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1、变形观测与变形分析变形观测与变形分析 一、教学目的与要求一、教学目的与要求二、课程特点二、课程特点三、授课计划三、授课计划四、教材及参考书四、教材及参考书 基本教材: 1.伊晓东 等.变形监测技术及应用.郑州：黄河水利出版社，2007.22.栾元重 等.变形观测与变形分析.北京:气象出版社,2001.8 参考资料：1.黄声享 等. 变形监测数据处理.武汉:武汉大学出版社,2003.12.陈永奇 等.变形监测分析与预报. 北京:测绘出版社,1998.23.王树元.大地与建筑物变形测量. 北京:冶金工业出片社，1994.10 变形观测与变形分析变形观测与变形分析 五、教学主要内容及课时安排五、教学
2、主要内容及课时安排 1-1 1-1 概述概述一、变形观测概念一、变形观测概念1 1、变形、变形 第一章第一章 变形观测基本问题变形观测基本问题指变形体（根据变形监测区域大小，可将变形监测对象分为三大类：全球性的、区域性的、工程与局部性的，本文统称其为变形体）在各种致变因素的作用下，其形状、大小及位置在时间域和空间域中的变化。本质：是变形体渐变性位移变形到突然发生宏观移动的非线性过程。是变形体渐变性位移变形到突然发生宏观移动的非线性过程。 指为了解变形量大小，通过定期测量观测点相对于基准点的变化量，指为了解变形量大小，通过定期测量观测点相对于基准点的变化量，从历次观测结果比较了解变形随时间与空间
3、的发展情况。这个过程即从历次观测结果比较了解变形随时间与空间的发展情况。这个过程即是变形观测。是变形观测。2 2、变形观测、变形观测二、产生变形的原因二、产生变形的原因 第一章第一章 变形观测基本问题变形观测基本问题滑坡、岩溶、边岸塌陷、黄土湿陷地下工程开挖（地铁、地下工程）自然因素人为因素地震构造运动、新沉积地下开采（油、气、固体矿物）地下水抽汲地震（矿山开采、水库诱发）深基坑开挖、建筑荷载其它原因（机械振动、堤坝）沉陷 三、变形的危害及控制三、变形的危害及控制（抽水地表沉陷示例）（抽水地表沉陷示例）沉降量/mm城市2000上海、天津、台北、苏州、西安、太原等10002000常州、无锡、沧州
4、等5001000北京、保定、衡水、嘉兴、阜阳等500哈尔滨、佳木斯、长春、沈阳、抚顺、大庆、锦州、营口、呼和浩特、银川、邯郸、赤峰、任丘、咸阳、大同、临汾、杭州、镇江、宁波、萧山、福州、徐州、德州、淮北、武汉、广州、湛江、海口、郑州、洛阳、开封、商丘、安阳、台中、台南等表1 我国城市沉降情况第一章第一章 变形观测基本问题变形观测基本问题表2 我国部分城市地面沉降情况城市沉降范围/km2最大沉降量/mm沉降时间沉降原因上海市850263019211965地下水开采，次为构造下沉北京市（东郊）180061919651980地下水开采天津市7300263219191979地下水开采，次为构造下沉西安
5、市200134019591978地下水开采沧州市26001001地下水开采，次为构造下沉衡水市2600600地下水开采台北30020001981地下水开采 三、变形的危害及控制三、变形的危害及控制第一章第一章 变形观测基本问题变形观测基本问题特点：沉陷范围大，时间长，速度慢。一般出现在工业发达的城特点：沉陷范围大，时间长，速度慢。一般出现在工业发达的城市、矿区。市、矿区。从表中可见，国内最大沉降为天津市，沉降量为从表中可见，国内最大沉降为天津市，沉降量为26322632mmmm，沉降沉降范围为范围为73007300kmkm2 2；塘沽区的沉降量已达到；塘沽区的沉降量已达到3.1m3.1m。国外
6、最大沉降为。国外最大沉降为加洲圣华金流域，最大沉降量为加洲圣华金流域，最大沉降量为85508550mmmm，沉降范围沉降范围90009000kmkm2 2我国已有20多个城市发生地面沉降。表3给出了我国城市沉降的概况。表中统计的城市为较大城市，另有一些中小城市不在统计之列，但也可以看出我国大部分城市均存在不同程度的地面沉降。 三、变形的危害及控制三、变形的危害及控制第一章第一章 变形观测基本问题变形观测基本问题| 1）地面建（构）筑物裂缝、倒塌；| 2） 交通、通讯设施损害管线损害；| 3）港口设施失效（美国长滩市由于地表沉陷，使码头全部失去效用，上海的海码头原标高5.2m，1964年标高降至
7、3.0m，高潮时码头淹没，无法使用等）；| 4）桥墩下沉，净空减小，水上交通受阻（上海苏州河原每天通2000条船，航运量100120万吨。现大船不能通行，中小船只也只能部分时间通航）；5）滨海城市海水侵蚀（上海由于地面下沉，海水经常上岸，威胁人民的生活和生产，1956年修筑防洪墙，19591970加高四次，投资超过4亿元）等。 6）诱发地震 三、变形的危害及控制三、变形的危害及控制第一章第一章 变形观测基本问题变形观测基本问题1 1、变形的危害、变形的危害|2 2、控制方法：、控制方法：（1 1）控制地下水开采；）控制地下水开采；（2 2）进行地下水回灌，保持地下水位；）进行地下水回灌，保持地
8、下水位；（3 3）加固建筑物进行等。）加固建筑物进行等。 三、变形的危害及控制三、变形的危害及控制第一章第一章 变形观测基本问题变形观测基本问题1 1、变形观测的研究对象、变形观测的研究对象 全球性变形研究：板块运动、地极远东全球性变形研究：板块运动、地极远东 区域性变形研究：城市地面沉降区域性变形研究：城市地面沉降 工程和局部变形研究：建筑物变形、滑坡、开采沉陷工程和局部变形研究：建筑物变形、滑坡、开采沉陷 精密工测中的变形研究：桥梁、坝体、地铁、护堤精密工测中的变形研究：桥梁、坝体、地铁、护堤2 2、变形观测的目的、变形观测的目的 确保工程安全运营确保工程安全运营 进行变形分析，建立预报变
9、形的理论和方法进行变形分析，建立预报变形的理论和方法 四、变形观测的对象、目的和内容四、变形观测的对象、目的和内容第一章第一章 变形观测基本问题变形观测基本问题3 3、变形观测的主要内容、变形观测的主要内容 沉降观测、水平位移观测、裂缝观测、倾斜观测、挠沉降观测、水平位移观测、裂缝观测、倾斜观测、挠度监测、滑坡监测等度监测、滑坡监测等4 4、变形观测的意义、变形观测的意义 四、变形观测的对象、目的和内容四、变形观测的对象、目的和内容第一章第一章 变形观测基本问题变形观测基本问题第一章第一章 变形观测基本问题变形观测基本问题 五、变形观测的主要技术方法五、变形观测的主要技术方法1 1、常规地面测
10、量方法、常规地面测量方法2 2、GPSGPS的应用的应用3 3、摄影测量方法、摄影测量方法4 4、特殊测量手段法、特殊测量手段法5 5、综合各种技术方法、综合各种技术方法 六、变形观测的特点六、变形观测的特点第一章第一章 变形观测基本问题变形观测基本问题1 1、精度要求高、精度要求高2 2、重复观测、重复观测3 3、数据处理要求高、数据处理要求高4 4、多学科的配合、多学科的配合5 5、责任重大、责任重大 六、变形观测示例六、变形观测示例第一章第一章 变形观测基本问题变形观测基本问题1、南京进香河农贸市场大楼，南临珠江路小学教学楼，西距进香河路4.5m，基坑深7m。部分土方开挖后发现道路开裂，
11、小学楼向北移动90mm，垂直沉降110mm，引起小学楼南侧台阶隆起开裂、墙体开裂，地面多道裂缝，缝宽150mm，周围平房也因不均匀沉降而损害，住户被迫疏散，房屋拆除。原因：地面荷载大、支护不合理。意大利比莎斜塔资料介绍：资料介绍：八层，高八层，高55m55m，1616层为大理石砌，层为大理石砌，7878为青砖石为青砖石砌，内径砌，内径7.65m7.65m，呈圆环形。，呈圆环形。11731173年年13711371年竣年竣工，经过工，经过198198年建到四层倾斜，停工年建到四层倾斜，停工9494年。复建年。复建到第七层又停工到第七层又停工8383年，再建时第八层明显有转年，再建时第八层明显有转
12、折。折。经测量：塔北侧沉降为量为90cm，塔南侧沉降为量为270cm，向南倾5.5塔顶离开竖向中心线为5m,倾斜值为0.093原因：1.地基粉砂土，施工不慎，粉砂外挤，偏心荷载南侧压力大，造成倾斜。2.塔基地压力大，超过地基承受力，下沉。3.比萨平原深层抽水，使水位下降相当于大面积加载。天津市人民会堂办公楼新建天津市科学会堂学术楼相邻高5.6m(办公楼)27m5 m30m27m18m（学术楼）高22m开裂宽度100mm原因：两楼太近，学术楼产生地基附加应用，扩 散到办公楼地基中，造成下沉。天津市人民会堂办公楼墙体开裂情况（1986年7月摄)北京西客站沉降观测沉降观测基准点在施工现场进行沉降观测
13、沉降观测现场桥沉降观测中央彩电发射塔倾斜与日照变形观测雄伟的二滩水电站大坝使用TCA2003A全站仪对大坝变形自动观测唐山古冶区受采动损害影响已报废的库房 七、思考题七、思考题第一章第一章 变形观测基本问题变形观测基本问题1 1、解释变形及变观测；、解释变形及变观测；2 2、简述建筑物产生变形的因素、简述建筑物产生变形的因素；3 3、分析大地及建（构筑物）产生变形的危害；分析大地及建（构筑物）产生变形的危害；4 4、简述变形观测的目的、任务与内容；、简述变形观测的目的、任务与内容；5 5、简述变形观测主要技术方法；、简述变形观测主要技术方法；6 6、变形观测与一般普通测量相比较有何异同？、变形观测与一般普通测量相比较有何异同？7 7、举例说明变形观测有何作用？、举例说明变形观测有何作用？
