹标志上,比较同一观测点不同时期

测得的高程，其差值即基坑沉陷与回弹情况。

3.5倾斜侧量方法

答：（1）直接测定建筑物的倾斜：悬挂垂球法、经纬仪投影、测水平角法、光学垂准、

激光铅垂仪（2）测量建筑物基础相对沉降来确定建筑物的倾斜：水准测量、液体静力水准测量、倾斜仪测量:3.6液体静力水准观测的原理及测定液面高度的方法答：由连通器原理得：hH1H2(a1a2)(b1b2)b1)交换两连通器位置hH1H2(a2a1)(b21联立得：

b1)]h[(b2b1)(b2（消除了两仪器零点差）2测定液面的方法：目视法、目视接触法、电传感器、光电传感器。

3.7影响液体静力水准测量精度的因素答：（1）仪器误差：仪器安置误差、液体静力水准仪观测头倾斜所引起的误差、观测头的组合部件由于温度变化而产生的误差、液体漏损引起的误差

（2）外界条件：温度、气压、液体蒸发、液体污染引起密度变化导致温度影响计算误差3.8水平位移观测技术方法

答：（1）地面监测方法：高精度仪器测量长度和角度、前方交会法、距离交会、测距法、

极坐标法、自由设站法、三角网法、导线法、边角网（2）摄影测量方法（3）空间

测量技术（4）专用测量方法：应变测量，基准线测量（活动觇牌法，小角法，激光准直法，引张线法，导线法，激光铅直仪法，正倒垂垂直准直法）

3.9强制对中装置的类型

答：点线面对中装置、三叉式对中装置、孔球对中装置、中心螺旋杆式对中装置。3.10水平位移平面点照准标准的要求

答：易于对中和瞄准、制作简单、实用方便。3.11分析小角度法的精度答：(1)分析距离Si的精度要求：

a1122222liiSi，Si为端点A到观测点Pi的距离ml2Sim2ims**

mSml11假设imsml也即测距影响忽略不计，代入**式得，如果要ml0.5mmSi3li3iiiiiiii

mSi且设偏离值li40mm，则有S240，通常测距精度高于1/201*，故距离误差影可忽略。

i1(2)分析测角ai的精度要求：由上步分析知：li上半测回11v2,vmiSimm1mm22v12v22m2v同理下半测回m22mv而60v2212(12)，

故mmv而mv（v为放大镜放大倍率）最后得mlimvSi

3.12引张线法的组成部分及数据的读数方法

答：组成：端点（墩座夹线装置）、观测点（浮托装置标尺）、测线、三线保护管

数据读取方法：读数显微镜法:测微分划线最小刻度0.1mm，

可估读到0.01mm，读数（ab）

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3.13水平廊道内导线布设及观测的特点

答：布设：（1）两端不测定向角的导线

（2）导线点上的装置，在保证建筑物位移精度的情况下，应稳妥可靠观测：由于受条件限制，一般布设的导线边长较短，为减少导线点数，使边长较长，

可由实测边长(bi)计算投影边长（见图）。实测边长(bi)应用特制的基线尺，其长度与边长相适应，测定两导线点间（即两微型觇标中心标志刻划间）的长度。为减少方位角的传算误差，提高测角效率，可采用隔点设站的办法，即实测转折角（βi）投影角(ci)

3.14正垂线法观测的方法

答：在建筑物内有供挂垂线的上下通道和专用设备等条件时在通道的顶部或需要观测的

高度设一支点，锚周直径0.6-0.12mm的不锈钢丝，钢丝下端连接一个垂球。在通道

底层地板上固定一油桶，内装粘性小的液体，将垂球放在油桶内，使钢丝拉紧，稳定垂线，观测时，由底部观测墩上安置的测量设备，按一定周期测出各点的水平位移量。

4.1变形观察数据处理的目的和内容

答：目的：整理观测资料，并将其转化为便于使用的数据；探究变形的成因；科学研究。

内容：（1）几何分析：对原始资料的检核；对变形资料进行逻辑分析，检查是否符合含

有粗差，是否需要重测，平差计算，统计检验；绘制相应的变形图表，根据图标

对建筑物的运营情况初步判断。（2）物理解释：建立统一模型，找出变形量与变形成因之间的联系，并对未来建筑物的安全状况进行预报。

4.2参考点稳定性检测的方法

答：平均间隙法、拟稳法、稳健-s变换法、模糊聚集法。4.3变形观测成果整理与分析方法

答：变形观测成果的整理与分析1观测资料的整理与整编2观测资料的分析（1）成因

分析：变形规律分析变形因素（2）统计分析4.4逐步回归法分析原理

答：逐步回归计算是建立在F检验的基础上逐个接纳显著因子进入回归方程。当回归

方程中新接纳一个因子后，对已在回归方程中的所有因子进行F检验，剔除不显著因子，直到没有不显著因子后，再对未选入回归方程的其它因子用F检验来考虑是否接纳进入回归方程（一次只接纳一个因子）。反复运用F检验进行剔除和接纳，最后得到所需要的最佳回归方程。

4.5变形分析建模的方法

答：回归分析法、时间序列分析模型、灰色系统分析模型、卡尔曼滤波模型、人工神经网络模型、频谱分析等等。4.6大坝实施自动监测的关键性技术答：（1）数据采集传送（传感器信息传递）（2）数据处理系统（3）大坝的安全综合评判专家系统

5.1高精度测量技术有哪些？答：（1）精密距离测量：目前ME5000测距仪能达到0.2mm+0.2ppm的精度，短距离测量

问题中：钢尺（0.015-0.2mm）、因瓦基线尺测距仪、光干涉法（0.01mm）

（2）精密角度测量：主要是系统误差，其次是偶然误差，另外涉及短边测角问题（对中误差、偏心改正；望远镜调焦误差；垂直轴误差）。

（3）精密高程测量：微水准测量，测微水准，激光扫描水准仪，现代空间技术下的精

密水准

5.2精密导线短距离方位角传递特点

答：

（1）主要是系统误差，其次是偶然误差

（2）短边测角（对中误差、偏心改正；望远镜调焦误差；垂直轴误差）。

PS：方法主要有角导线互瞄法：（1）互瞄十字丝（2）互瞄觇标

5.3工业测量的任务特点和方法

答；任务；在工业设备安装时，根据设计和工艺的要求，将设备构件按规定的精度和工艺

流程的需要安置到设计的位置；在工业设备检修时，对设备构件的位置进行检

测，使设备构件能调整的正确的位置；在工业生产过程中，对生产部件进行外形检测，以校核生产部件外形和设计外形的差别。

特点；工业设备形位检测的测量精度高，工业设备形位检测往往受到现场条件的限制，

工业设备形位检测有时受到工作时间的限制，工业设备形位检测更多的需要专

用的仪器设备

方法；电子经纬仪基于前方交会的测量方法；全站仪基于极坐标的三维坐标测量方法；

近景摄影测量方法；激光准直测量的方法。

5.4经纬仪、全站仪三维空间测量的构成及定向原理（1）经纬仪工业测量系统

构成：由两台电子经纬仪和一台计算机及附件构成其测量，该系统以A点经纬仪三轴的

交点为原点（0，0，0），以过原点的铅直方向为z轴，以两仪器三轴交点A，B的连线AB在水平面的投影为y轴，以垂直于yz平面的方向为x轴。在经过定向后，根据三维空间交会原理求得目标点的三维坐标x，y，z。

定向：（1）绝对定向：测定两仪器间的基线长b，两仪器横轴的高差h。

（2）相对定向：使两仪器以基线方向作为观测的零方向

（2）全站仪工业测量系统

构成：由一台高精度全站仪及反射棱镜构成。其测量原理是极坐标测量。以全站仪三轴的

交点O为原点，y轴平行于A，B的连线的水平投影。以过原点的铅直方向为z轴，以垂直于yz平面的方向为x轴。定向：通过两已知点A，B，求出OA

方向与x轴之间的夹角β,即实现系统定向

经纬仪工业测量系统

全站仪工业测量系统

扩展阅读：变形监测技术总结

目录

一、监测项目各测点的平面布置图..............................................................................................................1二、观测结果及分析..........................................................................................................................................22.1水平位移........................................................................................................................................................32.2变化速率........................................................................................................................................................42.3水平位移监测成果表....................................................................................................................................52.3.1基坑监测点水平位移成果表（一）...................................................................................................62.3.2基坑监测点水平位移变化速率成果表(二)....................................................................................1三、结论.................................................................................................................................................................

一、监测项目各测点的平面布置图

二、观测结果及分析

自进行第一次观测至进行最后一次观测期间,各监测点的水平位移变化情况见表1，位移变化速率情况见表2。现对此观测过程中基坑变化情况分析如下。2.1水平位移

2.1.1在观测过程中，5个位移监测点的累计水平位移量在9.6mm～16.2mm之间。位移变化速率为0.0mm/d～0.6mm/d，均未达到报警值。2.1.2随着基坑土方开挖，各监测点的水平位移逐渐增加。在基坑开挖到设计深度时，水平位移累计量最大为16.2mm（SW5监测点），最大速率为0.6mm/d（SW3监测点）。

2.1.3在基坑开挖到设计深度后的监测过程中，各监测点的水平位移变化均呈收敛趋势，在最后几次观测中，各点变化值接近0.0mm,表明工程基坑在基坑土方开挖及地下结构施工过程中处于稳定状态。2.2变化速率

各监测点的变形速率比较小，且变形速率比较稳定，从表格的变化也可以看出这点。底板完成以后，变形量明显减小，但是我们仍然不能忽视

部分监测点位已经接近报警值这一事实。2.3水平位移监测成果表2.3.1

基坑监测点水平位移成果表（一）

表1W1W2W3W4W5测点号位移值观测日期1月4日1月7日1月9日1月11日1月14日1月16日1月18日1月21日1月25日1月31日2月2日2月14日2月21日2月25日3月3日3月6日3月12日3月27日4月1日4月8日4月11日4月16日4月18日4月24日4月29日5月6日变化值累计值变化值累计值变化值累计值变化值累计值变化值累计值(mm)(mm)(mm)(mm)(mm)(mm)(mm)(mm)(mm)(mm)0.00.20.00.30.00.40.2-0.30.00.10.60.20.30.40.30.60.40.70.40.40.00.80.00.20.00.20.00.20.20.50.50.91.10.80.80.91.51.72.02.42.73.33.74.44.85.25.26.06.06.26.26.40.00.80.50.60.5-0.30.00.51.0-0.50.50.50.00.70.71.81.20.50.20.50.40.60.20.00.00.81.31.92.42.12.12.63.63.13.64.14.14.85.57.38.59.09.29.710.110.710.910.90.00.90.30.71.0-1.60.31.2-0.90.31.00.31.30.70.91.01.00.01.00.31.00.30.00.00.91.21.92.91.31.62.81.92.23.23.54.85.56.47.48.48.49.49.710.711.011.00.00.50.30.00.01.10.40.80.00.4-1.61.21.21.10.80.40.72.00.41.20.01.40.80.0-0.10.20.00.50.80.80.81.92.33.13.13.51.93.14.35.46.26.67.39.39.710.910.912.313.113.113.013.20.01.20.00.20.30.5-1.40.01.4-0.5-0.40.41.01.30.52.30.91.40.51.31.00.40.00.00.01.21.21.41.72.20.80.82.21.71.31.72.74.04.56.87.79.19.610.911.912.312.312.5月9日5月13日5月21日5月27日6月3日6月12日6月16日6月25日7月2日7月8日7月15日7月23日7月30日8月7日9月3日9月18日9月29日10月17日10月30日11月13日0.00.20.20.00.00.20.30.31.00.30.00.20.00.00.00.10.00.20.20.06.46.66.86.86.87.07.37.68.68.98.99.19.19.19.19.29.29.49.69.60.30.00.10.00.00.40.00.40.00.2-0.20.00.00.30.00.00.00.50.7-0.511.211.211.311.311.311.711.712.112.112.312.112.112.112.412.412.412.412.913.613.10.00.00.30.20.20.00.10.70.50.00.00.11.00.0-0.2-0.20.30.1-0.70.511.011.011.311.511.711.711.812.513.013.013.013.114.114.113.913.714.014.113.413.90.00.40.00.00.00.10.00.20.00.20.00.00.00.00.00.00.00.3-0.30.213.213.613.613.613.613.713.713.913.914.114.114.114.114.114.114.114.114.414.114.30.20.20.00.10.10.20.40.01.10.50.00.00.00.5-0.30.00.0-0.31.20.012.512.712.712.812.913.113.513.514.615.115.115.115.115.615.315.315.315.016.216.22.3.2

基坑监测点水平位移变化速率成果表(二)

表2

测点号速率(mm/d)观测日期1月4日1月7日1月9日1月11日1月14日1月16日1月18日1月21日1月25日1月31日W1W2W3W4W50.0000.0670.0000.1500.0000.201*.100-0.1000.0000.0170.4000.1670.3000.250-0.1000.0000.0830.0000.3000.1500.3500.333-0.4000.0500.1670.1670.1500.0000.0000.5500.201*.2670.0000.0670.6000.0000.1000.1500.167-0.3500.02月2日2月14日2月21日2月25日3月3日3月6日3月12日3月27日4月1日4月8日4月11日4月16日4月18日4月24日4月29日5月6日5月9日5月13日5月21日5月27日6月3日6月12日6月16日6月25日7月2日7月8日7月15日7月23日7月30日8月7日9月3日9月18日9月29日10月17日10月30日11月13日12月2日0.3000.0170.0430.1000.0500.201*.0670.0470.0800.0570.0000.1600.0000.0330.0000.0290.0000.0500.0250.0000.0000.0220.0750.0330.1430.0500.0000.0250.0000.0000.0000.0070.0000.0110.0150.0000.0000.500-0.0420.0710.1250.0000.2330.1170.1200.2400.0710.0670.1000.201*.1000.0400.0000.1000.0000.0130.0000.0000.0440.0000.0440.0000.033-0.0290.0000.0000.0380.0000.0000.0000.0280.054-0.0360.0000.600-0.0750.0430.2500.0500.4330.1170.0600.201*.1430.0000.201*.1500.1670.0600.0000.0000.0000.0380.0330.0290.0000.0250.0780.0710.0000.0000.0130.1430.000-0.007-0.0130.0270.006-0.0540.0360.000-0.8000.1000.1710.2750.1330.1330.1170.1330.0800.1710.0000.2800.4000.000-0.0200.0290.0000.1000.0000.0000.0000.0110.0000.0220.0000.0330.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.017-0.0230.0140.0000.700-0.042-0.0570.1000.1670.4330.0830.1530.1800.201*.1670.2600.5000.0670.0000.0000.0670.0500.0000.0170.0140.0220.1000.0000.1570.0830.0000.0000.0000.063-0.0110.0000.000-0.0170.0920.0000.000三、结论

本次监测工作方法适当，较准确的反映了基坑和周边环境变形情况，所有资料真实准确。基坑的监测工作，可以根据实时的变形位移数据，分析判断预测基坑及周边环境使用过程中的土体位移，采取有效措施，达到保护基坑和周边环境的目的。本次监测项目经过检查监测资料准确、可靠。在监测期间所使用的检测仪器均在有效期内，监测工作按监测方案进行。

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