【文章內(nèi)容簡介】 、中點(diǎn)、轉(zhuǎn)角處布置監(jiān)測點(diǎn)，并沿著建筑物的周邊每隔 10— 20 米布置一個(gè)，設(shè)置有沉降縫的建筑物，或者在新建與原有建筑物的連接處，應(yīng)在其兩側(cè)或伸縮縫的任一側(cè)布置監(jiān)測點(diǎn)。對(duì)于寬度大于 15 米的建筑物，若其內(nèi)部有承重墻或支柱，應(yīng)盡可能地布置監(jiān)測點(diǎn)。為了查明建筑基礎(chǔ)縱橫向的彎曲和曲折，在其縱橫線上也應(yīng)埋設(shè)監(jiān)測點(diǎn) 。 （ 2）對(duì)于一般的工業(yè)建筑物，監(jiān)測點(diǎn)應(yīng)布置在柱子基礎(chǔ)上，另外，在主要設(shè)備基礎(chǔ)的四周，以及動(dòng)載荷四周和地質(zhì)條件不良的地方，也要布置監(jiān)測點(diǎn) 。 （ 3）對(duì)于高層建筑物，鑒于其層數(shù)多、載荷大、重心高、基礎(chǔ)深等特點(diǎn)，除了進(jìn)行基礎(chǔ)沉降觀測之外，還要進(jìn)行建筑物上部的傾斜于風(fēng)振觀測。在開挖基坑過程中為了監(jiān)測地基的回彈情況，還應(yīng)在施工之前布設(shè)地基回彈監(jiān)測點(diǎn)，布設(shè)位置要根據(jù)基坑的形狀及開挖規(guī)模，力求均勻地控制地基土的回彈量和變化規(guī)律，一般沿基坑縱橫中心軸線及其他重要位置成對(duì)稱布置，并在基坑外一定范圍內(nèi)布設(shè)部分測點(diǎn)。點(diǎn)距一般為 1015 米，也可根據(jù)需要而定。 大壩變形監(jiān)測點(diǎn) 6 大壩變形觀測點(diǎn)布置時(shí) 應(yīng)視大壩類型和觀測內(nèi)容來確定。鋼筋混凝土構(gòu)筑的大壩為重力壩；而由土石堆成面上澆注混凝土的大壩，稱為土石壩。通常要進(jìn)行垂直位移和水平位移兩項(xiàng)觀測垂直位移監(jiān)測點(diǎn)的布置應(yīng)依據(jù)大壩基礎(chǔ)的地質(zhì)條件、壩體結(jié)構(gòu)、內(nèi)部應(yīng)力的分布情況以及便于觀測等因素，將基礎(chǔ)沉降監(jiān)測點(diǎn)布置在基礎(chǔ)廊道的中心線與每個(gè)壩段中心線的交點(diǎn)處，原則上每一個(gè)壩段布設(shè)一點(diǎn)。對(duì)于重點(diǎn)壩段，除了在基礎(chǔ)廊道內(nèi)每個(gè)壩段增加一個(gè)監(jiān)測點(diǎn)外還應(yīng)在橫向廊道或?qū)捒p內(nèi)增設(shè)一些監(jiān)測點(diǎn)，以便同時(shí)測定基礎(chǔ)的沉降量和轉(zhuǎn)動(dòng)變形量。為測定壩體上下游兩側(cè)點(diǎn)的高差變化情況，應(yīng)沿某些壩段的中心 線在距上下游面 1米處的壩面上，各埋設(shè)一個(gè)監(jiān)測點(diǎn)。 水平位移觀測內(nèi)容通常包括如下 3個(gè)方面： （ 1） 大致在同一高程面上不同點(diǎn)位在垂直于壩的縱向軸線方向上的水平位移； （ 2）在同一鉛垂線的不同高程面上的水平位移 ； （ 3）任意點(diǎn)在任意方向上的水平位移 。 對(duì)于直線型壩段的混凝土壩和土石壩的軸線水平位移觀測，通常在壩頂面上采用視準(zhǔn)線法和激光準(zhǔn)直法。 混凝土重力壩多在不同高處的廊道里采用引張線法，土石壩很少設(shè)有廊道，所有觀測線均設(shè)在壩面上，而且將水平位移與垂直位移的觀測標(biāo)志設(shè)置在一起。非直線型壩段和壩的其他部位的壩段，多 采用前方交會(huì)法測定水平位移。將觀測點(diǎn)設(shè)在基礎(chǔ)差、構(gòu)造單薄的壩段及下游面得不同高度處。 混凝土壩受水的水平推力及壓力，除了使大壩相對(duì)壩軸線向下游 水平位移之外，在鉛垂方向不同高度也產(chǎn)生水平位移，使壩體產(chǎn)生撓度。 控制點(diǎn)布置 控制點(diǎn)根據(jù)功能不同，分為基準(zhǔn)點(diǎn) 、 工作基點(diǎn)和變形觀測點(diǎn)。 基準(zhǔn)點(diǎn) 要求建立在變形區(qū)以外的穩(wěn)定地區(qū)，同大地測量點(diǎn)相比較，要求具有更高的穩(wěn)定性。其平面控制一般有強(qiáng)制歸心裝置。選擇基準(zhǔn)點(diǎn)的關(guān)鍵是要求其“固定”，即它本身沒有位移。工程建筑物興建后，其周圍地區(qū)的受力情況是：隨著離開它的水 平距離和垂直距離的改變而變化：離開建筑物越遠(yuǎn)，深度越大，地基受力越小，直至一定的范圍以外，這種影響完全消失。應(yīng)此，從理論上講，由工程建筑物的興建而產(chǎn)生的變形時(shí)有一定范圍的。只要將其基準(zhǔn)點(diǎn)選擇在這種范圍之外，即可滿足固定的要求。應(yīng)此，為了達(dá)到使基準(zhǔn)點(diǎn)穩(wěn)定的要求，可有兩種方法：一是遠(yuǎn)離建筑物，二是深埋。然而在實(shí)際工作中，基準(zhǔn)點(diǎn)的布設(shè)應(yīng)根據(jù)具體的實(shí)際情況，全面地考慮。因?yàn)槿绻捎眠h(yuǎn)設(shè)的方法，會(huì)使得觀測路線增長或網(wǎng)的規(guī)模加大，這樣就會(huì)加大了測量工作量，擴(kuò)大了誤差的累積效應(yīng)，所測得的位移值的可靠程度就小，這對(duì)于變形監(jiān) 測來說是致命的，因?yàn)樽冃伪O(jiān)測的基本 7 特點(diǎn)是重復(fù)觀測的精度要求高：如果采用深埋，則會(huì)增加人力和物力的耗費(fèi)。在變形監(jiān)測的實(shí)踐中，有時(shí)在觀測點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)之間需增加工作基點(diǎn)作為種過渡點(diǎn)。 工作基點(diǎn) 要求這些點(diǎn)在觀測期間穩(wěn)定不變，測定變形點(diǎn)時(shí)可作用高程坐標(biāo)的傳遞點(diǎn)。同基準(zhǔn)點(diǎn)一樣，其平面控制宜強(qiáng)制歸心。工作基點(diǎn)布設(shè)應(yīng)遵循的基本原則：變形速度小，且與觀測點(diǎn)之間的距離較近。另外，還應(yīng)顧及便于觀測以及與固定基點(diǎn)的聯(lián)測，即工作基點(diǎn)的承上啟下作用。在實(shí)際工作時(shí)，可以用工作基點(diǎn)作為過渡性的基點(diǎn)來測定測點(diǎn)相對(duì)于工作基點(diǎn)的位移， 我們稱之為“測點(diǎn)觀測”。在計(jì)算時(shí)，則利用基點(diǎn)觀測的成果對(duì)測點(diǎn)觀測的成果加以改正，最終求出觀測點(diǎn)相對(duì)于固定基點(diǎn)的位移。 采用增設(shè)工作基點(diǎn)的方法可以克服深埋和遠(yuǎn)設(shè)帶來的不利影響，因?yàn)椋阂环矫嬗捎谧冃嗡俣刃?，則基點(diǎn)觀測的間隔可以相對(duì)地拉長，從而減少了工作量，工作量的 減少又可以對(duì)基點(diǎn)觀測施以較高的精度：另一方面，由于它離觀測點(diǎn)近，測點(diǎn)觀測的工作量和誤差累積都較小。 變形點(diǎn) 直接埋設(shè)在變形體上，點(diǎn)位應(yīng)設(shè)在能反映變形體特征的特征部位，不但要求牢固便于觀測而且要求形式美觀，結(jié)構(gòu)合理，不破壞變形體的外觀與使用。 變形點(diǎn)直接布設(shè)在變形體上，用以測定變形體變形值的點(diǎn)。在整個(gè)觀測與分析過程中，其位置變化被看成是變形體形變的真實(shí)反映，可以說監(jiān)測點(diǎn)與變形體的關(guān)系如同樣本與母體的關(guān)系。對(duì)監(jiān)測點(diǎn)的觀測實(shí)際上是對(duì)變形體的一次抽樣。在統(tǒng)計(jì)理論中，對(duì)于樣本的最基本的要求是它應(yīng)具有充分的代表性。具體到監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)，應(yīng)遵循以下幾個(gè)基本的原則： （ 1）有足夠數(shù)量的點(diǎn)數(shù) ； （ 2）應(yīng)考慮特征點(diǎn)，即能控制整個(gè)建筑物變化的點(diǎn)和重要部位上的點(diǎn) ； （ 3） 應(yīng)與變形體緊密結(jié)合在一起 ； 水平變形監(jiān)測控制網(wǎng) 變形監(jiān)測網(wǎng)的特點(diǎn) 工程測量控制網(wǎng)建 立時(shí)，保證網(wǎng)點(diǎn)之間的相對(duì)精度至關(guān)重要。而變形監(jiān)測網(wǎng)的布網(wǎng)目的是為了測定網(wǎng)點(diǎn)的變形，網(wǎng)點(diǎn)之間的相對(duì)精度不是最重要的。由于布網(wǎng)的目的不同，影響網(wǎng)質(zhì)量的因素也就不同，比如大氣折光和系統(tǒng)誤差對(duì)工程測量控制網(wǎng)的影響很大，而對(duì)變形網(wǎng)的影響不是最重要的。在變形觀測中只要保證監(jiān)測儀器和人員相對(duì)不變，計(jì)算過程中上述影響可以相互抵消，使變形不受這些誤差影響。 首級(jí)網(wǎng)的精度相對(duì)較高，基準(zhǔn)點(diǎn)一般應(yīng)建立在變形體以外的穩(wěn)定區(qū)域，特別是網(wǎng)址 8 的起算點(diǎn)一點(diǎn)要建立在基巖基礎(chǔ)上，以便于發(fā)現(xiàn)其他點(diǎn)位移，工作基點(diǎn)可以布設(shè)在變形區(qū)。 變形網(wǎng)的網(wǎng)址應(yīng)在 現(xiàn)有的人力、物力、財(cái)力的基礎(chǔ)上盡可能的具有發(fā)現(xiàn)監(jiān)測點(diǎn)位移的精度、靈敏度和可靠性，看其指標(biāo)能否滿足變形監(jiān)測相應(yīng)的要求。 變形網(wǎng)的邊長一般較短，但精度高，一般情況下需要強(qiáng)制歸心；變形網(wǎng)要求通視條件好，而不過于要求網(wǎng)形的構(gòu)成；對(duì)變形網(wǎng)來說，多余觀測冗余多。 變形監(jiān)測控制網(wǎng)的建立原則 首先應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)單位和用戶對(duì)實(shí)施監(jiān)測物的精度要求，結(jié)合施工單位的儀器設(shè)備，制定平面測量的等級(jí)。然后充分考慮工程各部施工放樣需要，點(diǎn)位不與工程建筑物發(fā)生沖突，使用方便，點(diǎn)位便于長期保存等方面情況下交替進(jìn)行圖上和實(shí)地選點(diǎn)，構(gòu)造網(wǎng)形 ，確定點(diǎn)位測量的實(shí)方案。其次，點(diǎn)位確定后，可以根據(jù)點(diǎn)與點(diǎn)之間的通視情況構(gòu)成網(wǎng)形，擬定圖中的角度和邊長觀測量，進(jìn)而可以用專有的軟件進(jìn)行精度的估算和觀測量優(yōu)化，通常是邊角全測網(wǎng)開始優(yōu)化計(jì)算，若計(jì)算結(jié)果的冗余過大，刪掉一些通視條件不好的，邊長過長，豎直角過大的邊和相應(yīng)的角度，再進(jìn)行估算。直至點(diǎn)位精度滿足要求，工作量又相對(duì)較小。 導(dǎo)線控制網(wǎng) 精密導(dǎo)線測量是一種最常見的變形監(jiān)測控制方法，廣泛應(yīng)用于工礦區(qū)和城鎮(zhèn)區(qū)的建筑物、水利水電工程的大壩等變形監(jiān)測中。導(dǎo)線控制網(wǎng)具有點(diǎn)位分布均勻、便于加密控制重要變形部位、施 測方法簡便等優(yōu)點(diǎn)。但是量邊工作量較大，角度觀測也容易受旁折光的影響。為此，可布設(shè)成類似于高能物理加速器工程中的測高直伸環(huán)形網(wǎng)，通過測量狹長三角形的邊長和高的途徑，間接提高測角精度。 為了提高觀測精度，除了應(yīng)盡量加大視線長度外，還要注意避免視線過于接近建筑物 ， 以減弱旁折光的影響。該方法的精度顯然取決于量邊的精度。 視準(zhǔn)線法變形監(jiān)測控制網(wǎng) 這種監(jiān)測控制網(wǎng)一般在規(guī)整的建筑區(qū)和直線型短壩變形監(jiān)測時(shí)使用，其布網(wǎng)工程量和野外觀測工作量都比較小，在壩面或壩頂上所布設(shè)的視準(zhǔn)線的延長線上，選擇地基穩(wěn)定的地方設(shè)置觀測 墩和照準(zhǔn)目標(biāo)，可以加強(qiáng)對(duì)測站及后視點(diǎn)穩(wěn)定性的檢驗(yàn)。監(jiān)測點(diǎn)間隔應(yīng)根據(jù)需要確定，一般在 1020 之間。且在布設(shè)監(jiān)測點(diǎn)時(shí)，應(yīng)使各排視準(zhǔn)線上的點(diǎn)位相互錯(cuò)開，以便進(jìn)行全面監(jiān)測。 引張線法控制網(wǎng) 對(duì)于直線型混凝土大壩壩體廊道內(nèi)布設(shè)的監(jiān)測點(diǎn)，可采用引張線法進(jìn)行水平位移觀測。與壩面上的視準(zhǔn)線類似，廊道內(nèi)的引張線業(yè)需要測定端點(diǎn)的位移值。以便在引張線 9 端點(diǎn)不穩(wěn)定的情況下，對(duì)監(jiān)測點(diǎn)的位移值加以改正。 在廊道內(nèi)測定引張線端點(diǎn)的位移值，一般是在其附近設(shè)置倒垂線，在壩體上鉆孔直到穩(wěn)定的基巖上。然后在孔底錨以下不銹鋼絲， 在上部使用浮托裝置，將鋼絲垂直扎緊。這樣，在廊道內(nèi)就建立了基準(zhǔn)點(diǎn)，根據(jù)此點(diǎn)測定引張線端點(diǎn)的位移值。 三角測量控制網(wǎng) 三角測量控制網(wǎng)事大面積變形監(jiān)測的最有效的控制方法。鑒于變形監(jiān)測控制網(wǎng)的邊長較短，控制范圍較小，精度要求較高，所布設(shè)的三角測量控制網(wǎng)的網(wǎng)形結(jié)構(gòu)應(yīng)力求少而精。一般以大地四邊形或中點(diǎn)多邊形最為常用，有時(shí)由于條件限制也可以采用單三角鎖。 GPS 變形監(jiān)測網(wǎng)基準(zhǔn)設(shè)計(jì) GPS 技術(shù)用于變形測量，所解算出的基線向量是屬于 wgs84 坐標(biāo)系的三維坐標(biāo)差。實(shí)際需要的點(diǎn)位坐標(biāo)可以是 wgs84 坐 標(biāo)系的坐標(biāo)，也可能是國家坐標(biāo)系或地方獨(dú)立坐標(biāo)系的坐標(biāo)。所以，在 GPS 變形監(jiān)測網(wǎng)的基準(zhǔn)設(shè)計(jì)時(shí)，必須明確 GPS 成果所采用的坐標(biāo)系統(tǒng)和起算數(shù)據(jù)，即明確 GPS變形監(jiān)測網(wǎng)所采用的基準(zhǔn)。 GPS 網(wǎng)的基準(zhǔn)與常規(guī)測量的基準(zhǔn)一樣包括位置基準(zhǔn)、方位基準(zhǔn)和尺度基準(zhǔn)。位置基準(zhǔn)由起算的 GPS點(diǎn)的坐標(biāo)確定，而方位基準(zhǔn)和尺度基準(zhǔn)分別由 GPS 基線向量的方位和距離確定。 GPS 測量的結(jié)果是三維坐標(biāo)，位置基準(zhǔn)有 3個(gè)，方位基準(zhǔn)有三個(gè)，尺度基準(zhǔn)一個(gè)。如果以固定的基準(zhǔn)點(diǎn)作為 GPS 網(wǎng)的起算數(shù)據(jù)，則在基準(zhǔn)設(shè)計(jì)時(shí)，至少應(yīng)當(dāng)選擇 3 個(gè)穩(wěn)定的基準(zhǔn)點(diǎn)。為了增加 GPS變形監(jiān)測網(wǎng)的可靠性，一般應(yīng)選擇 45 個(gè)穩(wěn)定的基準(zhǔn)點(diǎn)。 對(duì)于 GPS 變形監(jiān)測網(wǎng)坐標(biāo)系的選擇，如果選擇 wgs84 坐標(biāo)系，在進(jìn)行 GPS 網(wǎng)設(shè)計(jì)時(shí)，最好能聯(lián)測附近的高精度的國家 GPS 點(diǎn)，如果附近沒有高精度的國家 GPS 點(diǎn)，則每期的 GPS 觀測結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)，都應(yīng)以第一期的基準(zhǔn)點(diǎn)的坐標(biāo)為基準(zhǔn)。如果選擇國家坐標(biāo)系或地方獨(dú)立坐標(biāo)系，則基準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)同時(shí)具有國家坐標(biāo)系或地方獨(dú)立坐標(biāo)系的坐標(biāo)值，以便將 GPS 觀測結(jié)果進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，將各點(diǎn)的 wgs84 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為國家坐標(biāo)系或地方獨(dú)立坐標(biāo)系。 GPS 測量所得的高程為 wgs84 坐標(biāo)系中的 大地高。在實(shí)際變形監(jiān)測工作中可以按大地高進(jìn)行變性分析。如果實(shí)際應(yīng)用中采用水準(zhǔn)高程，在 GPS 網(wǎng)的基準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)同時(shí)測定其水準(zhǔn)高程，以便將 GPS 高程通過曲面擬合準(zhǔn)換為水準(zhǔn)高程。 GPS 變形監(jiān)測網(wǎng)網(wǎng)型設(shè)計(jì) 由于 GPS 同步觀測不要求點(diǎn)間通視，故 GPS網(wǎng)設(shè)計(jì)具有較大的靈活性。 根據(jù)不同的精度要求， GPS 網(wǎng)的網(wǎng)型布設(shè)通常有點(diǎn)連式、邊連式及邊點(diǎn)混合連接等幾種基本方式。 GPS 觀測中 ， 3 臺(tái)或 3 臺(tái)以上接收機(jī)同步觀測獲得的基線向量構(gòu)成同步環(huán)。 10 固所謂點(diǎn)連接、邊連接等方式都是指同步環(huán)之間的連接。 點(diǎn)連式是指相鄰?fù)綀D形之間僅有一個(gè) 公共點(diǎn)的連接，而邊連式的同步圖形之間由一條公共基線連接。顯然，邊連式有較多的重復(fù)邊和非同步圖形閉合條件，網(wǎng)型幾何強(qiáng)度和可靠性比點(diǎn)連式要高，故 GPS 變形監(jiān)測網(wǎng)多采用邊連式的網(wǎng)型。 對(duì)于設(shè)計(jì)出的 GPS 網(wǎng)型，要依據(jù)接受機(jī)的觀測精度和網(wǎng)型結(jié)構(gòu)，進(jìn)行精度預(yù)計(jì)，同時(shí)給出該網(wǎng)形的可靠性指標(biāo)，求出最弱點(diǎn)點(diǎn)位中誤差?？紤]到觀測時(shí)段數(shù)，最后優(yōu)化出精度能滿足要求、工作量最省的方案。 3 變形監(jiān)測技術(shù) 所謂變形監(jiān)測， 就是利用測量儀器及其他專用儀器和方法對(duì)變形體的變形現(xiàn)象進(jìn)行監(jiān)視、觀測的工作。其任務(wù)是確定在各種荷載和外力作用下，變形 體的形狀、大小及位置變化的空間狀態(tài)和時(shí)間特征。通常，變形監(jiān)測的對(duì)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。其中對(duì)重要建 (構(gòu) )筑物在各種應(yīng)力作用下的變形監(jiān)測是判別結(jié)構(gòu)是否安全的重要手段，其成果也是驗(yàn)證設(shè)計(jì)理論和檢驗(yàn)施工質(zhì)量的重要資料。由于工程測量學(xué)是研究工程建設(shè)在勘測、施工和管理階段所進(jìn)行的各種測量工作的學(xué)科，因而在工程領(lǐng)域，也常把變形測量作為工程測量的一個(gè)重要組成部分。 隨著科學(xué)技術(shù)與工業(yè)化大生產(chǎn)的發(fā)展，以及人口的急劇增長，必然要求加速物質(zhì)和能源的生產(chǎn)，導(dǎo)致各種工程規(guī)模越來越大，工 程費(fèi)用越來越高，工程要求也越來越精密，而一旦由于某種原因引起工程災(zāi)害，其所造成的損失程度也將越來越嚴(yán)重，因此，準(zhǔn)確地了解這種變形顯得越來越重要。同時(shí)人類為了實(shí)現(xiàn)預(yù)測和防治工程災(zāi)害的目的。 變形監(jiān)測的目的 變形監(jiān)測的目的，在于獲得被研究對(duì)象在變形過程中有關(guān)變形大小的一切資料，分析研究這些資料可以監(jiān)視地表變形和工程建 (構(gòu) )筑物的運(yùn)營狀況。根據(jù)變形監(jiān)測資料，還可檢驗(yàn)設(shè)計(jì)理論是否正確，提供設(shè)計(jì)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。促使變形監(jiān)測的理論、方法和儀器手段得了快速發(fā)展 。 3. 2 變形監(jiān)測的對(duì)象和內(nèi)容 變形監(jiān)測對(duì)象是多種多樣的，大致可概括為三類 :地表變形、工程建 (構(gòu) )筑物變形和大型精密設(shè)施的變形。地表變形，可以是自然原因產(chǎn)生，即板塊運(yùn)動(dòng)、地球內(nèi)部巖漿活動(dòng)等，也可能是人工的原因。而工程建 (構(gòu) ) 筑物有各種不同類型，如 :水利水電樞紐工程、橋梁、高層建筑、冶煉設(shè)施、精密輸送帶、尾砂壩、井塔和井架、架空索道、擋土墻、地下井巷、隧洞等等。大型精密