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1、韩婷婷 鄂州职业大学建筑工程学院工程测量教研室 工程变形监测技术 项目一 水平变形监测 任务1. 水平变形监测的技术设计书编写 任务2. 水平变形监测控制网的建立 任务3. 水平变形监测方法 任务4：水平变形监测数据处理及技术总结 建筑物的水平位移 *3 建筑物的水平位移是指建筑物的整体平面移动 。 产生水平位移的原因主要是建筑物及其基础受 到水平应力的影响而产生的地基的水平移动。 适时监测建筑物的水平位移量，能有效地监控 建筑物的安全状况，并可根据实际情况采取适 当的加固措施。 *4 建筑物水平位移测量的基本原理 设建筑物某个点在第k次观测周期所得相应坐标为Xk、Yk， 该点的原始坐标为X0
2、、Y0，则该点的水平位移为： 某一时间段（t）内变形值的变化用平均变形速度来表示。 例如，在第n和第m观测周期相隔时间内，观测点的平均变形 速度等于： 若t时间段以月份或年份数表示时，则v均为月平均变化速 度或年平均变化速度。 任务3. 水平变形监测方法 *5 方法一：基准线法水平位移监测 方法二：交会法水平位移监测 方法三：精密导线法水平位移监测 方法四：全站仪法水平位移监测 一、基准线法的原理： 通过建筑物轴线或平行与建筑物轴线的固定不变的铅值平面为 基准面，根据它来测定建筑物的水平位移。 视准线法：由经纬仪的视准面形成基准面的基准线法。 激光准直法：通过激光经纬仪的激光束形成基准面的基准
3、线法 。 引张线法：通过拉直的钢丝的竖直面作为基准面来测定坝 体偏离值。 方法一：基准线法水平位移监测 该方法特别适用于直线形建筑物的水平位移监测，其类型主 要包括：视准线法、引张线法、激光准直法和垂线法等。 *7 1.视准线法 8 视准线法是基准线法测量的方法之一，它是利用经纬仪或视准 仪的视准轴构成基准线，通过该基准线的铅垂面作为基准面， 并以此铅垂面为标准，测定其他观测点相对于该铅垂面的水平 位移量的一种方法。 为保证基准线的稳定，必须在视准线的两端设置基准点或工作 基点。 视准线法所用设备普通，操作简便，费用少，是一种应用较广 的观测方法。 该方法同样受多种因素的影响，如：照准精度、大
4、气折光等， 操作不当时，误差不容易控制，精度会受到明显的影响。 *9 10 活动觇牌 *11 12 活动觇牌法观测时，在A点设置经纬仪，瞄准B点后固定照 准部不动。 在欲测点上放置活动觇牌，由A点观测人员指挥，B点操作 员旋动活动觇牌，使觇牌标志中心严格与视准线重合。 读取活动觇牌的读数，并与觇牌的零位值相减，就获得待 测点偏离AB基准线的偏移值。 转动觇牌微动螺旋重新瞄准，再次读数，如此共进行24 次，取其读数的平均值作为上半测回的成果 倒转望远镜，按上述方法测下半测回，取上下两半测回读 数的平均值为一测回的成果。 活动觇牌法测量 13 活动觇牌法观测的步骤 视准线端点架设好经纬仪，在另一端
5、点安置固定觇牌，经纬仪严格照准 固定觇牌中心，并固定仪器。 观测点上架好活动觇牌，经纬仪盘左位置，由观测员指挥点上操作员， 旋动觇牌中心线严格与视准线重合，读取测微器读数。操作员反方向导入 活动觇牌，使其中心线严格与视准线重合，读取测微器读数。以上是半测 回工作。转动经纬仪到盘右位置，重新严格照准B点觇牌，再重复盘左操 作步骤，完成一测回的观测工作。 第二测回开始，仪器应重新整平。根据需要，每个观测点需测量24个 测回。 一般说来，当用DJ1型经纬仪观测，测距在300m以内时，可测23测回 ，其测回差不得大于3mm，否则应重测。 2.引张线法： 14 所谓引张线，就是在两个工作基点间拉紧一根不
6、锈钢丝 而建立的一条基准线。以此基准线对设置在建筑上的变 形监测点进行偏离量的监测，从而可求得各测点水平位 移。 引张线法是精密基准线测量的主要方法之一，广泛应用 于各种工程测量。 前苏联较早将其应用于大坝水平位移观测，20世纪60 年代该方法引入国内，并在我国大坝安全监测领域得到 了广泛的应用。 *15 *16 *17 *18 *19 *20 *21 3.激光准直测量 22 激光准直测量按照其测量原理可分为直接测量和衍射法准 直测量两种，按照其测量环境可分为大气激光准直和真空激 光准直。 在大气条件下，激光准直的精度一般为 10-510-6，影 响其精度的主要原因是大气折光的影响。在真空条件
7、下，激 光准直的精度可达10-710-8 ，其精度较大气激光准直有明 显的提高，但其工程的造价和系统的维护费用也相应的提高 。 目前，在水利工程的变形监测中，主要采用衍射法激光准 直测量。 23 波带板大气激光准直系统 波带板大气激光准直系统主要由激光器 点光源、波带板和接收靶三部分组成。 *24 *25 实例分析 *26 方法二：交会法水平位移监测 *27 交会法是利用2个或3个已知坐标的工作基点，测定位移标 点的坐标变化，从而确定其变形情况的一种测量方法。 该方法具有观测方便、测量费用低、不需要特殊仪器等优 点，特别适用于人难以到达的变形体的监测工作，如：滑 坡体、悬崖、坝坡、塔顶、烟囱等
8、。 该方法的主要缺点是测量的精度和可靠性较低，高精度的 变形监测一般不采用此方法。 该方法主要包括测角交会、测边交会和后方交会三种方法 。 *28 注意事项 *29 在进行交会法观测时，首先应设置工作基点。工作基点应尽量 选在地质条件良好的基岩上，并尽可能离开承压区，且不受人 为的碰撞或震动。 工作基点应定期与基准点联测，校核其是否发生变动。工作基 点上应设强制对中装置，以减小仪器对中误差的影响。 工作基点到位移监测点的边长不能相差太大，应大致相等，且 与监测点大致同高，以免视线倾角过大，影响测量的精度。 为减小大气折光的影响，交会边的视线应离地面或障碍物在 1.2m以上，并应尽量避免视线贴近
9、水面。 在利用边长交会法时，还应避免周围强磁场的干扰影响。 *30 *31 *32 *33 *34 *35 *36 *37 *38 *39 *40 *41 *42 *43 方法三：精密导线法水平位移监测 44 *45 *46 *47 方法四：全站仪法水平位移监测 *48 全站仪又称全站型电子速测仪，是一种兼有电子测距、电子测角、 计算和数据自动记录及传输功能的自动化、数字化的三维坐标测量 与定位系统。 全站仪由电子测角、电子测距等系统组成，测量结果能自动显示、 计算和存储，并能与外围设备自动交换信息的多功能测量仪器。 全站仪架设在已知点上，只要输入测站点、后视点的坐标，瞄准后 视点定向，按下反
10、算方位角键，则仪器自动将测站与后视的方位角 设置在该方向上。然后，瞄准待测目标，按下测量键，仪器将很快 地测量水平角、垂直角、距离，并利用这些数据计算待测点的三维 坐标。 49 TCA2003自动监测系统（1） TCA2003自动监测系统主要由测量机器人、基点、参考点、目 标点组成，可实现全天候的无人值守。 监测前首先依据目标点及参考点的分布情况，合理安置 TCA2003测量机器人。 要求具有良好的通视条件，一般应选择在稳定处，使所有目标 点与全站仪的距离均在设置的观测范围内，且避免同一方向上 由两个监测点，给全站仪的目标识别带来困难。 为了仪器的防护、保温等需要，并保证通视良好，应专门设计 、建造监测站房。 50 TCA2003自动监测系统（2） 参考点（三维坐标已知）应位于变形区以外，选择适当的稳 定的基准点，用以在监测变形点之前检测基点位置的变化， 以保证监测结果的有效性，点上放置正对基站的单棱镜。 参考点要求覆盖整个变形区域。 参考系除了为极坐标系统提供方位外，更重要的是为系统数 据处理时的距离及高差差分计算提供基准。 根据需要，在变形体上选择若干变形监测点，这些监测点均 匀分布在变形体上，到基点的距离应大致相等，且互不阻挡 。每个监测点上安置有对准监测站的反射单棱镜。 51 Leica TCA2003 全站仪 52 测量机器人变形监测系统
