搜索
变形监测技术与应用杨国范变形监测是指使用专门的仪器和利用一定的方法对变形体在外力作用下形状或体积的变化进行系统性的观测的一种测量工作。变形监测得到的观测值是作变行分析、预见性维护等的主要依据。其首要目的是要掌握水工建筑物的实际性状，科学、准确、及时的分析和预报水利工程建筑物的变形状况，对水利工程建筑物的施工和运营管理极为重要。变形监测涉及工程测量、工程地质、水文、结构力学、地球物理、计算机科学等诸多学科的知识，它是一项跨学科的研究，并正向边缘学科的方向发展。第1章绪论1.1变形监测的目的与意义1.2变形监测的主要内容1.3变形监测的精度和周期1.4变形监测系统设计1.5变形监测技术进展1.1变形监测的目的与意义通过变形监测分析掌握各种建筑物和地质构造的稳定性,为安全性判断提供必要信息,及时分析原因发现问题,以便采取适当的有效措施。例如:1998年长江流域洪灾中,隔河岩大坝外观变形GPS自动化监测系统发挥了巨大的作用,确保了安全渡讯,避免了荆江大堤灾难性的分洪。对建筑物进行变形监测的主要目的有以下几个方面：1、分析和评价建筑物的安全状态2、验证设计参数3、反馈设计施工质量4、研究正常的变形规律和预报变形的方法变形观测概念1、变形指变形体（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。2、变形观测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的发展情况。这个过程即是变形观测。产生变形原因1、自然的原因地震、板块运动、温度、风震2、人为的原因（1）地下水的过量抽采（2）地下开采（3）建筑物的荷载（4）其它因素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）沉陷变形监测的特点：1、周期性重复观测：变形监测的主要任务是周期性低对测点进行重复观测以求得其在观测周期内的变化量。2、精度要求高：在通常情况下，为了准确地了解变形体的变形特征和变形过程，需要精确地测量变形体特征点的空间位置，因此，变形监测的精度要求一般比常规工程测量的精度要求高。3、多种观测技术的综合运用：随着科学技术的发展和进步，变形监测技术也在不断丰富和提高。相对而言，变形监测的技术和方法较常规大地测量的技术方法更为丰富。目前，在变形监测工作中，通常用的测量方法为：（1）常规大地测量方法；（2）专门的测量方法；（3）自动化监测方法；（4）摄影测量方法；（5）GPS等新技术的应用。4、监测网着重于研究点位的变化：变形监测工作主要关心的是测点的点位变化情况，而对测点的绝对位置并不过分关注，因此，在变形监测中，常采用独立的坐标系统。虽然坐标系统可以根据工程需要灵活建立，但坐标系统一经建立一般不允许更改，否则，监测资料的正确性和完整性就得不到保证。变形的分类引起建筑物变形的原因有很多，但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。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。1、变形的一般分类：在通常情况下，变形可分为静态变形和动态变形两大类。2、按变形特征分类：根据变形体的变形特征，变形可分为变形体自身的形变和变形体的刚体位移。3、按变形速度分类：按照变形速度一般可分为：长周期变形、短周期变形和瞬时变形。4、按变形特点分类：按照变形特点可分为弹性变形和塑性变形两类。1.2变形监测的主要内容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，但总的来说可以分为现场巡视、环境量监测、位移监测、渗流监测、应力、应变监测、周边监测等几个方面。现场巡视：包括巡视检查和现场检测两项工作。环境量监测：一般包括气温、气压、降水量、风力风向等。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：主要包括地下水位监测、渗流压力监测、渗流量监测。应力应变监测：混凝土应力应变监测、锚杆应力监测、钢筋应力监测、钢板应力监测、温度监测。周边监测：滑坡监测、高边坡监测、渗流监测。1.3变形监测的精度和周期变形监测的精度我国《混凝土大坝安全监测技术规范》在确定了变形监测的精度后，确定相应的观测等级变形监测的周期：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。1.4变形监测系统设计设计原则一般具有：针对性、完整性、先进性、可靠性、经济性。主要内容包括：（1）技术设计书（2）有关建筑物自然条件和工艺生产过程的概述。（3）观测的原则方案。（4）控制点及监测点的布置方案。（5）测量的必要精度论证。（6）测量的方法及仪器。（7）成果的整理方法及其他要求或建议。（8）观测进度计划表。（9）观测人员的编制及预算。变形监测点的分类：一般分为基准点、工作点和变形点3类。基准点：基准点是变形监测系统的基本控制点，是测定工作点和变形点的依据。工作点：工作点又称工作基点，是基准点与变形观测点之间联系作用点。变形观测点：变形观测点是直接埋设在变形体上能反映建筑物变形特征的测量点。1.5变形监测技术进展1、自动化监测技术2、光纤传感检测技术3、CT技术的应用4、GPS在变形监测中的应用5、激光技术的应用6、测量机器人技术7、三维激光扫描技术8、合成孔径雷达监测技术9、安全监测专家系统思考题