变形监测技术与应用复习思考题

第1章概述简述变形监测的定义。答：对被监测的对象或物体(简称变形体)进行测量以确定其空间位置及内部形态随时间的变化特征。变形监测又称变形测量或变形观测。变形体一般包括工程建筑物、技术设备以及其他自然或人工对象。简述安全监测的主要目的。答：分析和评价建筑物的安全状态；验证设计参数；反馈设计施工质量；研究正常的变形规律和预报变形的方法。简述变形监测的特点。答：周期性重复观测；精度要求高；多种观测技术的综合应用；监测网着重于研究点位的变化。简述建筑物产生变形的原因。答：主要可分为外部原因和内部原因两个方面。外部原因主要有：建筑物的自重、使用中的动荷载、振动或风力等因素引起的附加荷载、地下水位的升降、建筑物附近新工程施工对地基的扰动等等。内部原因主要有：地质勘探不充分、设计错误、施工质量差、施工方法不当等。建筑物变形一般如何进行分类？答：在通常情况下，变形可分为静态变形和动态变形两大类。静态变形主要指变形体随时间的变化而发生的变形，这种变形一般速度较慢，需要较长的时间才能被发觉。动态变形主要指变形体在外界荷载的作用下发生的变形，这种变形的大小和速度与荷载密切相关，在通常情况下，荷载的作用将使变形即刻发生。建筑物变形监测的主要内容有哪几类？答：对于不同类型的变形体，其监测的内容和方法有一定的差异。总的来说可以分成现场巡视、位移监测、渗流监测、应力监测、环境量监测等几个方面。环境量监测的主要内容有哪些？答：环境量监测一般包括气温、气压、降水量、风力、风向等。现场巡视检查的主要方法有哪些？答：巡视检查的方法主要依靠目视、耳听、手摸、鼻嗅等直观方法，也可辅以锤、钎、量具、放大镜、望远镜、照相机、摄像机等工器具进行。位移监测的主要内容有哪些？答：位移监测主要包括沉降监测、水平位移监测、挠度监测、裂缝监测等。渗流监测的主要内容有哪些？答：渗流监测主要包括地下水位监测、渗透压力监测、渗流量监测等。对于水工建筑物，还要包括扬压力监测、水质监测等。应力、应变监测的主要内容有哪些？答：应力、应变监测的主要项目包括：混凝土应力应变监测、锚杆（锚索）应力监测、钢筋应力监测、钢板应力监测、温度监测等。什么变形监测的周期？答：变形监测的时间间隔称为观测周期，即在一定的时间内完成一个周期的测量工作。观测周期与工程的大小、测点所在位置的重要性、观测目的以及观测一次所需时间的长短有关。变形监测系统设计应遵循哪几个原则？答：（1）针对性。要根据工程特点及关键部位综合考虑，统筹安排，做到目的明确、实用性强、突出重点、兼顾全局；（2）完整性。对监测系统的设计要有整体方案，它是用各种不同的观测方法和手段，通过可靠性、连续性和整体性论证后，优化出来的最优设计方案。（3）先进性。设计所选用的监测方法、仪器和设备应满足精度和准确度的要求，并吸取国内外的经验，尽量采用先进技术；（4）可靠性。观测设备要具有可靠性，特别是监测建筑物安全的测点；（5）经济性。监测项目宜简化，测点要优选，施工安装要方便。变形监测系统设计的主要内容有哪些？答：（1）技术设计书。测量所遵照的规范及其相应规定；合同主要条款及双方职责等。（2）有关建筑物自然条件和工艺生产过程的概述。主要是说明各部分观测的重要性及可能出现的现象的解释。（3）观测的原则方案。包括监测工作的重要性、目的、要求等的总体说明。（4）控制点及监测点的布置方案。包括监测系统布置图、测量精度要求及说明。（5）测量的必要精度论证。对主要监测方法的精度论证，并说明观测中的注意事项。（6）测量的方法及仪器。包括仪器的种类、数量、精度等，对于特殊仪器应给出加工图、施工图，以及观测规程。（7）成果的整理方法及其它要求或建议。成果的整理一般按照规范的要求执行，对于规范中没有明确规定的内容，应进行详细说明。（8）观测进度计划表。主要说明观测所需要的时间及其安排。（9）观测人员的编制及预算。变形监测点分哪几类？各有什么要求？答：基准点。通常埋设在稳固的基岩上或变形区域以外，尽可能长期保存，稳定不动。工作点。埋设在被研究对象附近，要求在观测期间保持稳定，其点位由基准点定期检测。观测点。直接埋设在变形体上，能反映建筑物的变形特征，一般埋设在建筑物内部。第2章沉降监测技术简述沉降监测的定义。答：对监测点高程变化量的测量工作称之，沉降监测又称垂直位移监测。一般用“+”表示下沉，用“-”时表示上升。建筑物沉降产生的原因主要有哪些？答：与地基的土力学性质和地基的处理方式有关；与建筑物基础的设计有关；与建筑物的上部结构有关，即与建筑物基础的荷载有关；施工中地下水的升降对建筑物沉降也有较大的影响。沉降监测的基准点标通常有哪几种形式？答：普通混凝土标；地面岩石标；浅埋钢管标；井式混凝土标；深埋钢管标；深埋双金属标。沉降监测的主要方法有哪几种？答：精密水准测量；精密三角高程测量；液体静力水准测量；GPS测量。简述液体静力水准测量的基本原理。答：液体静力水准测量也称为连通管测量，是利用相互连通的且静力平衡时的液面进行高程传递的测量方法。液体静力水准仪有哪几部分组成？答：液体静力水准仪种类较多，但总体上由三部分组成，即液体容器及其外壳、液面高度量测设备和沟通容器的连通管。液体静力水准测量的主要误差有哪些？答：连通管中液体不能残存气泡，否则测量结果将有粗差；液体静力水准仪零点差；温度差影响；气压差影响；液面到标志高度量测误差；液体蒸发影响；液体弄脏影响；仪器搁置误差；仪器倾斜误差影响；仪器结构变化影响等。常用的监测点标志有哪些形式？答：盒式标志；窨井式标志；螺栓式标志。在进行沉降监测时，应做到哪几个固定？其作用是什么？答：整个监测期间，最好能固定监测仪器和监测人员，固定监测路线和测站，固定监测周期和相应时段。其主要作用是消除测量过程中的某些系统性误差。影响三角高程测量精度的主要误差有哪些？如何减弱其影响？答：主要误差来源有天顶距测量误差、距离测量误差、仪器高和目标高的量测误差、大气垂直折光的影响等。其中大气垂直折光的影响最为显著，一般采用对向观测或加入折光系数改正等方法来减弱其影响。第3章水平位移监测简述水平位移的含义及其监测原理。答：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。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、Y0，则该点的水平位移δ为：水平位移测量的常用方法有哪些？答：大地测量法，包括：三角测量法观测、交会法观测、精密导线测量、全站仪观测等；基准线测量，包括：视准线测量、引张线测量、垂线测量、激光准直测量等。另外，还有一些专门的测量方法，如：GPS测量、多点位移计测量、摄影测量、遥感测量、光纤测量等。00YYXXkykx交会法进行水平位移监测有哪些特点？答：主要包括测角交会、测边交会和后方交会三种方法。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。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。简述自动极坐标差分处理的基本原理。答：每一个测量周期均按极坐标的方法测量工作基点和变形测点的斜距、水平角和垂直角，将监测站点至具有气象条件代表性参照的工作基点测量值与其初始值相比，求得差值。由于变形观测采用同样的仪器和作业方法，并且工作基点均埋设在基岩上，可以认为工作基点是稳定的，故将这一差值看作是受大气压力、温度及仪器等各种因素影响的结果。变形监测点的测值按照工作基点的测值进行差分处理。简述视准线及其测量特点。答：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。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。该方法受多种因素的影响，如：照准精度、大气折光等，操作不当时，误差不容易控制，精度会受到明显的影响。简述引张线及其测量特点。答：所谓引张线，就是在两个工作基点间拉紧一根不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，其设备简单，测量方便，速度快，精度高，成本低，在我国得到了广泛的应用。有浮托引张线主要有哪些部件构成？答：主要包括端点装置、测点装置、测线及其保护管。端点装置可采用一端固定、一端加力的方式，也可采用两端加力的方式。加力端装置包括定位卡、滑轮和重锤，固定端装置仅有定位卡和固定栓。测点装置包括水箱、浮船、读数尺、底盘和测点保护箱。有浮托引张线主要存在哪些问题？答：回避了引张线观测前的检查和调整工作，在自动观测时不能确定测线是否处于正常工作状态；忽略了测回间对测线进行拨动的程序要求，不能有效地检验和消除浮托装置所引起的测线复位误差；浮液长期不进行更换，浮液被污染或变质，增加了对浮船的阻力，增大了测线的复位误差。引张线测量系统的误差主要有哪些？答：包括观测误差和外界条件的影响两个方面。观测误差与所用的观测仪器、作业方法、观测人员的熟练程度等因素有关。除测点观测误差外，还取决于系统的复位误差。在引张线观测时，由于风的作用，可能会使测线产生明显的偏离，从而产生明显的观测误差。垂线有哪些形式？各有什么作用？答：垂线有两种形式：正垂线和倒垂线。正垂线一般用于建筑物各高程面处的水平位移监测、挠度观测和倾斜测量等。倒垂线大多用于岩层错动监测、挠度监测，或用作水平位移的基准点。正垂线装置的主要部件有哪些？答：主要包括：悬线设备、固定线夹、活动线夹、观测墩、垂线、重锤及油箱等。正垂线观测中的误差有哪些？答：主要有夹线误差、照准误差、读数误差、对中误差、垂线仪的零位漂移和螺杆与滑块间的隙动误差等。倒垂线装置的主要部件有哪些？答：包括孔底锚块、不锈钢丝、浮托设备、孔壁衬管和观测墩等。倒垂线测量的误差有哪些？答：主要来源于浮体产生的误差、垂线观测仪产生的误差、外界条件变化产生的误差。从倒垂设备本身的误差而言，主要有垂线摆动后的复位误差、浮力变化产生的误差、浮体合力点变动而带来的误差。倒垂测量中，还会因仪器的对中、调平、读数和零位漂移等因素使测量结果产生误差。激光准直测量如何进行分类？答：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。波带板大气激光准直系统有哪几部分组成？答：主要由激光器点光源、波带板和接收靶三部分组成。简述真空管激光准直系统的组成。答：分为激光准直系统和真空管道系统两部分。激光准直系统包括：激光点光源、波带板及其支架和激光探测仪组成。真空管道系统包括：真空管道、测点箱、软连接段、两端平晶密封段、真空泵及其配件。第4章建筑物内部监测建筑物内部监测的主要项目有哪些？答：监测项目主要包括：位移监测、应力/应变监测、温度监测、渗流监测和挠度监测等。建筑物内部位移监测有哪些内容？答：内部位移观测包括分层沉降观测、分层水平位移观测和界面位移观测。分层沉降观测主要方法有哪些？答：电磁式沉降仪观测、干簧管式沉降仪观测、水管式沉降仪观测、横臂式沉降仪观测和深式测点组观测。分层水平位移观测的常用方法有哪些？答：一般采用测斜仪及引张线式位移计，有条件时，也可采用正、倒垂线进行观测。界面位移如何进行观测？答：可采用振弦式位移计及电位器式位移计进行观测。测斜仪有哪几部分构成？答：测斜仪一般由测头、导向滚轮、连接电缆及测读设备等部分组成。简述深式测点组进行分层沉降观测的基本原理。答：在需要观测的位置预埋测点标志，并将标志接伸到建筑物的表面，这样，多个标点就形成了一个标点组，每次观测各个标头高程，即可知道各测点的沉降情况。简述水管式沉降仪的构造及用途。答：用于测量建筑物内部沉降的一种常用测量仪器，该仪器由沉降测头、连通水管、排水管、通气管、保护管、观测台、充水排气设备等构成，常用于土石坝、河堤等土工建筑物的沉降监测。简述应力应变监测的作用。答：通过应力应变监测，了解建筑物应力的实际分布，寻求最大应力