變形監(jiān)測技術(shù)與應(yīng)用1章

1、變形監(jiān)測技術(shù)與 應(yīng)用,楊國范,變形監(jiān)測是指使用專門的儀器和利用一定的方法對變形體在外力作用下形狀或體積的變化進(jìn)行系統(tǒng)性的觀測的一種測量工作。變形監(jiān)測得到的觀測值是作變行分析、預(yù)見性維護(hù)等的主要依據(jù)。其首要目的是要掌握水工建筑物的實(shí)際性狀，科學(xué)、準(zhǔn)確、及時(shí)的分析和預(yù)報(bào)水利工程建筑物的變形狀況，對水利工程建筑物的施工和運(yùn)營管理極為重要。變形監(jiān)測涉及工程測量、工程地質(zhì)、水文、結(jié)構(gòu)力學(xué)、地球物理、計(jì)算機(jī)科學(xué)等諸多學(xué)科的知識，它是一項(xiàng)跨

2、學(xué)科的研究，并正向邊緣學(xué)科的方向發(fā)展。,第1章 緒論1.1變形監(jiān)測的目的與意義1.2變形監(jiān)測的主要內(nèi)容1.3變形監(jiān)測的精度和周期1.4變形監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.5變形監(jiān)測技術(shù)進(jìn)展,1.1變形監(jiān)測的目的與意義,通過變形監(jiān)測分析掌握各種建筑物和地質(zhì)構(gòu)造的穩(wěn)定性,為安全性判斷提供必要信息,及時(shí)分析原因發(fā)現(xiàn)問題,以便采取適當(dāng)?shù)挠行Т胧?。例?1998年長江流域洪災(zāi)中,隔河巖大壩外觀變形GPS自動化監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)揮了巨大的作用,確保了安全

3、渡訊,避免了荊江大堤災(zāi)難性的分洪。,對建筑物進(jìn)行變形監(jiān)測的主要目的有以下幾個(gè)方面：1、分析和評價(jià)建筑物的安全狀態(tài)2、驗(yàn)證設(shè)計(jì)參數(shù)3、反饋設(shè)計(jì)施工質(zhì)量4、研究正常的變形規(guī)律和預(yù)報(bào)變形的方法,變形觀測概念1、變形,指變形體（根據(jù)變形監(jiān)測區(qū)域大小，可將變形監(jiān)測對象分為三大類：全球性的、區(qū)域性的、工程與局部性的，本文統(tǒng)稱其為變形體）在各種致變因素的作用下，其形狀、大小及位置在時(shí)間域和空間域中的變化。本質(zhì)：是變形體漸變性位移變形到突然

4、發(fā)生宏觀移動的非線性過程。,2、變形觀測,指為了解變形量大小，通過定期測量觀測點(diǎn)相對于基準(zhǔn)點(diǎn)的變化量，從歷次觀測結(jié)果比較了解變形隨時(shí)間與空間的發(fā)展情況。這個(gè)過程即是變形觀測。,產(chǎn)生變形原因,1、自然的原因,地震、板塊運(yùn)動、溫度、風(fēng)震,2、人為的原因,（1）地下水的過量抽采（2）地下開采（3）建筑物的荷載（4）其它因素,變形監(jiān)測的特點(diǎn)：1、周期性重復(fù)觀測：變形監(jiān)測的主要任務(wù)是周期性低對測點(diǎn)進(jìn)行重復(fù)觀測以求得其在觀測周期內(nèi)的變化量。

5、2、精度要求高：在通常情況下，為了準(zhǔn)確地了解變形體的變形特征和變形過程，需要精確地測量變形體特征點(diǎn)的空間位置，因此，變形監(jiān)測的精度要求一般比常規(guī)工程測量的精度要求高。,3、多種觀測技術(shù)的綜合運(yùn)用：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，變形監(jiān)測技術(shù)也在不斷豐富和提高。相對而言，變形監(jiān)測的技術(shù)和方法較常規(guī)大地測量的技術(shù)方法更為豐富。 目前，在變形監(jiān)測工作中，通常用的測量方法為：（1）常規(guī)大地測量方法；（2）專門的測量方法；（3）自動化監(jiān)測

6、方法；（4）攝影測量方法；（5）GPS等新技術(shù)的應(yīng)用。,4、監(jiān)測網(wǎng)著重于研究點(diǎn)位的變化：變形監(jiān)測工作主要關(guān)心的是測點(diǎn)的點(diǎn)位變化情況，而對測點(diǎn)的絕對位置并不過分關(guān)注，因此，在變形監(jiān)測中，常采用獨(dú)立的坐標(biāo)系統(tǒng)。雖然坐標(biāo)系統(tǒng)可以根據(jù)工程需要靈活建立，但坐標(biāo)系統(tǒng)一經(jīng)建立一般不允許更改，否則，監(jiān)測資料的正確性和完整性就得不到保證。,變形的分類 引起建筑物變形的原因有很多，但主要可分為外部原因和內(nèi)部原因兩個(gè)方面。外部原因主要有：建筑物

7、的自重、使用中的動荷載、振動或風(fēng)力等因素引起的附加荷載、地下水位的升降、建筑物附近新工程施工對地基的擾動等。內(nèi)部原因主要有：地質(zhì)勘探不充分、設(shè)計(jì)錯誤、施工質(zhì)量差、施工方法不當(dāng)?shù)取?1、變形的一般分類：在通常情況下，變形可分為靜態(tài)變形和動態(tài)變形兩大類。2、按變形特征分類：根據(jù)變形體的變形特征，變形可分為變形體自身的形變和變形體的剛體位移。3、按變形速度分類：按照變形速度一般可分為：長周期變形、短周期變形和瞬時(shí)變形。4、按變形特點(diǎn)分

8、類：按照變形特點(diǎn)可分為彈性變形和塑性變形兩類。,1.2變形監(jiān)測的主要內(nèi)容,對于不同類型的變形體，其監(jiān)測的內(nèi)容和方法有一定的差異，但總的來說可以分為現(xiàn)場巡視、環(huán)境量監(jiān)測、位移監(jiān)測、滲流監(jiān)測、應(yīng)力、應(yīng)變監(jiān)測、周邊監(jiān)測等幾個(gè)方面。,現(xiàn)場巡視：包括巡視檢查和現(xiàn)場檢測兩項(xiàng)工作。環(huán)境量監(jiān)測：一般包括氣溫、氣壓、降水量、風(fēng)力風(fēng)向等。位移監(jiān)測：主要包括沉降監(jiān)測、水平位移監(jiān)測、撓度監(jiān)測、裂縫監(jiān)測等。滲流監(jiān)測：主要包括地下水位監(jiān)測、滲流壓力監(jiān)測、滲流

9、量監(jiān)測。應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測：混凝土應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測、錨桿應(yīng)力監(jiān)測、鋼筋應(yīng)力監(jiān)測、鋼板應(yīng)力監(jiān)測、溫度監(jiān)測。周邊監(jiān)測：滑坡監(jiān)測、高邊坡監(jiān)測、滲流監(jiān)測。,1.3變形監(jiān)測的精度和周期,變形監(jiān)測的精度我國《混凝土大壩安全監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》,在確定了變形監(jiān)測的精度后，確定相應(yīng)的觀測等級,變形監(jiān)測的周期：變形監(jiān)測的時(shí)間間隔稱為觀測周期，即在一定的時(shí)間內(nèi)完成一個(gè)周期的測量工作。,1.4變形監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)原則一般具有：針對性、完整性、先進(jìn)性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性。

10、,主要內(nèi)容包括：（1）技術(shù)設(shè)計(jì)書（2）有關(guān)建筑物自然條件和工藝生產(chǎn)過程的概述。（3）觀測的原則方案。（4）控制點(diǎn)及監(jiān)測點(diǎn)的布置方案。（5）測量的必要精度論證。（6）測量的方法及儀器。（7）成果的整理方法及其他要求或建議。（8）觀測進(jìn)度計(jì)劃表。（9）觀測人員的編制及預(yù)算。,變形監(jiān)測點(diǎn)的分類：一般分為基準(zhǔn)點(diǎn)、工作點(diǎn)和變形點(diǎn)3類。基準(zhǔn)點(diǎn)：基準(zhǔn)點(diǎn)是變形監(jiān)測系統(tǒng)的基本控制點(diǎn)，是測定工作點(diǎn)和變形點(diǎn)的依據(jù)。工作點(diǎn)：工作點(diǎn)又稱工