小角法在变形监测中的应用

[在此处键入]小角法在变形监测中的应用Applicationofminoranglemethodindeformationmonitoring班级：测绘12-1班姓名：朱宾（12）指导教师：马福义编写单位：黑龙江科技大学2015年12月[在此处键入]目录摘要：.....................................................................................................3关键词.....................................................................................................31.引言......................................................................................................32.小角法水平位移监测基本原理...........................................................43.小角法精度分析..................................................................................44.基线和基准点....................................................................................54.1确定工作基线和基准点...........................................................54.2基准点的稳定性检验................................................................65.确定观测仪器和观测方法.................................................................66.工程实例..............................................................................................77.结语......................................................................................................9参考文献.................................................................................................9[在此处键入]小角法在变形监测中的应用摘要：介绍小角法的监测基本原理，应用小角法对基坑进行水平位移监测，分析基准点的布设和稳定性检验方法、选择观测仪器和观测方法等，分析监测精度，工作基点稳定性等因素，对工程进行变形监测提供借鉴。关键词：小角法；水平位移监测；基准点；误差分析ApplicationofminoranglemethodindeformationmonitoringAbstract:Thispaperintroducesthemonitoringprincipleofsmallanglemethod,applicationofminoranglemethodtohorizontaldisplacementmonitoringoffoundationpit,analysisthelayoutandstabilitytestmethodofreferencepoint,selectingobservationinstrumentandobservationmethod,analyzingthefactorssuchasmonitoringprecision,workingstabilityandsoon.Keywords:：minoranglemethod;horizontaldisplacementmonitoring;referencepoint;erroranalysis1.引言随着数字城市化进程的加快，各种矿山、建筑物、地铁等工程实施，建筑基坑开挖的深度加大，深基坑一方面存在自身变形，另一方面对基坑周边建筑物以及构筑物的地基产生沉降和倾斜影响。如何利用快捷、简单方便的监测方法,已成为当前基坑安全监测的一个重要课题。常用的基坑水平位移监测方法有小角法、视准线法、前方交[在此处键入]会法、后方交会法、极坐标法等，本文介绍小角法监测，分析其原理，以工程实例进行总结。2.小角法水平位移监测基本原理如图所示，沿基坑直线边建立一条工作基线，通过测量固定方向与测站至监测点方向的小角度变化，并测得测站至监测点的距离，从而计算出监测点的位移量PPS（1）其中，△β为角度变化量;ρ为换算单位，ρ==206265;S为工作基点至监测点的距离。此法仪器应架设在基坑外，且测点与监测点不宜太远，工作基线方向与工作基点至监测点的夹角宜小于5°，并与基坑边大致平行;通常以1/2000的精度要求测量距离即可满足精度要求3.小角法精度分析对（1）全微分得：2222222PSmmSm＋(2)[在此处键入]其中，,,PSmmm分别为水平位移误差，测角误差，测距误差，可知，水平位移观测精度受距离S和水平角β的观测误差的影响，（2）可简化为：2PmmS（3）小角法的误差来源主要有仪器对中误差，一般在1．0mm～1．5mm，设为ma,监测点点位误差为：22222ammmS(4)4.基线和基准点4.1确定工作基线和基准点由于小角法测定的水平位移只能反映监测点垂直于工作基线方向上的变化，所以设定的工作基线的方向应垂直于需观测的水平位移方向，而小角法观测的变形量是各监测点相对于基准点的变化量，所以基准点应设在安全稳固、通视且方便观测的区域。因此，按照上述要求，结合现场条件和监测目标情况，布设其中两个基准点为A、B，其中一条工作基线为AB连线，如图[在此处键入]4.2基准点的稳定性检验理想的基准线稳定性的检验图形是在基准线两端的延长线上设立核基准点,限于现场条件,可采用各种行之有效的方法,如后方交会法(反演小角法属于此类)、三角测量法等。基准点的检测精度应不低于监测点必要精度的2/2。基准点的位移判定可采用“比较法”,以两期点位平差值相比较,其差值Δd符合下式即认为点位稳定:2dQ＜(5)其中v为单位权中误差,Q为位移权倒数。实际工作中,对于基准点两期坐标之差超过相应等级监测中误差的点(尤其对于地铁车站深基坑监测之类风险性大项目)应当认真分析,密切关注,超过(5)式限值,即判定基点不稳定。经过基准点的稳定性检验,确认稳定的基准点作为后续监测的基准。当确认基准点发生位移时,必须对由于该位移对本期观测结果的影响进行改正。5.确定观测仪器和观测方法根据《建筑变形测量规范》（JGJ8-2007），查得该建筑物的变形测量级别为三级，即监测点坐标中误差没m=±10.0mm，根据小角法基准点的实际布设得知D′=150m，m与D距离成正比，取最大值D=140m，假设N=1，即角度观测1测回，计算得仪器1测回方向中误差的允许值为7.37″。所以，选用1测回方向中误差为±6″的DJ6型经纬仪，观测1个测回，采用一般钢尺测距方法即可满足观测的精[在此处键入]度要求。6.工程实例以西安某住宅小区施工为例，该基坑南北方向长度约为90m，东西方向长约160m，开挖深度为11．3m～14．7m，采用排桩及锚喷支护方案加固，分层分块开挖地下两层为人防以及停车场，地上为高层住宅以及商业区该基坑开挖面积大，施工周期长，周围交通量大周围高层建筑物较多，确保开挖至回填过程中基坑的稳定以及周围建筑物的安全为十分重要的工作因此必须对基坑变形监测，了解基坑的变形情况，验证基坑支护方案是否合理，同时也为动态设计反馈信息，达到信息化施工的目的下图为基坑平面示意图，基准点A，B为基坑变形影响区域外与工作基点通视的两已知点，C为基准点A，B的检核标志，1，2，3，4为布设在基坑周围便于观测的工作基点，位移观测点布设在基坑四周的冠梁上工作基点1与基准点A通视，工作基点4与基准点B通视，则A1234B构成一条附和导线，可建立独立的直角坐标系首先进行导线测量，得到工作基点1，2，3，4的坐标，然后依次在工作基点架设全站仪，用小角法监测基坑水平位移监测点的位移该工程所使用的全站仪，其测边精度为±(1+2ppm×S)mm，测角精度为±1″，导线的总长度L=499．348m，可得工作基点的点位误差:m=1.1mm[在此处键入]基坑水平位移观测点的误差，以相对工作基点距离最远的点为例,得：m=1.49mm对于基坑变形观测的精度，要求监测点中误差小于其允许变形值的1/10～1/20，由相关规范可知该基坑为一级基坑，其最大允许变形值为30mm，若1/10的最大变形值作为监测点位允许中误差为3mm由以上分析可知，1．49mm3mm，因此该方法满足精度要求该工程所布设的工作基点在施工的过程中均采取严格的保护措施，点位移值X，Y都未超过工作基点中误差限差值，则无需对水平位移监测点的坐标值进行修正，基坑东侧边观测点的水平位移监测成果见表1由表1中的观测数据可知，基坑东侧边中间位置E5监测点，在基坑开挖的一周内水平位移值较大发展速度较快，超过了日变形速率2mm/d的预警值，且基坑周边出现了明显平行于基坑开挖边的裂缝为了防止基坑水平位移进一步加大，及时向建设单位发出预警建设单位立即停止施工，启动基坑支护应急方案，对水平位移过大的区域进[在此处键入]行加固由于建设单位果断采取了加固措施消除了安全隐患，之后，E5点区域水平位移变化速率明显减缓且小于预警值，可认为基坑变形在正常范围之内，没有失稳坍塌的危险可见，该工程基坑水平位移监测方案，不仅精度满足要求，而且对基坑开挖至回填的整个过程都起到了良好的监测预警作用。7.结语（1）小角法监测适合测定变形体某一特定方向的水平位移，对矿区内桥梁、河堤和皮带走廊等线型目标适用性较好，但是要选择合理的仪器精度等级，各个环节的操作必须规范，除了文中提及的影响观测精度的因素外，其他如风力和折光等因素也应加以控制和减小（2）选择合理的工作基线和工作基点，对于场地狭小没有足够空间布设工作基线且工作基点位于基坑变形影响区域内的施工场地，应在每次水平位移监测工作开展前，要用基准点对工作基点进行检验校核，确定工作基点是否稳定若工作基点有不能忽略的位移，则应对监测点的位移值进行修正参考文献[1]JGJ8—2007，建筑变形测量规范[S].[2]杨成林.瑞雷波勘探[M].北京:地质出版社,1993[3]王健．一种有效的基坑水平位移监测方法［J］．测绘与空间地理信息，2012(8):214-215，218．[在此处键入][4]周西振．变形监测网基准点及工作基点的稳定性检验［J］．北京测绘，2001(3):37-39．[5]徐汉涛.小角法水平位移观测的误差分析[J].南通学院学报，2001，17（3）：37-40.