水平位移監(jiān)測

第3章水平位移監(jiān)測概述交會法觀測精密導線測量全站儀觀測視準線測量引張線測量垂線測量第3章水平位移監(jiān)測第3章水平位移監(jiān)測3.1概述3.1概述-基本原理建筑物的水平位移是指建筑物的整體平面移動。產生水平位移原因:建筑物及其基礎受到水平應力的影響而產生的地基的水平移動。設某點第k次觀測周期水平位移為δ：X0、Y0為原始坐標Xk、Yk為第k次觀測周期坐標3.1概述-基本原理第k周期至第l周期時間段（時間長度為t）變形的平均變形速度：δk為第k周期的位移量δl為第l周期的位移量3.1概述-測點布設建筑物水平位移監(jiān)測測點宜按兩個層次布設：基準網（由控制點組成控制網）監(jiān)測網（由觀測點及所聯測的控制點組成擴展網）對于單個建筑物上部或構件的位移監(jiān)測，可將控制點連同觀測點按單一層次布設。3.1概述-測點布設基準網（控制網）:測角網、測邊網、邊角網、導線網等監(jiān)測網（擴展網和單一層次布網）:角度交會、邊長交會、邊角交會、基準線和附合導線等形式?；鶞庶c不少于3個，工作基點亦不少于2個?；鶞庶c、工作基點構成網形，按規(guī)范規(guī)定的精度定期檢測?；鶞庶c（控制點）穩(wěn)定可靠、長期保存。3.1概述-控制點的型式及埋設要求基準點、工作基準點，一般應建造觀測墩，配備強制對中裝置。強制對中裝置

觀測墩澆筑觀測墩形式控制網3.1概述-控制點的型式及埋設要求固定式照準牌3.1概述-常用觀測方法大地測量法（傳統(tǒng)方法）：三角網法、精密導線法、交會法等?；鶞示€法（常用方法）：視準線法、引張線法、激光準直法和垂線法等。專用測量法：多點位移計、光纖等。GPS測量法：靜態(tài)法、動態(tài)法。第3章水平位移監(jiān)測3.2交會法觀測3.2交會法觀測-基本原理交會法是利用2個或3個已知坐標的工作基點，測定位移標點的坐標變化。交會方法：測角交會、測邊交會、后方交會。3.2交會法觀測-測角交會法交會角最好接近90°，要求在60°-120°之間。測站到測點距離，一般不宜大于300m，當采用三方向交會時，可適當放寬要求。測角交會誤差橢圓3.2交會法觀測-測邊交會法3.2交會法觀測-基本原理交會工作注意問題儀器設站點為坐標已知的基準點或工作基點。工作基點應定期與基準點聯測，校核其是否發(fā)生變動。測站到位移監(jiān)測點的邊長不能相差太大，應大致相等，且與監(jiān)測點大致同高。交會邊的視線應離地面或障礙物在1.2m以上，并應盡量避免視線貼近水面。邊長交會法時，還應避免周圍強磁場的干擾影響。3.2交會法觀測-邊角交會法SbSaBAp3.2交會法觀測-后方交會法在實際測量過程中，還應注意工作基點和監(jiān)測點不能在同一個圓周上（危險圓），應至少離開危險圓周半徑的20%。第3章水平位移監(jiān)測3.3精密導線測量

3.3精密導線測量精密導線法是監(jiān)測曲線形建筑物（如拱壩等）水平位移的重要方法。按照其觀測原理的不同，又可分為精密邊角導線法和精密弦矢導線法。3.3精密導線測量-邊角導線角度測量采用0.5秒或1秒級經緯儀；邊長測量采用特制銦鋼尺或1mm+1ppm光電測距儀。導線在洞室和廊道中觀測時，應封閉通風口以保持空氣平穩(wěn)，觀測的照明設備應采用冷光照明，以減少折光誤差。邊角導線測量第3章水平位移監(jiān)測3.4全站儀觀測3.4全站儀觀測3.4全站儀觀測LeicaTCA2003全站儀3.4全站儀觀測測量機器人變形監(jiān)測系統(tǒng)3.4全站儀觀測數據處理差分處理坐標轉換3.4全站儀觀測數據處理-差分處理差分原理：條件1：測站點、工作基點穩(wěn)定；或當前坐標已知；條件2：周期測量時同時測量基準點和變形測點；條件3：基準點和變形測點處氣象條件一致；方法：基準點觀測值變化，按一定規(guī)律改正變形點觀測值。距離差分、球氣差差分、基準方位角差分3.4全站儀觀測-距離的差分改正經氣象差分改正后的真實斜距為：實際測量工作中，應取2個以上基點測定的距離氣象改正比例系數的中數3.4全站儀觀測-球氣差的改正某時刻測得監(jiān)測站與工作基點間的三角高差為：根據下式可求出球氣差改正系數c：變形點與監(jiān)測站之間經球氣差改正的三角高差：3.4全站儀觀測-方位角的差分改正儀器水平度盤零方向變化或水平折光把工作基點第一次測量的方位角作為基準方位角，其它周期對工作基點測量的方位角與基準方位角相比，求差異：

在變形點每周期的方位角測量值中，實時加入由同期基準點求得的改正值，可準確求得變形點的方位角3.5視準線測量第3章水平位移監(jiān)測視準線觀測原理及觀測點的布設3.5視準線測量3.5視準線測量視準線法是基準線法測量的方法之一經緯儀或視準儀的視準軸構成基準線。為保證基準線的穩(wěn)定，必須在視準線的兩端設置基準點或工作基點。視準線三級或二級布點：基準點、工作基點和觀測點。各觀測點基本位于視準基面上。視線離障礙物需有一定距離，減弱旁折光。視準線法設備普通，操作簡便，費用少，應用廣泛。影響因素多：照準精度、大氣折光等，操作不當時，誤差不容易控制，精度會受到明顯的影響。3.5視準線測量3.5視準線測量活動覘牌3.5視準線測量小角法測量3.5視準線測量若在待測點i上觀測，則：這種布置形式對提高測定偏離值的精度更為有利。第3章水平位移監(jiān)測3.6引張線測量3.6引張線測量所謂引張線，在兩工作基點間拉緊一根不銹鋼絲而建立的一條基準線。引張線法是精密基準線測量的主要方法之一，廣泛應用于各種工程測量。前蘇聯較早，20世紀60年代該方法引入國內，其設備簡單，測量方便，速度快，精度高，成本低，在我國大壩安全監(jiān)測廣泛應用。3.6引張線測量早期人工測讀。現有步進電機光電跟蹤式引張線儀、電容感應式引張線儀、CCD式引張線儀，以及電磁感應式引張線儀等。3.6引張線測量-有浮托引張線

主要包括端點裝置、測點裝置、測線及其保護管。端點裝置可采用一端固定、一端加力的方式，也可采用兩端加力的方式。引張線長度200m~600m時，采用40kg~80kg的重錘張拉。1——滑輪；2——線錘連接裝置；3——重錘；4——混凝土墩座；5——測線；6——夾線裝置；7——鋼筋支架；8——保護管3.6引張線測量引張線法原理示意圖引張線法原理示意圖柔性弦線（銦鋼絲）兩端加以水平拉力引張后自由懸掛，則它在豎直面內呈懸鏈線形狀，它在水平面上的投影應該是一條直線，利用此直線作為基準線可以測定附近測點的橫向偏移值，這種方法稱為引張線法。3.6引張線測量-有浮托引張線

有浮脫引張線的測點裝置包括水箱、浮船、讀數尺、底盤和測點保護箱。測點裝置端點測點3.6引張線測量-有浮托引張線

測線一般采用0.8～1.2mm的不銹鋼絲，要求表面光滑，粗細均勻，抗拉強度大。為了防風及保護測線，通常用把測線套在保護管內。保護管的管徑應大于位移量的2~3倍，并在管中呈自由狀態(tài)，以前主要用鋼管，現在大多用PVC管。保護管安裝時，宜使測線位于保護管中心，至少須保證測線在管內有足夠的活動范圍，保護管和測點保護箱應封閉防風。3.6引張線測量-有浮托引張線

檢查整條引張線各處有無障礙，設備是否完好；在兩端點處同時小心地懸掛重錘，張緊鋼絲，利用夾線裝置將鋼絲夾緊，使引張線在端點處固定；對每個水箱加水，使鋼絲離開不銹鋼標尺面0.3mm～0.5mm，同時檢查各觀測箱，不使水箱邊緣或讀數標尺接觸鋼絲，浮船應處于自由浮動狀態(tài)；采用讀數顯微鏡觀測時，先用目視讀取標尺上的讀數，然后用顯微鏡讀取毫米以下的小數。3.6引張線測量-有浮托引張線

設引張線第i個監(jiān)測點的首次的讀數為L0，本次觀測的讀數為L，若不考慮端點的位移，則觀測點的位移值為：端點位移改正3.6引張線測量-有浮托引張線

隨著大壩安全監(jiān)測自動化程度的不斷提高，引張線觀測技術也由人工觀測向自動化觀測的方向發(fā)展。在實現引張線自動觀測時，目前大多數情況是在浮托引張線法的基礎上增加自動測讀設備，形成引張線自動觀測系統(tǒng)。3.6引張線測量-無浮托引張線

無浮托引張線3.6引張線測量-無浮托引張線

觀測設備無浮托引張線其觀測原理與有浮托的基本相同，但它的設備較為簡單。引張線的一端固定在端點上，另一端通過滑輪懸掛一重錘將引張線拉直，取消了各測點的水箱和浮船等裝置，在各測點上只安裝讀數尺和安裝引張線儀的底板，用以測定讀數尺或引張線儀相對于引張線的讀數變化，從而算出測點的位移值。3.6引張線測量-無浮托引張線

觀測方法無浮托引張線的觀測方法與有浮托的基本相同，既可用顯微鏡在各測點的讀數尺上讀數，亦可在各測點上安裝光電引張線儀進行遙測。由于它不需到現場調節(jié)各測點的水位，測點的障礙物也較少，不僅節(jié)約大量時間，且其穩(wěn)定性和可靠性都高于有浮托的引張線，可以實現引張線觀測的全自動化。3.6引張線測量第3章水平位移監(jiān)測3.7垂線測量3.7垂線測量垂線有兩種形式：正垂線和倒垂線。3.7垂線測量正垂線一般用于建筑物各高程面處的水平位移監(jiān)測、撓度觀測和傾斜測量等。倒垂線大多用于巖層錯動監(jiān)測、撓度監(jiān)測，或用作水平位移的基準點。3.7垂線測量-正垂線系統(tǒng)結構正垂線裝置部件：懸線設備、固定線夾、活動線夾、觀測墩、垂線、重錘及油箱等。3.7垂線測量-正垂線觀測方法同一垂線，不同高程位置上安置垂線觀測儀，測定各觀測點與此垂線的相對位移值。多點觀測法可在每個測點上設置坐標儀，有利于監(jiān)測的自動化，但相應的系統(tǒng)造價也提高了。3.7垂線測量-倒垂線系統(tǒng)構造