第2章垂直位移监测

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,淮 海 工 学 院,变形监测与变形分析,第二章垂直位移监测技术,1,主要内容,第二章 垂直位移监测技术,概述,精密水准测量,三角高程测量,液体静力水准测量,垂直位移测量成果处理,2,2-1,概述,对监测点高程变化量的测量工作；,有时用“,+”,表示下沉，用“,-”,时表示上升。,第二章 垂直位移监测技术,3,2-2,精密水准测量,精密水准测量精度高，方法简便，是垂直位移监测最常用的方法。,垂直位移监测的测量点分为水准基点、工作基点和监测点三种。,水准基点是垂直位移监测的基准点，一般,34,个点构成一组，形成近似正三角形或正方形，为保证其坚固与稳定，应选埋在变形区以外的岩石上或深埋于原状土上，也可以选埋在稳固的建构筑物上。,第二章 垂直位移监测技术,4,水准基点,第,2,节 精密水准测量,普通混凝土标,地面岩石标,浅埋钢管标,井式混凝土标,深埋钢管标,深埋双金属标,5,普通混凝土标,P119,6,地面岩石标,P119,7,浅埋钢管标,8,井式混凝土标,9,深埋钢管标,10,深埋双金属标,11,工作基点,第,2,节 精密水准测量,工作基点是用于直接测定监测点的起点或终点。,工作基点应布置在变形区附近相对稳定的地方，其高程尽可能接近监测点的高程。,工作基点一般采用地表岩石标，当建筑物附近的覆盖层较深时，可采用浅埋标志，当新建建筑物附近有基础稳定的建筑物时，也可设置在该建筑物上。,因工作基点位于测区附近，应经常与水准基点进行联测，通过联测结果判断其稳定状况，保证监测成果的正确可靠。,12,监测点,第,2,节 精密水准测量,监测点是垂直位移监测点的简称，布设在被监测建（构）筑物上。,布设时，要使其位于建（构）筑物的特征点上，能充分反映建（构）筑物的沉降变形情况，点位应当避开障碍物，便于观测和长期保护，标志应稳固，不影响建构筑物的美观和使用，还要考虑建筑物基础地质、建筑结构、应力分布等，对重要和薄弱部位应该适当增加监测点的数目。,13,盒式标志,第,2,节 精密水准测量,14,钢筋观测点,第,2,节 精密水准测量,15,隐蔽观测点（螺栓式标志）,第,2,节 精密水准测量,16,监测仪器,第,2,节 精密水准测量,针对具体的监测工程，应当使用满足精度要求的水准仪，采用正确的测量方法；,对特级、一级垂直位移监测，应使用,DS05,型水准仪配和因瓦合金标尺；,对二级垂直位移监测，应使用,DS1,或,DS05,型水准仪和因瓦合金标尺；,对三级垂直位移监测，应使用,DS3,水准仪和区格式木质标尺或,DS1,型水准仪和因瓦合金标尺。,17,仪器的检验,第,2,节 精密水准测量,无论使用何种仪器，开始工作前，应该按照测量规范要求对仪器进行检验；,水准仪的,i,角误差是最重要的检验项目。,精密水准测量前，还应按规范要求对水准标尺进行检验，其中标尺的每米真长偏差是最重要的检验项目，一般送专门的检定部门进行检验。,18,监测方法与技术要求（,1,）,第,2,节 精密水准测量,采用精密水准测量方法进行垂直位移监测时，从工作基点开始经过若干监测点，形成一个或多个闭合或附合路线，其中以闭合路线为佳，特别困难的监测点可以采用支水准路线往返测量。,整个监测期间，最好能固定监测仪器和监测人员，固定监测路线和测站，固定监测周期和相应时段。,19,监测方法与技术要求（,2,）,第,2,节 精密水准测量,为了减少,i,角误差的影响，水准测量规范对前后视距差和前后视距累积差都有明确的规定，测量中应遵照执行。,严格控制前后视距差和前后视距累积差，也可有效地减弱磁场和大气垂直折光的影响。,水准测量规范对观测程序有明确的要求，往测时，奇数站的观测顺序为“后前前后”；偶数站的观测顺序为“前后后前”。返测时，奇、偶数站的观测顺序与往测偶、奇数站相同。,标尺的每米真长偏差应在测前进行检验，当超过一定误差时应进行相应改正。,20,一、二等水准测量外业观测,第,2,节 精密水准测量,对奇数测站为：,（,1,）照准后视标尺的基本分划,(,左侧刻度,),读数,（,2,）照准前视标尺的基本分划,(,左侧刻度,),读数,（,3,）照准前视标尺的辅助分划,(,右侧刻度,),读数,（,4,）照准后视标尺的辅助分划,(,右侧刻度,),读数,这样的顺序简称为后,前,前,后,对偶数测站为：,（,1,）照准前视标尺的基本分划,（,2,）照准后视标尺的基本分划,（,3,）照准后视标尺的辅助分划,（,4,）照准前视标尺的辅助分划,这样的顺序简称为前,后,后,前。返测时的观测顺序与往测相反。,21,一测站操作具体步骤,第,2,节 精密水准测量,（,1,）安置仪器使气泡居中。,（,2,）将望远镜对准后视标尺，使符合气泡两端的影像近于符合，随后用上、下丝照准标尺基本分划进行视距读数，视距第四位数由测微轮直接读得。然后使水准气泡严格居中，用楔形平分丝精确照准标尺的基本分划，并读出标尺基本分划与测微轮的读数。,（,3,）旋转望远镜对准前视标尺，水准气泡严格居中，用楔形丝精确对准基本分划。并读出标尺基本分划与测微轮读数。然后用上、下丝照准标尺的基本分划进行视距读数。,（,4,）用微动螺旋旋转望远镜，照准前视标尺的辅助分划，并使气泡严格居中，读出标尺辅助分划与测微轮读数。,（,5,）旋转望远镜，照准后视标尺的辅助分划，并使气泡严格居中，使楔形平分丝精确照准并进行辅助分划和测微轮的读数。,22,标尺零点差的影响,第,2,节 精密水准测量,23,视线长度、前后视距差和视线高度（,m,）,第,2,节 精密水准测量,等级,仪器类型,视线长度,前后视距差,视距累积差,视线高度,特级,DS05,15,0.3,1.5,0.5,一级,DS05,30,0.5,1.5,0.5,二级,DS05,、,DS1,50,1.0,3.0,0.3,三级,DS1,、,DS3,75,5.0,8.0,0.2,24,水准测量主要限差（,mm,）,第,2,节 精密水准测量,等级,基辅分划读数差,基辅分划高差之差,相邻基准点高差中误差,测站高差中误差,往返较差、附合或环线闭合差,检测已测高差较差,特级,0.3,0.4,0.3,0.07,0.15n,0.2n,一级,0.3,0.4,0.5,0.13,0.3n,0.5n,二级,0.4,0.6,1.0,0.30,0.6n,0.8n,三级,2.0,3.0,2.0,0.70,1.4n,2.0n,注：,n,为测段的测站数,25,第,2,节 精密水准测量,等级,使用仪器、观测方法及要求,特级,DS,0.5,型仪器，视线长度,15m,，前后视距差,0.3m,，视距累计差,1.5m,，宜按国家一等水准测量的技术要求施测,二级,DS,0.5,型仪器，宜按国家一等水准测量的技术要求施测,三级,DS,0.5,或,DS,1,型仪器，宜按国家二等水准测量的技术要求施测,四级,DS,0.5,或,DS,1,型仪器，宜按国家三等水准测量的技术要求施测,各等级使用的仪器、观测方法及要求,26,监测点的精度要求（,mm,）,第,2,节 精密水准测量,等级,往返较差、附合或环线闭合差,高程中误差,相邻点高差中误差,特级,0.15n,0.3,0.2n,一级,0.3n,0.5,0.5n,二级,0.6n,1.0,0.8n,三级,1.4n,2.0,2.0n,注：,n,为测段的测站数,27,2-3,精密三角高程测量,精密水准测量因受观测环境影响小，观测精度高，仍然是沉降监测的主要方法；,如果水准路线线况差，水准测量实施将很困难。,高精度全站仪的发展，使得电磁波测距三角高程测量在工程测量中的应用更加广泛；,电磁波测距三角高程测量代替水准测量进行沉降监测，将极大地降低劳动强度，提高工作效率。,第二章 垂直位移监测技术,28,单向观测及其精度,第,3,节 精密三角高程测量,球气差系数,高斯平面距离改正,或,29,对向观测及其精度,第,3,节 精密三角高程测量,30,2-4,液体静力水准测量,液体静力水准测量也称为连通管测量，是利用相互连通的且静力平衡时的液面进行高程传递的测量方法。,第二章 垂直位移监测技术,31,基本原理,第,4,节 液体静力水准测量,32,基本原理,第,4,节 液体静力水准测量,33,由于制造的容器不完全一致，探测液面高度的零点位置（起始读数位置）不可能完全相同，为求出两容器的零位差，可将两容器互换位置，求得,A,、,B,两点的新的高差,h,为：,第,4,节 液体静力水准测量,基本原理,34,仪器结构,液体静力水准仪种类较多，但总体上由三部分组成，即液体容器及其外壳、液面高度量测设备和沟通容器的连通管。,根据不同的仪器及其结构，液面高度测定方法有目视法、接触法、传感器测量法和光电机械法等，前两种方法精度较低，后两种方法精度较高且利于自动化测量。,第,4,节 液体静力水准测量,35,液面高度测定方法,第,4,节 液体静力水准测量,目视接触法,也可利用转动的测微圆环带动水中的触针上下运动，根据光学折射原理，在观测窗口可以观测到触针尖端的实像和虚像，当两像尖端接触时，在测微圆环上可读出触针接触水面时的高度。,电子传感器法,通过电子（电感式、光电式或电容式）传感器不仅可以提高静力水准的读数精度，而且可实现测量的自动化。,36,第,4,节 液体静力水准测量,目视法读数静力水准仪,P16,37,第,4,节 液体静力水准测量,接触法读数静力水准仪,38,第,4,节 液体静力水准测量,传感器静力水准测量系统,39,第,4,节 液体静力水准测量,电感式液体静力水准仪,40,第,4,节 液体静力水准测量,误差分析,连通管中液体不能残存气泡，否则测量结果将有粗差；,如几何水准测量一样，液体静力水准仪也存在零点差，交换两台液体静力水准仪的位置可以消除其影响；,温度差影响；,气压差影响；,液面到标志高度量测误差；,液体蒸发影响；,液体弄脏影响；,仪器搁置误差；,仪器倾斜误差影响；,仪器结构变化影响等。,41,液体静力水准观测技术要求（,mm,）,等级,仪器类型,读数方式,二次观测高差较差,环线或附合路线闭合差,特级,封闭式,接触式,0.1,0.1n,一级,封闭式、敞口式,接触式,0.3,0.3n,二级,敞口式,目视式,1.0,1.0n,三级,敞口式,目视式,3.0,3.0n,注：,n,为测段的测站数,第,4,节 液体静力水准测量,42,作业要求,（,1,）观测前向连通管充水时，不得将空气带入。,（,2,）连通管应平放在地面上，当通过障碍物时，应防止连通管在垂直方向出现,形而形成滞气“死角”。连通管任何一段的高度都应低于蓄水罐底部，但最低不宜低于,20cm,。,（,3,）观测时间应选在气温最稳定的时段，观测读数应在液体完全呈静态下进行。,（,4,）测站上安置仪器的接触面应清洁、无灰尘杂物。仪器对中误差不应大于,2mm,，倾斜度不应大于,10,。使用固定式仪器时，应有校验安装面的装置，校验误差不应大于,0.5mm,。,（,5,）宜采用两台仪器对向观测，条件不具备时可采用一台仪器往返观测。每次观测，可取,23,个读数的中数作为一次观测值。读数较差限值视读数设备精度而定，一般为,0.020.04mm,。,第,4,节 液体静力水准测量,43,2-5,垂直位移测量成果处理,一、编写沉降观测成果表,二、观测点平面分布及沉降展开图,三、荷载,-,时间,-,沉降曲线图,四、等沉降曲线图,第二章 垂直位移监测技术,44,例：房山大楼沉降观测成果表（一）,沉降,观测点,观测,时间,1,2,与基准点高差,(cm),本次沉降,(mm),累积沉降,(mm),与基准点高差,(cm),本次沉降,(mm),累积沉降,(mm),2006.07.28,47.367,0,0,47.358,0,0,2006.08.08,47.367,0,0,47.358,0,0,2006.08.18,47.366,-0.01,-0.01,47.357,-0.01,-0.01,2006.08.28,47.366,0,-0.01,47.357,