精密工程測(cè)量與變形觀測(cè)：第05章-垂直位移監(jiān)測(cè)技術(shù)

變形監(jiān)測(cè)與數(shù)據(jù)處理第五章垂直位移監(jiān)測(cè)技術(shù)2022/12/251中南大學(xué)測(cè)繪與國(guó)土信息工程系主要內(nèi)容第五章垂直位移監(jiān)測(cè)技術(shù)概述精密水準(zhǔn)測(cè)量三角高程測(cè)量液體靜力水準(zhǔn)測(cè)量2022/12/252中南大學(xué)測(cè)繪與國(guó)土信息工程系§1概述對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)高程變化量的測(cè)量工作；一般用“+”表示下沉，用“-”時(shí)表示上升。第五章垂直位移監(jiān)測(cè)技術(shù)2022/12/253中南大學(xué)測(cè)繪與國(guó)土信息工程系§2精密水準(zhǔn)測(cè)量精密水準(zhǔn)測(cè)量精度高，方法簡(jiǎn)便，是垂直位移監(jiān)測(cè)最常用的方法。垂直位移監(jiān)測(cè)的測(cè)量點(diǎn)分為水準(zhǔn)基點(diǎn)、工作基點(diǎn)和監(jiān)測(cè)點(diǎn)三種。水準(zhǔn)基點(diǎn)是垂直位移監(jiān)測(cè)的基準(zhǔn)點(diǎn)，一般3~4個(gè)點(diǎn)構(gòu)成一組，形成近似正三角形或正方形，為保證其堅(jiān)固與穩(wěn)定，應(yīng)選埋在變形區(qū)以外的巖石上或深埋于原狀土上，也可以選埋在穩(wěn)固的建構(gòu)筑物上。第五章垂直位移監(jiān)測(cè)技術(shù)2022/12/254中南大學(xué)測(cè)繪與國(guó)土信息工程系水準(zhǔn)基點(diǎn)第2節(jié)精密水準(zhǔn)測(cè)量普通混凝土標(biāo)地面巖石標(biāo)淺埋鋼管標(biāo)井式混凝土標(biāo)深埋鋼管標(biāo)深埋雙金屬標(biāo)2022/12/255中南大學(xué)測(cè)繪與國(guó)土信息工程系普通混凝土標(biāo)2022/12/256中南大學(xué)測(cè)繪與國(guó)土信息工程系地面巖石標(biāo)2022/12/257中南大學(xué)測(cè)繪與國(guó)土信息工程系淺埋鋼管標(biāo)2022/12/258中南大學(xué)測(cè)繪與國(guó)土信息工程系井式混凝土標(biāo)2022/12/259中南大學(xué)測(cè)繪與國(guó)土信息工程系深埋鋼管標(biāo)2022/12/2510中南大學(xué)測(cè)繪與國(guó)土信息工程系深埋雙金屬標(biāo)2022/12/2511中南大學(xué)測(cè)繪與國(guó)土信息工程系工作基點(diǎn)第2節(jié)精密水準(zhǔn)測(cè)量工作基點(diǎn)是用于直接測(cè)定監(jiān)測(cè)點(diǎn)的起點(diǎn)或終點(diǎn)。工作基點(diǎn)應(yīng)布置在變形區(qū)附近相對(duì)穩(wěn)定的地方，其高程盡可能接近監(jiān)測(cè)點(diǎn)的高程。工作基點(diǎn)一般采用地表巖石標(biāo)，當(dāng)建筑物附近的覆蓋層較深時(shí)，可采用淺埋標(biāo)志，當(dāng)新建建筑物附近有基礎(chǔ)穩(wěn)定的建筑物時(shí)，也可設(shè)置在該建筑物上。因工作基點(diǎn)位于測(cè)區(qū)附近，應(yīng)經(jīng)常與水準(zhǔn)基點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)測(cè)，通過(guò)聯(lián)測(cè)結(jié)果判斷其穩(wěn)定狀況，保證監(jiān)測(cè)成果的正確可靠。2022/12/2512中南大學(xué)測(cè)繪與國(guó)土信息工程系監(jiān)測(cè)點(diǎn)第2節(jié)精密水準(zhǔn)測(cè)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)是垂直位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)的簡(jiǎn)稱，布設(shè)在被監(jiān)測(cè)建（構(gòu)）筑物上。布設(shè)時(shí)，要使其位于建（構(gòu)）筑物的特征點(diǎn)上，能充分反映建（構(gòu)）筑物的沉降變形情況，點(diǎn)位應(yīng)當(dāng)避開(kāi)障礙物，便于觀測(cè)和長(zhǎng)期保護(hù)，標(biāo)志應(yīng)穩(wěn)固，不影響建構(gòu)筑物的美觀和使用，還要考慮建筑物基礎(chǔ)地質(zhì)、建筑結(jié)構(gòu)、應(yīng)力分布等，對(duì)重要和薄弱部位應(yīng)該適當(dāng)增加監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)目。

2022/12/2513中南大學(xué)測(cè)繪與國(guó)土信息工程系盒式標(biāo)志第2節(jié)精密水準(zhǔn)測(cè)量2022/12/2514中南大學(xué)測(cè)繪與國(guó)土信息工程系窨井式標(biāo)志第2節(jié)精密水準(zhǔn)測(cè)量2022/12/2515中南大學(xué)測(cè)繪與國(guó)土信息工程系螺栓式標(biāo)志第2節(jié)精密水準(zhǔn)測(cè)量2022/12/2516中南大學(xué)測(cè)繪與國(guó)土信息工程系監(jiān)測(cè)儀器第2節(jié)精密水準(zhǔn)測(cè)量不同類(lèi)型的建筑物，其垂直位移監(jiān)測(cè)的精度要求不盡相同。同一種建筑物在不同的施工階段，如公路基礎(chǔ)和路面施工階段，其垂直位移監(jiān)測(cè)的精度要求也不相同；針對(duì)具體的監(jiān)測(cè)工程，應(yīng)當(dāng)使用滿足精度要求的水準(zhǔn)儀，采用正確的測(cè)量方法；對(duì)特級(jí)、一級(jí)垂直位移監(jiān)測(cè)，應(yīng)使用DSZ05或DS05型水準(zhǔn)儀配和因瓦合金標(biāo)尺；對(duì)二級(jí)垂直位移監(jiān)測(cè)，應(yīng)使用DS1或DS05型水準(zhǔn)儀和因瓦合金標(biāo)尺；對(duì)三級(jí)垂直位移監(jiān)測(cè)，應(yīng)使用DS3水準(zhǔn)儀和區(qū)格式木質(zhì)標(biāo)尺或DS1型水準(zhǔn)儀和因瓦合金標(biāo)尺。

2022/12/2517中南大學(xué)測(cè)繪與國(guó)土信息工程系儀器的檢驗(yàn)第2節(jié)精密水準(zhǔn)測(cè)量無(wú)論使用何種儀器，開(kāi)始工作前，應(yīng)該按照測(cè)量規(guī)范要求對(duì)儀器進(jìn)行檢驗(yàn)；水準(zhǔn)儀的i角誤差是最重要的檢驗(yàn)項(xiàng)目。精密水準(zhǔn)測(cè)量前，還應(yīng)按規(guī)范要求對(duì)水準(zhǔn)標(biāo)尺進(jìn)行檢驗(yàn)，其中標(biāo)尺的每米真長(zhǎng)偏差是最重要的檢驗(yàn)項(xiàng)目，一般送專門(mén)的檢定部門(mén)進(jìn)行檢驗(yàn)。2022/12/2518中南大學(xué)測(cè)繪與國(guó)土信息工程系水準(zhǔn)儀i角誤差檢驗(yàn)第2節(jié)精密水準(zhǔn)測(cè)量2022/12/2519中南大學(xué)測(cè)繪與國(guó)土信息工程系監(jiān)測(cè)方法與技術(shù)要求（1）第2節(jié)精密水準(zhǔn)測(cè)量采用精密水準(zhǔn)測(cè)量方法進(jìn)行垂直位移監(jiān)測(cè)時(shí)，從工作基點(diǎn)開(kāi)始經(jīng)過(guò)若干監(jiān)測(cè)點(diǎn)，形成一個(gè)或多個(gè)閉合或附合路線，其中以閉合路線為佳，特別困難的監(jiān)測(cè)點(diǎn)可以采用支水準(zhǔn)路線往返測(cè)量。整個(gè)監(jiān)測(cè)期間，最好能固定監(jiān)測(cè)儀器和監(jiān)測(cè)人員，固定監(jiān)測(cè)路線和測(cè)站，固定監(jiān)測(cè)周期和相應(yīng)時(shí)段。2022/12/2520中南大學(xué)測(cè)繪與國(guó)土信息工程系監(jiān)測(cè)方法與技術(shù)要求（2）第2節(jié)精密水準(zhǔn)測(cè)量為了減少i角誤差的影響，水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)范對(duì)前后視距差和前后視距累積差都有明確的規(guī)定，測(cè)量中應(yīng)遵照?qǐng)?zhí)行。嚴(yán)格控制前后視距差和前后視距累積差，也可有效地減弱磁場(chǎng)和大氣垂直折光的影響。水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)范對(duì)觀測(cè)程序有明確的要求，往測(cè)時(shí)，奇數(shù)站的觀測(cè)順序?yàn)椤昂笄扒昂蟆?；偶?shù)站的觀測(cè)順序?yàn)椤扒昂蠛笄啊?。返測(cè)時(shí)，奇、偶數(shù)站的觀測(cè)順序與往測(cè)偶、奇數(shù)站相同。標(biāo)尺的每米真長(zhǎng)偏差應(yīng)在測(cè)前進(jìn)行檢驗(yàn)，當(dāng)超過(guò)一定誤差時(shí)應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)改正。2022/12/2521中南大學(xué)測(cè)繪與國(guó)土信息工程系標(biāo)尺零點(diǎn)差的影響第2節(jié)精密水準(zhǔn)測(cè)量2022/12/2522中南大學(xué)測(cè)繪與國(guó)土信息工程系視線長(zhǎng)度、前后視距差和視線高度（m）第2節(jié)精密水準(zhǔn)測(cè)量等級(jí)儀器類(lèi)型視線長(zhǎng)度前后視距差視距累積差視線高度特級(jí)DS05≤15≤0.3≤1.5≥0.5一級(jí)DS05≤30≤0.5≤1.5≥0.5二級(jí)DS05、DS1≤50≤1.0≤3.0≥0.3三級(jí)DS1、DS3≤75≤5.0≤8.0≥0.22022/12/2523中南大學(xué)測(cè)繪與國(guó)土信息工程系水準(zhǔn)測(cè)量主要限差（mm）第2節(jié)精密水準(zhǔn)測(cè)量等級(jí)基輔分劃讀數(shù)差基輔分劃高差之差相鄰基準(zhǔn)點(diǎn)高差中誤差測(cè)站高差中誤差往返較差、附合或環(huán)線閉合差檢測(cè)已測(cè)高差較差特級(jí)0.30.40.30.070.15√n0.2√n一級(jí)0.30.40.50.130.3√n0.5√n二級(jí)0.40.61.00.300.6√n0.8√n三級(jí)2.03.02.00.701.4√n2.0√n注：n為測(cè)段的測(cè)站數(shù)2022/12/2524中南大學(xué)測(cè)繪與國(guó)土信息工程系監(jiān)測(cè)點(diǎn)的精度要求（mm）第2節(jié)精密水準(zhǔn)測(cè)量等級(jí)往返較差、附合或環(huán)線閉合差高程中誤差相鄰點(diǎn)高差中誤差特級(jí)0.15√n0.30.2√n一級(jí)0.3√n0.50.5√n二級(jí)0.6√n1.00.8√n三級(jí)1.4√n2.02.0√n注：n為測(cè)段的測(cè)站數(shù)2022/12/2525中南大學(xué)測(cè)繪與國(guó)土信息工程系§3精密三角高程測(cè)量精密水準(zhǔn)測(cè)量因受觀測(cè)環(huán)境影響小，觀測(cè)精度高，仍然是沉降監(jiān)測(cè)的主要方法；如果水準(zhǔn)路線線況差，水準(zhǔn)測(cè)量實(shí)施將很困難。高精度全站儀的發(fā)展，使得電磁波測(cè)距三角高程測(cè)量在工程測(cè)量中的應(yīng)用更加廣泛；電磁波測(cè)距三角高程測(cè)量代替水準(zhǔn)測(cè)量進(jìn)行沉降監(jiān)測(cè)，將極大地降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率。

第四章變形監(jiān)測(cè)方案設(shè)計(jì)2022/12/2526中南大學(xué)測(cè)繪與國(guó)土信息工程系單向觀測(cè)及其精度第3節(jié)精密三角高程測(cè)量2022/12/2527中南大學(xué)測(cè)繪與國(guó)土信息工程系中間法及其精度第3節(jié)精密三角高程測(cè)量2022/12/2528中南大學(xué)測(cè)繪與國(guó)土信息工程系對(duì)向觀測(cè)及其精度第3節(jié)精密三角高程測(cè)量2022/12/2529中南大學(xué)測(cè)繪與國(guó)土信息工程系§4

液體靜力水準(zhǔn)測(cè)量

液體靜力水準(zhǔn)測(cè)量也稱為連通管測(cè)量，是利用相互連通的且靜力平衡時(shí)的液面進(jìn)行高程傳遞的測(cè)量方法。第四章變形監(jiān)測(cè)方案設(shè)計(jì)2022/12/2530中南大學(xué)測(cè)繪與國(guó)土信息工程系基本原理第4節(jié)液體靜力水準(zhǔn)測(cè)量2022/12/2531中南大學(xué)測(cè)繪與國(guó)土信息工程系基本原理第4節(jié)液體靜力水準(zhǔn)測(cè)量2022/12/2532中南大學(xué)測(cè)繪與國(guó)土信息工程系

由于制造的容器不完全一致，探測(cè)液面高度的零點(diǎn)位置（起始讀數(shù)位置）不可能完全相同，為求出兩容器的零位差，可將兩容器互換位置，求得A、B兩點(diǎn)的新的高差h為：第4節(jié)液體靜力水準(zhǔn)測(cè)量基本原理2022/12/2533中南大學(xué)測(cè)繪與國(guó)土信息工程系儀器結(jié)構(gòu)液體靜力水準(zhǔn)儀種類(lèi)較多，但總體上由三部分組成，即液體容器及其外殼、液面高度量測(cè)設(shè)備和溝通容器的連通管。根據(jù)不同的儀器及其結(jié)構(gòu)，液面高度測(cè)定方法有目視法、接觸法、傳感器測(cè)量法和光電機(jī)械法等，前兩種方法精度較低，后兩種方法精度較高且利于自動(dòng)化測(cè)量。

第4節(jié)液體靜力水準(zhǔn)測(cè)量2022/12/2534中南大學(xué)測(cè)繪與國(guó)土信息工程系液面高度測(cè)定方法第4節(jié)液體靜力水準(zhǔn)測(cè)量目視接觸法也可利用轉(zhuǎn)動(dòng)的測(cè)微圓環(huán)帶動(dòng)水中的觸針上下運(yùn)動(dòng)，根據(jù)光學(xué)折射原理，在觀測(cè)窗口可以觀測(cè)到觸針尖端的實(shí)像和虛像，當(dāng)兩像尖端接觸時(shí)，在測(cè)微圓環(huán)上可讀出觸針接觸水面時(shí)的高度。電子傳感器法通過(guò)電子（電感式、光電式或電容式）傳感器不僅可以提高靜力水準(zhǔn)的讀數(shù)精度，而且可實(shí)現(xiàn)測(cè)量的自動(dòng)化。2022/12/2535中南大學(xué)測(cè)繪與國(guó)土信息工程系第4節(jié)液體靜力水準(zhǔn)測(cè)量目視法讀數(shù)靜力水準(zhǔn)儀2022/12/2536中南大學(xué)測(cè)繪與國(guó)土信息工程系第4節(jié)液體靜力水準(zhǔn)測(cè)量接觸法讀數(shù)靜力水準(zhǔn)儀2022/12/2537中南大學(xué)測(cè)繪與國(guó)土信息工程系第4節(jié)液體靜力水準(zhǔn)測(cè)量傳感器靜力水準(zhǔn)測(cè)量系統(tǒng)2022/12/2538中南大學(xué)測(cè)繪與國(guó)土信息工程系第4節(jié)液體靜力水準(zhǔn)測(cè)量電感式液體靜力水準(zhǔn)儀2022/12/2539中南大學(xué)測(cè)繪與國(guó)土信息工程系第4節(jié)液體靜力水準(zhǔn)測(cè)量誤差分析連通管中液體不能殘存氣泡，否則測(cè)量結(jié)果將有粗差；如幾何水準(zhǔn)測(cè)量一樣，液體靜力水準(zhǔn)儀也存在零點(diǎn)差，交換兩臺(tái)液體靜力水準(zhǔn)儀的位置可以消除其影響；溫度差影響；氣壓差影響；液面到標(biāo)志高度量測(cè)誤差；液體蒸發(fā)影響；液體弄臟影響；儀器擱置誤差；儀器傾斜誤差影響；儀器結(jié)構(gòu)變化影響等。2022/12/2540中南大學(xué)測(cè)繪與國(guó)土信息工程系液體靜力水準(zhǔn)觀測(cè)技術(shù)要求（mm）等級(jí)儀器類(lèi)型讀數(shù)方式二次觀測(cè)高差較差環(huán)線或附合路線閉合差特級(jí)封閉式接觸式±0.1±0.1√n一級(jí)封閉式、敞口式接觸式±0.3±0.3√n二級(jí)敞口式目視式±1.0±1.0√n三級(jí)敞口式目視式±3.0±3.0√n注：n為測(cè)段的測(cè)站數(shù)第4節(jié)液體靜力水準(zhǔn)測(cè)量2022/12/2541中南大學(xué)測(cè)繪與國(guó)土信息工程系作業(yè)要求（1）觀測(cè)前向連通管充水時(shí)，不得將空氣帶入，可采用自然壓力排氣充水法或人工排氣充水法進(jìn)行充水。（2）連通管應(yīng)平放在地面上，當(dāng)通過(guò)障礙物時(shí)，應(yīng)防止連通管在垂直方向出現(xiàn)Ω形而形成滯氣“死角”。連通管任何一段的高度都應(yīng)低于蓄水罐底部，但最低不宜低于20cm。（3）觀測(cè)時(shí)間應(yīng)選在氣溫最穩(wěn)定的