變形監(jiān)測技術(shù)與應(yīng)用15章教材

1、變形監(jiān)測與數(shù)據(jù)處理第十五章第十五章軟土地基沉降與穩(wěn)定監(jiān)測軟土地基沉降與穩(wěn)定監(jiān)測1主要內(nèi)容主要內(nèi)容概述高速公路軟基監(jiān)測堤防工程軟基監(jiān)測堤防工程施工監(jiān)測實例第十五章軟土地基沉降與穩(wěn)定監(jiān)測21 1概述概述變形監(jiān)測與數(shù)據(jù)處理第十五章第十五章軟土地基沉降與穩(wěn)定監(jiān)測軟土地基沉降與穩(wěn)定監(jiān)測3監(jiān)測目的監(jiān)測目的（1）保證地基及建筑物的施工安全；（2）預(yù)測和控制沉降，幫助施工單位調(diào)節(jié)填土速率；（3）驗證各種設(shè)計參數(shù)和設(shè)計沉降量。第1節(jié)概述42 2高速公路軟基監(jiān)測高速公路軟基監(jiān)測 變形監(jiān)測與數(shù)據(jù)處理第十五章第十五章軟土地基沉降與穩(wěn)定監(jiān)測軟土地基沉降與穩(wěn)定監(jiān)測5監(jiān)測內(nèi)容和方法監(jiān)測內(nèi)容和方法監(jiān)測內(nèi)容主要取決于工程的設(shè)計

2、要求、地質(zhì)條件、規(guī)模大小以及主管單位的要求等，既要滿足工程建設(shè)需要，又要經(jīng)濟(jì)合理。地面位移、沉降監(jiān)測是高速公路軟基監(jiān)測的主要內(nèi)容。 地下位移、沉降、應(yīng)力和水位等監(jiān)測內(nèi)容，應(yīng)根據(jù)工程需要，本著少而精的原則有選擇地開展，一般選擇重點部位作為試驗段進(jìn)行監(jiān)測試驗。第2節(jié)高速公路軟基監(jiān)測6序號監(jiān)測內(nèi)容監(jiān)測方法監(jiān)測儀器和設(shè)備1沉降地面沉降水準(zhǔn)法、測距三角高程法等水準(zhǔn)儀、全站儀、沉降板等地基深層沉降水準(zhǔn)法深層沉降標(biāo)、水準(zhǔn)儀等地基分層沉降沉降儀量測法沉降儀、分層沉降標(biāo)等2水平位移地面水平位移極坐標(biāo)法、前方交會法等全站儀等地下深層位移測斜法測斜儀、測斜管等3應(yīng)力地基孔隙水壓力水壓力計量測法孔隙水壓力計等地基土壓

3、力土壓力計量測法土壓力計等地基承載力現(xiàn)場試驗法載荷試驗儀等4其它地下水位水位自記儀法地下水位自記儀等出水量水量計量測法單孔出水量計等高速公路軟基監(jiān)測內(nèi)容和方法高速公路軟基監(jiān)測內(nèi)容和方法第2節(jié)高速公路軟基監(jiān)測7規(guī)范或路段沉降速率（mm/d）位移速率（mm/d）部頒路基施工技術(shù)規(guī)范 105京津塘高速公路105蘇嘉杭高速公路105深汕高速公路試驗段131556泉廈高速公路102佛開高速公路105高度公路地面沉降和位移速率高度公路地面沉降和位移速率控制指標(biāo)控制指標(biāo)第2節(jié)高速公路軟基監(jiān)測8監(jiān)測點的選埋（監(jiān)測點的選埋（1 1）高速公路軟基監(jiān)測分?jǐn)嗝嬲归_，對于斷面的位置，工程設(shè)計書一般只提出原則要求，實際操

4、作時要顧及多方面的因素，如不同地段的地形情況、地基的地質(zhì)類型和處理方式、填筑高度以及附屬建筑物等。在確定斷面的位置時，首先應(yīng)收集有關(guān)資料，熟悉有關(guān)圖紙，并到施工現(xiàn)場進(jìn)行認(rèn)真的踏勘，實地了解線路上的各方面情況。對橋頭、涵洞等重要部位應(yīng)適當(dāng)增加監(jiān)測斷面，對填挖方交界的填方端、湖塘地段也要適當(dāng)增加監(jiān)測斷面。還須考慮經(jīng)濟(jì)上的因素，在布設(shè)合理的前提下講究工作效率和經(jīng)濟(jì)效益。第2節(jié)高速公路軟基監(jiān)測9采用常規(guī)大地測量方法進(jìn)行地面變形監(jiān)測，需埋設(shè)一定量的基準(zhǔn)點和工作基點。地面水平位移監(jiān)測一般采用鋼筋混凝土預(yù)制樁作為標(biāo)志，也可以采用地面沉降監(jiān)測的沉降板標(biāo)志。 地面沉降監(jiān)測通常采用沉降板作為監(jiān)測標(biāo)志。 地下水平位

5、移通過在土體內(nèi)埋設(shè)測斜管，采用測斜儀進(jìn)行監(jiān)測。地基深層沉降是通過在土體內(nèi)埋設(shè)深層沉降標(biāo)，采用水準(zhǔn)儀測量沉降標(biāo)標(biāo)桿頂端高程的變化。 地基分層沉降通過在土體內(nèi)埋設(shè)分層沉降標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測。 孔隙水壓力計一般埋設(shè)于路中心，與位移、沉降監(jiān)測點位于同一個斷面上，一般每種土層均應(yīng)有孔隙水壓力監(jiān)測點 。監(jiān)測點的選埋（監(jiān)測點的選埋（2 2）第2節(jié)高速公路軟基監(jiān)測10監(jiān)測點平面布置示意圖（監(jiān)測點平面布置示意圖（1 1）第2節(jié)高速公路軟基監(jiān)測11監(jiān)測點立面布置示意圖（監(jiān)測點立面布置示意圖（2 2）第2節(jié)高速公路軟基監(jiān)測12監(jiān)測周期的確定監(jiān)測周期的確定對于軟土地區(qū)公路施工階段地面變形監(jiān)測，通常按加載階段和變形是否穩(wěn)定確定

6、監(jiān)測周期。公路施工一般分為填筑期、預(yù)壓期和路面施工期三個階段。第一階段，每填筑1層或7天左右監(jiān)測1次；第二階段，預(yù)壓初期每710天監(jiān)測1次，以后可每月監(jiān)測12次；第三階段，路面每填筑1層監(jiān)測1次，若2層施工間隔超過15天，應(yīng)增加1次。當(dāng)有特殊要求或發(fā)現(xiàn)有異常情況時，應(yīng)適當(dāng)縮短監(jiān)測周期。第2節(jié)高速公路軟基監(jiān)測13數(shù)據(jù)處理與分析數(shù)據(jù)處理與分析每一周期監(jiān)測完成后，應(yīng)盡快進(jìn)行有關(guān)數(shù)據(jù)處理，向有關(guān)單位提交監(jiān)測成果報表。提交監(jiān)測成果報表時，應(yīng)對監(jiān)測結(jié)果的有關(guān)情況作出說明，如沉降速率是否超過預(yù)警值、沉降點的破壞和恢復(fù)情況等。還應(yīng)對沉降監(jiān)測進(jìn)行分析，分析時首先根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)說明沉降是否滿足有關(guān)規(guī)范和公路不同施工

7、階段的要求，為便于分析和充分描述沉降變化規(guī)律。 整個工程監(jiān)測結(jié)束后，應(yīng)提交技術(shù)總結(jié)報告，變形分析時應(yīng)將監(jiān)測資料與有關(guān)曲線有機地結(jié)合起來。第2節(jié)高速公路軟基監(jiān)測14監(jiān)測樁號沉降標(biāo)埋設(shè)部位地基處理方法上期監(jiān)測時間本期監(jiān)測時間時段天數(shù)（d）累積填土標(biāo)高（m）時段沉降（mm）累積沉降（mm）沉降速率(mm/d)LK5+680左水塘路段土工格柵 +預(yù)壓LK5+680中水塘路段土工格柵 +預(yù)壓LK5+680右水塘路段土工格柵 +預(yù)壓至至高速公路高速公路標(biāo)段標(biāo)段第第期沉降監(jiān)測成果期沉降監(jiān)測成果第2節(jié)高速公路軟基監(jiān)測15樁號樁號K17+238K17+238時間時間- -填土高度填土高度- -沉降量過程線沉降量

8、過程線第2節(jié)高速公路軟基監(jiān)測16高等級公路沉降分析系統(tǒng)高等級公路沉降分析系統(tǒng)高等級公路沉降分析系統(tǒng) ExpressWay EW 3.0 ，是總結(jié)現(xiàn)有高等級公路沉降分析的理論知識和實踐經(jīng)驗，應(yīng)用現(xiàn)代計算機數(shù)據(jù)處理技術(shù)，系統(tǒng)化、規(guī)范化地進(jìn)行路基沉降分析的軟件工具。在高等級公路的路堤施工中，必須要進(jìn)行穩(wěn)定和沉降的動態(tài)觀測。根據(jù)測定的沉降數(shù)據(jù)，調(diào)整填土速率，指導(dǎo)施工進(jìn)程；預(yù)測沉降趨勢，控制填方及工后沉降；確保路堤的施工安全和穩(wěn)定。應(yīng)用 ExpressWay EW 3.0ExpressWay EW 3.0，可以動態(tài)管理高等級公路在施工、運營中的沉降變形數(shù)據(jù)，自動生成多種沉降觀測成果表，繪制復(fù)雜的曲線圖、

9、過程線，動態(tài)查詢各種沉降變形數(shù)據(jù)，實時反映路基沉降變形歷程，特別是系統(tǒng)的沉降過程回歸分析及預(yù)測功能，為路基沉降過程的穩(wěn)定性分析提供了科學(xué)依據(jù)。第2節(jié)高速公路軟基監(jiān)測17主要功能沉降過程分析；沉降監(jiān)測過程分析；斷面平均沉降過程分析；斷面不均勻沉降分析；繪制斷面沉降過程組合線；繪制沉降速率線；繪制斷面平均沉降速率線；繪制斷面沉降速率組合線；繪制斷面區(qū)域等沉降曲線圖；繪制斷面區(qū)域等沉降速率曲線圖；繪制斷面區(qū)域等固結(jié)度（完成沉降）曲線圖；繪制斷面沉降盆圖；繪制斷面分布圖/沉降點位略圖；各種沉降極值查詢；定制、自動生成沉降數(shù)據(jù)統(tǒng)計報表；自動沉降極限報警；第2節(jié)高速公路軟基監(jiān)測18第2節(jié)高速公路軟基監(jiān)測沉

10、降觀測斷面分布圖沉降觀測斷面分布圖19第2節(jié)高速公路軟基監(jiān)測沉降點沉降過程線沉降點沉降過程線20第2節(jié)高速公路軟基監(jiān)測沉降差過程線沉降差過程線21第2節(jié)高速公路軟基監(jiān)測沉降點沉降過程線組合沉降點沉降過程線組合22第2節(jié)高速公路軟基監(jiān)測沉降點沉降速率線組合沉降點沉降速率線組合23第2節(jié)高速公路軟基監(jiān)測沉降點沉降速率線組合沉降點沉降速率線組合24第2節(jié)高速公路軟基監(jiān)測沉降觀測斷面分布圖沉降觀測斷面分布圖25第2節(jié)高速公路軟基監(jiān)測等沉降曲線圖等沉降曲線圖26第2節(jié)高速公路軟基監(jiān)測等沉降速率曲線圖等沉降速率曲線圖27第2節(jié)高速公路軟基監(jiān)測等固結(jié)度曲線圖等固結(jié)度曲線圖28第2節(jié)高速公路軟基監(jiān)測斷面沉降盆

11、圖斷面沉降盆圖29第2節(jié)高速公路軟基監(jiān)測沉降點沉降速率線沉降點沉降速率線303 3堤防工程軟基監(jiān)測堤防工程軟基監(jiān)測 變形監(jiān)測與數(shù)據(jù)處理第十五章第十五章軟土地基沉降與穩(wěn)定監(jiān)測軟土地基沉降與穩(wěn)定監(jiān)測31監(jiān)測內(nèi)容和方法監(jiān)測內(nèi)容和方法堤防工程軟基監(jiān)測與高速公路軟基監(jiān)測的基本內(nèi)容和方法有很多相似之處，地面沉降和水平位移監(jiān)測仍然是堤防工程軟基監(jiān)測的主要內(nèi)容。地面沉降監(jiān)測仍以水準(zhǔn)測量方法為主，輔以精密測距三角高程和連通管方法。 地面水平位移監(jiān)測方法要視具體情況而定，特別是測區(qū)的通視情況，可采用極坐標(biāo)法、前方交會法、視準(zhǔn)線法等，對于土石壩，還可以采用倒垂線法或引張線法。 監(jiān)測內(nèi)容還包括表面裂縫、地下分層沉降、

12、地下深層和分層位移、應(yīng)力應(yīng)變、滲流、水文氣象等監(jiān)測內(nèi)容，一般根據(jù)工程需要，選擇重點部位進(jìn)行監(jiān)測試驗。第3節(jié)堤防工程軟基監(jiān)測32監(jiān)測點的選埋監(jiān)測點的選埋監(jiān)測點可以按橫斷面或縱斷面選埋。對于長度較長的防洪大堤，一般按橫斷面選埋.對于土石壩，當(dāng)采用視準(zhǔn)線法進(jìn)行監(jiān)測時，一般按縱斷面選埋，即沿著或平行于壩軸線選埋。采用常規(guī)大地測量方法進(jìn)行地面變形監(jiān)測時，需沿著大堤走向埋設(shè)一定量的基準(zhǔn)點和工作基點。 地面沉降監(jiān)測采用沉降板作為監(jiān)測標(biāo)志。 地面水平位移監(jiān)測可以采用鋼筋混凝土預(yù)制樁作為標(biāo)志，也可以采用沉降板作為標(biāo)志。 地基深層位移、地基分層沉降等其它監(jiān)測項目，一般在工程試驗段和試驗斷面上才進(jìn)行監(jiān)測，監(jiān)測點布設(shè)

13、位置通常由設(shè)計人員提出 。第3節(jié)堤防工程軟基監(jiān)測33監(jiān)測周期的確定監(jiān)測周期的確定對于防洪大堤施工階段地面變形監(jiān)測，通常按加載階段和變形是否趨于穩(wěn)定確定監(jiān)測周期。第一階段，從基礎(chǔ)施工開始到滿荷載為止，這一階段是變化最快階段，一般斷面每7天左右監(jiān)測1次，試驗斷面可34天監(jiān)測1次；第二階段，從滿荷載到變形逐漸變小，這一階段應(yīng)逐漸減少監(jiān)測頻次，可1個月監(jiān)測1次；當(dāng)變形趨向穩(wěn)定時，可半年監(jiān)測1次，直到停止監(jiān)測。第3節(jié)堤防工程軟基監(jiān)測34觀測項目施工期初蓄期運行期表面變形63次/月104次/月62次/年內(nèi)部變形104次/月3010次/月124次/年裂縫及接縫104次/月3010次/月124次/年岸坡位移6

14、3次/月104次/月124次/年混凝土面板變形63次/月104次/月124次/年土石壩安全監(jiān)測頻次土石壩安全監(jiān)測頻次第3節(jié)堤防工程軟基監(jiān)測35數(shù)據(jù)處理與分析數(shù)據(jù)處理與分析每一次監(jiān)測完成后，應(yīng)盡快進(jìn)行有關(guān)數(shù)據(jù)處理，向有關(guān)單位提交監(jiān)測成果報表。提交監(jiān)測成果報表時，應(yīng)對監(jiān)測結(jié)果的有關(guān)情況作出說明，如變形速率是否超過預(yù)警值、監(jiān)測點的破壞和恢復(fù)情況等。還應(yīng)對變形進(jìn)行分析，根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)說明變形是否滿足有關(guān)規(guī)范和設(shè)計的要求，為便于分析和充分描述變形規(guī)律，可繪制變形量填土高度時間的關(guān)系曲線，描述變形與時間及荷載的關(guān)系。在獲得一定數(shù)量的監(jiān)測資料后，可以采用合理的方法進(jìn)行變形預(yù)報，給施工調(diào)節(jié)提供技術(shù)支持。第3節(jié)堤

15、防工程軟基監(jiān)測36監(jiān)測斷面沉降部位上期監(jiān)測時間本期監(jiān)測時間時段天數(shù)（d）累積填土標(biāo)高（m）時段沉降（mm）累積沉降（mm）沉降速率（mm/d）I軸線堤腳河口堤防工程堤防工程標(biāo)段第標(biāo)段第期沉降監(jiān)測成果期沉降監(jiān)測成果第3節(jié)堤防工程軟基監(jiān)測374 4堤防工程施工監(jiān)測實例堤防工程施工監(jiān)測實例變形監(jiān)測與數(shù)據(jù)處理第十五章第十五章軟土地基沉降與穩(wěn)定監(jiān)測軟土地基沉降與穩(wěn)定監(jiān)測38工程概述工程概述淮河入海水道是國家重點防洪工程，防洪大堤西起洪澤湖東側(cè)二河閘，沿蘇北灌溉總渠北側(cè)與總渠成二河三堤，東至扁擔(dān)港注入黃海，全長163.5km。工程的主要內(nèi)容為泓道開挖、堤防填筑、灘面清障和青坎排水等。大堤分北堤和南堤，土質(zhì)

16、結(jié)構(gòu)，北堤設(shè)計堤頂高程為9.65m，南堤設(shè)計堤頂高程為10.14m，堤頂寬為8m。主堤兩側(cè)平臺寬為30m，主堤和兩側(cè)平臺的坡度為1:3。北堤北側(cè)開挖一條調(diào)度河，北堤和南堤之間開挖兩條河道分稱北泓和南泓，以北隔堤和南隔堤分開，北泓和南泓底寬分別為50m和68m，設(shè)計河底高程為-2.0m 。第4節(jié)堤防工程監(jiān)測實例39大堤平面與控制網(wǎng)布設(shè)略圖大堤平面與控制網(wǎng)布設(shè)略圖第4節(jié)堤防工程監(jiān)測實例40監(jiān)測點選埋與監(jiān)測監(jiān)測點選埋與監(jiān)測北堤每個斷面上布設(shè)7個監(jiān)測點，分別布置在調(diào)度河河口、堤腳、壓載平臺、堤頂軸線和北泓河口等部位；南堤每個斷面上布設(shè)4個測點，分別布置在南泓河口、坡腳、平臺和堤頂軸線等部位。每個點均進(jìn)

17、行水平位移和沉降監(jiān)測。水平位移和沉降監(jiān)測點采用兩種標(biāo)志，調(diào)度河河口1、取土坑邊緣7、南泓河口8三個點埋設(shè)普通混凝土標(biāo)石，其它部位采用非坑式埋設(shè)沉降板。第4節(jié)堤防工程監(jiān)測實例41大堤橫斷面與監(jiān)測點布設(shè)略圖大堤橫斷面與監(jiān)測點布設(shè)略圖第4節(jié)堤防工程監(jiān)測實例42監(jiān)測方法按照設(shè)計和施工的要求，施工速率試驗斷面每34天左右監(jiān)測1次，其它斷面每7天左右監(jiān)測1次。監(jiān)測點的水平位移采用T2000+DI5以極坐標(biāo)法觀測。監(jiān)測點的沉降采用Ni007和銦鋼標(biāo)尺進(jìn)行單程觀測。第4節(jié)堤防工程監(jiān)測實例43技術(shù)報告采用了三種形式，即日報表、階段性技術(shù)報告、技術(shù)總結(jié)報告。日報表中只對監(jiān)測點的變形量、變形速率、填土高度、監(jiān)測點的

18、破壞和恢復(fù)等情況作出描述，指出變形速率是否超過允許值。階段性技術(shù)報告一般12個月提交一次，對這一階段的監(jiān)測資料和成果進(jìn)行匯總，繪制變形量與時間、荷載等變形關(guān)系曲線，根據(jù)資料和曲線描述監(jiān)測點變形趨勢，必要時建立合理的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行變形預(yù)報，對施工提出有關(guān)建議。當(dāng)監(jiān)測工作全部結(jié)束后提交技術(shù)總結(jié)報告，對整個監(jiān)測階段的資料、成果進(jìn)行匯總和分析，對全部監(jiān)測工作進(jìn)行總結(jié)，提出有關(guān)結(jié)論和建議。第4節(jié)堤防工程監(jiān)測實例44- 2 0 0 . 00 . 02 0 0 . 04 0 0 . 06 0 0 . 08 0 0 . 01 0 0 0 . 01 2 0 0 . 001 0 02 0 03 0 04 0 05 0 06 0 0時 間沉 降 量時間時間-4-4號點沉降量過程線號點沉降量過程線第4節(jié)堤防工程監(jiān)測實例45-200.00.0200.0400.0600.0800.01000.01200.00.01000.02000.03000.04000.05000.06000.07000.080