第十章 垂直位移与水平位移观测v10-1.10-1.垂直位移监测网布设及观测标志垂直位移监测网布设及观测标志v10-2.10-2.垂直位移观测垂直位移观测v10-3.10-3.地面倾斜测量地面倾斜测量v10-4.10-4.水平位移观测网及观测标志水平位移观测网及观测标志v10-5.10-5.水平位移测量技术概述水平位移测量技术概述v10-6.10-6.视准线法测量水平位移视准线法测量水平位移v10-7.10-7.激光准直测量激光准直测量v10-8.10-8.引张线法测量水平位移引张线法测量水平位移v10-9.10-9.建筑物主体倾斜和挠度测量建筑物主体倾斜和挠度测量v10-10.10-10.裂缝测量裂缝测量1讲课材料垂直位移观测中包括水准基点、观测点的标志构垂直位移观测中包括水准基点、观测点的标志构造与埋设，倾斜观测，液体静力水准测量，水准造与埋设，倾斜观测，液体静力水准测量，水准点稳定性的检验和分析。水平位移观测中包括基点稳定性的检验和分析。水平位移观测中包括基准线法测定水平位移，视准线观测的精度估算，准线法测定水平位移，视准线观测的精度估算，激光准直，引张线法测量水平位移，建筑物主体激光准直，引张线法测量水平位移，建筑物主体倾斜和挠度测量以及裂缝测量等。倾斜和挠度测量以及裂缝测量等。2讲课材料地地面面和和建建筑筑物物的的位位移移包包括括垂垂直直位位移移和和水水平平位位移移两两种种。地地面面垂垂直直位位移移指指地地表表面面的的沉沉降降或或上上升升，水水平平位位移移指指地地表表面面在在水水平平方方向向上上的的移移动动，出出现现位位移移的的原原因因除除了了地地壳壳本本身身的的运运动动外外，主要还有人类的各种生产活动和建设施工的原因。主要还有人类的各种生产活动和建设施工的原因。进进行行地地面面垂垂直直位位移移和和水水平平位位移移观观测测，掌掌握握地地面面移移动动和和变变形形的的规规律律，采采取取必必要要的的预预报报及及防防治治措措施施，以以保保障障安安全全生生产产和和人人们们的的正正常常生生活活，达达到到预预测测和和防防治治或或减减轻轻自自然然灾灾害害和和工工程程灾害的目的。灾害的目的。3讲课材料10-1.10-1.垂直位移监测网布设及观测标志垂直位移监测网布设及观测标志v建筑物垂直位移观测是测定基础和建筑物本身在垂直建筑物垂直位移观测是测定基础和建筑物本身在垂直方向上的位移。建筑物垂直位移观测应该在基坑开挖方向上的位移。建筑物垂直位移观测应该在基坑开挖之前进行，并且贯穿于整个施工过程中，而且延续到之前进行，并且贯穿于整个施工过程中，而且延续到建成后若干年，直至沉降现象基本停止为止。建成后若干年，直至沉降现象基本停止为止。v地面垂直位移观测也是要在地面开始移动之前进行首地面垂直位移观测也是要在地面开始移动之前进行首次观测，然后在移动过程中定期进行观测，直至地面次观测，然后在移动过程中定期进行观测，直至地面移动基本停止，地表面开始趋于稳定为止。移动基本停止，地表面开始趋于稳定为止。4讲课材料一、垂直位移监测网布设v垂直位移测量通常采用水准测量的方法，多次重复垂直位移测量通常采用水准测量的方法，多次重复测定埋设在移动区或变形体上的观测点相对于基准测定埋设在移动区或变形体上的观测点相对于基准点的高差随时间的变化量。点的高差随时间的变化量。v建筑物的垂直位移测量包括基础的沉陷观测与建筑建筑物的垂直位移测量包括基础的沉陷观测与建筑物本身的变形观测。物本身的变形观测。5讲课材料v对对于于工工业业与与民民用用建建筑筑物物，通通常常在在其其4个个角角点点、中中点点、转转角角处处布布置置观观测测点点；沿沿建建筑筑物物的的周周边边每每隔隔1020m布布置置一一个个观观测测点点；设设置置有有伸伸缩缩缝缝的的任任意意一一侧侧设设置置观观测测点点；对对于于宽宽度度大大于于15m的的建建筑筑物物，在在其其内内部部有有承承重重墙墙或或支支柱柱时时，应应在在该该部部位位尽尽可可能能布布置置观观测测点点。为为了了查查明明建建筑筑物物基基础础的的纵纵向向和和横横向向的的弯弯曲曲和和曲曲折折，在其纵横轴线上也应埋设观测点。在其纵横轴线上也应埋设观测点。v对对于于一一般般的的工工业业建建筑筑物物来来说说，出出来来在在立立柱柱的的基基础础上上布布设设观观测测点点之之外外，其其主主要要设设备备基基础础的的四四周周以以及及动动荷荷载载四四周周，地地质质条条件件不良处也应布置观测点。不良处也应布置观测点。6讲课材料v垂垂直直位位移移测测量量与与一一般般水水准准测测量量相相比比，具具有有观观测测工工作作局局限限在在某某个个固固定定的的范范围围内内，观观测测路路线线相相对对固固定定，观观测测工工作作重重复复进进行行，观观测测精精度度要要求求高高，视视距距短短，有有时时一一次次安安置置仪仪器器可可以以观观测测多多个个前前视视点点等等特特点点。为为了了减减少少测测量量系系统统误误差差的的影影响响，一一般般考考虑虑采采取以下措施：取以下措施：v（1）监监测测观观测测点点的的垂垂直直位位移移时时，设设置置固固定定的的安安置置仪仪器器点点和和立立尺点，保证往、返测量和复测是同一水准路线。尺点，保证往、返测量和复测是同一水准路线。v（2）监监测测工工作作中中使使用用固固定定仪仪器器和和水水准准标标尺尺，有有条条件件时时最最好好固固定人员进行观测。定人员进行观测。7讲课材料二、水准基点标志的结构和埋设为为了了测测定定地地面面和和建建筑筑物物的的垂垂直直位位移移，需需要要在在远远离离移移动动变变形形区区的的稳稳固固地地点点设设置置观观测测点点，以以水水准准基基点点为为依依据据测测定定移移动动变变形形区区内内的的观观测测点点的的垂垂直直位位移移。为为了了检检查查水水准准基基点点本本身身是是否否稳稳定定不不动动，其其高高程程是是否否变变动动，可可将将其其成成组组埋埋设设，通通常常每每组组设设3个个点点，形形成一个边长约成一个边长约100m的等边三角形的等边三角形ABC。CBAP水准基点高程的检查水准基点高程的检查8讲课材料水水准准基基点点是是沉沉陷陷观观测测的的基基准准点点，因因此此它它的的构构造造与与埋埋设设必必须须保保证证稳稳定定不不变变和和长长久久保保存存。根根据据建建筑筑物物场场地地的的地地质质情情况况、建建筑筑物物使使用用的的重重要要性性和和使使用用年年限限，水准基点可分为长期的和简单的两种。水准基点可分为长期的和简单的两种。9讲课材料沉降观测基准点沉降观测基准点10讲课材料11讲课材料三、沉陷观测点标志的结构和埋设沉沉陷陷观观测测点点应应布布设设在在监监测测对对象象上上最最有有代代表表性性的的地地方方。对对于于建建筑筑物物沉沉陷陷观观测测点点的的布布设设，要要考考虑虑建建筑筑物物基基础础的的地地质质条条件件、建建筑筑结结构构、内内部部应应力力的的分分布布情情况况，以以及及便便于于观观测测等等。埋埋设设时时要要注注意意观观测测点点与与建建筑筑物物的的联联结结要要牢牢靠靠，使使得得观观测测点点的变化能真正反映建筑物的沉陷情况。的变化能真正反映建筑物的沉陷情况。12讲课材料具体建筑物的观测点的设置：具体建筑物的观测点的设置：（1）工业与民用建筑物）工业与民用建筑物（2）混凝土坝）混凝土坝（3）钢筋混凝土大坝）钢筋混凝土大坝（4）矿区地表沉陷观测）矿区地表沉陷观测13讲课材料14讲课材料10-2.10-2.垂直位移观测垂直位移观测 垂垂直直位位移移观观测测包包括括基基坑坑回回弹弹观观测测，地地基基土土分分层层沉沉降降观观测测、建建筑筑物物基基础础及及建建筑筑物物本本身身的的沉沉降降观观测测和和地地表表沉沉降降观观测测等内容。等内容。 目目前前垂垂直直位位移移观观测测最最常常用用的的是是水水准准测测量量方方法法，有有时时也也应用液体静力水准测量方法观测。应用液体静力水准测量方法观测。深基坑开挖时深基坑开挖时 12天天 出现暴雨，管涌应加密出现暴雨，管涌应加密浇筑地下室底板后浇筑地下室底板后 34天天建筑物主体施工建筑物主体施工 12层层 结构封顶后结构封顶后 3个月个月竣工投入使用竣工投入使用 3个月个月 直至岩体稳定直至岩体稳定观测周期观测周期15讲课材料一、基坑回弹观测 建建筑筑物物施施工工时时，首首先先要要开开挖挖基基坑坑，基基坑坑工工程程是是临临时时工工程程，特特别别是是高高层层建建筑筑造造价价高高，施施工工难难易易程程度度不不一一，岩岩土土的的力力学学性性质质也也不不同同，施施工工条条件件也也千千差差万万别别，多多数数情情况况下下场场地地狭狭小小，而而施施工工中中的的安安全全稳稳定定性性要要求求非非常常严严格格，而而建建筑筑基基础础在在基基坑坑开开挖挖后后，由由于于卸卸除除基基坑坑土土自自重重而而引引起起的的基基坑坑内内外外影影响范围内相对于开挖前的回弹量。响范围内相对于开挖前的回弹量。 为为了了合合理理地地选选择择或或修修正正施施工工方方案案，优优化化施施工工设设计计，科科学学地地组组织织施施工工，确确保保施施工工安安全全和和工工程程质质量量，必必须须对对深深埋埋基基础础的的基基坑坑进进行行安安全全监监测测和和变变形形监监测测，对对施施工工过过程程中中有有可可能能出出现现的的险险情情进进行行预预报报。基基坑坑回回弹弹观观测测应应是是进进行行一一个个重重要要的的监测内容。监测内容。 16讲课材料 为为了了观观测测基基坑坑开开挖挖过过程程中中地地基基的的回回弹弹现现象象，在在施施工工前前应应布布设地基回弹观测的工作基点和工作测点。设地基回弹观测的工作基点和工作测点。 观观测测点点位位置置的的选选择择，应应根根据据基基坑坑形形状状及及地地质质条条件件、周周边边地地形地物情况来确定，观测点布设有以下要求：形地物情况来确定，观测点布设有以下要求：（1）对对于于矩矩形形基基坑坑，应应在在基基坑坑中中央央及及纵纵(长长边边)横横(短短边边)轴轴线线上上布布设设，纵纵向向每每810m布布一一点点，横横向向每每34m布布一一点点，特特别别是是距距基基坑坑边边缘缘约约1/4坑坑底底宽宽度度处处，以以及及其其他他变变形形特特征征位位置置应应设设观测点。对其他形状不规则的基坑，可与设计人员商定观测点。对其他形状不规则的基坑，可与设计人员商定（2）对对基基坑坑外外的的观观测测点点，应应埋埋设设常常用用的的普普通通水水准准点点标标石石。观观测测点点应应在在所所选选坑坑内内方方向向线线的的延延长长线线上上距距基基坑坑深深度度1520倍倍距距离离内内布布置置。当当所所选选点点位位遇遇到到地地下下管管道道或或其其他他物物体体时时，可可将将观观测点移至与之对应方向线的空位置上；测点移至与之对应方向线的空位置上；17讲课材料 （3）在在基基坑坑外外相相对对稳稳定定，便便于于保保存存且且不不受受施施工工影影响响的的地地点，布设工作基点及为寻找工作基点用的定位点。点，布设工作基点及为寻找工作基点用的定位点。 （4） 回回弹弹标标志志应应埋埋入入基基坑坑底底面面以以下下2030cm，根根据据开开挖挖深深度度和和地地层层土土质质情情况况，可可采采用用钻钻孔孔法法或或探探井井法法埋埋设设。根根据据埋埋设设与与观观测测方方法法，可可采采用用辅辅助助杆杆压压入入式式、钻钻杆杆送送入入式或直埋式标志。式或直埋式标志。 （5）回回弹弹观观测测的的精精度度按按规规范范给给定定或或预预估估的的最最大大回回弹弹量量为为变变形形允允许许值值进进行行估估算算后后确确定定，但但最最弱弱观观测测点点相相对对邻邻近近工工作基点的高程中误差不得大于作基点的高程中误差不得大于10mm。 （6）路路线线应应组组成成起起、迄迄于于工工作作基基点点的的闭闭合合或或附附和和路路线线，以便对观测结果进行检核。以便对观测结果进行检核。18讲课材料（7）回回弹弹观观测测不不应应少少于于3次次，其其中中第第一一次次应应在在基基坑坑开开挖挖之之前前，第第二二次次应应在在基基坑坑挖挖好好之之后后，第第三三次次应应在在浇浇筑筑基基础础混混凝凝土土之之前前。当当基基坑坑挖挖完完至至基基础础施施工工的的间间隔隔时时间间较较长长时时，应应适适当增加观测次数；当增加观测次数；（8）基基坑坑开开挖挖前前的的回回弹弹观观测测，宜宜采采用用水水准准测测量量配配以以铅铅垂垂钢钢尺尺读读数数的的钢钢尺尺法法。较较浅浅基基坑坑的的观观测测，可可采采用用水水准准测测量量配配辅辅助助杆杆垫垫高高水水准准尺尺读读数数的的辅辅助助杆杆法法。观观测测结结束束后后，为为了了防防止止点点位位被被破破坏坏和和便便于于寻寻找找点点位位，应应在在观观测测孔孔底底充充填填厚厚度度约约为为lm的白灰；的白灰；19讲课材料二、沉陷观测沉沉陷陷观观测测是是定定期期测测量量建建筑筑物物变变形形测测量量观观测测点点的的高高程程变变化化，得到其沉陷量，并计算其沉陷速度。得到其沉陷量，并计算其沉陷速度。对对于于中中、小小型型厂厂房房和和民民用用建建筑筑物物和和矿矿沉沉陷陷观观测测可可采采用用普普通通水水准准测测量量的的方方法法，精精度度为为三三等等水水准准测测量量；而而对对于于大大型型重重要要的的建建筑物，则要采用精密水准测量，精度为二等水准测量。筑物，则要采用精密水准测量，精度为二等水准测量。工工业业与与民民用用建建筑筑物物沉沉陷陷观观测测的的水水准准路路线线应应该该是是有有一一个个已已知知的的水水准准点点开开始始闭闭合合到到另另外外的的水水准准点点上上，形形成成闭闭合合或或者者符符合合水水准准路路线线，并并且且与与一一般般的的水水准准测测量量相相比比视视距距较较短短，一一般般不不要要超超过过2530米米，一一次次设设站站可可以以间间视视多多个个点点，尽尽量量专专用用仪仪器器、专专人人测测量和专站测量。量和专站测量。1.沉陷观测20讲课材料 2. 2. 沉降观测要求和精度沉降观测要求和精度 仪器仪器 技术标准技术标准 观测方法观测方法 限差限差 （mm） 精密水准仪精密水准仪 二等水准测量二等水准测量 闭合水准闭合水准 闭合差容许值闭合差容许值 0.6 附合水准附合水准 精度要求：一般建筑物能反映精度要求：一般建筑物能反映 2 mm 重要建筑物能反映重要建筑物能反映 1 mm 精密工程精密工程 0.2 mm21讲课材料对对于于埋埋设设在在建建筑筑物物基基础础上上的的观观测测点点，埋埋设设之之后后就就进进行行第第一一次次观观测测，之之后后随随着着荷荷载载的的逐逐渐渐增增加加进进行行重重复复观观测测，周周期期不不能能过过长长，在在运运营营之之后后重重复复观观测测周周期期可可以以根根据据沉沉陷陷的的速速度度进进行行调调整整，每每月月、每每季季、每每半半年年或或者者每每一一年年观观测测一一次次，一一直直到到沉沉陷陷结束为止。结束为止。工工业业与与民民用用建建筑筑物物的的范范围围不不是是很很大大，所所以以施施测测的的水水准准路路线线不不是是很很长长，因因此此闭闭合合差差按按测测站站平平均均分分配配。如如果果观观测测点点之之间间的距离相差很大，则闭合差可按距离成比例分配。的距离相差很大，则闭合差可按距离成比例分配。对对于于大大坝坝沉沉陷陷观观测测可可分分为为基基准准点点观观测测和和观观测测点点观观测测。为为了了工工作作便便利利工工作作基基准准点点设设置置在在下下游游，稳稳定定性性可可以以利利用用较较远远处处的的水水准准点点观观测测，它它的的观观测测称称之之为为基基准准点点观观测测；观观测测点点设设置置在在大坝的基础和坝顶处，它的观测称之为观测点观测。大坝的基础和坝顶处，它的观测称之为观测点观测。22讲课材料2.2.沉降观测的成果整理沉降观测的成果整理1.采用专用记录手簿采用专用记录手簿逐步检查逐步检查2.每次观测当日计算成果，分析成果。每次观测当日计算成果，分析成果。3.及时上报沉降结果及时上报沉降结果4.绘制沉降曲线图绘制沉降曲线图5.沉降观测总结报告。沉降观测总结报告。计算各观测点高程计算各观测点高程计算相邻两次观测沉降量计算相邻两次观测沉降量计算累积沉降量计算累积沉降量23讲课材料沉沉降降观观测测现现场场24讲课材料在在施施工工现现场场进进行行沉沉降降观观测测25讲课材料26讲课材料27讲课材料大坝下游工作基点与水准基点间所布设的水准环线，大坝下游工作基点与水准基点间所布设的水准环线，一般要求每千米水准测量高差中数的中误差不大于一般要求每千米水准测量高差中数的中误差不大于0.5mm。采用精密水准仪采用精密水准仪S0.5和因瓦水准尺进行测量。和因瓦水准尺进行测量。作作业业方方法法按按照照一一等等水水准准测测量量规规定定进进行行为为了了消消除除一一些些系系统统误误差差，转转点点一一般般为为埋埋设设的的金金属属标标头头为为立立尺尺点点；水水准准基基点点到到工工作作基基点点的的联联测测每每年年进进行行1到到2次次，尽尽可可能能选选用用相相同同的的时时间和外界条件，以减少外界条件的影响。间和外界条件，以减少外界条件的影响。（1）水水准准环环线线是是分分段段进进行行观观测测，往往、返返观观测测的的高高差差加加标标尺尺长长度度改改正正后后计计算算往往返返高高差差较较差差，各各段段往往、返返测测高高程程较较差差不得超过：不得超过：（一）基准点观测（一）基准点观测28讲课材料（2）高差较差合格后，根据加标尺长度改正后的往返测高差）高差较差合格后，根据加标尺长度改正后的往返测高差计算高差中数，再由高差中数计算环线闭合差。将环线闭合计算高差中数，再由高差中数计算环线闭合差。将环线闭合差按各测段线路长度进行分配。差按各测段线路长度进行分配。（3）然后，由水准基点的高程推算工作基点和沿线各水准点）然后，由水准基点的高程推算工作基点和沿线各水准点的高程，再与各点的首次观测高程比较，可得到工作基点和的高程，再与各点的首次观测高程比较，可得到工作基点和沿线各水准点高程的变化值。沿线各水准点高程的变化值。按照上述规定所施测的精密水准测量，根据经验，高程按照上述规定所施测的精密水准测量，根据经验，高程的传递精度可以达到的传递精度可以达到0.5mm/km的要求。每千米水准测量高的要求。每千米水准测量高差中数的中误差可按下式计算差中数的中误差可按下式计算而而29讲课材料混凝土坝观测点的沉陷是根据两岸的工作基点来测定混凝土坝观测点的沉陷是根据两岸的工作基点来测定的。对于建筑在基岩上的混凝土坝，其沉陷观测中误差要的。对于建筑在基岩上的混凝土坝，其沉陷观测中误差要求不超过求不超过1mm1mm。一般采用精密水准仪，按二等水准测量。一般采用精密水准仪，按二等水准测量操作规定进行施测。操作规定进行施测。 由于沉陷观测在施工过程中受到施工条件的干扰和空由于沉陷观测在施工过程中受到施工条件的干扰和空间的限制，视线短间的限制，视线短，站数多，误差积累大，所以应该严格，站数多，误差积累大，所以应该严格按照如下规定测量。按照如下规定测量。（二）观测点观测（二）观测点观测30讲课材料按二等水准测量操作规定以外还有：按二等水准测量操作规定以外还有：（1）设置固定的安置仪器点与立尺点，使往返或复测在同）设置固定的安置仪器点与立尺点，使往返或复测在同一路线上的固定点进行。一路线上的固定点进行。（2）每次观测使用固定的仪器和标尺）每次观测使用固定的仪器和标尺（3）仪器至标尺的距离，最长不得超过）仪器至标尺的距离，最长不得超过40m，每站的前，每站的前后视距差不得大于后视距差不得大于0.3m，前后视距累积差不得大于，前后视距累积差不得大于1m，基辅差不得超过基辅差不得超过0.25mm。（4）每次观测进出廊道前后，仪器、标尺均需凉置半小）每次观测进出廊道前后，仪器、标尺均需凉置半小时以后再进行观测时以后再进行观测（5）在廊道内观测采用手电筒照明。）在廊道内观测采用手电筒照明。31讲课材料测定观测点沉陷的水准路线大多敷设成两工测定观测点沉陷的水准路线大多敷设成两工作基点之间的附和路线。每次观测值均要加标尺作基点之间的附和路线。每次观测值均要加标尺长度改正、根据视线短、每千米线路测站数多的长度改正、根据视线短、每千米线路测站数多的特点，对附合线路闭合差采取按测段的测站数多特点，对附合线路闭合差采取按测段的测站数多少进行分配的方法。然后，根据工作基点的高程少进行分配的方法。然后，根据工作基点的高程推算各沉陷观测点的高程，将本次计算的各观测推算各沉陷观测点的高程，将本次计算的各观测点高程与各点首次观测的高程比较，即可求得各点高程与各点首次观测的高程比较，即可求得各观测点相对于该点首次观测的沉陷量。观测点相对于该点首次观测的沉陷量。32讲课材料v附和水准路线上一测站高差中数的中误差附和水准路线上一测站高差中数的中误差可按下式计算可按下式计算v而而33讲课材料v离工作基点最远点的观测点，其高程的测定精度离工作基点最远点的观测点，其高程的测定精度最低。最弱点相对于工作基点的高程中误差按下最低。最弱点相对于工作基点的高程中误差按下式计算式计算v式中，式中，为由两工作基点分别测到最弱点的为由两工作基点分别测到最弱点的测站数。测站数。34讲课材料10-3.10-3.地面倾斜测量地面倾斜测量倾斜测量有相对于水平面的倾斜测量和相倾斜测量有相对于水平面的倾斜测量和相对于垂直面的倾斜测量两类。对于垂直面的倾斜测量两类。相对于水平面的倾斜可通过测定两点间的相对于水平面的倾斜可通过测定两点间的相对沉陷的方法来确定，如用水准测量方法、相对沉陷的方法来确定，如用水准测量方法、液体静力方法和倾斜仪测量方法测定。液体静力方法和倾斜仪测量方法测定。35讲课材料一、水准测量方法该方法的原理是用水准仪测出两个观测点之间的该方法的原理是用水准仪测出两个观测点之间的相对沉陷，由相对沉陷与两点间距离之比计算出相对沉陷，由相对沉陷与两点间距离之比计算出两点间的平均倾斜值。两点间的平均倾斜值。例如，测出例如，测出A、B两点的沉陷值为两点的沉陷值为，A、B两点间的距离为两点间的距离为，则其平均倾斜值为：，则其平均倾斜值为：36讲课材料二、倾斜仪测量方法常用的倾斜仪有水准管式倾斜仪、气泡式倾斜仪和电子倾斜仪。常用的倾斜仪有水准管式倾斜仪、气泡式倾斜仪和电子倾斜仪。（一）气泡式倾斜仪（一）气泡式倾斜仪气泡倾斜仪由一个高灵敏度气泡倾斜仪由一个高灵敏度的气泡水准管的气泡水准管e（见图（见图11-4）和一套精密的测微器组成。和一套精密的测微器组成。测微器中包括测微杆测微器中包括测微杆g，读数盘读数盘h和指标和指标k。气泡水准管气泡水准管e固定在支架固定在支架a上，上，a可绕可绕c点转动，点转动，a下装一弹簧片下装一弹簧片d，在底板，在底板b下下有置放装置有置放装置m。将倾斜仪安置在需要的位置上以后，转动读数盘，使测微杆。将倾斜仪安置在需要的位置上以后，转动读数盘，使测微杆向上或向下移动，直至水准管气泡居中为止。此时，在读数盘上读数，即可向上或向下移动，直至水准管气泡居中为止。此时，在读数盘上读数，即可得出该处的倾斜度。得出该处的倾斜度。37讲课材料（二）电子倾斜仪（二）电子倾斜仪为了实现倾斜观测的自动化，可采用电子水准器，它是在为了实现倾斜观测的自动化，可采用电子水准器，它是在普通的玻璃管水准器（内装酒精和乙醚的混合液，并留有普通的玻璃管水准器（内装酒精和乙醚的混合液，并留有空气气泡）的上、下面装上三个电极形成差动电容器的一空气气泡）的上、下面装上三个电极形成差动电容器的一种装置。种装置。电子倾斜仪的工作原理：当玻璃管水准器倾斜时，气泡向电子倾斜仪的工作原理：当玻璃管水准器倾斜时，气泡向一旁偏移了量一旁偏移了量x，使电容器，使电容器C1和和C2的介电常数发生变化，引的介电常数发生变化，引起电桥两臂阻抗发生变化，因而使桥接电路失去平衡，其起电桥两臂阻抗发生变化，因而使桥接电路失去平衡，其变化被测量装置及时记录下来。变化被测量装置及时记录下来。38讲课材料三、液体静力水准测量液体静力水准测量是测定观测点高程的一种方法。液体静力水准测量是测定观测点高程的一种方法。（一）基本原理（一）基本原理当两个容器中装有同类均匀液体时，两液面将处在同一水当两个容器中装有同类均匀液体时，两液面将处在同一水平面上。高差可用液面的高度求得平面上。高差可用液面的高度求得39讲课材料40讲课材料（二）仪器的结构与读数（二）仪器的结构与读数各种不同结构的液体静力水准仪，实际上只是定位和测定液面位置的方法有所不同。1.目视法2.目视接触法目视接触法确定液面位置的精度要比目视法高得多。观测时，用手转动观测圆环，使水位指针移动，直到显微镜内所观测到的指针实像尖端与虚像刚好接触，这时即停止转动圆环，进行读数。41讲课材料（三）误差来源（三）误差来源液体静力水准测量中对于确定液面位置精度有影响的误差液体静力水准测量中对于确定液面位置精度有影响的误差主要来自仪器误差和外界条件的影响，而后者是其误差来主要来自仪器误差和外界条件的影响，而后者是其误差来源。源。1.1.仪器误差仪器误差（1 1）仪器安置误差）仪器安置误差（2 2）液体静力水准仪观测头倾斜所引起的误差）液体静力水准仪观测头倾斜所引起的误差（3 3）量测设备的误差）量测设备的误差 （4 4）观测头的组合部件由于温度变化而产生的误差）观测头的组合部件由于温度变化而产生的误差（5 5）液体漏损带来的误差）液体漏损带来的误差42讲课材料2.2.外界条件的影响外界条件的影响（1 1）温度对液体静力水准测量精度的影响）温度对液体静力水准测量精度的影响（2 2）气压变化对液面位置的影响）气压变化对液面位置的影响（3 3）液体静力水准仪容器中液体蒸发的影响）液体静力水准仪容器中液体蒸发的影响（4 4）液体污染的影响）液体污染的影响43讲课材料（四）具体应用（四）具体应用液体静力水准测量一般不用来建立等级高程控制，而大多液体静力水准测量一般不用来建立等级高程控制，而大多是用来在特殊条件下进行工程水准测量。是用来在特殊条件下进行工程水准测量。液体静力水准测量还特别适用于有辐射危险、爆炸危险或液体静力水准测量还特别适用于有辐射危险、爆炸危险或有蒸汽、尘埃等污染的情况下监视设备的稳定性。有蒸汽、尘埃等污染的情况下监视设备的稳定性。应用固定设置的液体静力水准仪对建筑物上观测点位置进应用固定设置的液体静力水准仪对建筑物上观测点位置进行长期监测。行长期监测。44讲课材料10-4.10-4.水平位移观测网及观测标志水平位移观测网及观测标志一、水平位移测量控制网一、水平位移测量控制网为了测定建筑物或场地的水平位移，需在变形特征处设置为了测定建筑物或场地的水平位移，需在变形特征处设置一些点，称为水平位移观测点或目标点。一些点，称为水平位移观测点或目标点。为了测取观测点的绝对水平位移值，需要有稳定点作参考，为了测取观测点的绝对水平位移值，需要有稳定点作参考，这样的参考点也称为基准点。这样的参考点也称为基准点。45讲课材料有时，为了方便观测，在离观测点较近的地方设置比较稳有时，为了方便观测，在离观测点较近的地方设置比较稳定的点，称为工作基点，在工作基点上直接对观测点进行定的点，称为工作基点，在工作基点上直接对观测点进行观测。将基准点与工作基点或观测点联系起来，常常需要观测。将基准点与工作基点或观测点联系起来，常常需要一些过渡点，称为联测点。一些过渡点，称为联测点。有基准点形成的测量网称为基准网。基准网也需要定期重有基准点形成的测量网称为基准网。基准网也需要定期重复观测，其目的是检查基准网点的稳定性。复观测，其目的是检查基准网点的稳定性。46讲课材料条件许可时，所有观测点也形成测量网，可称为变形网。当变条件许可时，所有观测点也形成测量网，可称为变形网。当变形网不与基准点联系时，称为相对网。当与基准点联系时，可形网不与基准点联系时，称为相对网。当与基准点联系时，可成为绝对网。相对网监测变形体的变形，绝对网是为获取变形成为绝对网。相对网监测变形体的变形，绝对网是为获取变形体的整体位移。体的整体位移。基准点、联测点、工作基点或观测点构成的网称为扩展网。工基准点、联测点、工作基点或观测点构成的网称为扩展网。工作基点的位移量由此网获得，然后修正观测点位移值。作基点的位移量由此网获得，然后修正观测点位移值。联测联测点作用仅仅是坐标的传递，其自身的坐标及其变化无直接的生点作用仅仅是坐标的传递，其自身的坐标及其变化无直接的生产应用。产应用。47讲课材料二、强制对准装置二、强制对准装置（一）点、线、面对中装置（一）点、线、面对中装置48讲课材料（二）三叉式对中装置（二）三叉式对中装置（三）球、孔式对准装置（三）球、孔式对准装置49讲课材料三、平面标志体三、平面标志体（一）观测墩（一）观测墩50讲课材料三、平面标志体三、平面标志体（二）倒锤（二）倒锤（三）光线传递式标志（三）光线传递式标志51讲课材料四、平面体照准标志四、平面体照准标志52讲课材料四、平面体照准标志四、平面体照准标志53讲课材料四、平面体照准标志四、平面体照准标志54讲课材料10-5.10-5.水平位移测量技术概述水平位移测量技术概述可用于建筑物水平位移测量的技术很多，总体可分为地面可用于建筑物水平位移测量的技术很多，总体可分为地面监测方法、摄影测量方法、空间测量技术及专用测量方法监测方法、摄影测量方法、空间测量技术及专用测量方法四类。四类。55讲课材料一、地面监测方法地面监测方法主要指用高精度测量仪器测量角度、边长的地面监测方法主要指用高精度测量仪器测量角度、边长的变化来测定水平位移，是目前变形测量的主要手段。常用变化来测定水平位移，是目前变形测量的主要手段。常用的地面监测方法主要有：两方向前方交会法、双边距离交的地面监测方法主要有：两方向前方交会法、双边距离交会法、极坐标法、自由设站法、视准线法、小角法、测距会法、极坐标法、自由设站法、视准线法、小角法、测距法、三角网法、导线法、边角网等。法、三角网法、导线法、边角网等。56讲课材料地面监测方法的优点：地面监测方法的优点：（1）能够提供监测对象的变形状态，监控面积大，可以）能够提供监测对象的变形状态，监控面积大，可以有效地监测确定监测对象的变形范围和绝对位移量。有效地监测确定监测对象的变形范围和绝对位移量。（2）观测量通过组成网的形式可以进行测量结果的校核）观测量通过组成网的形式可以进行测量结果的校核和精度评定。和精度评定。（3）灵活性大，能适用于不同的精度要求，不同形式的）灵活性大，能适用于不同的精度要求，不同形式的监测对象和不同的外界条件。监测对象和不同的外界条件。57讲课材料（一）固定式全自动持续监测（一）固定式全自动持续监测固定式全自动持续监测方式是基于一台测量机器人的有合作目标的变形测量系统，可实现全天候的无人值守监测。1.基站2.基准点3.观测点4.控制中心58讲课材料（二）移动式半自动变形监测（二）移动式半自动变形监测移动式半自动变形监测系统的作业与传统的观测方法一样，移动式半自动变形监测系统的作业与传统的观测方法一样，在各观测墩上安置整平仪器，输入测站点号，进行必要的在各观测墩上安置整平仪器，输入测站点号，进行必要的测站设置，后视之后，测量机器人会按照预置在机内的观测站设置，后视之后，测量机器人会按照预置在机内的观测点顺序、测回数，全自动地寻找目标，精确照准目标，测点顺序、测回数，全自动地寻找目标，精确照准目标，记录观测数据，计算各种限差，做超限重测或等待人工干记录观测数据，计算各种限差，做超限重测或等待人工干预等。预等。59讲课材料二、专用测量方法水平位移测量的专用方法包括应变测量和基准线测量。和水平位移测量的专用方法包括应变测量和基准线测量。和常规的地面监测方法相比，他们具有下列特点：常规的地面监测方法相比，他们具有下列特点：（1）测量过程简单）测量过程简单（2）容易实现自动化观测和连续观测）容易实现自动化观测和连续观测（3）提供的是局部变形信息）提供的是局部变形信息60讲课材料（一）应变测量（一）应变测量应变测量根据其工作原理可以分成两类：通过测量两点间距离的变化来计算应变；直接用传感器测量应变。设两点间的距离为l，第二周期测量时距离变化了 l，那么为两点间的平均线应变。61讲课材料通过精密测量距离的变化来计算应变的方法有机械法和激通过精密测量距离的变化来计算应变的方法有机械法和激光干涉法两种。光干涉法两种。机械法用因瓦丝、石英棒等作为长度的变化用机械机械法用因瓦丝、石英棒等作为长度的变化用机械电子电子传感器测量。传感器测量。直接用传感器测量应变所采用的应变传感器实质上是一个直接用传感器测量应变所采用的应变传感器实质上是一个导体，埋设在变形体中，由于变形体的应变使导体伸长或导体，埋设在变形体中，由于变形体的应变使导体伸长或缩短，从而改变了导体的电阻。导体电阻的变化用电桥测缩短，从而改变了导体的电阻。导体电阻的变化用电桥测量，通过测量电阻值的变化可以计算应变。量，通过测量电阻值的变化可以计算应变。62讲课材料（二）基准线测量（二）基准线测量基准线测量用于测定某一方向上点位的相对变化，包括很多基准线测量用于测定某一方向上点位的相对变化，包括很多方法，如活动觇牌法，小角法，激光准直法，引张线法，导方法，如活动觇牌法，小角法，激光准直法，引张线法，导线法，激光铅直仪法，正、倒锤垂直准直法等。线法，激光铅直仪法，正、倒锤垂直准直法等。63讲课材料10-6.10-6.视准线法测量水平位移视准线法测量水平位移基准线法的原理是通过建筑物轴线或平行于建筑物轴线的基准线法的原理是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。平位移。依建立基准面使用工具和方法的不同，常用的基准线法可依建立基准面使用工具和方法的不同，常用的基准线法可分为：视准线法、激光准直法、引张线法、直伸三角网等。分为：视准线法、激光准直法、引张线法、直伸三角网等。64讲课材料一、活动觇牌法活动觇牌法是通过一种精密的附有读数设备的活动觇牌直接活动觇牌法是通过一种精密的附有读数设备的活动觇牌直接测量观测点相对于基准面的偏离值。测量观测点相对于基准面的偏离值。它需要专用的仪器和照准设备：精密视准仪或精密经纬仪。它需要专用的仪器和照准设备：精密视准仪或精密经纬仪。活动觇牌法的主要误差影响因素为瞄准误差。活动觇牌法的主要误差影响因素为瞄准误差。65讲课材料二、小角法小角法是利用精密经纬仪精确地测出基准线方向小角法是利用精密经纬仪精确地测出基准线方向与测站点到观测点的视线方向之间所夹的小角，与测站点到观测点的视线方向之间所夹的小角，从而计算观测点相对于基准线的偏离值。从而计算观测点相对于基准线的偏离值。其偏离值其偏离值小角法测量偏差的误差小角法测量偏差的误差66讲课材料（1）上式既可用于误差分析，也可用于方案设计，即在给定）上式既可用于误差分析，也可用于方案设计，即在给定的前提条件下，求小角观测精度的前提条件下，求小角观测精度。（2）小角法用于生产时，理应在基准线的两端分别设站进行）小角法用于生产时，理应在基准线的两端分别设站进行观测，然后做加权平均。观测，然后做加权平均。（3）若在图）若在图10-43中，则成为等边直伸无定向导线。中，则成为等边直伸无定向导线。（4）可每点设站，但只当角的两边相等时才进行观测。）可每点设站，但只当角的两边相等时才进行观测。（5）在所有点设站，观测所有的水平方向，有望得到高精度）在所有点设站，观测所有的水平方向，有望得到高精度的偏离值。的偏离值。67讲课材料10-7.10-7.激光准直测量激光准直测量一、氦氖激光器二、波带板激光准直测量（一）光的相干性（一）光的相干性因为光既有波动性，当两列光波频率相同、方向相同、相位相同或相位差恒定时，这两列光标将产生干涉现象。68讲课材料（二）波带板准直测量的设备准直测量设备包括：氦氖激光器；波带板；激光探测器。（三）测量原理在基准点A安置激光器； 在基准点B安置探测器； 在待测点i安置一特定的波带板。（四）精度实验表明用这种装置准直，测定偏离值的精度可达测线长的10-6。69讲课材料10-8.10-8.引张线法测量水平位移引张线法测量水平位移柔性弦线两端加以水平拉力引张后自由悬挂，则它在竖直面内呈悬链线形状，它在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测点的横向偏离值，这种方法称为引张线法。引张线的装置由端点、测点、测线与测线保护管等四部分组成。70讲课材料一、端点端点由墩座、夹线装置、轮滑、重锤连接装置及重锤等不见组成。墩座采用钢筋混凝土或金属结构、夹线装置是端点的关键部件，它起着固定不锈钢丝位置的作用。为了不损伤钢丝，夹线装置的V形槽底部嵌镶铜质类的较软金属。71讲课材料二、测点测点由浮托装置、标尺、保护箱组成。浮托装置由水箱和浮船组成。浮船置于水箱内，用以支承钢丝。浮船的大小可以依据引张线各观测点间的间距和钢丝的单位长度重量来计算。标尺由不锈钢制成，其长度为15cm左右。标尺上的最小分划为1mm。保护箱用于保护观测点装置，同时也可以防风，以提高观测精度。72讲课材料三、测线及其保护管测线一般采用直径为0.61.2mm的不锈钢，再两端重锤作用下引张为一直线。保护管保护测线不受损坏，同时起防风作用。73讲课材料10-9.10-9.建筑物主体倾斜和挠度测量建筑物主体倾斜和挠度测量建筑物主体倾斜测量的任务是测定建筑物顶部相对于底部或各层间上层相对于下层的水平位移与高差，分别计算整体或分层的倾斜度、倾斜方向以及倾斜速度。各层间的倾斜差异即建筑物的挠度，是建筑物的纯粹变形。对具有刚性建筑物的整体倾斜，亦可通过测量顶面或基础的相对沉陷间接确定。74讲课材料一、经纬仪观测法当从建筑物或构件的外部进行倾斜观测时，使用经纬仪可获得较高的测量精度。原理原理是用经纬仪测量建筑物顶部点与底部点水平面上的偏移，将该偏移值除以顶部点与底部点的高差即得建筑物的倾斜。75讲课材料二、垂准法当建筑物或构件的顶部与底部之间可竖向通视时，可用垂准法进行倾斜测量。（一）吊锤球法（二）激光铅直仪观测法（三）激光位移计自动测记法（四）正锤线法76讲课材料三、相对沉陷法对刚性较好的建筑物，其整体倾斜亦可按相对沉陷法测算。（一）倾斜仪测记法（二）测定基础沉陷差法77讲课材料四、摄影测量法当建筑物立面上观测点数量较多或倾斜变形比较明显时，也可采用近景摄影测量方法。建筑物主体倾斜测量的精度可根据给定的倾斜允许值确定。其观测周期可视倾斜速度而定。78讲课材料10-10.10-10.裂缝测量裂缝测量建筑物由于差异沉陷和其他外界因素的影响，墙体会产生裂缝。裂缝测量的任务，是在垂直于裂缝两侧附近布设观测点，定期量测其宽度、长度、走向及发展速度，以监视建筑物的安全。79讲课材料当建筑物多处产生裂缝时，应对裂缝进行编号，并绘制裂缝位置图，也可用照片表示。要选择主要的或变化大的裂缝进行观测，每条裂缝至少布设两组观测标志，一组在最宽处，另一组在其末端，观测时要注明日期。80讲课材料对于数量不多、易于量测的裂缝，可视标志形式不同，用对于数量不多、易于量测的裂缝，可视标志形式不同，用比例尺、小钢尺或游标卡尺等工具定期量出标志间距离求比例尺、小钢尺或游标卡尺等工具定期量出标志间距离求得裂缝变化值，或用方格网板定期读取得裂缝变化值，或用方格网板定期读取“坐标差坐标差”计算裂计算裂缝变化值。缝变化值。对于较大面积且不便于人工量测的众多裂缝应采用近景摄对于较大面积且不便于人工量测的众多裂缝应采用近景摄影测量方法。影测量方法。裂缝测量的周期应视其裂缝变化速度而定。裂缝测量的周期应视其裂缝变化速度而定。81讲课材料82讲课材料