工程测量概论-孙现申26变形测量概述-2h

变形测量概述军事工程测量学二院一室孙现申(635306,13503716254,[e-mail])向同学们问好！变形测量概述内容一、称谓二、变形测量概念二、变形测量概念三、物体变形形式四、变形测量的任务五、变形测量的意义七、变形测量的精度要求八、变形测量的观测周期六、变形测量原理九、参考点与参考网十、变形测量的特点十一、变形测量数据处理十二、变形测量技术标准十三、变形测量发展趋势一、称谓变形观测deformationobservation变形监测deformationmonitoring变形测量deformationsurvey或deformationmeasurement变形测量概述精密工程测量preciseengineeringsurvey精密工程测量是工程测量的现代发展和延伸，它以绝对测量精度达到毫米级，相对测量精度达到110-5，以先进的测量方法、仪器、和设备，在特殊条件下进行的测量工作。（GB/T15314-94精密工程测量规范3.1）变形测量的典型精度是绝对测量精度达到1mm或相对测量精度达到110-6（陈永奇，1998）二、变形测量概念为获取物体变形信息而进行的测量工作。用测量的手段研究物体的变形。对建筑物、构筑物及其地基或一定范围内岩体及土体的位移、沉降、倾斜、挠度、裂缝等所进行的测量工作。（工程测量基本术语标准7.1.1）变形测量概述三、物体变形的形式某桥梁的一跨变形测量概述沉降变形测量概述三、物体变形的形式位移变形测量概述三、物体变形的形式倾斜变形测量概述三、物体变形的形式纯粹变形变形测量概述三、物体变形的形式变形测量概述三、物体变形的形式绝对变形：相对变形：位移（“平面位移”的简称）沉降（“垂直位移”的简称）倾斜（变化）、纯粹变形（如挠度变化等）（注：位移、沉降、倾斜在物理学中称为物体的机械运动）四、变形测量的任务所研究的物体是否发生变形？若发生变形，变形多大？变形测量的任务是，应用各种测量手段，测定变形体之形状、位置在时空域中的变化特征，并解释其发生的原因。发生变形的原因是什么？变形测量概述具体原因，而不是力学的概括从产生的实际影响，而不能从哲学角度从测量误差中区分出来进一步的发展治理方案五、变形测量的意义关于物体的变形规律，人们已取得很多研究成果，但还不能满足实际需要。这是变形测量存在的基础。对物体变形规律认识的不足带来的问题：设计的工程建筑物不是绝对安全；对物体变形规律需要继续探索。变形测量概述全球性的变形测量主要是研究地极移动，地球旋转速度的变化以及地壳板块的运动。区域性的变形测量用以研究地壳板块范围内变形状态和板块交界处地壳相对运动局部性的变形测量主要是研究工程建筑物的沉陷、水平位移、挠度和倾斜，滑坡体的滑动以及采矿、采油和抽地下水等人为因素造成的局部地面变形五、变形测量的意义变形测量概述安全监测：主要是检查各种工程建筑物、地质构造、工业构件等的稳定性，以便及时发现问题和采取应对措施。是地震预报的首要工作。测量控制点稳定性检验。科研：包括更好地理解变形的机理，验证有关工程设计的理论，以及建立正确的预报变形的理论和方法。变形测量与政绩工程和形象工程对立六、变形测量原理沉降测量简例h1A变形测量的基本方法是在变形体的变形特征处设置一些点（称为目标点或变形点、监测点），重复测算这些点的坐标，从点的坐标变化中获取变形信息。变形测量概述由两期高差]1[h、]2[h观测]1[]1[1hHHA、]2[]2[1hHHA可得目标点1高程变化量]2[]1[]2[1]1[11hhHHs及其精度hhhsmmmm222]2[]1[1hssmms222111极限当时……?六、变形测量原理在没有粗差情况下，当hssmms222111极限（或写成hkms21）时，说明目标点1发生显著下沉（或上升）（否则，称“未发现显著沉降”等）。其中k为由误差分布类型和置信水平所决定的系数。其中hkms210称为沉降灵敏度，反映该系统发现沉降的能力。变形测量概述变形灵敏度：在一定置信水平和检验功效下，可发现的最小变形值七、变形测量的精度要求在上面的简例中,可以看出,灵敏度与观测精度直接相关。或者说,若规定了灵敏度,则可直接求出观测的必要精度ksmh210hkms210变形测量概述或写成hkms210ksmh210另外，各种工程建筑物都有规定的变形容许值容。由容确定10s时，有一个安全系数un，即10usn容所以有2humkn容“如果变形测量是为了确保建筑物的安全、使变形值不超过某一允许的数值,则其观测值的误差应小于变形允许值的1/101/20；如果是为了研究变形的过程,则其误差应比上面这个数值小得多(小于变形允许值的1/201/100),甚至应采用目前测量手段和仪器所能达到的最高精度。”（FIG，1971）变形测量概述七、变形测量的精度要求建筑变形测量的等级及其精度要求沉降观测位移观测变形测量等级观测点测站高差中误差(mm)观测点坐标中误差(mm)适用范围特级≤0.05≤0.3特高精度要求的特种精密工程和重要科研项目变形测量一级≤0.15≤1.0高精度要求的大型建筑物和科研项目变形测量二级≤0.50≤3.0中等精度要求的建筑物和科研项目变形测量；重要建筑物主体倾斜测量、场地滑坡监测三级≤1.50≤10.0低精度要求的建筑物变形测量；一般建筑物主体倾斜测量、场地滑坡监测注：1观测点测站高差中误差，系指几何水准测量测站高差中误差或静力水准测量相临观测点相对高差中误差；2观测点坐标中误差，系指观测点相对测站点（如工作基点等）的坐标中误差、坐标差中误差以及等价的观测点相对基准线的偏离值中误差、建筑物（或构件）相对底部定点的水平位移分量中误差。变形测量概述七、变形测量的精度要求八、变形测量的观测周期就变形测量的性质来说，观测周期越短越好，最好实现连续观测。变形测量概述变形测量重复观测的时间间隔称为观测周期(也称监测周期)。2tvkm变形信息才能在两期测算坐标之间的比较中及时反映出来。就相邻两个周期而言，观测周期、观测误差、变形速率之间应满足关系九、参考点与参考网为了得到目标点的位置变化,需要一个稳定的点作参考,称参考点。变形测量概述沉降测量简例h1A参考点必须稳固,对平面来说,参考点不能水平移动；对高程来说,参考点不能升降设立参考点的措施不外“远离”和“深埋”。“远离”:参考点远离变形体,使参考点在变形影响范围之外；“深埋”:将参考点设立在基岩或深部稳定土层上,如深埋双金属管标志和倒锤。九、参考点与参考网但是,措施不是结论。注:参考点也称为基准点;参考网也称为基准网。h1ABC变形测量概述测量人靠数据说话!多个参考点形成参考网对参考网进行重复观测参考网稳定性判断平均间隙法九、参考点与参考网参考点对绝对变形信息至关重要,但对相对变形信息的求取却无直接关系。倾斜观测示例Ls1s212hABC由]1[h、]2[h得倾斜变化量LhhLss]2[]1[2112及其精度Lmmh212变形测量概述倾斜（变化）灵敏度ABC挠度观测示例s1s2s3L1L2213h12h23h13f记21LLL，则挠度定义为LLsLsLsf31122当21LL时Lhhf23212其精度为Lmmhf2变形测量概述九、参考点与参考网挠度（变化）灵敏度另外，实践中还存在工作基点的概念。介于上两者之间。在多数工程变形问题中，人们较多关心工程建筑物的相对变形，而对绝对变形信息仅作为了解性的参考资料。变形测量概述九、参考点与参考网一般来说，相对变形值的精度容易得到保证。但对大坝等工程物，绝对变形与相对变形具有同等重要的地位。十、变形测量的特点变形与测量误差的区分、测量数据的管理、相关知识的应用变形测量概述重复观测精度要求高多种技术综合应用目标量是变形模型的参数，而不是点的坐标变形网允许形亏充分利用对变形规律的已有认识十一、变形测量数据处理粗差检验,,,321EeeefdˆddvBc变形物理解释方差估计平差变形几何分析tfdTzyxfd,,S2,dfxy1dfz变形分析变形测量概述十一、变形测量数据处理变形分析的步骤：变形测量概述③函数式的求解与检验。①将变形观测结果汇总成表、展点成图，如变形分布图、变形过程图等。②为变形分析选配一个函数式，可通过对变形展点图的观察（回归分析法），或基于对变形规律的物理认识（确定函数法）；建筑物沉降测量成果表工程名称：×××办公楼工程编号：仪器：N3编号：117932首次成果观测日期1984.08.27第二次成果观测日期1984.04.03第三次成果观测日期1985.11.12点号高程高程沉降累计沉降高程沉降累计沉降117.59517.5905517.58827217.55517.5496617.54639317.57117.5656617.56328变形测量概述十一、变形测量数据处理建筑物沉降观测点分布及沉降展开图示例之一（单位：mm）4.46.011.96.06.37.65.25.67.0814131211109214572.64.42.84.17.219(109)12(104)10(84)25(126)18(98)27(105)30(98)56(96)55(77)40(74)85(80)28(88)26(100)54(74)49(77)53(73)52(88)7(92)8(105)9(119)4(127)5(143)6(153)1(139)2(161)3(171)70(64)71(77)72(72)77(79)83(67)75(70)78(74)74(67)100(82)112(104)99(132)113(142)98(143)114(161)97(154)104(171)103(195)102(87)某院大楼等沉降曲线示例(单位:mm)注:图中括号前数字为观测点编号，括号内数字为沉降量。变形测量概述十一、变形测量数据处理56341210987123456789101024681012141618点号s(mm)第1期第2期第3期第4期第5期第6期建筑物沉降观测点分布及沉降展开图示例之二（单位：mm）变形测量概述十一、变形测量数据处理0.200.160.120.080.0476.4.1024685.16.17.18.19.110.111.112.11.12.1上一层板上二层板上三层板上五层板主体完工v(mm/d)s(mm)T(月.日)T-v曲线T-s曲线某建筑物沉降速度、时间、沉降量曲线图示例某建筑物荷载、时间、沉降量曲线图示例p(t/m2)25201510580年0510152012104286421012s(mm)T(月)T-p曲线T-s曲线25681年变形测量概述十一、变形测量数据处理某滑坡观测点位移与沉降综合曲线图位移曲线3456217981011121315沉降矢量沉降曲线位移矢量滑坡周界14某区域地表下沉速率（拟合结果）：xyyxyxyxS002.00003.00013.00192.01219.01016.2),(22这里需要研究的问题：变形测量概述十一、变形测量数据处理3.是否还有更好的模型？1.模型何来？2.该模型是否合适？(参数过多或过少？参数是否统计显著？)十二、变形测量技术标准中华人民共和国行业标准:JGJ/T82007建筑变形测量规程,建设部2007-09-04发布,2008-03-01实施,北京:中国建筑工业出版社2007中华人民共和国行业标准:YS52291996岩土工程监测规范,有色金属工业总公司1996-11-20发布,1997-05-01实施,北京:中国计划出版社,1996中华人民共和国国家标准:GB/T153141994精密工程测量规范[S],国家技术监督局1994-12-22发布,1995-10-01实施,北京: