【正文】 測。監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計原則可歸納為 5 條 — 可靠性原則、多層次監(jiān)測原則、重點(diǎn)監(jiān)測關(guān)鍵區(qū)的原則、方便實(shí)用原則、經(jīng)濟(jì)合理原則 [11]。河南城建學(xué)院本科畢業(yè)論文 第 四 章 工程安全 監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)置 14 第 四 章 工程安全 監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)置 安全監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)置的必要性 在工程中，由于地質(zhì)條件、荷載條件、材料性質(zhì)、施工條件和外界其它因素的復(fù)雜影響，很難單純從理論上預(yù)測工程中可能遇到的問題，而且，理論預(yù)測值還不能全面而準(zhǔn)確地反映工程的各種變化 [10]。 本章小 結(jié) 以上簡要介紹了一些常用儀器的用途、使用方法和注意事項(xiàng)，從中可以看出，除了經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀外，其余的儀器都需要設(shè)置在混凝土或土體中，總與水有接觸，防水處理的好壞，會直接影響到測量結(jié)果，所以儀器本身和傳輸線的防水是個關(guān)鍵；由于工程現(xiàn)場條件復(fù)雜，測試點(diǎn)極易受到破壞。在使用中，多個靜力水準(zhǔn)儀的容器用通液管聯(lián)接，每一容器的液位由磁致伸縮式傳感器測出，傳感器的浮子位置隨液位的變化而同步變化，由此可測出各測點(diǎn)的液位變化量。 孔隙水壓力計圖示見圖 。 當(dāng)被測結(jié)構(gòu)物內(nèi)土應(yīng)力發(fā)生變化時，土壓力計感應(yīng)板同步感受應(yīng)力的變化，感應(yīng)板將會產(chǎn)生變形，變形傳遞給振弦轉(zhuǎn)變成振弦應(yīng)力的變化，從而改變振弦的振動頻率。 土壓力 計 圖 土壓力計 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)論文 第三章 安全監(jiān)測儀器 12 土壓力計圖示見圖 。 3）設(shè)置棱鏡常數(shù)。 4）距離測量 照準(zhǔn)目標(biāo)棱鏡中心，按測距鍵，距離測量開始，測距完成時顯示斜距、平距、高差。 測距前須將棱鏡 常數(shù)輸入儀器中，儀器會自動對所測距離進(jìn)行改正。 2）設(shè)置 A 方向的水平度盤讀數(shù)為 0176。全站儀圖示見圖 。利用測量機(jī)器人進(jìn)行工程建 筑物的自動化變形監(jiān)測，在工程建（構(gòu)）筑物的變形自動化監(jiān)測方面，測量機(jī)器人正漸漸成為首選的自動化測量技術(shù)設(shè)備。在實(shí)際的監(jiān)測項(xiàng)目中，充分結(jié)合各種監(jiān)測法的優(yōu)點(diǎn)，合理配置各種安全監(jiān)測儀器，會使安全監(jiān)測的效果更加明顯。比如采 GPS和高精度全站儀進(jìn)行平面控制網(wǎng)測量，進(jìn)行聯(lián)合平差。由于受到各種條件的限制（穩(wěn)定的數(shù)據(jù)鏈路、復(fù)雜的軟件系統(tǒng)以及昂貴的硬件設(shè)備等），目前的 GPS 系統(tǒng)一般為非實(shí)時的監(jiān)測系統(tǒng)，并且利用多歷元的觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行解算和后處理。在虎門大橋建成通車后，為了掌握懸索橋在實(shí)際運(yùn)行中的變形和應(yīng)力變化規(guī)律并積累相關(guān)數(shù)據(jù)，進(jìn)一步對大橋的安全特性進(jìn)行評價， 采用 GPS 測量懸索橋的動態(tài)三維位移，實(shí)時得到橋梁的線型狀況和變形規(guī)律。 GPS 作為一種新方法，由于其硬件和軟件的發(fā)展與完善，特別是高采樣率（目前有的已高達(dá) 20Hz） GPS 接收機(jī)的出現(xiàn)，在大型結(jié)構(gòu)物動態(tài)特性和變形監(jiān)測方面已表現(xiàn)出其獨(dú)特的優(yōu)越性。自從 20 世紀(jì) 80 年代以來，尤其是進(jìn)入 90 年代后， GPS 衛(wèi)星定位和導(dǎo)航技術(shù)與現(xiàn)代通信技術(shù)相結(jié)合，在空間定位技術(shù)方面引起了革命性的變化。 攝影測量方法適用范圍包括如下幾個方面： ① 變形測量，包括房屋、橋梁、 井筒、井架、隧道及各種工業(yè)構(gòu)筑物和地下工程的變形測量； ② 文物考古中發(fā)掘現(xiàn)場測繪等； ③ 露天礦、隧道斷面驗(yàn)收測量，物料（如煤堆）體積測量，露天邊坡及取土場穩(wěn)態(tài)監(jiān)測； ④ 塌陷區(qū)測量。航空攝影測量一般只適于大面積的地表變形測量。如地震監(jiān)測、邊坡監(jiān)測，也可用于大型構(gòu)筑物的測量，如水壩、碼頭等。近 10 年發(fā)展起來的空間對地觀測遙感新技術(shù)一合成孔徑雷達(dá)干涉測量，在監(jiān)測地震變形、火山地表移動、冰川漂移、地面沉降、山體滑坡等方面，其試驗(yàn)成果的精度可達(dá)厘米或毫米級，表現(xiàn)出了很強(qiáng)的技術(shù)優(yōu)勢，但精密水準(zhǔn)測量依然是高精度高程信息獲取的主要方法。通常是通過對被研究對象的不同離散時刻點(diǎn)進(jìn)行觀測，這時，把對象作靜態(tài)系統(tǒng)看待，然后由多個時刻的觀測結(jié)果，再來研究其運(yùn)動的動態(tài)過程。從歷次測量結(jié)果的比較中了解變形隨時間發(fā)展的情況。大型精密設(shè)施，如：粒子加速器等科學(xué)設(shè)施以及軍事設(shè)施中的各種設(shè)備、導(dǎo)軌等往往也是變形監(jiān)測的重要對象 [7]。根據(jù)變形監(jiān)測資料，還可檢驗(yàn)設(shè)計理論是否正確，提供設(shè)計并修改所需的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，如巖體地下工程監(jiān)測，是實(shí)現(xiàn)信息化施工的重要手段。因此，準(zhǔn)確地了解這種變形顯得越來越重要。通常，變形監(jiān)測的對象分為全球性或區(qū)域性的變形研究，以及工程和局部性變形研究。 ③ 研究了幾種安全監(jiān)測技術(shù)。 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)論文 第一章 緒論 4 課 題的來源及主要研究內(nèi)容 本論文依托平頂山水庫工程一 安全自動監(jiān)測系統(tǒng)在 白龜山水庫泄洪 閘站工程的應(yīng)用 ，側(cè)重實(shí)踐，結(jié)合理論分析，就運(yùn)用高精度、智能化的先進(jìn)儀器設(shè)備進(jìn)行大型構(gòu)筑物變形監(jiān)測數(shù)據(jù)采集，解決實(shí)踐中出現(xiàn)的一些的技術(shù)問題進(jìn)行探討研究，力爭得出一些有益的結(jié)論。在國內(nèi)已有運(yùn)用 GPS、全站儀、水準(zhǔn)儀等儀器設(shè)備進(jìn)行大型構(gòu)筑物變形監(jiān)測的案例。一般是埋入式混凝土應(yīng)變計和鋼筋計，配備綜合測試儀可顯示應(yīng)變值、溫度值。 GPS 變形監(jiān)測主要有如下優(yōu)點(diǎn)：① 精度較高，在基線長度大于 l0km時，河南城建學(xué)院本科畢業(yè)論文 第一章 緒論 3 其相對精度可達(dá)到 106～ 107，明顯優(yōu)于傳統(tǒng)大地測量監(jiān)測技術(shù)；② 監(jiān)測不受天氣條件限制，可以進(jìn)行全天候監(jiān)測；③ 監(jiān)測、記錄、計算全自動完成，確保了監(jiān)測成果的客觀性及可靠性，同時大大減小了監(jiān)測人員的勞 動強(qiáng)度；④ 監(jiān)測點(diǎn)之間不需通視，選點(diǎn)不受地形條件限制；⑤ 監(jiān)測點(diǎn)的三維坐標(biāo)可以同時測定；⑥ 其建網(wǎng)費(fèi)用約為常規(guī)大地測量技術(shù)建網(wǎng)費(fèi)用的 1/6～ 1/3。近幾年發(fā)展起來的數(shù)字?jǐn)z影測量技術(shù)，也在建筑物及滑坡等變形監(jiān)測中得到了成功的應(yīng)用并顯示出 良好的應(yīng)用前景。其優(yōu)點(diǎn)：① 能夠提供變形體整體的變形狀態(tài)；② 適用于不同的監(jiān)測精度要求、不同形式的變形體和不同的監(jiān)測環(huán)境；③ 可以提供絕對變形信息但外業(yè)工作量大，布點(diǎn)受地形條件影響，不易實(shí)現(xiàn)自動化監(jiān)測。即便如此，國外對大型構(gòu)筑物變形監(jiān)測和控制技術(shù)的研究還在繼續(xù)，這是由于影響大型構(gòu)筑物變形的因素多而復(fù)雜，不斷出現(xiàn)的新結(jié)構(gòu)、新技術(shù)、新工藝的大型構(gòu)筑物也對變形監(jiān)測和控制提出了更高的要求 [5]。河南城建學(xué)院本科畢業(yè)論文 第一章 緒論 2 張石高速公路某連拱隧道為雙向四車道雙連拱隧道，地質(zhì)條件差，地下水豐富，為此，在施工過程中對隧道變形進(jìn)行了全過程的現(xiàn)場監(jiān)測，并及時反饋到設(shè)計施工中去，指導(dǎo)施工，并針對隧道變形情況提出了相應(yīng)的工程措施，確保工程質(zhì)量和安全。在大型橋梁的建設(shè)工程中，也不乏橋毀人亡的重大事故。因此，對大型構(gòu)筑物外部變形和內(nèi)部變形的研究已成為工程安全監(jiān)測和安全管理工作中極其重要的組成部分 [4]。但是，目前人們對各類工程所需的地質(zhì)條件、水文情況、自然環(huán)境因素影響的客觀規(guī)律在認(rèn)識上還有一定的局限性，尤其 是在某些不利地質(zhì)條件下進(jìn)行設(shè)計與施工，這些都使工程建設(shè)的各環(huán)節(jié)包含著一定的風(fēng)險因素，其工作性態(tài)和安全狀況隨時都在變化。 關(guān)鍵詞： 安全監(jiān)測，大型構(gòu)筑物，土壓力計，靜力水準(zhǔn)儀，全站儀 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)論文 摘要 II Safety monitoring technology in a large engineering structures Abstract: Deformation monitoring is an important measure for huge building to ensure their quality and security, and as an important part in the construction and management system. The new structure, new technique, new material appeared continuously, it puts forward the higher request towards deformation monitoring and control of huge building, not only need to monitor its outer deformation but also need to monitor its inside deformation and stress state. In domestic, there are cases that apply GPS, total station and leveler on the deformation monitoring of huge building. Compare with abroad, the means of the deformation monitoring is backward, the level of automation is low. Therefore, study deeply to apply high accuracy and intelligent advance instruments, solve new technique problem in practice, and set up consummate deformation monitoring system is very important. This paper associates the practice of construction monitoring and control of Baiguishan reservoir sluice station of Pingdingshan, carrying on a research to the key technology problem of deformation monitoring of huge building by applying static water level, earth pressure。首先，研究了靜力水準(zhǔn)儀等先進(jìn)測量儀器在大型構(gòu)筑物變形監(jiān)測中的應(yīng)用情況，針對一些具體技術(shù)問題，得出一些有益結(jié)論，為使用高精度、智能化的先進(jìn)儀器設(shè)備進(jìn)行大型構(gòu)筑物變形監(jiān)測積累了一定經(jīng)驗(yàn) [2]。在國內(nèi)已有運(yùn)用 GPS技術(shù)、全站儀、水準(zhǔn)儀等儀器設(shè)備進(jìn)行大型構(gòu)筑物變形監(jiān)測的案例。不斷出現(xiàn)的新結(jié)構(gòu)、新技術(shù)、新工藝，對大型構(gòu)筑物變形監(jiān)測的精度、數(shù)據(jù)采集的時間間隔等都提出了更高的要求，不僅需要監(jiān)測其外部變形還要監(jiān)測其內(nèi)部變形和受力狀況 [1]。 本文結(jié)合平頂山白龜山水庫泄洪閘站監(jiān)測和控制實(shí)踐，對靜力水準(zhǔn)儀、土壓力計等運(yùn)用于大型構(gòu)筑物變形監(jiān)測中的一些關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究。 本文的研究工作，為深入開展大型構(gòu)筑物變形監(jiān)測技術(shù)研究提供參考。雖然人們可以精心設(shè)計、精心施工，確保工程質(zhì)量和提高工程的安全度，將失事概率減低到最小程度。第一，大量觀測資料是構(gòu)筑物工作性態(tài)的真實(shí)反映，可以驗(yàn)證設(shè)計參數(shù)與改進(jìn)設(shè)計，對新技術(shù)、新工藝、新材料的應(yīng)用情況進(jìn)行客觀評價；第二，可以判斷構(gòu)筑物運(yùn)行是否處于持續(xù)正常狀態(tài)，對不安全跡象和險情進(jìn)行診斷并采取措施予以 加固；第三，利用長期積累的觀測資料掌握變形的變化規(guī)律，對構(gòu)筑物的未來性態(tài)做出及時有效的預(yù)報，如果對 工程的環(huán)境監(jiān)測與險情預(yù)報到位、準(zhǔn)確且及時，往往可以防止重大事故的發(fā)生 。 1954 年建成的壩高 的法國馬爾巴塞雙曲拱壩，蓄 水后，左壩肩部分產(chǎn)生了不均勻變形和滑動，由于沒有必要的安全監(jiān)測設(shè)施，故在管理人員沒有絲毫的覺察下，于 1959 年 12 月 2 口突然潰決，短短 45 分鐘，使下游 8km處的一兵營500 名士兵幾乎全部喪生，距壩 l0km的一城鎮(zhèn)變成廢墟，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá) 6800 多萬美元。也有部分已建成的橋梁因施工監(jiān)測和控制不力，成橋運(yùn)營一段時間后，主梁線形呈波浪形或梁體出現(xiàn)裂紋，不但影響行車舒適，也留下外觀缺陷，有些橋梁需要投入巨資加固維修，有些橋梁提早報廢。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 國外，在大型構(gòu)筑物變形監(jiān)測和控制技術(shù)方面的研究和應(yīng)用起步較早，眾多發(fā)達(dá)國家已將變形監(jiān)測和控制納入常規(guī)施工管理工作中，監(jiān)測方法已從人工測量轉(zhuǎn)向自動監(jiān)測，并已形成了較完善的監(jiān)測和控制系統(tǒng)。常規(guī)地面測量，是采用經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀、全站儀等常規(guī)測量儀器測定點(diǎn)的變形值。近景攝影測量可在瞬間精確記錄下被攝物體的信息及點(diǎn)位關(guān)系；可用于規(guī)則、不規(guī)則或不可接觸物體的變形監(jiān)測；像片上的信息豐富、客觀而又可長期保存，有利于進(jìn)行變形的對比分析；監(jiān)測工作簡便、快速、安全。近年來，我國在利用 GPS進(jìn)行滑坡變形、大壩變形、礦區(qū)地面沉陷和地殼形變監(jiān)測等方面，做了大量的研究工作。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)力監(jiān)測采用的元件趨向于穩(wěn)定性好、數(shù)字化的智能弦式數(shù)碼應(yīng)變計，溫度修 正效果明顯，特別適合長期觀測。 隨看科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和對大型構(gòu)筑物變形監(jiān)側(cè)要求的不斷提高，變形監(jiān)側(cè)儀器、技術(shù)和方法的研發(fā)也在不斷地發(fā)展。研究運(yùn)用先進(jìn)儀器設(shè)備進(jìn)行大型構(gòu)筑物變形監(jiān)測數(shù)據(jù)采集的自動化、高精度和智能化，解決實(shí)踐中出現(xiàn)的一些新的技術(shù)問題， 依據(jù)現(xiàn)場采集的監(jiān)測信息對 大型構(gòu)筑物 的安全性及時作出預(yù)報， 具有重要的現(xiàn)實(shí)意義