变形观测与数据处理变形观测与数据处理变形观测与数据处理变形观测与数据处理 成都理工大学地球科学学院成都理工大学地球科学学院成都理工大学地球科学学院成都理工大学地球科学学院成都理工大学地球科学学院成都理工大学地球科学学院 测绘工程系测绘工程系测绘工程系测绘工程系测绘工程系测绘工程系 授课授课授课授课授课授课 曾涛曾涛曾涛曾涛曾涛曾涛 第二章第二章 变形观测的实施变形观测的实施 2-1 变形观测工作的实施变形观测工作的实施2-2 变形监测网的布设变形监测网的布设2-3 位移观测位移观测2-4 沉降观测沉降观测2-5 倾斜观测倾斜观测2-6 挠度观测挠度观测2-7 裂缝观测裂缝观测第一节第一节 变形观测工作的实施变形观测工作的实施n n1 1、监测网（系统）设计监测网（系统）设计监测网（系统）设计监测网（系统）设计n n2 2、设备、设备、设备、设备/ /仪器的选择与布置仪器的选择与布置仪器的选择与布置仪器的选择与布置n n3 3、多时期的现场观测获取数据、多时期的现场观测获取数据、多时期的现场观测获取数据、多时期的现场观测获取数据n n4 4、观测资料的整理计算、观测资料的整理计算、观测资料的整理计算、观测资料的整理计算n n5 5、数据的分析、数据的分析、数据的分析、数据的分析q确定监测项目q确定观测方法q变形控制点和监测点的布设及确定观测精度、频率第二节第二节 变形监测网的布设变形监测网的布设n n变形监测网布设的目的n n变形监测网布设的一般原则n n变形监测网布设的内容一、变形监测网布设的目的一、变形监测网布设的目的 目的：通过监测点和基准点构成的变形 监测网（系统），使得数据量纲一致，数据平差处理更为严密精确。二、变形监测网布设的一般原则二、变形监测网布设的一般原则 1、变形监测网大部分为精度高但规模小的专用控制网。相对于一般控制网而言，监测网形式更灵活实用； 2、监测网在满足观测需求和保证精度前提下结构要求尽量简单； 3、一般情况下监测网应一次全面布网； 4、监测网坐标系统尽量与施工坐标系统一致； 5、一般情况平面控制监测网和高程控制监测网应分开布设。三、变形监测网布设的内容三、变形监测网布设的内容1、控制网（监测基点/工作基点）布设2、观测点（监测点/工作点）布设三、变形监测网布设的内容之一三、变形监测网布设的内容之一1、变形观测控制点（监测基点/工作基点）的选取和控制网布设一般原则：n n不位于变形体上，相对稳定的点；n n 有利于放置仪器的地方；n n 考虑布点地段的地质水文情况； （如地下水位线、最大冻土线等）深埋远离（1）高程控制相关概念水准基点：远离变形体稳定的水准点，对工 作基点进行精密水准测量检查工 作基点的稳定性。工作基点：离变形体较远的较为稳定的水准 点，定期对监测点观测，求得监 测点垂直位移变形量。（1）高程控制高程控制网的布设应符合下列要求： n 对于建筑物较少的测区，宜将控制点连同观测点按单一层次布设；对于建筑物较多且分散的大测区，宜按两个层次布网；n 控制网应布设为闭合环、结点网或附合高程路线；n 每一测区的水准基点不应少于3个；对于小测区，当确认点位稳定可靠时可少于3个，但连同工作基点不得少于3个； 具体布置（举例说明）例1：某大坝垂直位移监测网的布设图2-1某大坝垂直位移监测网络图例2：某建筑物垂直位移监测网的布设图2-2某建筑物垂直位移监测网络图 S1、S2、S3为水准基点基 准 点 埋 设 要 求q水准基点的标石，应埋设在基岩层或原状土层中 ，绝不能位于人工土内。q埋于冻土时底盘应位于最大冻土线下。q埋设于基岩的点应除去岩石风化层，在新鲜基岩上打孔埋点。q工作基点的水准点位置与邻近建筑物的距离不得小于建筑物基础深度的倍 。q各类水准点应避开交通干道、地下管线、仓库堆栈、水源地、河岸、松软填土、滑坡地段、机器振动区以及其他能使标石、标志易遭腐蚀和破坏的地点。 （2）平面控制平面控制网的布设应符合下列要求：n 对于建筑物地基基础及场地的位移观测，宜按两个层次布设，即由控制点组成控制网、由观测点及所联测的控制点组成扩展网；n 控制网可采用测角网、测边网、边角网或导线网；扩展网和单一层次布网可采用角交会、边交会、边角交会、基准线或附合导线等形式 ；n 基准点（包括控制网的基线端点、单独设置的基准点）、工作基点（包括控制网中的工作基点、基准线端点、导线端点、交会法的测站点等）以及联系点、检核点和定向点，应根据具体情况选择布设；n每一测区的基准点不应少于2个，每一测区的工作基点亦不应少于2个。 举例说明具体布置要求例1：视准线法和激光准直法型建筑物（如混泥土重力坝）基准点与监测点位于一条直线上。图2-3 某船闸水平位移监测基点布设示意图举例说明具体布置要求例2：引张线法测定水平位移（适合于大坝廊道内部）大坝水平廊道深入坝基的基点举例说明具体布置要求例3：前方交会法测定水平位移图2-4 某烟囱前方交会法测定变形示意图 A、B为监测基点举例说明具体布置要求例4：GPS控制网测定变形（适合大区域、大范围、高精度变形观测项目）GPS点第一古滑体第二古滑体蠕变体雅安峡口滑坡监测三、变形监测网布设的内容三、变形监测网布设的内容2、观测点（监测点/工作点）布设方案一般原则：n n反应整体变形（均匀布点）；n n变形量大的地段多布点；n n工程重点地段多布点；n n其它原因专门提出；n n有利于观测举例而言（1）工业与民用建筑物沉降变形监测点布设：u 变形监测点：要知道某一建筑物发生的垂直变形,势必要在该建筑物上设置能反映其变形特征的观测点,通过对其观测求得建筑物的变形量。 u 观测标志应稳固、明显,便于观测和长期保存,但又不影响建筑物的美观和使用,其设置应视地层、建筑结构及监测要求而定。u 一般而言： 对于砖混结构可设于承重墙上; 对于框架结构,可每隔13个柱子设一点。 点间距一般为1020； 建筑物的四角、沉降缝的两侧等关键部位都应设点； 外墙和边柱上的点应在外侧,内部的点应设在便于观 测的位置,以减少测站,提高观测成果的精度。第三节第三节 垂直位移观测垂直位移观测n n垂直位移垂直位移n n均匀与不均匀之分均匀与不均匀之分q地表沉降q建筑物沉降一、一、水准基点、观测点的构造与埋设水准基点、观测点的构造与埋设1、基点的埋设一般为三个点一般为三个点/ /一组，组成边长为一组，组成边长为100100米的等边三角形米的等边三角形常用型式：A A、地表岩石标、地表岩石标 基岩覆盖层浅基岩覆盖层浅常用型式：B B、平硐岩石标平硐岩石标 避免温度变化避免温度变化引起的大气折光影响引起的大气折光影响C C、钢管标：基岩覆盖层厚钢管标：基岩覆盖层厚图C：深埋钢管标志常用型式：D D、深埋双金属标深埋双金属标温度变化大，地表覆盖层厚温度变化大，地表覆盖层厚D D、深埋双金属标、深埋双金属标常用型式：E E、其它普通水准点标石其它普通水准点标石城市、工业区常采用城市、工业区常采用浅埋钢管水准标混凝土普通水准标石一、一、水准基点、观测点的构造与埋设水准基点、观测点的构造与埋设1、观测点 A A、工业与民用建筑物、工业与民用建筑物a:基础铆钉标b:钢筋混凝土柱标c:钢柱标d:城市隐蔽标一、一、水准基点、观测点的构造与埋设水准基点、观测点的构造与埋设1、观测点 B B、大坝、大坝a:混凝土嵌心标b:墙面标一、一、水准基点、观测点的构造与埋设水准基点、观测点的构造与埋设1、观测点 C C、地表及一般地面、地表及一般地面a:非冻土区混凝土预制标b:冻土区混凝土预制标