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1、 长江工程职业技术学院毕业设计（论文）浅析精密水准测量在工程变形监测中的应用 学生姓名 系（部） 勘测工程系 专 业 工程 测量 指导教师 2012年5月1日摘 要 工程变形监测的内容主要包括对各工程变形体进行的水平位移，垂直位移的监测。对变形体进行偏移、倾斜、绕度、弯曲、扭转、裂缝等的测量，主要是指对所描述的变形体自身形变和位移的几何测量的监测。采用工程 变形的几何分在对精密水准测量的基础上，阐述了该项技术在变形监测中应用前景和地位。在普通水准测量原理基础上，做出了更高精度的要求和严密施测程序。如：往测奇数站采用观测后尺基本分划前尺基本分划前尺辅助分划后尺辅助分划，往测偶数站采用观测前尺基本
2、分划后尺基本分划后尺辅助分划前尺辅助分划。返测奇偶数测站的观测程序与往测偶奇数测站的程序相同。视线长度一般在50m以内，前后视距差小于1m，测段累计差小于3m ，视距读至1mm，基辅差读至0.1mm，基辅高差之差小于0.6mm。实践证明，此项程序和精度要求完全符合变形监测应用。析和变形的物理解释的方法有效确定了变形要素的变形过程，以预测其变形的趋势和将会带来的影响，从而使得能够高效安全施工运营。关键词： 水准测量 变形监测 数据分析 精密测量目 录前言1第一章 精密水准测量2第一节 精密水准仪和水准尺的主要特点2第二节 精密水准测量的主要误差来源及影响分析8第三节 水准测量的原理12第四节 精
3、密水准测量的实施13第二章 精密水准测量在变形监测中的应用研究16第一节 变形监测的目的和意义16第二节 变形监测点的布设原则17第三节 监测内容和原则18第四节 监测频率的确定22第五节 监测结果的分析方法23第六节 变形监测实例举例27第三章 结语30参考文献31致谢32附录33II前 言 由于科学的发展，随着工程建筑物的规模越来越大，建筑物的结构和内部设施也愈来愈复杂。为了保证大型精密设备的安全和正常运行，对测量的速度要求愈来愈快。对于如何高效快速安全进行工程建设，变形监测这一技术开始登上了工程建设的舞台。精密水准测量则是变形监测中重要的一部分，在变形监测的应用有着广阔的市场应用前景。在
4、精密水准测量技术的不断发展和完善为变形监测的应用和研究提供了有效的工具和手段。通过工程变形的几何分析（参考点的稳定分析，观测值的平差处理和质量评定以及变形模型参数估计）和变形的物理解释（统计分析法，确定函数法和混合模型法）,为工程建设提供了工科学更严谨的监测资料。科学，准确，及时的分析和预报工程及工程建构筑物的变形状况，对工程项目的施工和运营管理有着重要意义。第一章 精密水准测量第一节 精密水准仪和水准尺的主要特点一、精密水准仪的构造特点 对于精密水准测量的精度而言，除一些外界因素的影响外，观测仪器水准仪在结构上的精确性与可靠性是具有重要意义的。为此，对精密水准仪必须具备的一些条件提出下列要求
5、。1.高质量的望远镜光学系统为了在望远镜中能获得水准标尺上分划线的清晰影像，望远镜必须具有足够的放大倍率和较大的物镜孔径。一般精密水准仪的放大倍率应大于40倍，物镜的孔径应大于50mm2.坚固稳定的仪器结构仪器的结构必须使视准轴与水准轴之间的联系相对稳定，不受外界条件的变化而改变它们之间的关系。一般精密水准仪的主要构件均用特殊的合金钢制成，并在仪器上套有起隔热作用的防护罩。3.高精度的测微器装置精密水准仪必须有光学测微器装置，借以精密测定小于水准标尺最小分划线间格值的尾数，从而提高在水准标尺上的读数精度。一般精密水准仪的光学测微器可以读到0.lmm，估读到0.0lmm。4.高灵敏的管水准器一般
6、精密水准仪的管水准器的格值为10/2mm。由于水准器的灵敏度愈高，观测时要使水准器气泡迅速置中也就愈困难，为此，在精密水准仪上必须有倾斜螺旋（又称微倾螺旋）的装置，借以可以使视准轴与水准轴同时产生微量变化，从而使水准气泡较为容易地精确置中以达到视准轴的精确整平。表5-1 我国水准仪系列及基本技术参数技术参数项目水准仪系列型号S05S1S3S10每公里往返平均高差中误差望远镜放大率望远镜有效孔径管状水准器格值测微器有效量测范围测微器最小分格值0.5mm40倍60mm10/2mm5mm0.1mm1mm40倍50mm10/2mm5mm0.1mm3mm30倍42mm20/mm10mm25倍35mm20
7、/2mm自动安平水准仪补偿性能补偿范围安平精度安平时间不长于80.12s80.22s80.52s1022s图5-7 5.高性能的补偿器装置对于自动安平水准仪补偿元件的质量以及补偿器装置的精密度都可以影响补偿器性能的可靠性。如果补偿器不能给出正确的补偿量，或是补偿不足，或是补偿过量，都会影响精密水准测量观测成果的精度。我国水准仪系列按精度分类有S05型,S1型,S3型等。S是“水”字的汉语拼音第一个字母,S后面的数字表示每公里往返平均高差的偶然中误差的毫米数。我国水准仪系列及基本技术参数列于表5-1。二、精密水准标尺的构造特点水准标尺是测定高差的长度标准，如果水准标尺的长度有误差，则对精密水准测
8、量的观测成果带来系统性质的误差影响，为此，对精密水准标尺提出如下要求：（1）当空气的温度和湿度发生变化时，水准标尺分划间的长度必须保持稳定，或仅有微小的变化。一般精密水准尺的分划是漆在因瓦合金带上，因瓦合金带则以一定的拉力引张在木质尺身的沟槽中，这样因瓦合金带的长度不会受木质尺身伸缩变形影响。水准标尺分划的数字是注记在因瓦合金带两旁的木质尺身上，如图5-7（a）、（b）所示。 （2）水准标尺的分划必须十分正确与精密，分划的偶然误差和系统误差都应很小。水准标尺分划的偶然误差和系统误差的大小主要决定于分划刻度工艺的水平，当前精密水准标尺分划的偶然中误差一般在8llm。由于精密水准标尺分划的系统误差
9、可以通过水准标尺的平均每米真长加以改正，所以分划的偶然误差代表水准标尺分划的综合精度。（3）水准标尺在构造上应保证全长笔直，并且尺身不易发生长度和弯扭等变形。一般精密水准标尺的木质尺身均应以经过特殊处理的优质木料制作。为了避免水准标尺在使用中尺身底部磨损而改变尺身的长度，在水准标尺的底面必须钉有坚固耐磨的金属底板。图5-8在精密水准测量作业时，水准标尺应竖立于特制的具有一定重量的尺垫或尺桩上。尺垫和尺桩的形状如图5-8所示。（4）在精密水准标尺的尺身上应附有圆水准器装置，作业时扶尺者借以使水准标尺保持在垂直位置。在尺身上一般还应有扶尺环的装置，以便扶尺者使水准标尺稳定在垂直位置。（5）为了提高对水准标尺分划的照准精度，水准标尺分划的形式和颜色与水准标尺的颜色相协调，一般精密水准标尺都为黑色线条分划，如图5-7所示，和浅黄色的尺面相配合，有利于观测时对水准标尺分划精确照准。线条分划精密水准标尺的分格值有l0mm和5mm两种。分格值为lOmm的精密水准标尺如图5-7（a）所示，它有两排分划，尺面右边一排分划注记从0300cm，称为基本分划，左边一排分划注记从300600cm称为辅助分划，同一高度的基本分划与辅助分划读数相差一个常数，称为基辅差，通常又称尺常数，水准测量作业时可以用以检
