變形監(jiān)測(cè)技術(shù)與應(yīng)用1章

1、變形監(jiān)測(cè)技術(shù)與 應(yīng)用,楊國(guó)范,變形監(jiān)測(cè)是指使用專門的儀器和利用一定的方法對(duì)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(cè)的一種測(cè)量工作。變形監(jiān)測(cè)得到的觀測(cè)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(duì)水利工程建筑物的施工和運(yùn)營(yíng)管理極為重要。變形監(jiān)測(cè)涉及工程測(cè)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(shí)，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(cè)的目的與意義1.2變形監(jiān)測(cè)的主要內(nèi)容1.3變形監(jiān)測(cè)的精度和周期1.4變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.5變形監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)展,1.1變形監(jiān)測(cè)的目的與意義,通過(guò)變形監(jiān)測(cè)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(wèn)題,以便采取適當(dāng)?shù)挠行Т胧＠?1998年長(zhǎng)江流域洪災(zāi)中,隔河巖大壩外觀變形GPS自動(dòng)化監(jiān)測(cè)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(duì)建筑物進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)的主要目的有以下幾個(gè)方面：1、分析和評(píng)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(cè)概念1、變形,指變形體（根據(jù)變形監(jiān)測(cè)區(qū)域大小，可將變形監(jiān)測(cè)對(duì)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(dòng)的非線性過(guò)程。,2、變形觀測(cè),指為了解變形量大小，通過(guò)定期測(cè)量觀測(cè)點(diǎn)相對(duì)于基準(zhǔn)點(diǎn)的變化量，從歷次觀測(cè)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(guò)程即是變形觀測(cè)。,產(chǎn)生變形原因,1、自然的原因,地震、板塊運(yùn)動(dòng)、溫度、風(fēng)震,2、人為的原因,（1）地下水的過(guò)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(cè)的特點(diǎn)：1、周期性重復(fù)觀測(cè)：變形監(jiān)測(cè)的主要任務(wù)是周期性低對(duì)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行重復(fù)觀測(cè)以求得其在觀測(cè)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(guò)程，需要精確地測(cè)量變形體特征點(diǎn)的空間位置，因此，變形監(jiān)測(cè)的精度要求一般比常規(guī)工程測(cè)量的精度要求高。,3、多種觀測(cè)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(cè)技術(shù)也在不斷豐富和提高。相對(duì)而言，變形監(jiān)測(cè)的技術(shù)和方法較常規(guī)大地測(cè)量的技術(shù)方法更為豐富。 目前，在變形監(jiān)測(cè)工作中，通常用的測(cè)量方法為：（1）常規(guī)大地測(cè)量方法；（2）專門的測(cè)量方法；（3）自動(dòng)化監(jiān)測(cè)

6、方法；（4）攝影測(cè)量方法；（5）GPS等新技術(shù)的應(yīng)用。,4、監(jiān)測(cè)網(wǎng)著重于研究點(diǎn)位的變化：變形監(jiān)測(cè)工作主要關(guān)心的是測(cè)點(diǎn)的點(diǎn)位變化情況，而對(duì)測(cè)點(diǎn)的絕對(duì)位置并不過(guò)分關(guān)注，因此，在變形監(jiān)測(cè)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(cè)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(dòng)荷載、振動(dòng)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(duì)地基的擾動(dòng)等。內(nèi)部原因主要有：地質(zhì)勘探不充分、設(shè)計(jì)錯(cuò)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(dòng)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(zhǎng)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(cè)的主要內(nèi)容,對(duì)于不同類型的變形體，其監(jiān)測(cè)的內(nèi)容和方法有一定的差異，但總的來(lái)說(shuō)可以分為現(xiàn)場(chǎng)巡視、環(huán)境量監(jiān)測(cè)、位移監(jiān)測(cè)、滲流監(jiān)測(cè)、應(yīng)力、應(yīng)變監(jiān)測(cè)、周邊監(jiān)測(cè)等幾個(gè)方面。,現(xiàn)場(chǎng)巡視：包括巡視檢查和現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)兩項(xiàng)工作。環(huán)境量監(jiān)測(cè)：一般包括氣溫、氣壓、降水量、風(fēng)力風(fēng)向等。位移監(jiān)測(cè)：主要包括沉降監(jiān)測(cè)、水平位移監(jiān)測(cè)、撓度監(jiān)測(cè)、裂縫監(jiān)測(cè)等。滲流監(jiān)測(cè)：主要包括地下水位監(jiān)測(cè)、滲流壓力監(jiān)測(cè)、滲流

9、量監(jiān)測(cè)。應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè)：混凝土應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè)、錨桿應(yīng)力監(jiān)測(cè)、鋼筋應(yīng)力監(jiān)測(cè)、鋼板應(yīng)力監(jiān)測(cè)、溫度監(jiān)測(cè)。周邊監(jiān)測(cè)：滑坡監(jiān)測(cè)、高邊坡監(jiān)測(cè)、滲流監(jiān)測(cè)。,1.3變形監(jiān)測(cè)的精度和周期,變形監(jiān)測(cè)的精度我國(guó)《混凝土大壩安全監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》,在確定了變形監(jiān)測(cè)的精度后，確定相應(yīng)的觀測(cè)等級(jí),變形監(jiān)測(cè)的周期：變形監(jiān)測(cè)的時(shí)間間隔稱為觀測(cè)周期，即在一定的時(shí)間內(nèi)完成一個(gè)周期的測(cè)量工作。,1.4變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)原則一般具有：針對(duì)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(guò)程的概述。（3）觀測(cè)的原則方案。（4）控制點(diǎn)及監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布置方案。（5）測(cè)量的必要精度論證。（6）測(cè)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(cè)進(jìn)度計(jì)劃表。（9）觀測(cè)人員的編制及預(yù)算。,變形監(jiān)測(cè)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?；鶞?zhǔn)點(diǎn)：基準(zhǔn)點(diǎn)是變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的基本控制點(diǎn)，是測(cè)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