變形監(jiān)測(cè)2-1

1、現(xiàn)代變形監(jiān)測(cè)技術(shù),任課教師：高 飛,合肥工業(yè)大學(xué)土木與水利工程學(xué)院,非測(cè)繪工程專業(yè),第一章 變形監(jiān)測(cè)概述第二章 垂直位移與水平位移觀測(cè)第三章 變形監(jiān)測(cè)新技術(shù)與工程實(shí)例第四章 變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理基礎(chǔ),本課程主要內(nèi)容,現(xiàn)代變形監(jiān)測(cè)技術(shù),第2章 垂直位移與水平位移觀測(cè),§2. 1 垂直位移監(jiān)測(cè)網(wǎng)布設(shè)及觀測(cè)標(biāo)志 §2. 2 垂直位移觀測(cè) §2. 3 地面傾斜測(cè)量 &#

2、167;2.4 水平位移觀測(cè)網(wǎng)及觀測(cè)標(biāo)志 §2. 5 水平位移測(cè)量技術(shù)概述 §2. 6 視準(zhǔn)線法測(cè)量水平位移 §2. 7 激光準(zhǔn)直測(cè)量 §2. 8 引張線法測(cè)量水平位移 §2. 9 建筑物主體傾斜和撓度測(cè)量 §2. 10 裂縫測(cè)量,現(xiàn)代變形監(jiān)測(cè)技術(shù),第2章 垂直位移與水平位移觀測(cè),地面和建（構(gòu)）筑物的變形包括：垂直

3、位移：沉降和回彈水平位移：水平方向上的位移（與軸線垂直方向上）,一、垂直位移觀測(cè)的重要性,隨著工程建筑物的修建，建筑物的基礎(chǔ)和地基所承受荷載不斷增加。 當(dāng)?shù)鼗休d力相同時(shí)，建筑物將發(fā)生均勻沉降。 若地基承載力不同，會(huì)發(fā)生不均勻沉降。 有的建筑物建成時(shí)是均勻沉降，后來(lái)由于地下水位以及周圍荷載的改變，引起了不均勻沉降。 建筑物這種沉降變形，其值在一定范圍內(nèi)時(shí)可視為正?，F(xiàn)象。如超過某一限度就會(huì)影響建筑物的正常使用，嚴(yán)重的還會(huì)

4、危及建筑物的安全。,§2.1 垂直位移監(jiān)測(cè)網(wǎng)布設(shè)及觀測(cè)標(biāo)志,例如著名的意大利比薩斜塔，塔高54.5m，為8層圓柱形建筑，始建于1174年。最終于1370年（有報(bào)道為1350年建成）建成。 當(dāng)時(shí)塔頂中心偏離垂直線2.1m，這卻反而成了斜塔的特色，從而成為世界聞名的建筑奇觀，令它成為名聞遐邇的旅游勝地。,§2.1 垂直位移監(jiān)測(cè)網(wǎng)布設(shè)及觀測(cè)標(biāo)志,一、垂直位移觀測(cè)的重要性,到1990年比薩斜塔的基礎(chǔ)南端的沉降為2.8m

5、（其基礎(chǔ)承壓為９kg/cm）；北端的沉降為1.2m（相應(yīng)壓力為１kg/cm），塔頂最高處偏離垂直線達(dá)６米。傾斜量正以每年1mm速度在加速傾斜。于1990年1月關(guān)閉，并開始新一輪的加固工程。耗資2500萬(wàn)美元，歷時(shí)11年，于2001年12月比薩斜塔重新對(duì)游客開放。,,,,,6米,,,54.5米,,,,§2.1 垂直位移監(jiān)測(cè)網(wǎng)布設(shè)及觀測(cè)標(biāo)志,在第32屆國(guó)際地質(zhì)大會(huì)上介紹（2004年6月，意大利佛羅倫薩）糾偏扶“正”加固工程之后

6、，比薩斜塔的傾斜角從5.5º減小到5º，糾偏近50cm。 經(jīng)科學(xué)預(yù)測(cè)，比薩斜塔傾斜變形要再達(dá)到1990年以前的水平，將需要300年時(shí)間。,,,,,5.56米,,,54.5米,,,,§2.1 垂直位移監(jiān)測(cè)網(wǎng)布設(shè)及觀測(cè)標(biāo)志,一、垂直位移觀測(cè)的重要性,又如我國(guó)蘇州市的虎丘塔，建于公元959年，塔高出地面47.5 m。呈八角形，是一座磚身木檐的閣樓式佛塔，計(jì)七層。 據(jù)變形資料分析，塔頂中心偏離底層中心2

7、.3m，底層地面南北高差0.48米。傾斜使塔的中心北移，塔身最大傾角為3º59′，被稱為“中國(guó)第一斜塔”。,§2.1 垂直位移監(jiān)測(cè)網(wǎng)布設(shè)及觀測(cè)標(biāo)志,一、垂直位移觀測(cè)的重要性,西安大雁塔,有1300余年歷史的大雁塔也沉降了1198 mm; 1985年向西北方向傾斜998mm， 至1996年傾斜達(dá)1010.5mm; 平均每年傾斜1mm.,§2.1 垂直位移監(jiān)測(cè)網(wǎng)布設(shè)及觀測(cè)標(biāo)志,一、垂直位移觀測(cè)的重要

8、性,位于廣東開平市蜆(xian)岡鎮(zhèn)的一處碉樓，共7層; 其傾斜角為15º;大于意大利比薩斜塔的傾斜度。,廣東開平碉樓,§2.1 垂直位移監(jiān)測(cè)網(wǎng)布設(shè)及觀測(cè)標(biāo)志,一、垂直位移觀測(cè)的重要性,建（構(gòu)）筑物的沉降和傾斜，很多是由于其自身基礎(chǔ)和結(jié)構(gòu)問題造成的；當(dāng)基礎(chǔ)產(chǎn)生整體不均勻沉降時(shí)，建筑物勢(shì)必會(huì)出現(xiàn)傾斜。 而基礎(chǔ)的沉降或不均勻沉降，又與周圍環(huán)境的變化和諸多人為因素相關(guān)。 如大型煤礦的地下開采，造成地面大范圍沉降或

9、塌陷；地下水的大量抽取使地下水位急劇下降等。,§2.1 垂直位移監(jiān)測(cè)網(wǎng)布設(shè)及觀測(cè)標(biāo)志,一、垂直位移觀測(cè)的重要性,建（構(gòu)）筑物變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)的點(diǎn)位及其使用的測(cè)量標(biāo)志，如何確定、應(yīng)具備什么樣的構(gòu)造特點(diǎn)、如何布設(shè)等，是變形監(jiān)測(cè)工作中的一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。,1.按工作性質(zhì)分類 可分為平面標(biāo)志和高程標(biāo)志。（1）平面標(biāo)志用來(lái)構(gòu)成測(cè)量建筑物平面位移的平面控制網(wǎng)。（2）高程標(biāo)志則構(gòu)成觀測(cè)建筑物沉降或進(jìn)行垂直位移觀測(cè)的高程控制網(wǎng)。,二、垂直

10、位移監(jiān)測(cè)網(wǎng)（點(diǎn)）的布設(shè),測(cè)量標(biāo)志的分類,§2.1 垂直位移監(jiān)測(cè)網(wǎng)布設(shè)及觀測(cè)標(biāo)志,2.按用途分類按不同的用途形觀測(cè)使用的測(cè)量標(biāo)志可分為三類，即：變形點(diǎn)、工作基點(diǎn)和基準(zhǔn)點(diǎn)。（1）變形點(diǎn)又稱變形觀測(cè)點(diǎn) 直接埋設(shè)在所要觀測(cè)研究的建（構(gòu)）筑物上，它們和待測(cè)建筑物一起移動(dòng)，以表明建筑物空間位置的變化。,測(cè)量標(biāo)志的分類,§2.1 垂直位移監(jiān)測(cè)網(wǎng)布設(shè)及觀測(cè)標(biāo)志,二、垂直位移監(jiān)測(cè)網(wǎng)（點(diǎn)）的布設(shè),測(cè)量標(biāo)志的分類,2.按用途分

11、類(1)變形點(diǎn)又稱變形觀測(cè)點(diǎn),(2)工作基點(diǎn)即測(cè)量控制點(diǎn)（包括測(cè)站點(diǎn)、聯(lián)系點(diǎn)、檢核點(diǎn)和定向點(diǎn)等工作點(diǎn)），儀器安置在工作基點(diǎn)上以測(cè)定變形點(diǎn)的平面位置和高程。,§2.1 垂直位移監(jiān)測(cè)網(wǎng)布設(shè)及觀測(cè)標(biāo)志,二、垂直位移監(jiān)測(cè)網(wǎng)（點(diǎn)）的布設(shè),(3)基準(zhǔn)點(diǎn) 是變形監(jiān)測(cè)控制網(wǎng)的基礎(chǔ)，通常埋設(shè)在變形地區(qū)之外，便于長(zhǎng)期保存和具有很好的穩(wěn)定性，是建（構(gòu)）筑物是否產(chǎn)生變形的參照點(diǎn)。,測(cè)量標(biāo)志的分類,2.按用途分類(1)變形點(diǎn)又稱變形觀測(cè)點(diǎn)

12、(2)工作基點(diǎn)即測(cè)量控制點(diǎn),§2.1 垂直位移監(jiān)測(cè)網(wǎng)布設(shè)及觀測(cè)標(biāo)志,二、垂直位移監(jiān)測(cè)網(wǎng)（點(diǎn)）的布設(shè),為了測(cè)定建筑物的沉降，就要在最能反映建筑物沉降的位置上埋設(shè)觀測(cè)點(diǎn)（變形點(diǎn)）； 為了測(cè)定觀測(cè)點(diǎn)的沉降，要在建筑物附近地基比較穩(wěn)定且便于觀測(cè)的地點(diǎn)埋設(shè)水準(zhǔn)點(diǎn)（即高程工作基點(diǎn)）用來(lái)測(cè)定觀測(cè)點(diǎn)的沉降。 至于水準(zhǔn)點(diǎn)本身有無(wú)變動(dòng)，要由離建筑物較遠(yuǎn)的水準(zhǔn)基點(diǎn)來(lái)檢測(cè)。,§2.1 垂直位移監(jiān)測(cè)網(wǎng)布設(shè)及觀測(cè)標(biāo)志,二、垂直位移監(jiān)測(cè)網(wǎng)

13、（點(diǎn)）的布設(shè),在擬定沉降觀測(cè)點(diǎn)的布置方案時(shí)，通常是由設(shè)計(jì)部門提出要求有施工組織計(jì)劃者提出布置方案，在施工期間進(jìn)行埋設(shè)。 觀測(cè)點(diǎn)應(yīng)有足夠的數(shù)量，觀測(cè)點(diǎn)應(yīng)牢固地與待測(cè)物體連接在一起，便于觀測(cè)，并使其在整個(gè)觀測(cè)期間不被破壞。,1. 沉降觀測(cè)點(diǎn)布置的基本要求,§2.1 垂直位移監(jiān)測(cè)網(wǎng)布設(shè)及觀測(cè)標(biāo)志,二、垂直位移監(jiān)測(cè)網(wǎng)（點(diǎn)）的布設(shè),對(duì)于民用建筑物，通常在建筑物四角、中點(diǎn)、轉(zhuǎn)角處、沉降縫及伸縮縫的兩側(cè)等關(guān)鍵部位布置觀測(cè)點(diǎn)。 當(dāng)建筑

14、物較大時(shí)，沿著建筑物的周邊每隔10～15m布置一個(gè)觀測(cè)點(diǎn)； 對(duì)于混合結(jié)構(gòu)，觀測(cè)點(diǎn)布置在承重墻上； 對(duì)于框架結(jié)構(gòu)，可隔一、二個(gè)柱子設(shè)觀測(cè)點(diǎn)。 對(duì)于寬度大于15m且內(nèi)部有支柱的建筑物，或位于膨脹土地區(qū)的建筑物，其內(nèi)部也應(yīng)布置觀測(cè)點(diǎn)。,2.沉降觀測(cè)點(diǎn)布置的具體方法 觀測(cè)點(diǎn)的布置視地基、建筑結(jié)構(gòu)及觀測(cè)要求而定。,§2.1 垂直位移監(jiān)測(cè)網(wǎng)布設(shè)及觀測(cè)標(biāo)志,二、垂直位移監(jiān)測(cè)網(wǎng)（點(diǎn)）的布設(shè),對(duì)于一般工業(yè)建筑來(lái)說(shuō)，除了柱子基礎(chǔ)上布設(shè)

15、觀測(cè)點(diǎn)之外，在主要設(shè)備基礎(chǔ)的四周以及動(dòng)荷載四周和地質(zhì)條件不良之處也要布置觀測(cè)點(diǎn)。 對(duì)于電視塔、水塔、煙囪、油罐、高爐等高聳建（構(gòu)）筑物，應(yīng)沿周邊在與基礎(chǔ)軸線相交的對(duì)稱位置上布點(diǎn)，且點(diǎn)位不少于4個(gè)。,2.沉降觀測(cè)點(diǎn)布置的具體方法,§2.1 垂直位移監(jiān)測(cè)網(wǎng)布設(shè)及觀測(cè)標(biāo)志,二、垂直位移監(jiān)測(cè)網(wǎng)（點(diǎn)）的布設(shè),當(dāng)建筑物比較重要而地基情況復(fù)雜時(shí)，為了研究各土層壓實(shí)情況，應(yīng)布置分層沉降觀測(cè)點(diǎn)。布點(diǎn)時(shí)，以布設(shè)在基礎(chǔ)中心線上為宜，條件不允許時(shí)

16、，也可布設(shè)在基礎(chǔ)邊緣。 分層沉降觀測(cè)點(diǎn)埋設(shè)得最大深度應(yīng)達(dá)到理論計(jì)算的受壓層的底部，其余各層觀測(cè)點(diǎn)的深度和數(shù)量應(yīng)根據(jù)土層和應(yīng)力的大小而定。,2.沉降觀測(cè)點(diǎn)布置的具體方法,§2.1 垂直位移監(jiān)測(cè)網(wǎng)布設(shè)及觀測(cè)標(biāo)志,二、垂直位移監(jiān)測(cè)網(wǎng)（點(diǎn)）的布設(shè),沉降觀測(cè)點(diǎn)布置及沉降曲線圖,注：圖中括號(hào)前數(shù)字是觀測(cè)點(diǎn)編號(hào)；括號(hào)內(nèi)數(shù)字是沉降量（單位：mm）,沉降觀測(cè)點(diǎn)布置及沉降曲線圖,1. 基準(zhǔn)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)要求（1）標(biāo)志能長(zhǎng)期保存 這種標(biāo)志通常采

17、用鋼筋混凝土或金屬材料制成。（2）標(biāo)志應(yīng)穩(wěn)定不動(dòng) 標(biāo)志的埋設(shè)位置應(yīng)仔細(xì)選擇，遠(yuǎn)離變形區(qū)域，并將其基礎(chǔ)埋設(shè)到可靠的深度上，同時(shí)采用專門的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。,§2.1 垂直位移監(jiān)測(cè)網(wǎng)布設(shè)及觀測(cè)標(biāo)志,三、水準(zhǔn)基點(diǎn)標(biāo)志的結(jié)構(gòu)和埋設(shè),水準(zhǔn)基點(diǎn)應(yīng)成組布設(shè)，便于檢核。,（一）水準(zhǔn)點(diǎn)標(biāo)志的結(jié)構(gòu),1. 基準(zhǔn)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)要求（1）標(biāo)志能長(zhǎng)期保存（2）標(biāo)志應(yīng)穩(wěn)定不動(dòng),（3）標(biāo)志的上部結(jié)構(gòu)應(yīng)便于測(cè)量?jī)x器和設(shè)備以要求的精度進(jìn)行安置和對(duì)中。標(biāo)志露出地面的

18、高度要適當(dāng)，標(biāo)志之間通視良好，便于觀測(cè)。（4）標(biāo)志頭上應(yīng)有可微動(dòng)的裝置，以便將標(biāo)志中心移到設(shè)計(jì)的位置。,§2.1 垂直位移監(jiān)測(cè)網(wǎng)布設(shè)及觀測(cè)標(biāo)志,（一）水準(zhǔn)點(diǎn)標(biāo)志的結(jié)構(gòu),1.基準(zhǔn)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)要求,2.工作基點(diǎn)的結(jié)構(gòu)要求 對(duì)工作基點(diǎn)的結(jié)構(gòu)要求與基準(zhǔn)點(diǎn)基本相似，只是前兩項(xiàng)要求可略放寬。 因需安置測(cè)量?jī)x器進(jìn)行觀測(cè)，故點(diǎn)位應(yīng)設(shè)在靠近觀測(cè)目標(biāo)且便于聯(lián)測(cè)變形點(diǎn)的穩(wěn)定或相對(duì)穩(wěn)定的位置。,§2.1 垂直位移監(jiān)測(cè)網(wǎng)布設(shè)及

19、觀測(cè)標(biāo)志,（一）水準(zhǔn)點(diǎn)標(biāo)志的結(jié)構(gòu),1. 基準(zhǔn)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)要求,3. 變形點(diǎn)的結(jié)構(gòu)要求（1）變形點(diǎn)（觀測(cè)點(diǎn)）應(yīng)與研究的建筑物牢固地連接在一起，隨建筑物的變形而移動(dòng)。（2）標(biāo)志能長(zhǎng)期保存，不受破壞。（3）變形點(diǎn)與工作基點(diǎn)能互相通視，目標(biāo)鮮明，便于觀測(cè)。（4）可安置相應(yīng)的儀器設(shè)備等。,2. 工作基點(diǎn)的結(jié)構(gòu)要求,§2.1 垂直位移監(jiān)測(cè)網(wǎng)布設(shè)及觀測(cè)標(biāo)志,（一）水準(zhǔn)點(diǎn)標(biāo)志的結(jié)構(gòu),§2.1 垂直位移監(jiān)測(cè)網(wǎng)布設(shè)及觀測(cè)標(biāo)志,1

20、．地表巖石標(biāo) 高程基準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)盡可能埋設(shè)在基巖上。在山區(qū)建設(shè)中以及平坦地區(qū)覆蓋層很淺時(shí)，可采用巖石類標(biāo)志。,2．深埋金屬管標(biāo)志 在復(fù)蓋層較厚的平坦地區(qū)，宜采用鉆孔穿過土層和風(fēng)化巖層達(dá)到基巖而埋設(shè)的鋼管標(biāo)志；,3．雙金屬標(biāo)志 為了避免由于溫度變化對(duì)標(biāo)志高程的影響，可設(shè)計(jì)并埋設(shè)雙金屬標(biāo)志。,4．普通混凝土標(biāo)志,（二）水準(zhǔn)基點(diǎn)標(biāo)志的類型,雙金屬高程基準(zhǔn)點(diǎn),雙金屬標(biāo)志—— 利用鋼管和鋁管具有不同的溫度膨脹系數(shù)，在變

21、形監(jiān)測(cè)的同時(shí)，測(cè)定兩管長(zhǎng)度的變化差值并加以改正，即可達(dá)到消除由于溫度變化對(duì)標(biāo)志高程影響的目的。,§2.1 垂直位移監(jiān)測(cè)網(wǎng)布設(shè)及觀測(cè)標(biāo)志,雙金屬高程基準(zhǔn)點(diǎn),雙金屬標(biāo)志的設(shè)計(jì)和埋置 （1）在保護(hù)鋼管的內(nèi)部平行埋設(shè)（或同軸埋設(shè)）兩根鋼管和鋁管，埋設(shè)深度一般要求小于15米。 （2）其頂部高出地面并具有測(cè)定兩管因溫度變化引起的長(zhǎng)度差值的讀數(shù)裝置。 （3）如果要求埋設(shè)深度超過15米，可將雙金屬管改成雙金屬絲，下端鉚固，上端拉緊，原

22、理與雙金屬管標(biāo)志相同。,§2.1 垂直位移監(jiān)測(cè)網(wǎng)布設(shè)及觀測(cè)標(biāo)志,平行埋設(shè)雙金屬管,同軸埋設(shè)雙金屬管,雙金屬高程基準(zhǔn)點(diǎn)的原理,假設(shè)鋼管和鋁管原長(zhǎng)為L(zhǎng)0，其膨脹系數(shù)為：,因?yàn)闇囟萾未知，且難以測(cè)定；故實(shí)際測(cè)量時(shí)，測(cè)定鋼、鋁兩管的伸縮差值，即,實(shí)測(cè)時(shí)由于溫度變化的影響，鋼管和鋁管的實(shí)際長(zhǎng)度變化為：,雙金屬高程基準(zhǔn)點(diǎn)的原理,由前面的假設(shè)和推導(dǎo)，得,根據(jù)上面兩式，可得：,雙金屬高程基準(zhǔn)點(diǎn)的原理,將上式移項(xiàng)后，得,代入鋼、鋁的膨脹系數(shù)：

23、,故得到鋼、鋁兩管伸縮量：,1．遠(yuǎn)離待測(cè)物體 應(yīng)埋設(shè)在地基土壤受到待測(cè)建（構(gòu)）筑物荷載之后，壓力擴(kuò)散范圍以外的地區(qū)。,2．深埋 （1）基準(zhǔn)點(diǎn)標(biāo)志的底部應(yīng)埋至地下水位變化范圍的下限以下。（2）在凍土地區(qū)，基準(zhǔn)點(diǎn)標(biāo)志的底部應(yīng)埋至凍土深度以下0.5米。,（三）水準(zhǔn)基點(diǎn)埋設(shè)的基本要求,§2.1 垂直位移監(jiān)測(cè)網(wǎng)布設(shè)及觀測(cè)標(biāo)志,三、水準(zhǔn)基點(diǎn)標(biāo)志的結(jié)構(gòu)和埋設(shè),用作觀測(cè)建筑物高程變形的標(biāo)志形式很多，常用的有以下五種形式：,1．彎

24、鉤式墻上變形點(diǎn) 焊接、澆鑄在建筑物或構(gòu)件的設(shè)計(jì)部位,2．鉚釘式地面變形點(diǎn) 固定在地板或基礎(chǔ)平面上,4．鋼結(jié)構(gòu)上的變形點(diǎn),3．隱蔽式墻上變形點(diǎn) 內(nèi)凹在墻體的螺旋結(jié)構(gòu)裝置，平時(shí)用螺蓋保護(hù),5．隱蔽式地面變形點(diǎn),§2.1 垂直位移監(jiān)測(cè)網(wǎng)布設(shè)及觀測(cè)標(biāo)志,四、沉陷觀測(cè)點(diǎn)標(biāo)志的結(jié)構(gòu)和埋設(shè),長(zhǎng)江三峽水利水電樞紐,長(zhǎng)江三峽水利大壩,長(zhǎng)江三峽水利水電樞紐測(cè)量標(biāo)志,港口彎水庫(kù)大壩全景,港口灣大壩全自動(dòng)變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng),港口灣大壩

25、基準(zhǔn)點(diǎn)控制網(wǎng),港口灣大壩水準(zhǔn)基點(diǎn)控制網(wǎng),港口彎水庫(kù)大壩工作基點(diǎn),港口彎水庫(kù)大壩工作基點(diǎn),港口彎水庫(kù)大壩觀測(cè)點(diǎn)標(biāo)志,垂直位移觀測(cè)主要包括： 基坑回彈觀測(cè)、地基土分層沉降觀測(cè)、建（構(gòu)）筑物基礎(chǔ)及結(jié)構(gòu)本身的沉降觀測(cè)、地表沉降觀測(cè)等。 常用方法主要有： 水準(zhǔn)測(cè)量、液體靜力水準(zhǔn)測(cè)量和三角高程測(cè)量等。,1．基坑回彈 大型或高層建（構(gòu)）筑物在基礎(chǔ)施工時(shí)，需要開挖基坑。當(dāng)基坑地基土自重被卸除后，引起基坑內(nèi)外影響范圍內(nèi)巖石層相對(duì)于開

26、挖前的回彈。,§2.2 垂直位移觀測(cè),一、基坑回彈觀測(cè),1．基坑回彈,§2.2 垂直位移觀測(cè),一、基坑回彈觀測(cè),2．基坑回彈測(cè)量點(diǎn)位布設(shè) 回彈測(cè)量點(diǎn)位包括：工作基點(diǎn)、定向點(diǎn)和觀測(cè)點(diǎn)。 點(diǎn)位布設(shè)基本要求：（1）坑內(nèi)觀測(cè)點(diǎn)布設(shè)；（2）坑外觀測(cè)點(diǎn)，應(yīng)在所選坑內(nèi)方向線的延長(zhǎng)線上距離基坑深度1.5 ~ 2倍距離的范圍內(nèi)布設(shè)；（3）工作基點(diǎn)（含定向點(diǎn)）應(yīng)布設(shè)在基坑外相對(duì)穩(wěn)定、便于保存、不受施工影響的地方；（4

27、）施工前后一般均采用閉合或附合水準(zhǔn)測(cè)量方法觀測(cè)地面觀測(cè)點(diǎn)的高程。,1．基坑回彈2．基坑回彈測(cè)量點(diǎn)位布設(shè),§2.2 垂直位移觀測(cè),一、基坑回彈觀測(cè),3．坑底回彈測(cè)量方法 當(dāng)基坑深度在8~10米以上時(shí)，基礎(chǔ)施工前后必須進(jìn)行基礎(chǔ)回彈測(cè)量。回彈觀測(cè)點(diǎn)應(yīng)埋至基礎(chǔ)坑底0.5米以下。,觀測(cè)時(shí)先將地面點(diǎn)已知高程傳遞到坑底，再測(cè)量回彈觀測(cè)點(diǎn)的高程變化量。,§2.2 垂直位移觀測(cè),一、基坑回彈觀測(cè),二、沉陷觀測(cè),即定期測(cè)量

28、觀測(cè)點(diǎn)（高程變形點(diǎn)）相對(duì)于水準(zhǔn)點(diǎn)（高程工作基點(diǎn)）的高差，以求得觀測(cè)點(diǎn)的高程，并將不同時(shí)期所測(cè)得的高程加以比較得出建（構(gòu)）筑物（或地表）的沉降情況資料，包括沉陷量和沉陷速度。,為測(cè)定建筑物沉陷量所進(jìn)行的水準(zhǔn)測(cè)量工作稱為沉降水準(zhǔn)測(cè)量。,§2.2 垂直位移觀測(cè),一、基坑回彈觀測(cè),二、沉陷觀測(cè),沉陷觀測(cè)的具體工作包括： 1．沉陷觀測(cè)方案設(shè)計(jì)（測(cè)量目的、執(zhí)行技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、精度要求（精度估算）、采用測(cè)量方法、使用的儀器、工作進(jìn)度及

29、提交的成果等）； 2．沉陷測(cè)量點(diǎn)位的布設(shè)（觀測(cè)點(diǎn)、工作基點(diǎn)、基準(zhǔn)點(diǎn)等）； 3．沉降水準(zhǔn)測(cè)量的實(shí)施（包括基準(zhǔn)點(diǎn)檢核）； 4．測(cè)量成果（觀測(cè)數(shù)據(jù)、沉陷量計(jì)算、繪制沉降曲線圖、精度分析與安全預(yù)報(bào)等）。,精密水準(zhǔn)測(cè)量精度等級(jí)的確定和分析,沉降水準(zhǔn)測(cè)量精度等級(jí)的選取，取決于觀測(cè)對(duì)象預(yù)計(jì)沉降量的大小和觀測(cè)目的。,第一章曾指出： 如果觀測(cè)目的是為了使變形值不超過某一允許的數(shù)值而確保建筑物的安全，則其觀測(cè)中誤差

30、應(yīng)小于變形值的1／10～1／20； 如果觀測(cè)目的是為了研究其變形的過程，則中誤差應(yīng)比這個(gè)數(shù)值更?。?1／20～1／100） 。,一、精密水準(zhǔn)測(cè)量精度等級(jí)的確定,精密水準(zhǔn)測(cè)量精度等級(jí)的確定和分析,據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》，工業(yè)和民用建筑相鄰柱基允許沉降差δ（單位毫米）如下表。,精密水準(zhǔn)測(cè)量精度等級(jí)的確定和分析,以上表中有代表性的允許沉降為例，為保證沉降觀測(cè)的精度，取觀測(cè)中誤差為δ／20確定沉降水準(zhǔn)測(cè)量的精度等級(jí)，劃分成為五個(gè)等

31、級(jí)。,需要說(shuō)明的是，以上表的選用值作為沉降水準(zhǔn)測(cè)量等級(jí)劃分的依據(jù)，僅是應(yīng)用實(shí)例之一。過去在一些城市建設(shè)和地礦、水利等行業(yè)的沉降水準(zhǔn)測(cè)量中常采用這種分等級(jí)的方法。,精密水準(zhǔn)測(cè)量精度等級(jí)的確定和分析,現(xiàn)行的《建筑變形測(cè)量規(guī)范》對(duì)沉降水準(zhǔn)測(cè)量精度等級(jí)劃分，作了如下規(guī)定： 為適應(yīng)變形監(jiān)測(cè)這種小范圍測(cè)量工作的具體情況，應(yīng)以水準(zhǔn)測(cè)量每測(cè)站高差中誤差作為沉降水準(zhǔn)測(cè)量等級(jí)的精度指標(biāo)。根據(jù)這一原則，規(guī)范將沉降水準(zhǔn)測(cè)量的精度等級(jí)分為四級(jí)，即特級(jí)和一、

32、二、三級(jí)。 其中一、二、三級(jí)的精度指標(biāo)以國(guó)家水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)范規(guī)定的每公里往返測(cè)高差中數(shù)的偶然中誤差M△為依據(jù)，由下列換算公式計(jì)算出單程觀測(cè)測(cè)站高差中誤差。,式中：d 為各相應(yīng)等級(jí)水準(zhǔn)測(cè)量路線長(zhǎng)度（單位：m）,,由下列換算公式計(jì)算出單程觀測(cè)測(cè)站高差中誤差μ，則可得沉降水準(zhǔn)測(cè)量等級(jí)精度指標(biāo)m0。,精密水準(zhǔn)測(cè)量精度等級(jí)的確定和分析,因特級(jí)沉降水準(zhǔn)測(cè)量主要用于特種精密工程和重要科研工程項(xiàng)目的變形監(jiān)測(cè)，現(xiàn)行國(guó)家水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)范中還沒有該等級(jí)的M△值

33、。 參考國(guó)外有關(guān)變形監(jiān)測(cè)規(guī)范，并根據(jù)我國(guó)多年來(lái)對(duì)高精度變形監(jiān)測(cè)精度指標(biāo)的研究成果，《建筑變形測(cè)量規(guī)范》中提出用不同類型水準(zhǔn)儀的單程觀測(cè)每測(cè)站高差中誤差估值md（mm），可按下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：,DS05型 DS1型DS3型,精密水準(zhǔn)測(cè)量精度等級(jí)的確定和分析,二、沉降水準(zhǔn)測(cè)量精度分析 為能合理的進(jìn)行沉降水準(zhǔn)測(cè)量并提高其觀測(cè)精度，現(xiàn)結(jié)合沉降水準(zhǔn)測(cè)量的特點(diǎn)進(jìn)行精度分析，以便得出某些可遵循的結(jié)論。,（一）沉降水準(zhǔn)測(cè)量

34、的誤差 由于沉降水準(zhǔn)測(cè)量中視線短，站數(shù)多，因而在精度分析中，一般不用每公里的中誤差來(lái)衡量水準(zhǔn)測(cè)量的精度，而用每一測(cè)站的高差中誤差來(lái)衡量，每測(cè)站的高差中誤差包含有下列幾種誤差：,1.觀測(cè)誤差；2.儀器誤差；3.外界條件的影響,精密水準(zhǔn)測(cè)量精度等級(jí)的確定和分析,二、沉降水準(zhǔn)測(cè)量精度分析（一）沉降水準(zhǔn)測(cè)量的誤差,１．觀測(cè)誤差 水準(zhǔn)儀每瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)尺讀數(shù)一次，該讀數(shù)中的主要誤差來(lái)源是: (1)照準(zhǔn)誤差 (2)符合水準(zhǔn)器

35、氣泡居中的誤差 (3)讀數(shù)誤差,精密水準(zhǔn)測(cè)量精度等級(jí)的確定和分析,二、沉降水準(zhǔn)測(cè)量精度分析（一）沉降水準(zhǔn)測(cè)量的誤差,１．觀測(cè)誤差,（1）照準(zhǔn)誤差人眼的極限分辨能力為60″，通過望遠(yuǎn)鏡去照準(zhǔn)水準(zhǔn)尺，照準(zhǔn)誤差為：,式中：v —望遠(yuǎn)鏡放大倍數(shù)，d —最大視距，ρ=206265”,精密水準(zhǔn)測(cè)量精度等級(jí)的確定和分析,二、沉降水準(zhǔn)測(cè)量精度分析（一）沉降水準(zhǔn)測(cè)量的誤差,１．觀測(cè)誤差,（2）符合水準(zhǔn)氣泡居中誤差,式中：τ為水準(zhǔn)儀水準(zhǔn)管分劃值

36、（格值）,（1）照準(zhǔn)誤差,精密水準(zhǔn)測(cè)量精度等級(jí)的確定和分析,（2）符合水準(zhǔn)氣泡居中誤差,根據(jù)所用的儀器不同， 可分為下列三類：用DS05(或DS1) 和因瓦尺讀數(shù)時(shí)，,（1）照準(zhǔn)誤差,（3）讀數(shù)誤差,用DS1型水準(zhǔn)儀和木質(zhì)雙面尺時(shí)，,用DS3型水準(zhǔn)儀和木質(zhì)雙面尺時(shí)，,二、沉降水準(zhǔn)測(cè)量精度分析（一）沉降水準(zhǔn)測(cè)量的誤差,１．觀測(cè)誤差,精密水準(zhǔn)測(cè)量精度等級(jí)的確定和分析,綜上所述，每測(cè)站高差的觀測(cè)誤差為：,（2）符合水準(zhǔn)氣泡居中誤差,（

37、1）照準(zhǔn)誤差,（3）讀數(shù)誤差,二、沉降水準(zhǔn)測(cè)量精度分析（一）沉降水準(zhǔn)測(cè)量的誤差,１．觀測(cè)誤差,精密水準(zhǔn)測(cè)量精度等級(jí)的確定和分析,精密水準(zhǔn)測(cè)量精度等級(jí)與技術(shù)指標(biāo),精密水準(zhǔn)測(cè)量的觀測(cè)誤差,1．觀測(cè)誤差,儀器誤差主要包括:(1)調(diào)焦誤差(2)水準(zhǔn)尺分劃誤差(3)尺底不平的誤差(4)水準(zhǔn)儀的i角誤差,2．儀器誤差,此時(shí),水準(zhǔn)儀的i角（視準(zhǔn)軸不平行于水準(zhǔn)管軸所引起的夾角）不可能完全消除，它由于前后視距離不等（即視距差△d）而產(chǎn)生的影響為

38、：,二、沉降水準(zhǔn)測(cè)量精度分析（一）沉降水準(zhǔn)測(cè)量的誤差,精密水準(zhǔn)測(cè)量精度等級(jí)的確定和分析,(1)調(diào)焦誤差(2)水準(zhǔn)尺分劃誤差(3)尺底不平的誤差(4)水準(zhǔn)儀的i角誤差,2．儀器誤差,由于在求取每測(cè)站的高差時(shí)， 和 的影響只有一次, 而 和 的影響為兩次，故每測(cè)站的高差中，儀器誤差為：,（一）沉降水準(zhǔn)測(cè)量的誤差,2．儀器誤差,1．觀測(cè)誤差,外界條件影響的誤差主要包括水準(zhǔn)尺立尺不直的誤差和其他外界條件的影響。因此

39、，每測(cè)站的高差中，外界影響的誤差為：,2．儀器誤差,3．外界條件的影響誤差,二、沉降水準(zhǔn)測(cè)量精度分析（一）沉降水準(zhǔn)測(cè)量的誤差,精密水準(zhǔn)測(cè)量精度等級(jí)的確定和分析,(1)特級(jí)和一級(jí)沉降水準(zhǔn)，每測(cè)站可取,影響水準(zhǔn)測(cè)量精度的外界因素很多，很難確切估算。,3．外界條件的影響誤差,(2)二級(jí)沉降水準(zhǔn)，每測(cè)站可取,(3)三級(jí)沉降水準(zhǔn)，每測(cè)站可取,二、沉降水準(zhǔn)測(cè)量精度分析（一）沉降水準(zhǔn)測(cè)量的誤差,精密水準(zhǔn)測(cè)量精度等級(jí)的確定和分析,(1)單轉(zhuǎn)點(diǎn)法每測(cè)

40、站的高差中誤差,將上述三方面的分析進(jìn)行綜合，可以得到沉降觀測(cè)水準(zhǔn)測(cè)量單轉(zhuǎn)點(diǎn)法和雙轉(zhuǎn)點(diǎn)法每測(cè)站的高差中誤差,4．沉降觀測(cè)每測(cè)站的高差中誤差和環(huán)線閉合差限差,(2)雙轉(zhuǎn)點(diǎn)法每測(cè)站的高差中誤差,二、沉降水準(zhǔn)測(cè)量精度分析（一）沉降水準(zhǔn)測(cè)量的誤差,精密水準(zhǔn)測(cè)量精度等級(jí)的確定和分析,(1)單轉(zhuǎn)點(diǎn)法,式中：n 為水準(zhǔn)線路環(huán)線的測(cè)站數(shù),4．沉降觀測(cè)每測(cè)站的高差中誤差和環(huán)線閉合限差,(2)雙轉(zhuǎn)點(diǎn)法,(3)每測(cè)站的高差允許值,(4)沉降水準(zhǔn)測(cè)量環(huán)線閉合差

41、的限差,（取2倍測(cè)站高差的中誤差為每測(cè)站的高差允許值）,沉降水準(zhǔn)測(cè)量精度估算結(jié)果,沉降水準(zhǔn)環(huán)線，共有ｎ站，i為環(huán)線上任一觀測(cè)點(diǎn)，n1、n2分別為高程工作基點(diǎn)至i點(diǎn)的測(cè)站數(shù)，即n1+n2=n。設(shè)為每測(cè)站的高差中誤差，Hi1、Hi2分別為從兩條水準(zhǔn)路線（起于同一工作基點(diǎn)）推算到i點(diǎn)的高程。,1．觀測(cè)點(diǎn)高程的中誤差,（二）觀測(cè)點(diǎn)沉降量的精度分析,A n1

42、 Hi1 n2 Hi2 i,,,,,二、沉降水準(zhǔn)測(cè)量精度分析（一）沉降水準(zhǔn)測(cè)量的誤差,精密水準(zhǔn)測(cè)量精度等級(jí)的確定和分析,若不考慮起始誤差的影響，則Hi1、Hi2的中誤差分別為：,1．觀測(cè)點(diǎn)高程的中誤差,（二）觀測(cè)點(diǎn)沉降量的精度分析,A

43、 n1 Hi1 n2 Hi2 i,,,,,i點(diǎn)的高程 Hi 是 Hi1 和 Hi2 的加權(quán)平均值，即,i點(diǎn)的高程Hi的中誤差按加權(quán)平均值中誤差計(jì)算,,1．觀測(cè)點(diǎn)高程的中誤差,（二）觀測(cè)點(diǎn)沉降量的精度分析,2．沉降水準(zhǔn)

44、環(huán)線最弱點(diǎn)的高程中誤差,根據(jù)誤差理論，水準(zhǔn)環(huán)線最弱點(diǎn)就是環(huán)線中點(diǎn)（最弱點(diǎn)即整個(gè)水準(zhǔn)路線中精度最低點(diǎn)），現(xiàn)證明如下：,假設(shè),令,得：,,1．觀測(cè)點(diǎn)高程的中誤差,（二）觀測(cè)點(diǎn)沉降量的精度分析,2．沉降水準(zhǔn)環(huán)線最弱點(diǎn)的高程中誤差,（二）觀測(cè)點(diǎn)沉降量的精度分析,i點(diǎn)的高程Hi的中誤差值為最大。由此得沉降水準(zhǔn)環(huán)線最弱點(diǎn)的高程中誤差為：,即當(dāng),由,得：,時(shí)，,,2．沉降水準(zhǔn)環(huán)線最弱點(diǎn)的高程中誤差,1．觀測(cè)點(diǎn)高程的中誤差,（二）觀測(cè)點(diǎn)沉降量的精度分析

45、,由于觀測(cè)點(diǎn)的沉降量△i是由前后兩次所測(cè)高程求出的，即,而前后沉降觀測(cè)時(shí)皆采取同樣的水準(zhǔn)測(cè)量路線、同樣的觀測(cè)方法和儀器可認(rèn)為是等精度觀測(cè)。 故 i 點(diǎn)的沉降量中誤差為：,3．觀測(cè)點(diǎn)沉降量的中誤差,2．沉降水準(zhǔn)環(huán)線最弱點(diǎn)的高程中誤差,1．觀測(cè)點(diǎn)高程的中誤差,（二）觀測(cè)點(diǎn)沉降量的精度分析,觀測(cè)點(diǎn)的最弱點(diǎn)，即沉降水準(zhǔn)測(cè)量環(huán)線的最弱點(diǎn)，其沉降量的精度最低。,3．觀測(cè)點(diǎn)沉降量的中誤差,4．觀測(cè)點(diǎn)最弱點(diǎn)沉降量的中誤差,,（二）觀測(cè)點(diǎn)沉降量的

46、精度分析,一條沉降水準(zhǔn)測(cè)量線路中最弱點(diǎn)沉降量的精度，如果滿足規(guī)范和實(shí)際工作的要求，說(shuō)明整條線路中各觀測(cè)點(diǎn)的測(cè)量精度均符合要求。 由此我們可根據(jù)觀測(cè)點(diǎn)最弱點(diǎn)沉降量的中誤差計(jì)算公式，推得一條沉降水準(zhǔn)線路最大測(cè)站數(shù)的估算公式，即,5．沉降水準(zhǔn)線路最大測(cè)站數(shù),,（二）觀測(cè)點(diǎn)沉降量的精度分析,《建筑變形測(cè)量規(guī)程》中對(duì)同一個(gè)沉降觀測(cè)周期中，選用的沉降水準(zhǔn)測(cè)量線路條數(shù) r 作了如下規(guī)定：,6．沉降水準(zhǔn)測(cè)量線路條數(shù) r 的確定,式中： m0

47、 為所選沉降水準(zhǔn)測(cè)量等級(jí)的測(cè)站高差中誤差； md 為使用不同類型水準(zhǔn)儀的單程觀測(cè)每測(cè)站高差中誤差的估值。,沉降水準(zhǔn)測(cè)量的實(shí)施,一、沉降水準(zhǔn)觀測(cè)等級(jí)的選用和施測(cè)要求,采用 “后前前后” 方法進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量,沉降水準(zhǔn)測(cè)量的實(shí)施,一、沉降水準(zhǔn)觀測(cè)等級(jí)的選用和施測(cè)要求,二、沉降水準(zhǔn)環(huán)線的布設(shè),在沉降觀測(cè)等級(jí)已經(jīng)確定，高程工作基點(diǎn)(水準(zhǔn)點(diǎn))和觀測(cè)點(diǎn)均已埋好的基礎(chǔ)上，再根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況布置施測(cè)環(huán)線。具體要求如下：,1．水準(zhǔn)線路應(yīng)力求站數(shù)最小，不得

48、超過限制的測(cè)站數(shù)。,2．當(dāng)觀測(cè)點(diǎn)較多時(shí)可組成幾個(gè)環(huán)線，或布設(shè)成環(huán)內(nèi)附合線路，但不得附合兩次，附合點(diǎn)應(yīng)選精度較高的點(diǎn)，避開環(huán)線上的最弱點(diǎn)。,3．如果個(gè)別點(diǎn)難以編入環(huán)線時(shí)，可用中視法觀測(cè)兩次，并在環(huán)線上注明。,沉降水準(zhǔn)測(cè)量的實(shí)施,根據(jù)沉降觀測(cè)的特點(diǎn)，實(shí)測(cè)時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)問題。,1．工程開測(cè)前，應(yīng)對(duì)水準(zhǔn)儀和標(biāo)尺進(jìn)行檢驗(yàn)和校正。,2．觀測(cè)前應(yīng)檢查各觀測(cè)點(diǎn)和水準(zhǔn)點(diǎn)是否符合要求，有無(wú)松動(dòng)情況，以便作業(yè)順利進(jìn)行。,三、外業(yè)觀測(cè)注意事項(xiàng),3．觀測(cè)時(shí)采取

49、措施減少溫度和大氣折光的影響。,4．施工階段進(jìn)行沉降觀測(cè)時(shí)，應(yīng)紀(jì)錄觀測(cè)時(shí)的施工進(jìn)度，以便繪制沉降量與荷載關(guān)系曲線圖。,5．沉降觀測(cè)中應(yīng)采取“三固定”的辦法來(lái)提高觀測(cè)點(diǎn)沉降量的精度，即在沉降觀測(cè)中固定觀測(cè)人員，固定所用儀器和在施測(cè)中固定施測(cè)路線。,沉降水準(zhǔn)測(cè)量的實(shí)施,觀測(cè)周期的確定，應(yīng)能得出比較完整的時(shí)間下沉曲線為準(zhǔn)。觀測(cè)周期一般可按下列兩種方法確定：,1．按荷載階段確定周期,四、觀測(cè)周期的確定,從施工開始到滿荷載為第一階段，其觀測(cè)周期約

50、為10天～１月左右（視施工進(jìn)度而定）。　從滿荷載起至沉降速度變化趨向穩(wěn)定時(shí)為第二階段，此階段的周期可適當(dāng)放長(zhǎng)，但不應(yīng)超過三個(gè)月。　自沉降速度穩(wěn)定后至基本停止沉降為第三階段，其觀測(cè)周期開始時(shí)為半年或一年一次，往后可增加到２至３年觀測(cè)一次。,沉降水準(zhǔn)測(cè)量的實(shí)施,1．按荷載階段確定周期,2．按沉降速度確定,四、觀測(cè)周期的確定,沉降水準(zhǔn)測(cè)量的實(shí)施,沉降水準(zhǔn)測(cè)量的計(jì)算和成果整理,一、沉降水準(zhǔn)觀測(cè)記錄和計(jì)算,三、沉降水準(zhǔn)測(cè)量成果整理,二、觀測(cè)點(diǎn)

51、沉降量的計(jì)算,1. 基礎(chǔ)平面示意圖2. 觀測(cè)點(diǎn)的沉降曲線圖3. 沉降量計(jì)算表,注：圖中括號(hào)前數(shù)字是觀測(cè)點(diǎn)編號(hào)；括號(hào)內(nèi)數(shù)字是沉降量（單位：mm）,1.基礎(chǔ)平面示意圖,2．觀測(cè)點(diǎn)沉降曲線圖的繪制,3．觀測(cè)點(diǎn)沉降量計(jì)算表(單位:厘米),,沉降水準(zhǔn)點(diǎn)穩(wěn)定性檢驗(yàn)與分析,沉降觀測(cè)使用的測(cè)量標(biāo)志（點(diǎn)位）： （1）變形點(diǎn)（沉降觀測(cè)點(diǎn)）—與待測(cè)物體固連 （2）工作基點(diǎn)（水準(zhǔn)點(diǎn)）—布設(shè)在待測(cè)物體附近 （3）基準(zhǔn)點(diǎn)（水準(zhǔn)基點(diǎn)）—遠(yuǎn)離待

52、測(cè)物體。,測(cè)區(qū)工作基點(diǎn)應(yīng)與基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行連測(cè)，以檢查工作基點(diǎn)是否穩(wěn)定，若不穩(wěn)定，則加以改正。,沉降水準(zhǔn)點(diǎn)穩(wěn)定性檢驗(yàn)與分析,二、有固定起始點(diǎn)時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)穩(wěn)定性檢驗(yàn),當(dāng)基準(zhǔn)點(diǎn)距離較遠(yuǎn)連測(cè)有困難，或者測(cè)區(qū)內(nèi)的水準(zhǔn)點(diǎn)都難以保持穩(wěn)定不動(dòng)時(shí)，應(yīng)根據(jù)重復(fù)觀測(cè)的結(jié)果進(jìn)行分析，選出一個(gè)相對(duì)來(lái)說(shuō)較為穩(wěn)定的水準(zhǔn)點(diǎn)作為起算點(diǎn)。,一、無(wú)固定起始點(diǎn)時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)穩(wěn)定性檢驗(yàn),其它沉降觀測(cè)方法簡(jiǎn)介,測(cè)定建（構(gòu)）筑物沉降量的方法有多種。 除常用的幾何水準(zhǔn)測(cè)量方法以外， 當(dāng)不便

53、使用幾何水準(zhǔn)測(cè)量時(shí)或需要進(jìn)行自動(dòng)觀測(cè)時(shí)，可采用液體靜力水準(zhǔn)測(cè)量方法； 當(dāng)測(cè)量觀測(cè)點(diǎn)間的高差較大，且要求精度較低時(shí)，亦可采用三角高程測(cè)量方法。,其它沉降觀測(cè)方法簡(jiǎn)介,建（構(gòu)）筑物變形點(diǎn)的沉降可用三角高程測(cè)量方法來(lái)測(cè)定，其精度略低于水準(zhǔn)測(cè)量方法，對(duì)高差較大的各個(gè)變形點(diǎn)的沉降觀測(cè)，三角高程測(cè)量方法比其他方法更加方便。,三角高程測(cè)量,A、B兩點(diǎn)間的高差：,,式中：cD2 —— 球氣差改正數(shù)c —— 球氣差系數(shù),其它沉降觀測(cè)方法簡(jiǎn)介,三角

54、高程測(cè)量,球氣差改正包括：球差改正f1和氣差改正f2,,式中： K－大氣垂直折光系數(shù)；Ｒ－地球曲率半徑，?。?6371km。,,其它沉降觀測(cè)方法簡(jiǎn)介,三角高程測(cè)量,球氣差改正數(shù)為：,,,,,,其它沉降觀測(cè)方法簡(jiǎn)介,三角高程測(cè)量,A、B兩點(diǎn)間的高差：,,根據(jù)誤差傳播定律，得到利用三角高程測(cè)量單向觀測(cè)方法，所求高差的中誤差：,其它沉降觀測(cè)方法簡(jiǎn)介,三角高程測(cè)量,§2.3 地面傾斜測(cè)量,傾斜測(cè)量應(yīng)包括兩類：（1）相對(duì)于水平面

55、的傾斜測(cè)量；（2）相對(duì)于垂直面的傾斜測(cè)量。,本節(jié)研究的目標(biāo)是地面傾斜測(cè)量，因此主要介紹相對(duì)于水平面的傾斜測(cè)量。,相對(duì)于水平面傾斜測(cè)量的主要方法有三種：（1）精密水準(zhǔn)測(cè)量方法（2）傾斜儀測(cè)量方法（3）液體靜力水準(zhǔn)測(cè)量方法,第2章 垂直位移與水平位移觀測(cè),一、水準(zhǔn)測(cè)量方法,基本原理： 利用水準(zhǔn)測(cè)量的方法，測(cè)出地面兩個(gè)觀測(cè)點(diǎn)A、B的沉陷值WA、WB，根據(jù)兩點(diǎn)沉陷值的差值（即相對(duì)沉陷值）和兩點(diǎn)間的距離LAB，計(jì)算出兩點(diǎn)間的平均傾斜

56、值iAB。,§2.3 地面傾斜測(cè)量,第2章 垂直位移與水平位移觀測(cè),傾斜儀按用途分為兩類： （1）測(cè)量水平度的傾斜儀； （2）測(cè)量垂直度的傾斜儀。,傾斜儀按構(gòu)造分為三類： （1）水準(zhǔn)管式傾斜儀（氣泡式）； （2）電子傾斜儀； （3）垂直鐘擺式傾斜儀。,一、水準(zhǔn)測(cè)量方法二、傾斜儀測(cè)量方法,§2.3 地面傾斜測(cè)量,第2章 垂直位移與水平位移觀測(cè),（一）水準(zhǔn)管式傾斜儀（氣泡式）,二、傾斜儀測(cè)量方

57、法,靈敏度2"，傾斜觀測(cè)范圍1º,§2.3 地面傾斜測(cè)量,第2章 垂直位移與水平位移觀測(cè),（二）電子傾斜儀,二、傾斜儀測(cè)量方法,§2.3 地面傾斜測(cè)量,第2章 垂直位移與水平位移觀測(cè),（二）電子傾斜儀,二、傾斜儀測(cè)量方法,電子傾斜儀應(yīng)與待測(cè)物體連接在一起，并與計(jì)算機(jī)相連，自動(dòng)記錄觀測(cè)數(shù)據(jù)，計(jì)算傾斜量。傾斜測(cè)量范圍：200"傾斜角精度：±0.2",§

58、;2.3 地面傾斜測(cè)量,第2章 垂直位移與水平位移觀測(cè),（三）垂直鐘擺式傾斜儀,二、傾斜儀測(cè)量方法,該傾斜儀一般與待測(cè)物體固連在一起，起算數(shù)據(jù)應(yīng)將鐘擺調(diào)整在線圈中心使得電壓平衡；當(dāng)發(fā)生傾斜時(shí)，電壓隨之變化即可解算出傾斜量?？捎捎?jì)算機(jī)進(jìn)行遙測(cè)記錄并計(jì)算傾斜量。,,§2.3 地面傾斜測(cè)量,第2章 垂直位移與水平位移觀測(cè),利用測(cè)斜儀借助鉆孔可測(cè)量基礎(chǔ)或巖層深部的傾斜位移量。,§2.3 地面傾斜測(cè)量,測(cè)斜儀,測(cè)斜

59、管,測(cè)斜導(dǎo)管,地面、地基或建（構(gòu)）筑物各變形點(diǎn)間的沉降較小,但測(cè)定其沉降量的精度要求較高,在不便于進(jìn)行幾何水準(zhǔn)測(cè)量的情況下,可采用液體靜力水準(zhǔn)測(cè)量的方法。,三、液體靜力水準(zhǔn)測(cè)量,液體靜力水準(zhǔn)測(cè)量方法的基本原理就是物理學(xué)中的連通管原理。,一、水準(zhǔn)測(cè)量方法二、傾斜儀測(cè)量方法,§2.3 地面傾斜測(cè)量,第2章 垂直位移與水平位移觀測(cè),假設(shè)兩容器中：液體的密度分別為ρ1、ρ2液面所受壓強(qiáng)分別為p1、p2液面至假定高程基準(zhǔn)面的

60、高程為H1、H2重力加速度為g,根據(jù)貝努利方程:,三、液體靜力水準(zhǔn)測(cè)量,§2.3 地面傾斜測(cè)量,（一）基本原理,如圖所示，A、B兩點(diǎn)的高差：,容器頂部為讀數(shù)零點(diǎn)，制造過程中可能存在誤差，可以采用互換容器兩次測(cè)量的方法，求出儀器常數(shù)加以改正。 由于該方法容器均固定安置，重復(fù)觀測(cè)求其差值，一般不需要改正。,三、液體靜力水準(zhǔn)測(cè)量,§2.3 地面傾斜測(cè)量,（一）基本原理,三、液體靜力水準(zhǔn)測(cè)量,（一）基本原理（二

61、）儀器的結(jié)構(gòu)與讀數(shù),各種液體靜力水準(zhǔn)儀在原理上無(wú)本質(zhì)區(qū)別，區(qū)別僅僅在于測(cè)取液面高度的方法不同。 各種不同的方法又對(duì)液體靜力水準(zhǔn)的使用范圍、觀測(cè)精度以及工作效率起著非常重要的作用。,§2.3 地面傾斜測(cè)量,第2章 垂直位移與水平位移觀測(cè),（二）儀器的結(jié)構(gòu)與讀數(shù),1．目視法 采用容器壁上分劃線的讀數(shù)，直接目視讀取液面的位置。 該法由于刻劃誤差以及人眼分辨率的限制，很難達(dá)到較高的精度，一般為±1mm。

62、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便。,,三、液體靜力水準(zhǔn)測(cè)量,§2.3 地面傾斜測(cè)量,2．目視接觸法 利用轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微器（測(cè)微圓環(huán)），帶動(dòng)觸針（水位指針）上下移動(dòng)。根據(jù)光學(xué)折射原理，在液體表面上下方，可同時(shí)觀測(cè)到觸針的實(shí)象和虛象。 移動(dòng)觸針并觀測(cè)液體表面，當(dāng)觸針尖端的兩象正好接觸時(shí)，說(shuō)明此時(shí)觸針尖端正好與液體表面接觸，由目視測(cè)定，而液面位置讀數(shù)則由測(cè)微器讀出。 該法具有較高的精度，其最小讀數(shù)可達(dá)0.01mm。,（二）儀器的結(jié)構(gòu)

63、與讀數(shù),三、液體靜力水準(zhǔn)測(cè)量,§2.3 地面傾斜測(cè)量,2．目視接觸法,（二）儀器的結(jié)構(gòu)與讀數(shù),三、液體靜力水準(zhǔn)測(cè)量,§2.3 地面傾斜測(cè)量,1．目視法2．目視接觸法 以上兩種方法有著共同的缺點(diǎn)： 存在人的讀數(shù)誤差，不能進(jìn)行遠(yuǎn)距離測(cè)量，逐點(diǎn)觀測(cè)工作量繁重且效率低。 最大的缺點(diǎn)是不能實(shí)現(xiàn)觀測(cè)自動(dòng)化，不能進(jìn)行連續(xù)觀測(cè)。這就失去了液體靜力水準(zhǔn)測(cè)量的一大特點(diǎn)，也限制了儀器的使用范圍。,（二）儀

64、器的結(jié)構(gòu)與讀數(shù),三、液體靜力水準(zhǔn)測(cè)量,§2.3 地面傾斜測(cè)量,3．傳感器法 利用液面上的浮體與位移傳感器相連，當(dāng)液面高度變化時(shí)，使得浮體升降，引起傳感器電量發(fā)生變化，從而完成非電量（液體升降值）向電量轉(zhuǎn)換的過程。,輸出的電訊號(hào)可以直接數(shù)字顯示或模擬記錄，也可以輸入計(jì)算機(jī)處理，繪出連續(xù)的位移曲線圖。觀測(cè)液面變化的精度可達(dá)±0.01~±0.1mm,,（二）儀器的結(jié)構(gòu)與讀數(shù),三、液體靜力水準(zhǔn)測(cè)量,

65、7;2.3 地面傾斜測(cè)量,4．光電接觸法 采用控制電路裝置帶動(dòng)觸針上下移動(dòng)，當(dāng)針尖與液面（此時(shí)液體必須是導(dǎo)電液）接觸的瞬間，電路自動(dòng)記錄信號(hào)，經(jīng)處理后可計(jì)算出液面的位置，精度可達(dá)±0.02mm。,（二）儀器的結(jié)構(gòu)與讀數(shù),三、液體靜力水準(zhǔn)測(cè)量,§2.3 地面傾斜測(cè)量,4．光電接觸法 如果把觸針制成圓柱形帶有光源的光導(dǎo)體，當(dāng)光導(dǎo)體接觸液面時(shí)，光線從全反射變?yōu)椴糠滞干洌c液面下方的光電接收器配合使用就形成了

66、光電測(cè)定法，能夠?qū)崿F(xiàn)觀測(cè)、記錄自動(dòng)化。 但導(dǎo)電液容易腐蝕觸針，影響測(cè)量精度。,,（二）儀器的結(jié)構(gòu)與讀數(shù),三、液體靜力水準(zhǔn)測(cè)量,§2.3 地面傾斜測(cè)量,上述四種方法均有其優(yōu)缺點(diǎn)，應(yīng)用條件不同可選擇不同的靜力水準(zhǔn)測(cè)量系統(tǒng)。 目前，國(guó)外自動(dòng)遙控靜力水準(zhǔn)系統(tǒng)，測(cè)量液面的中誤差達(dá)±0.02mm；一點(diǎn)的測(cè)量時(shí)間為30s；若對(duì)12個(gè)點(diǎn)連測(cè)一次，一個(gè)觀測(cè)員僅需20~25分鐘。 國(guó)產(chǎn)儀器的資料表明，在總共20個(gè)測(cè)

67、點(diǎn)中，任意兩點(diǎn)間高差觀測(cè)中誤差小于0.07mm。 從使用情況可以看出，高精度、多功能、自動(dòng)化的連續(xù)觀測(cè)系統(tǒng)必將成為液體靜力水準(zhǔn)測(cè)量的發(fā)展趨勢(shì)。,（二）儀器的結(jié)構(gòu)與讀數(shù),三、液體靜力水準(zhǔn)測(cè)量,§2.3 地面傾斜測(cè)量,（二）儀器的結(jié)構(gòu)與讀數(shù),三、液體靜力水準(zhǔn)測(cè)量,§2.3 地面傾斜測(cè)量,（三）誤差來(lái)源,液體靜力水準(zhǔn)測(cè)量系統(tǒng)的誤差來(lái)自多個(gè)方面。必須在一定的條件下，采取一定的措施予以消除或減弱。 1．觀

68、測(cè)誤差 — 有讀數(shù)、目視、接觸判斷誤差等 2．儀器誤差 ①儀器的零點(diǎn)誤差 ②儀器安置誤差 ③觀測(cè)頭傾斜誤差 ④量測(cè)設(shè)備的誤差 ⑤觀測(cè)系統(tǒng)聯(lián)結(jié)部件溫度變形誤差 ⑥液體流失造成的誤差,三、液體靜力水準(zhǔn)測(cè)量,§2.3 地面傾斜測(cè)量,3．外界條件的影響 在整個(gè)液體靜力水準(zhǔn)系統(tǒng)中，測(cè)量有效值必須在液面靜止或變化均勻的情況下

69、取得。但在實(shí)際工作中，外界的振動(dòng)及氣象等因素的變化，往往使得這一條件難以滿足，給測(cè)量結(jié)果帶來(lái)誤差。 ①外界振動(dòng)的影響 ②溫度的影響 ③氣壓的影響 ④液體蒸發(fā)的影響 ⑤液體污染的影響,（三）誤差來(lái)源,三、液體靜力水準(zhǔn)測(cè)量,§2.3 地面傾斜測(cè)量,（四）具體應(yīng)用,1．液體的選用 在液體靜力水準(zhǔn)系統(tǒng)中，可使用的液體包括： 水、汞（水銀）

70、、酒精和油等，各有優(yōu)缺點(diǎn)。 2．應(yīng)用場(chǎng)合 ①大型水電樞紐的沉降位移觀測(cè)（廊道內(nèi)）； ②現(xiàn)代大型實(shí)驗(yàn)設(shè)備的安裝、調(diào)試和監(jiān)測(cè)； ③高速軌道和大型平面的抄平； ④地震預(yù)報(bào)及地質(zhì)構(gòu)造和固體潮的測(cè)定； ⑤輻射、污染地區(qū)和場(chǎng)所的自動(dòng)遙測(cè)等。,三、液體靜力水準(zhǔn)測(cè)量,§2.3 地面傾斜測(cè)量,1．測(cè)量標(biāo)志按其性質(zhì)和用途

71、分別分為哪幾種？ 2．什么叫變形點(diǎn)？有哪些結(jié)構(gòu)要求？ 3．什么叫工作基點(diǎn)？平高點(diǎn)？ 4．什么叫基準(zhǔn)點(diǎn)？基準(zhǔn)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)和埋置分別有哪些要求？ 5．高程基準(zhǔn)點(diǎn)為何采用雙金屬標(biāo)志？試用公式推導(dǎo)說(shuō)明雙金 屬標(biāo)志的原理。 6．垂直位移觀測(cè)的主要內(nèi)容和測(cè)量方法有哪些？ 7．簡(jiǎn)述沉降觀測(cè)點(diǎn)布置的基本要求與具體方法。 8．什么是沉降水準(zhǔn)測(cè)量？沉降觀測(cè)有哪幾種方法？ 9．沉降水準(zhǔn)測(cè)量的精度等級(jí)是如何確定的？10．沉降水準(zhǔn)測(cè)量的主