7第7章工程的變測(cè)和數(shù)據(jù)處理方案

1、2021-11-221第七章 工程建筑物的變形監(jiān)測(cè) 2021-11-222 7.1 變形監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)知識(shí)變形監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)知識(shí) 7.2 變形監(jiān)測(cè)方案設(shè)計(jì)變形監(jiān)測(cè)方案設(shè)計(jì) 7.3 變形觀測(cè)數(shù)據(jù)處理變形觀測(cè)數(shù)據(jù)處理 7.4 變形監(jiān)測(cè)資料整理、成果表達(dá)和解釋變形監(jiān)測(cè)資料整理、成果表達(dá)和解釋第七章 工程建筑物的變形監(jiān)測(cè) 2021-11-2237.1 變形監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)知識(shí)7.1.1 變形監(jiān)測(cè)的定義和分類7.1.2 工程變形監(jiān)測(cè)的意義和特點(diǎn)7.1.3 變形影響因子和變形模型7.1.4 變形監(jiān)測(cè)的技術(shù)和方法 2021-11-2247.1 變形監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)知識(shí)7.1.1 變形監(jiān)測(cè)的定義和分類 什么是變形監(jiān)測(cè)？ 什么是變

2、形體？ 為什么要進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)？ 變形監(jiān)測(cè)的內(nèi)容及分類2021-11-2257.1.1.1變形監(jiān)測(cè)的定義變形監(jiān)測(cè)： 對(duì)監(jiān)視對(duì)象或物體(簡(jiǎn)稱變形體)進(jìn)行定期測(cè)量以確定其空間位置隨時(shí)間的變化特征。 包括全球性、區(qū)域性、和工程建筑物的變形監(jiān)測(cè)。 定期測(cè)量則是時(shí)間上的離散觀測(cè)，分靜態(tài)變形和動(dòng)態(tài)變形監(jiān)測(cè) 2021-11-2267.1.1.1變形監(jiān)測(cè)的定義變形監(jiān)測(cè)的對(duì)象-變形體 變形體用有代表性的位于變形體空間上離散的監(jiān)測(cè)點(diǎn)來(lái)代表，監(jiān)測(cè)點(diǎn)的空間位置隨時(shí)間的變化可以描述變形體的變形 對(duì)于工程的安全來(lái)說(shuō)，變形監(jiān)測(cè)為變形分析提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，變形分析又是為變形預(yù)報(bào)服務(wù)的。根據(jù)變形預(yù)報(bào)來(lái)修改監(jiān)測(cè)方案，指導(dǎo)工程管理、整治

3、和災(zāi)害預(yù)防。 變形監(jiān)測(cè)是基礎(chǔ)，變形分析是手段，變形預(yù)報(bào)是目的。2021-11-2277.1.1.2變形監(jiān)測(cè)的分類 工程建筑物的變形分為： （1）變形體自身的形變 （2）變形體的剛體位移。 （1）變形體自身的形變： 伸縮、錯(cuò)動(dòng)、彎曲和扭轉(zhuǎn)。 （2）變形體的剛體位移: 整體平移、轉(zhuǎn)動(dòng)、升降和傾斜。 2021-11-2287.1.1.2變形監(jiān)測(cè)的分類 變形監(jiān)測(cè)主要分水平位移監(jiān)測(cè)、垂直位移監(jiān)測(cè)兩大類，還包括傾斜、擾度、偏距、震動(dòng)、裂縫和伸縮、錯(cuò)動(dòng)、彎曲、扭轉(zhuǎn)等的監(jiān)測(cè)。 水平位移和垂直位移監(jiān)既可描述變形體的剛體位移，也可描述變形體自身的形變。 2021-11-2297.1.1.3變形監(jiān)測(cè)的內(nèi)容 獲取變形

4、幾何量： 水平位移、垂直位移以及偏距、傾斜、擾度、彎曲、扭轉(zhuǎn)、震動(dòng)、裂縫等。 獲取與變形有關(guān)的影響因子（物理量）：溫度、氣壓，應(yīng)力、應(yīng)變、水位、水壓，滲流、滲壓、揚(yáng)壓，靜荷載、動(dòng)荷載以及時(shí)間等。 本章主要講述工程建筑物的變形監(jiān)測(cè)。 2021-11-22107.1.2 工程變形監(jiān)測(cè)的意義和特點(diǎn)7.1.2.17.1.2.1變形監(jiān)測(cè)的意義變形監(jiān)測(cè)的意義 1 1、實(shí)用意義：、實(shí)用意義： 保障工程安全。保障工程安全。 2 2、科學(xué)意義：、科學(xué)意義： 解釋變形的機(jī)理，解釋變形的機(jī)理， 驗(yàn)證變形的假說(shuō)，驗(yàn)證變形的假說(shuō)， 檢驗(yàn)設(shè)計(jì)是否合理，檢驗(yàn)設(shè)計(jì)是否合理， 為修改設(shè)計(jì)、制定規(guī)范提供依據(jù)。為修改設(shè)計(jì)、制定規(guī)范

5、提供依據(jù)。2021-11-22117.1.2 工程變形監(jiān)測(cè)的意義和特點(diǎn)7.1.2.27.1.2.2變形監(jiān)測(cè)的特點(diǎn)變形監(jiān)測(cè)的特點(diǎn)（1）變形監(jiān)測(cè)貫穿于工程建設(shè)和運(yùn)營(yíng)的始終，需要進(jìn)變形監(jiān)測(cè)貫穿于工程建設(shè)和運(yùn)營(yíng)的始終，需要進(jìn)行長(zhǎng)期的重復(fù)觀測(cè)。行長(zhǎng)期的重復(fù)觀測(cè)。（2）精度差別很大，有極高精度要求。精度差別很大，有極高精度要求。不同工程建筑不同工程建筑 物、不同階段、不同的變形監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，要求的精度物、不同階段、不同的變形監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，要求的精度不同，相差非常大。不同，相差非常大。 對(duì)變形監(jiān)測(cè)常采用一種極高精度要求：即對(duì)變形監(jiān)測(cè)常采用一種極高精度要求：即“以當(dāng)時(shí)以當(dāng)時(shí)能達(dá)到的最高精度為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行變形觀測(cè)能達(dá)到的最

6、高精度為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行變形觀測(cè)”。 （3）對(duì)遙控、遙測(cè)和自動(dòng)化要求更高。對(duì)遙控、遙測(cè)和自動(dòng)化要求更高。 2021-11-2212 變形監(jiān)測(cè)的精度舉例 項(xiàng) 目位移中誤差限值水平位移壩 體重 力 壩1.0mm拱 壩徑 向2.0mm切 向1.0mm壩 基重 力 壩0.3mm拱 壩徑 向0.3mm切 向0.3mm壩體、壩基垂直位移壩頂1.0mm壩基0.3mm壩體、壩基撓度0.3mm傾 斜壩 體5.0壩 基1.0壩體表面接縫與裂縫0.2mm近壩區(qū)巖體水 平 位 移2.0mm垂直位移2.0mm滑坡體和高邊坡水 平 位 移3.0(巖質(zhì)邊坡)5.0 (土質(zhì)邊坡)垂 直 位 移3.0mm裂 縫1.0mm2021-11

7、-22137.1.3 變形影響因子和變形模型7.1.3.1 變形影響因子 變形原因的時(shí)間特征表現(xiàn)為急劇變化、隨機(jī)變變形原因的時(shí)間特征表現(xiàn)為急劇變化、隨機(jī)變化、近似線性變化、周期變化等多種情況。我們將化、近似線性變化、周期變化等多種情況。我們將引起變形的原因稱為引起變形的原因稱為變形影響因子變形影響因子。 變形影響因子中，有的是可測(cè)量的，有的是難變形影響因子中，有的是可測(cè)量的，有的是難于定量描述的，應(yīng)對(duì)引起工程建筑物變形的影響因于定量描述的，應(yīng)對(duì)引起工程建筑物變形的影響因子進(jìn)行定期測(cè)量或與變形監(jiān)測(cè)同步同時(shí)測(cè)量。子進(jìn)行定期測(cè)量或與變形監(jiān)測(cè)同步同時(shí)測(cè)量。 2021-11-22147.1.3 變形影響

8、因子和變形模型7.1.3.1 變形影響因子 引起工程建筑物變形的原因有多種多樣，如地，如地殼運(yùn)動(dòng)、基礎(chǔ)形變、地下開(kāi)采、地下水位變化、作殼運(yùn)動(dòng)、基礎(chǔ)形變、地下開(kāi)采、地下水位變化、作用在工程建筑物上的各種荷載（包括風(fēng)、日光、雪、用在工程建筑物上的各種荷載（包括風(fēng)、日光、雪、冰、暴雨、水壓、地震、滑坡、泥石流、自重、橋冰、暴雨、水壓、地震、滑坡、泥石流、自重、橋上的車(chē)輛等）以及機(jī)械設(shè)備安裝偏離設(shè)計(jì)值、上的車(chē)輛等）以及機(jī)械設(shè)備安裝偏離設(shè)計(jì)值、 溫度、溫度、 氣候變化等氣候變化等。 2021-11-22157.1.3 變形影響因子和變形模型7.1.3.2 變形體的幾何模型變形監(jiān)測(cè)：變形監(jiān)測(cè)： 空間離散化

9、空間離散化監(jiān)測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)點(diǎn) 時(shí)間離散化時(shí)間離散化周期性監(jiān)測(cè)周期性監(jiān)測(cè) 變形體的的相對(duì)運(yùn)動(dòng)即自身的形變可通過(guò)對(duì)目標(biāo)點(diǎn)變形體的的相對(duì)運(yùn)動(dòng)即自身的形變可通過(guò)對(duì)目標(biāo)點(diǎn)之間的連接元素進(jìn)行周期性或連續(xù)性測(cè)量之間的連接元素進(jìn)行周期性或連續(xù)性測(cè)量(稱相對(duì)定稱相對(duì)定位位)得到。得到。 變形體的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)則是通過(guò)對(duì)位于變形體之外的參變形體的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)則是通過(guò)對(duì)位于變形體之外的參考點(diǎn)、工作基點(diǎn)與位于變形體之上的目標(biāo)點(diǎn)之間的考點(diǎn)、工作基點(diǎn)與位于變形體之上的目標(biāo)點(diǎn)之間的連接元素進(jìn)行周期性或連續(xù)性的測(cè)量連接元素進(jìn)行周期性或連續(xù)性的測(cè)量(稱絕對(duì)定位稱絕對(duì)定位)得到。得到。2021-11-22167.1.3 變形影響因子和變形模型7

10、.1.3.2 變形體的幾何模型變形體的幾何模型 定義定義（參見(jiàn)圖（參見(jiàn)圖7-17-1） ： 參考點(diǎn)、目標(biāo)點(diǎn)及其它們之間的連接稱為變形體參考點(diǎn)、目標(biāo)點(diǎn)及其它們之間的連接稱為變形體的幾何模型。的幾何模型。 概念：概念： 變形體空間上的離散化：監(jiān)測(cè)點(diǎn)（目標(biāo)點(diǎn)）變形體空間上的離散化：監(jiān)測(cè)點(diǎn)（目標(biāo)點(diǎn)） 時(shí)間上的離散化：周期性監(jiān)測(cè)、持續(xù)性監(jiān)測(cè)時(shí)間上的離散化：周期性監(jiān)測(cè)、持續(xù)性監(jiān)測(cè) 相對(duì)定位、絕對(duì)定位相對(duì)定位、絕對(duì)定位 參考點(diǎn)、目標(biāo)點(diǎn)參考點(diǎn)、目標(biāo)點(diǎn) 不變量、可變量不變量、可變量2021-11-2217變形體的幾何模型（圖7-1）圖7-1 變形體的幾何模型 2021-11-22187.1.3 變形影響因子和變

11、形模型 參考點(diǎn)的坐標(biāo)可看成是不變的（不變量），目標(biāo)點(diǎn)坐標(biāo)參考點(diǎn)的坐標(biāo)可看成是不變的（不變量），目標(biāo)點(diǎn)坐標(biāo)是變化的（可變量），根據(jù)目標(biāo)點(diǎn)坐標(biāo)隨時(shí)間的變化可導(dǎo)出是變化的（可變量），根據(jù)目標(biāo)點(diǎn)坐標(biāo)隨時(shí)間的變化可導(dǎo)出變形體的變形。變形體的變形。 變形監(jiān)測(cè)的目的就是確定目標(biāo)點(diǎn)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)以及目變形監(jiān)測(cè)的目的就是確定目標(biāo)點(diǎn)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)以及目標(biāo)點(diǎn)相對(duì)于變形體周?chē)慕^對(duì)運(yùn)動(dòng)。標(biāo)點(diǎn)相對(duì)于變形體周?chē)慕^對(duì)運(yùn)動(dòng)。 參考點(diǎn)、目標(biāo)點(diǎn)布設(shè)的要點(diǎn)：參考點(diǎn)、目標(biāo)點(diǎn)布設(shè)的要點(diǎn)： 位置、數(shù)量（密度）位置、數(shù)量（密度） 埋石、布標(biāo)。埋石、布標(biāo)。 2021-11-22197.1.3 變形影響因子和變形模型7.1.3.3 變形模型

12、的一般表達(dá)式 一個(gè)變形影響因子（或稱影響因子）引起變形體在時(shí)刻的變形量，不僅與該時(shí)刻的變形影響因子大小有關(guān)，而且與該時(shí)刻以前各時(shí)刻的變形影響因子大小有關(guān)。 動(dòng)態(tài)變形模型的一般數(shù)學(xué)表達(dá)式：動(dòng)態(tài)變形模型的一般數(shù)學(xué)表達(dá)式： 式中：式中： 為為 時(shí)刻變形影響因子的大小，時(shí)刻變形影響因子的大小， 為它的權(quán)函為它的權(quán)函數(shù)，相當(dāng)于對(duì)變形量數(shù)，相當(dāng)于對(duì)變形量 的貢獻(xiàn)，的貢獻(xiàn)， 為回返時(shí)間間隔。為回返時(shí)間間隔。 ()x t2021-11-22207.1.3 變形影響因子和變形模型2021-11-2221 典型動(dòng)態(tài)變形模型一、非周期變形一、非周期變形1、突變模型 （圖7-2(a)） 2021-11-2222 2、

13、漸變模型（圖7-2(b)）： 典型動(dòng)態(tài)變形模型2021-11-2223 二、周期變形（圖7-2(c)） 典型動(dòng)態(tài)變形模型2021-11-2224三、運(yùn)動(dòng)型變形模型 在許多情況下（如在許多情況下（如滑坡），變形影響因子滑坡），變形影響因子的大小是隨機(jī)性變化且的大小是隨機(jī)性變化且不可量測(cè)的，或者雖可不可量測(cè)的，或者雖可量測(cè)而難于建立影響因量測(cè)而難于建立影響因子與變形間的函數(shù)模型。子與變形間的函數(shù)模型。運(yùn)動(dòng)模型把變形視為時(shí)運(yùn)動(dòng)模型把變形視為時(shí)間的函數(shù)：間的函數(shù)： 典型動(dòng)態(tài)變形模型2021-11-22257.1.4 變形監(jiān)測(cè)的技術(shù)和方法 7.1.4.1 常規(guī)的大地測(cè)量方法7.1.4.2 特殊的大地測(cè)量

14、方法7.1.4.3 現(xiàn)代高新測(cè)量方法 7.1.4.4 裂縫和振動(dòng)觀測(cè)方法 2021-11-22267.1.4 變形監(jiān)測(cè)的技術(shù)和方法 7.1.4.1 常規(guī)的大地測(cè)量方法 指用常規(guī)的大地測(cè)量?jī)x器測(cè)量方向、角度、邊長(zhǎng)、基線和高差等量所采用方法的總稱。 常規(guī)的大地測(cè)量?jī)x器： 光學(xué)經(jīng)緯儀、光學(xué)水準(zhǔn)儀、電磁波測(cè)距儀、電子經(jīng)緯儀、電子水準(zhǔn)儀、電子全站儀、gps接收機(jī)等 常規(guī)大地測(cè)量方法： 網(wǎng)觀測(cè)法，視準(zhǔn)線法、交會(huì)法、極坐標(biāo)法、幾何水準(zhǔn)法、精密測(cè)距三角高程法等。2021-11-22277.1.4 變形監(jiān)測(cè)的技術(shù)和方法 7.1.4.2特殊的大地測(cè)量方法 包括微距離及其變化的測(cè)量方法、液體靜力水準(zhǔn)測(cè)量、基準(zhǔn)線法、

15、傾斜測(cè)量、撓度測(cè)量和傳感器測(cè)量等方法，見(jiàn)本書(shū)第3章3.4節(jié) 2021-11-22287.1.4 變形監(jiān)測(cè)的技術(shù)和方法 7.1.4.3現(xiàn)代高新測(cè)量方法 有三維激光掃描測(cè)量法、合成孔徑雷達(dá)測(cè)量方法、遠(yuǎn)程微形變雷達(dá)測(cè)量方法以及攝影測(cè)量方法等，見(jiàn)本書(shū)第3章有關(guān)部分 2021-11-22297.1.4 變形監(jiān)測(cè)的技術(shù)和方法 7.1.4.4 裂縫和振動(dòng)觀測(cè)方法 1）裂縫觀測(cè)法。工程建筑物的裂縫觀測(cè)內(nèi)容包括對(duì)裂縫編號(hào)，觀測(cè)裂縫的位置、走向、長(zhǎng)度、寬度等，對(duì)于重要的裂縫，要埋設(shè)如圖7-4所示的觀測(cè)標(biāo)志，用游標(biāo)卡尺定期地測(cè)定兩個(gè)標(biāo)志頭之間距離的變化，確定裂縫的發(fā)展情況。 1-鉆孔后回填的混凝土，2-觀測(cè)標(biāo)志，

16、3-裂縫，4-游標(biāo)卡尺的標(biāo)志頭圖7-4裂縫觀測(cè)標(biāo)志2021-11-22307.1.4 變形監(jiān)測(cè)的技術(shù)和方法 7.1.4.4 裂縫和振動(dòng)觀測(cè)方法 2）振動(dòng)觀測(cè)法。而對(duì)于塔式建筑物，在溫度和風(fēng)力荷載作用下，其撓曲會(huì)來(lái)回?cái)[動(dòng)，從而就需要對(duì)建筑物進(jìn)行動(dòng)態(tài)觀測(cè)振動(dòng)（擺動(dòng)）觀測(cè)。有的橋梁也需進(jìn)行振動(dòng)觀測(cè)，對(duì)于特高的房屋建筑，也存在振動(dòng)現(xiàn)象，（例如美國(guó)的帝國(guó)大廈，高102層，觀測(cè)結(jié)果表明， 風(fēng)荷載下，最大擺動(dòng)達(dá)7.6cm）。 為了觀測(cè)建筑物的振動(dòng)，可采用專門(mén)的光電觀測(cè)系統(tǒng)，其原理與激光鉛直相似。采用全球定位系統(tǒng)（gps）技術(shù)可作持續(xù)動(dòng)態(tài)的振動(dòng)觀測(cè)。7.2 變形監(jiān)測(cè)方案設(shè)計(jì)變形監(jiān)測(cè)方案設(shè)計(jì)變形監(jiān)測(cè)方案設(shè)計(jì)變形

17、監(jiān)測(cè)方案設(shè)計(jì)內(nèi)容內(nèi)容 1）監(jiān)測(cè)方法選擇）監(jiān)測(cè)方法選擇 2）變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)和變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)）變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)和變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè) 3）測(cè)量精度（所需的測(cè)量精度）測(cè)量精度（所需的測(cè)量精度 ，對(duì)于監(jiān)測(cè)網(wǎng)，對(duì)于監(jiān)測(cè)網(wǎng)，是確定目標(biāo)點(diǎn)坐標(biāo)，是確定目標(biāo)點(diǎn)坐標(biāo)、的允許精度或坐標(biāo)差的的允許精度或坐標(biāo)差的允許精度允許精度 4）觀測(cè)周期數(shù)（施測(cè)的次數(shù)）觀測(cè)周期數(shù)（施測(cè)的次數(shù)） 5）兩周期之間的時(shí)間間隔）兩周期之間的時(shí)間間隔t 6）一周期所允許的觀測(cè)時(shí)間）一周期所允許的觀測(cè)時(shí)間 7.2 變形監(jiān)測(cè)方案設(shè)計(jì)變形監(jiān)測(cè)方案設(shè)計(jì)幾個(gè)名詞幾個(gè)名詞 測(cè)量精度測(cè)量精度 預(yù)計(jì)最大變形量預(yù)計(jì)最大變形量 變形監(jiān)測(cè)分辨率變形監(jiān)測(cè)分辨率 變形速率變形速率

18、周期時(shí)間周期時(shí)間 一周期所允許的觀測(cè)時(shí)間一周期所允許的觀測(cè)時(shí)間7.2.1典型變形的監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)典型變形的監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)7.2.1.1 非周期變形的監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)非周期變形的監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì) 測(cè)量精度測(cè)量精度 與預(yù)計(jì)的最大變形量與預(yù)計(jì)的最大變形量y（準(zhǔn)確性差）（準(zhǔn)確性差）有關(guān)：有關(guān)： y：變形監(jiān)測(cè)分辨率，相鄰兩周期間能以一定概：變形監(jiān)測(cè)分辨率，相鄰兩周期間能以一定概率率(如如p=95%)區(qū)分的最小變形量。區(qū)分的最小變形量。y = 10y?；?.2.1.1 非周期變形的監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)非周期變形的監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì) 突變模型：末期觀測(cè)必須在變形趨于平緩的時(shí)突變模型：末期觀測(cè)必須在變形趨于平緩的時(shí)刻進(jìn)行：刻進(jìn)行： t為與變形體有關(guān)的時(shí)間常數(shù)

19、，根據(jù)試驗(yàn)和經(jīng)為與變形體有關(guān)的時(shí)間常數(shù)，根據(jù)試驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)確定。驗(yàn)確定。 在在 和和 之間要進(jìn)行多期觀測(cè)。設(shè)第之間要進(jìn)行多期觀測(cè)。設(shè)第 與與 期期間時(shí)間間隔為間時(shí)間間隔為t ，t與與y和變形速率和變形速率 有關(guān)：有關(guān)： 7.2.1.1 非周期變形的監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)非周期變形的監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì) 初期，由于初期，由于 較大且不精確，故較大且不精確，故t較小且誤差較大；較小且誤差較大；后期，后期， 值愈來(lái)愈小且愈來(lái)愈精確，值愈來(lái)愈小且愈來(lái)愈精確，t 會(huì)愈來(lái)愈大且會(huì)愈來(lái)愈大且愈來(lái)愈準(zhǔn)確。一周期所允許的觀測(cè)時(shí)間愈來(lái)愈準(zhǔn)確。一周期所允許的觀測(cè)時(shí)間 應(yīng)滿足：應(yīng)滿足： 的大小對(duì)測(cè)量方法的選擇很有意義。的大小對(duì)測(cè)量方法的選擇很有意

20、義。 7.2.1.2 周期變形的監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)周期變形的監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)7.2.1.2 周期變形的監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)周期變形的監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì) t與周期時(shí)間與周期時(shí)間 有關(guān)，有有關(guān)，有 m=2，表示只對(duì)兩個(gè)極值有興趣且準(zhǔn)確地知道所發(fā)生，表示只對(duì)兩個(gè)極值有興趣且準(zhǔn)確地知道所發(fā)生的時(shí)間，如在大壩的最高水位和最低水位時(shí)觀測(cè)。的時(shí)間，如在大壩的最高水位和最低水位時(shí)觀測(cè)。 m=20， 滿足滿足 7.2.1.3 運(yùn)動(dòng)式變形的監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)式變形的監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì) 測(cè)量精度根據(jù)要求監(jiān)測(cè)的最小變形量來(lái)確測(cè)量精度根據(jù)要求監(jiān)測(cè)的最小變形量來(lái)確 定定，即要求滿足，即要求滿足 t應(yīng)滿足應(yīng)滿足 每一次的觀測(cè)時(shí)間每一次的觀測(cè)時(shí)間 由下式估算。由下式估算。7.2.

21、2 測(cè)量方案設(shè)計(jì)需考慮的問(wèn)題測(cè)量方案設(shè)計(jì)需考慮的問(wèn)題 7.2.2.1 確定測(cè)量精度時(shí)需考慮的問(wèn)題確定測(cè)量精度時(shí)需考慮的問(wèn)題 對(duì)于監(jiān)測(cè)網(wǎng)，要將坐標(biāo)精度轉(zhuǎn)化為觀側(cè)值的精度。對(duì)于監(jiān)測(cè)網(wǎng)，要將坐標(biāo)精度轉(zhuǎn)化為觀側(cè)值的精度。 網(wǎng)的模擬網(wǎng)的模擬優(yōu)化設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)：確定觀測(cè)方案，確定觀測(cè)元素（：確定觀測(cè)方案，確定觀測(cè)元素（如方向、距離、高差、如方向、距離、高差、gps基線邊長(zhǎng)等）及其精度基線邊長(zhǎng)等）及其精度 測(cè)量精度選取測(cè)量精度選?。簝x器的標(biāo)稱精度、外界影響，應(yīng)有一：儀器的標(biāo)稱精度、外界影響，應(yīng)有一定富余。定富余。 按設(shè)計(jì)的測(cè)量方案和精度計(jì)算出各目標(biāo)點(diǎn)坐標(biāo)的精度按設(shè)計(jì)的測(cè)量方案和精度計(jì)算出各目標(biāo)點(diǎn)坐標(biāo)的精度，應(yīng)

22、完全滿足要求。，應(yīng)完全滿足要求。 7.2.2.1 確定測(cè)量精度時(shí)需考慮的問(wèn)題確定測(cè)量精度時(shí)需考慮的問(wèn)題 1971年國(guó)際測(cè)量師聯(lián)合會(huì)年國(guó)際測(cè)量師聯(lián)合會(huì)(fig)第十三屆會(huì)議上工程第十三屆會(huì)議上工程測(cè)量組提出：測(cè)量組提出：“如果觀測(cè)的目的是為了使變形值不超如果觀測(cè)的目的是為了使變形值不超過(guò)某一允許的數(shù)值而確保建筑物的安全，則其觀測(cè)的過(guò)某一允許的數(shù)值而確保建筑物的安全，則其觀測(cè)的中誤差應(yīng)小于允許變形值的中誤差應(yīng)小于允許變形值的1/101/20；如果觀測(cè)的；如果觀測(cè)的目的是為了研究其變形的過(guò)程，則其中誤差應(yīng)比這個(gè)目的是為了研究其變形的過(guò)程，則其中誤差應(yīng)比這個(gè)數(shù)小得多。數(shù)小得多?！逼毡榈挠^點(diǎn)是：普遍的觀

23、點(diǎn)是：應(yīng)采用當(dāng)時(shí)所能獲得的最好測(cè)量?jī)x器應(yīng)采用當(dāng)時(shí)所能獲得的最好測(cè)量?jī)x器和技術(shù)，達(dá)到其最高精度和技術(shù)，達(dá)到其最高精度不同類型工程建筑物，其精度要求差別較大；不同類型工程建筑物，其精度要求差別較大；同一建筑物，不同部位、不同時(shí)間對(duì)觀測(cè)精度的要求同一建筑物，不同部位、不同時(shí)間對(duì)觀測(cè)精度的要求也不相同。也不相同。 建筑物變形測(cè)量等級(jí)及精度建筑物變形測(cè)量等級(jí)及精度變形變形測(cè)量測(cè)量等級(jí)等級(jí) 沉降觀測(cè)沉降觀測(cè) 位移觀測(cè)位移觀測(cè) 適用范圍適用范圍 觀測(cè)點(diǎn)測(cè)站高差觀測(cè)點(diǎn)測(cè)站高差中誤差中誤差 （mm） 觀測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)觀測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)中誤差（中誤差（mm） 特級(jí)特級(jí) 0.05 0.3 特種精密工程，重要科研項(xiàng)目變形特種精密工

24、程，重要科研項(xiàng)目變形觀測(cè)觀測(cè) 一級(jí)一級(jí)0.15 1.0 高精度要求的大型建筑物，科研項(xiàng)高精度要求的大型建筑物，科研項(xiàng)目變形觀測(cè)目變形觀測(cè) 二級(jí)二級(jí) 0.50 3.0 中等精度要求的建筑物和科研項(xiàng)目中等精度要求的建筑物和科研項(xiàng)目變形觀測(cè)；重要建筑物主體傾斜觀變形觀測(cè)；重要建筑物主體傾斜觀測(cè)、場(chǎng)地滑坡觀測(cè)測(cè)、場(chǎng)地滑坡觀測(cè) 三級(jí)三級(jí) 1.50 10.0 低精度要求的建筑物變形觀測(cè)；一低精度要求的建筑物變形觀測(cè)；一般建筑物主體傾斜觀測(cè)、場(chǎng)地滑坡般建筑物主體傾斜觀測(cè)、場(chǎng)地滑坡觀測(cè)觀測(cè) 7.2.2.2 確定周期方面需考慮的問(wèn)題確定周期方面需考慮的問(wèn)題一、觀測(cè)周期數(shù)的確定一、觀測(cè)周期數(shù)的確定 觀測(cè)周期數(shù)觀測(cè)

25、周期數(shù)取決于變形的大小、速度及觀測(cè)的目的，取決于變形的大小、速度及觀測(cè)的目的，且與工程規(guī)模、監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)量、位置以及觀測(cè)一次所需且與工程規(guī)模、監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)量、位置以及觀測(cè)一次所需時(shí)間有關(guān)。時(shí)間有關(guān)。在工程建筑物建成初期，變形速度較快，在工程建筑物建成初期，變形速度較快，觀測(cè)周期應(yīng)多一些，隨著建筑物趨向穩(wěn)定，可減少觀觀測(cè)周期應(yīng)多一些，隨著建筑物趨向穩(wěn)定，可減少觀測(cè)次數(shù)；但仍應(yīng)堅(jiān)持觀測(cè)，以便發(fā)現(xiàn)異常變化。測(cè)次數(shù)；但仍應(yīng)堅(jiān)持觀測(cè)，以便發(fā)現(xiàn)異常變化。 及時(shí)進(jìn)行第一周期觀測(cè)及時(shí)進(jìn)行第一周期觀測(cè)具有重要意義，推延初始測(cè)量具有重要意義，推延初始測(cè)量可能失去已經(jīng)發(fā)生的變形，應(yīng)特別重視第一周期觀測(cè)可能失去已經(jīng)發(fā)生的變形

26、，應(yīng)特別重視第一周期觀測(cè)的質(zhì)量，以后各周期的成果要與第一期比較。的質(zhì)量，以后各周期的成果要與第一期比較。大壩變形觀測(cè)周期選擇表大壩變形觀測(cè)周期選擇表 變形種類變形種類 水庫(kù)蓄水前水庫(kù)蓄水前 水庫(kù)蓄水庫(kù)蓄水水 水庫(kù)蓄水水庫(kù)蓄水后后23年年 正常運(yùn)營(yíng)正常運(yùn)營(yíng) 混凝土壩：混凝土壩：沉陷沉陷相對(duì)水平位移相對(duì)水平位移絕對(duì)水平位移絕對(duì)水平位移土石壩：土石壩：沉陷和水平沉陷和水平位移位移 1個(gè)月個(gè)月半個(gè)月半個(gè)月0.51個(gè)月個(gè)月1季度季度 1個(gè)月個(gè)月1周周1季度季度1個(gè)月個(gè)月 36個(gè)月個(gè)月半個(gè)月半個(gè)月1季度季度1季度季度 半年半年1個(gè)月個(gè)月612個(gè)月個(gè)月半年半年 7.2.2.2 確定周期方面需考慮的問(wèn)題確定周

27、期方面需考慮的問(wèn)題 大壩運(yùn)行期間，大壩運(yùn)行期間，觀測(cè)時(shí)刻的選擇也很重要觀測(cè)時(shí)刻的選擇也很重要，特別是為，特別是為了確定是否存在水平位移有向下游方向的趨勢(shì)性變化了確定是否存在水平位移有向下游方向的趨勢(shì)性變化，參數(shù)，參數(shù)是否顯著。是否顯著。 7.2.2.2 確定周期方面需考慮的問(wèn)題確定周期方面需考慮的問(wèn)題 7.2.2.2 確定周期方面需考慮的問(wèn)題確定周期方面需考慮的問(wèn)題二、一周期內(nèi)觀測(cè)時(shí)間的確定 一周期內(nèi)所有測(cè)量工作需在允許的時(shí)間間隔t內(nèi)完成。否則，周期內(nèi)的變形將歪曲目標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)值。 長(zhǎng)周期變形，t可達(dá)幾天甚至數(shù)周，可選用各種大地測(cè)量?jī)x器和技術(shù)。 日周期變形，t為數(shù)十分鐘，可選用快速測(cè)量?jī)x器和技術(shù)

28、，如gps、georobot。 短周期變形，t僅為數(shù)分甚至數(shù)秒，需要考慮采用攝影測(cè)量方法或自動(dòng)化測(cè)量方法。 7.2.3.3 確定費(fèi)用時(shí)需考慮的問(wèn)題確定費(fèi)用時(shí)需考慮的問(wèn)題 總費(fèi)用包括：總費(fèi)用包括： 1）建立監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的一次性花費(fèi)。）建立監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的一次性花費(fèi)。 2）每一個(gè)觀測(cè)周期的花費(fèi)。）每一個(gè)觀測(cè)周期的花費(fèi)。 3）維護(hù)和管理費(fèi)。）維護(hù)和管理費(fèi)。 當(dāng)變形監(jiān)測(cè)項(xiàng)目所要求的當(dāng)變形監(jiān)測(cè)項(xiàng)目所要求的觀測(cè)周期較少觀測(cè)周期較少時(shí)，采時(shí)，采用用常規(guī)大地測(cè)量方法較好常規(guī)大地測(cè)量方法較好； 若觀測(cè)周期多且周期中若觀測(cè)周期多且周期中測(cè)量持續(xù)時(shí)間較短測(cè)量持續(xù)時(shí)間較短，應(yīng)，應(yīng)采用特殊的測(cè)量方法，研制專用儀器，建立采用特殊的

29、測(cè)量方法，研制專用儀器，建立全自全自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。7.2.2.4 其他方面需考慮的問(wèn)題其他方面需考慮的問(wèn)題 1）在監(jiān)測(cè)時(shí)，變形體）在監(jiān)測(cè)時(shí)，變形體不能被觸及不能被觸及，更不準(zhǔn)許人，更不準(zhǔn)許人在上面行走，否則將影響其變形形態(tài)在上面行走，否則將影響其變形形態(tài) 2） 只有在一定的時(shí)候只有在一定的時(shí)候才能到達(dá)變形體，在變形才能到達(dá)變形體，在變形體上工作有特別的危險(xiǎn)性，這種情況，許多測(cè)量體上工作有特別的危險(xiǎn)性，這種情況，許多測(cè)量方法也不能采用方法也不能采用 3）有的變形監(jiān)測(cè)任務(wù)僅在于將變形體的原始狀）有的變形監(jiān)測(cè)任務(wù)僅在于將變形體的原始狀態(tài)保存下來(lái)，一旦該監(jiān)測(cè)對(duì)象發(fā)生了變化，則通態(tài)保存下來(lái)，

30、一旦該監(jiān)測(cè)對(duì)象發(fā)生了變化，則通過(guò)測(cè)量來(lái)比較和證明所發(fā)生變化的情況，這時(shí)宜過(guò)測(cè)量來(lái)比較和證明所發(fā)生變化的情況，這時(shí)宜采用采用攝影測(cè)量方法攝影測(cè)量方法，其優(yōu)點(diǎn)是初始測(cè)量的費(fèi)用少，其優(yōu)點(diǎn)是初始測(cè)量的費(fèi)用少，在需要時(shí)可對(duì)豐富的攝影信息進(jìn)行詳細(xì)處理乃，在需要時(shí)可對(duì)豐富的攝影信息進(jìn)行詳細(xì)處理乃至空間分析。至空間分析。 4）基于下述原因，）基于下述原因，應(yīng)采用自動(dòng)化監(jiān)測(cè)方法應(yīng)采用自動(dòng)化監(jiān)測(cè)方法 需要作需要作持續(xù)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，或變形的速度太快持續(xù)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，或變形的速度太快； 監(jiān)測(cè)點(diǎn)太多，監(jiān)測(cè)點(diǎn)太多，人工觀測(cè)工作量很大人工觀測(cè)工作量很大，或需要同一，或需要同一時(shí)刻獲得許多個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的變形；時(shí)刻獲得許多個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的變形；

31、 要求要求監(jiān)測(cè)的時(shí)間間隔太短監(jiān)測(cè)的時(shí)間間隔太短。變形過(guò)程需要短時(shí)間。變形過(guò)程需要短時(shí)間間隔的觀測(cè)數(shù)據(jù)描述；間隔的觀測(cè)數(shù)據(jù)描述； 監(jiān)測(cè)環(huán)境太惡劣監(jiān)測(cè)環(huán)境太惡劣，如噪聲、高壓、高熱、高磁場(chǎng)，如噪聲、高壓、高熱、高磁場(chǎng)等對(duì)人體有危害，或人無(wú)法到達(dá)；等對(duì)人體有危害，或人無(wú)法到達(dá)； 要求變形監(jiān)測(cè)作業(yè)不影響日常生產(chǎn)和運(yùn)行管理要求變形監(jiān)測(cè)作業(yè)不影響日常生產(chǎn)和運(yùn)行管理 當(dāng)變形量達(dá)到一定的值時(shí)，對(duì)當(dāng)變形量達(dá)到一定的值時(shí)，對(duì)變形體本身或環(huán)境變形體本身或環(huán)境將造成巨大危害將造成巨大危害，但這種危害可通過(guò)事先報(bào)警而，但這種危害可通過(guò)事先報(bào)警而避免或減小時(shí)，宜采用自動(dòng)化的持續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，避免或減小時(shí)，宜采用自動(dòng)化的持續(xù)監(jiān)

32、測(cè)系統(tǒng)，用計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控檢核，需要時(shí)報(bào)警。用計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控檢核，需要時(shí)報(bào)警。 7.3 變形觀測(cè)數(shù)據(jù)處理變形觀測(cè)數(shù)據(jù)處理變形觀測(cè)數(shù)據(jù)處理變形觀測(cè)數(shù)據(jù)處理 監(jiān)測(cè)網(wǎng)的周期觀測(cè)數(shù)據(jù)處理監(jiān)測(cè)網(wǎng)的周期觀測(cè)數(shù)據(jù)處理 各監(jiān)測(cè)點(diǎn)上的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理各監(jiān)測(cè)點(diǎn)上的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理 變形分析變形分析 變形預(yù)報(bào)變形預(yù)報(bào) 7.3.2 監(jiān)測(cè)網(wǎng)參考點(diǎn)的穩(wěn)定性分析監(jiān)測(cè)網(wǎng)參考點(diǎn)的穩(wěn)定性分析 參考點(diǎn)穩(wěn)定性分析參考點(diǎn)穩(wěn)定性分析目的目的： 對(duì)參考網(wǎng)進(jìn)行周期觀測(cè)的目的在于檢查參考點(diǎn)是否對(duì)參考網(wǎng)進(jìn)行周期觀測(cè)的目的在于檢查參考點(diǎn)是否都是穩(wěn)定的。通過(guò)檢驗(yàn)，選出真正的穩(wěn)定點(diǎn)作為監(jiān)都是穩(wěn)定的。通過(guò)檢驗(yàn)，選出真正的穩(wěn)定點(diǎn)作為監(jiān)測(cè)網(wǎng)的固定基準(zhǔn)，從而可

33、確定監(jiān)測(cè)體上目標(biāo)點(diǎn)的變測(cè)網(wǎng)的固定基準(zhǔn)，從而可確定監(jiān)測(cè)體上目標(biāo)點(diǎn)的變形。形。 方法：方法：平均間隙平均間隙-最大間隙法最大間隙法、組合后驗(yàn)方差、組合后驗(yàn)方差檢驗(yàn)法檢驗(yàn)法 高斯高斯- -馬爾可夫模型：馬爾可夫模型： 參考點(diǎn)坐標(biāo)向量的估值及協(xié)因數(shù)矩陣參考點(diǎn)坐標(biāo)向量的估值及協(xié)因數(shù)矩陣 7.3.2.1 7.3.2.1 平均間隙平均間隙- -最大間隙法最大間隙法 由由d 及及 構(gòu)成的二次型構(gòu)成的二次型 稱為平均間隙。整體檢驗(yàn)（參考網(wǎng)的疊合分析）：稱為平均間隙。整體檢驗(yàn)（參考網(wǎng)的疊合分析）： 零假設(shè)零假設(shè)備擇假設(shè)備擇假設(shè) 成立，即成立，即ddq7.3.2.1 7.3.2.1 平均間隙平均間隙- -最大間隙法

34、最大間隙法構(gòu)成統(tǒng)計(jì)量構(gòu)成統(tǒng)計(jì)量當(dāng)零假設(shè)成立時(shí)，說(shuō)明參考點(diǎn)不存在顯著性變形。當(dāng)零假設(shè)成立時(shí)，說(shuō)明參考點(diǎn)不存在顯著性變形。當(dāng)備擇假設(shè)成立時(shí)，說(shuō)明參考點(diǎn)存在顯著性變形。當(dāng)備擇假設(shè)成立時(shí)，說(shuō)明參考點(diǎn)存在顯著性變形。做分解：做分解： 7.3.2.1 平均間隙平均間隙-最大間隙法最大間隙法做以下變換做以下變換 構(gòu)造二次型：構(gòu)造二次型： 7.3.2.1 平均間隙平均間隙-最大間隙法最大間隙法 稱 為動(dòng)點(diǎn)間隙， 為其余點(diǎn)的平均間隙。 對(duì)所有的參考點(diǎn)，均輪換做上述分解并計(jì)算 , 其中最大的一個(gè)稱為最大間隙，最大間隙所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)為顯著性變形點(diǎn)。 對(duì)剩下的平均間隙 再重復(fù)上述的整體檢驗(yàn)，直至整體檢驗(yàn)通過(guò)。 7.3.2

35、.1 平均間隙平均間隙-最大間隙法最大間隙法 經(jīng)過(guò)上述檢驗(yàn)，參考網(wǎng)若存在至少兩個(gè)穩(wěn)定經(jīng)過(guò)上述檢驗(yàn)，參考網(wǎng)若存在至少兩個(gè)穩(wěn)定點(diǎn)，可作約束平差。如果少于兩個(gè)穩(wěn)定點(diǎn)，則點(diǎn)，可作約束平差。如果少于兩個(gè)穩(wěn)定點(diǎn)，則應(yīng)進(jìn)行擬穩(wěn)平差。應(yīng)進(jìn)行擬穩(wěn)平差。7.3.2.1 平均間隙平均間隙-最大間隙法最大間隙法擬穩(wěn)平差：擬穩(wěn)平差： 把參考網(wǎng)點(diǎn)當(dāng)做擬穩(wěn)點(diǎn)，把參考網(wǎng)點(diǎn)當(dāng)做擬穩(wěn)點(diǎn)，擬穩(wěn)點(diǎn)的權(quán)根據(jù)其上的擬穩(wěn)點(diǎn)的權(quán)根據(jù)其上的位移向量大小按一定的規(guī)則確定位移向量大小按一定的規(guī)則確定，如，如 表示第表示第j j點(diǎn)的位移向量，點(diǎn)的位移向量， 是一個(gè)小的正數(shù)。是一個(gè)小的正數(shù)。在確定出固定基準(zhǔn)或擬穩(wěn)基準(zhǔn)后，所在確定出固定基準(zhǔn)或擬穩(wěn)基準(zhǔn)后

36、，所計(jì)算出動(dòng)點(diǎn)以計(jì)算出動(dòng)點(diǎn)以及目標(biāo)點(diǎn)的位移向量則是相對(duì)于基準(zhǔn)的真實(shí)位移及目標(biāo)點(diǎn)的位移向量則是相對(duì)于基準(zhǔn)的真實(shí)位移，利用所求的位移及其精度就可以進(jìn)行變形體變形模利用所求的位移及其精度就可以進(jìn)行變形體變形模型鑒別和變形參數(shù)的估計(jì)。型鑒別和變形參數(shù)的估計(jì)。 7.3.2.2 組合后驗(yàn)方差檢驗(yàn)法組合后驗(yàn)方差檢驗(yàn)法7.3.2.2 組合后驗(yàn)方差檢驗(yàn)法組合后驗(yàn)方差檢驗(yàn)法組合后驗(yàn)方差檢驗(yàn)法的計(jì)算步驟如下：組合后驗(yàn)方差檢驗(yàn)法的計(jì)算步驟如下： 1）根據(jù)基準(zhǔn)點(diǎn)數(shù)進(jìn)行基準(zhǔn)點(diǎn)組合，如有）根據(jù)基準(zhǔn)點(diǎn)數(shù)進(jìn)行基準(zhǔn)點(diǎn)組合，如有m個(gè)基準(zhǔn)個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，則可取點(diǎn)，則可取m個(gè)、個(gè)、 m -1個(gè)、個(gè)、 m -2個(gè)、個(gè)、 m - k個(gè)基個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)

37、的組合，但不能小于準(zhǔn)點(diǎn)的組合，但不能小于2，當(dāng)?shù)扔?，?dāng)?shù)扔?時(shí)，所選的時(shí)，所選的點(diǎn)不能相距太近。按組合計(jì)算公式得點(diǎn)不能相距太近。按組合計(jì)算公式得基準(zhǔn)點(diǎn)為定值基準(zhǔn)點(diǎn)為定值時(shí)的組合個(gè)數(shù)時(shí)的組合個(gè)數(shù) 2）對(duì)每一組合作后驗(yàn)方差檢驗(yàn)。若零假設(shè)不成立）對(duì)每一組合作后驗(yàn)方差檢驗(yàn)。若零假設(shè)不成立，可得到顯著變動(dòng)的基準(zhǔn)點(diǎn)，剔除統(tǒng)計(jì)量最大即變，可得到顯著變動(dòng)的基準(zhǔn)點(diǎn)，剔除統(tǒng)計(jì)量最大即變動(dòng)最大的基準(zhǔn)點(diǎn)，對(duì)余下的基準(zhǔn)點(diǎn)再作迭代計(jì)算，動(dòng)最大的基準(zhǔn)點(diǎn)，對(duì)余下的基準(zhǔn)點(diǎn)再作迭代計(jì)算，直到檢驗(yàn)通過(guò)或只有兩個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)為止直到檢驗(yàn)通過(guò)或只有兩個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)為止 7.3.2.2 組合后驗(yàn)方差檢驗(yàn)法組合后驗(yàn)方差檢驗(yàn)法 2 2220002210

38、0:():()hehe7.3.2.2 組合后驗(yàn)方差檢驗(yàn)法組合后驗(yàn)方差檢驗(yàn)法當(dāng)當(dāng) 時(shí)，備選假設(shè)成立，說(shuō)明有基時(shí)，備選假設(shè)成立，說(shuō)明有基準(zhǔn)點(diǎn)發(fā)生了顯著變動(dòng)，準(zhǔn)點(diǎn)發(fā)生了顯著變動(dòng)， 為分位值為分位值當(dāng)基準(zhǔn)點(diǎn)數(shù)小于當(dāng)基準(zhǔn)點(diǎn)數(shù)小于2時(shí)，說(shuō)明無(wú)足夠的已知點(diǎn)，時(shí)，說(shuō)明無(wú)足夠的已知點(diǎn)，“組合后驗(yàn)方差檢驗(yàn)法組合后驗(yàn)方差檢驗(yàn)法”無(wú)效。此時(shí)可采用無(wú)效。此時(shí)可采用自由網(wǎng)平差或擬穩(wěn)平差，即以網(wǎng)的重心為基自由網(wǎng)平差或擬穩(wěn)平差，即以網(wǎng)的重心為基準(zhǔn)。但也有缺陷，因?yàn)閿M穩(wěn)點(diǎn)或自由網(wǎng)點(diǎn)并準(zhǔn)。但也有缺陷，因?yàn)閿M穩(wěn)點(diǎn)或自由網(wǎng)點(diǎn)并不一定滿足隨機(jī)微小變動(dòng)的假設(shè)。不一定滿足隨機(jī)微小變動(dòng)的假設(shè)。7.3.3 變形分析變形分析 變形分析變形分析包

39、括靜態(tài)、似靜態(tài)點(diǎn)場(chǎng)分析（擬在劃分包括靜態(tài)、似靜態(tài)點(diǎn)場(chǎng)分析（擬在劃分穩(wěn)定點(diǎn)和變形點(diǎn)）。穩(wěn)定點(diǎn)和變形點(diǎn)）。對(duì)變形點(diǎn)的變形可用對(duì)變形點(diǎn)的變形可用綜合變形模型綜合變形模型（計(jì)算剛體變（計(jì)算剛體變形及相對(duì)形變參數(shù)）、形及相對(duì)形變參數(shù)）、運(yùn)動(dòng)模型（運(yùn)動(dòng)模型（計(jì)算速度、加速計(jì)算速度、加速度）和度）和動(dòng)力學(xué)模型描述動(dòng)力學(xué)模型描述（根據(jù)受力與變形的函數(shù)關(guān)（根據(jù)受力與變形的函數(shù)關(guān)系確定變形）。系確定變形）。7.3.3變形分析變形分析 變形分析分為：變形的幾何分析和物理解釋幾何分析在于確定變形量的大小、方向及其變化，即變形體形態(tài)的動(dòng)態(tài)變化。物理解釋在于確定引起變形的原因（例如是由某種荷載為主引起的周期性變形），和確

40、定變形的模式（屬于彈性變形還是塑性變形，是自身內(nèi)部形變還是整體變形等）總的來(lái)說(shuō)，變形監(jiān)測(cè)是基礎(chǔ)，變形分析是手段，變形預(yù)報(bào)是目的，變形觀測(cè)數(shù)據(jù)處理的過(guò)程就是進(jìn)行變形分析和預(yù)報(bào)的過(guò)程。7.3.3 變形分析變形分析 7.3.3.1 7.3.3.1 回歸分析法回歸分析法 回歸分析回歸分析是處理變量之間相關(guān)關(guān)系的一種數(shù)理統(tǒng)是處理變量之間相關(guān)關(guān)系的一種數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法。計(jì)方法。 變形值變形值( (亦稱效應(yīng)量，如位移、沉陷、撓度、傾斜亦稱效應(yīng)量，如位移、沉陷、撓度、傾斜等等) )為為系統(tǒng)的輸出系統(tǒng)的輸出，影響因子（亦稱環(huán)境量，如庫(kù)水，影響因子（亦稱環(huán)境量，如庫(kù)水位、氣溫、氣壓、壩體混凝土溫度、滲流、滲壓以及位、

41、氣溫、氣壓、壩體混凝土溫度、滲流、滲壓以及時(shí)間等）為時(shí)間等）為系統(tǒng)的輸入系統(tǒng)的輸入，將輸入稱，將輸入稱自變量自變量，輸出稱，輸出稱因因變量變量。 用回歸分析方法近似地估計(jì)變形與影響因子間的用回歸分析方法近似地估計(jì)變形與影響因子間的函數(shù)關(guān)系。根據(jù)這種函數(shù)關(guān)系可以解釋變形產(chǎn)生的原函數(shù)關(guān)系。根據(jù)這種函數(shù)關(guān)系可以解釋變形產(chǎn)生的原因，同時(shí)也可以進(jìn)行預(yù)報(bào)，自變量取預(yù)計(jì)值時(shí)變形的因，同時(shí)也可以進(jìn)行預(yù)報(bào)，自變量取預(yù)計(jì)值時(shí)變形的預(yù)報(bào)值。預(yù)報(bào)值。 重要概念重要概念：1 1）回歸分析回歸分析既是一種統(tǒng)計(jì)計(jì)算方法，又是一種變形的物理解既是一種統(tǒng)計(jì)計(jì)算方法，又是一種變形的物理解釋方法。釋方法。2 2）若只是兩個(gè)變量之間

42、的問(wèn)題，即一個(gè)自變量的情況，稱）若只是兩個(gè)變量之間的問(wèn)題，即一個(gè)自變量的情況，稱一一元回歸元回歸。3 3）若兩個(gè)變量之間存在線性函數(shù)關(guān)系，則為直線回歸。若為）若兩個(gè)變量之間存在線性函數(shù)關(guān)系，則為直線回歸。若為非線性關(guān)系，有兩種處理方法：非線性關(guān)系，有兩種處理方法： （1 1）根據(jù)散點(diǎn)圖和常見(jiàn)的函數(shù)曲線進(jìn)行匹配，通過(guò)變量變）根據(jù)散點(diǎn)圖和常見(jiàn)的函數(shù)曲線進(jìn)行匹配，通過(guò)變量變換把曲線問(wèn)題化為直線問(wèn)題；換把曲線問(wèn)題化為直線問(wèn)題； （2 2）用多項(xiàng)式擬合任一種非線性函數(shù)，通過(guò)變量變換把）用多項(xiàng)式擬合任一種非線性函數(shù)，通過(guò)變量變換把一一元非線性回歸元非線性回歸問(wèn)題化為問(wèn)題化為多元線性回歸多元線性回歸問(wèn)題。問(wèn)

43、題。 直線回歸方為：直線回歸方為： 雙曲線方程：雙曲線方程： 代換：代換： 化為一元直線回歸問(wèn)題：化為一元直線回歸問(wèn)題： 7.3.3.1 回歸分析法回歸分析法7.3.3.1 回歸分析法回歸分析法關(guān)系：關(guān)系：總離差平方和總離差平方和 s 等于殘差平方和等于殘差平方和 q 加加上回歸平方和上回歸平方和 u。 s = q + u 幾何意義：幾何意義：總離差平方和總離差平方和為變形觀測(cè)值與變形為變形觀測(cè)值與變形觀測(cè)值的平均值之差的平方和，殘差平方和為觀測(cè)值的平均值之差的平方和，殘差平方和為變形觀測(cè)值與變形觀測(cè)值的回歸值之差的平方變形觀測(cè)值與變形觀測(cè)值的回歸值之差的平方和，回歸平方和為變形觀測(cè)值的回歸值

44、與變形和，回歸平方和為變形觀測(cè)值的回歸值與變形觀測(cè)值的平均值之差的平方和。觀測(cè)值的平均值之差的平方和。 7.3.3.1 回歸分析法回歸分析法 回歸平方和回歸平方和 u 為經(jīng)過(guò)回歸之后使總離差平方和為經(jīng)過(guò)回歸之后使總離差平方和 s 減少的那一部分，減少的那一部分，u 愈大，表示回歸效果愈好；愈大，表示回歸效果愈好； 殘差平方和殘差平方和 q 表示經(jīng)過(guò)回歸之后自變量對(duì)因變量表示經(jīng)過(guò)回歸之后自變量對(duì)因變量的非線性影響及它們的測(cè)量誤差影響部分，回歸的非線性影響及它們的測(cè)量誤差影響部分，回歸計(jì)算公式是以計(jì)算公式是以 q 等于最小的原理推導(dǎo)的。等于最小的原理推導(dǎo)的。 在在s 一定的情況下，一定的情況下，q

45、 愈小，則愈小，則u 愈大。愈大。q 愈小愈小， 愈小，另外，變形影響因子的個(gè)數(shù)愈小，另外，變形影響因子的個(gè)數(shù)m愈少，愈少， 也愈小。在用回歸模型進(jìn)行預(yù)報(bào)或控制時(shí)，也愈小。在用回歸模型進(jìn)行預(yù)報(bào)或控制時(shí)，應(yīng)選應(yīng)選用盡可能少的影響因子，達(dá)到盡可能高的擬合度用盡可能少的影響因子，達(dá)到盡可能高的擬合度，即，即q、m 都盡可能地小。都盡可能地小。20s7.3.3.1 回歸分析法回歸分析法7.3.3.2 其他方法其他方法時(shí)間序列分析法時(shí)間序列分析法頻譜分析法頻譜分析法模糊人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法模糊人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法小波分析法小波分析法7.4 7.4 變形監(jiān)測(cè)資料整理、成果表達(dá)和解釋變形監(jiān)測(cè)資料整理、成果表達(dá)和解釋 7

46、.4.1 變形監(jiān)測(cè)資料整理變形監(jiān)測(cè)資料整理 7.4.2 成果表達(dá)成果表達(dá) 7.4.3 成果解釋成果解釋 7.4.1 變形監(jiān)測(cè)資料整理變形監(jiān)測(cè)資料整理1 1、變形觀測(cè)資料：、變形觀測(cè)資料： 包括自動(dòng)采集或人工采集的各種原始觀測(cè)數(shù)據(jù)包括自動(dòng)采集或人工采集的各種原始觀測(cè)數(shù)據(jù)。 對(duì)原始觀測(cè)資料進(jìn)行匯集、審核、整理、編排對(duì)原始觀測(cè)資料進(jìn)行匯集、審核、整理、編排，使之集中、系統(tǒng)化、規(guī)格化和圖表化，并刊，使之集中、系統(tǒng)化、規(guī)格化和圖表化，并刊印成冊(cè)稱為印成冊(cè)稱為觀測(cè)資料整理觀測(cè)資料整理。 觀測(cè)資料整理自動(dòng)化觀測(cè)資料整理自動(dòng)化 2 2、資料整理的主要內(nèi)容：、資料整理的主要內(nèi)容：（1）收集資料）收集資料（如：工

47、程或觀測(cè)對(duì)象的資料、考證資（如：工程或觀測(cè)對(duì)象的資料、考證資料、觀測(cè)資料及有關(guān)文件等）。料、觀測(cè)資料及有關(guān)文件等）。（2）審核資料）審核資料（如：檢查收集的資料是否齊全、審查（如：檢查收集的資料是否齊全、審查數(shù)據(jù)是否有誤或精度是否符合要求、對(duì)間接資料進(jìn)行轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)是否有誤或精度是否符合要求、對(duì)間接資料進(jìn)行轉(zhuǎn)換計(jì)算、對(duì)各種需要修正的資料進(jìn)行計(jì)算修正、審查平換計(jì)算、對(duì)各種需要修正的資料進(jìn)行計(jì)算修正、審查平時(shí)分析的結(jié)論意見(jiàn)是否合理等）。時(shí)分析的結(jié)論意見(jiàn)是否合理等）。（3）填表和繪圖）填表和繪圖（將已核數(shù)據(jù)資料分類填入成果統(tǒng)計(jì)（將已核數(shù)據(jù)資料分類填入成果統(tǒng)計(jì)表；繪制各種過(guò)程線、相關(guān)線、等值線圖等；按一定順

48、表；繪制各種過(guò)程線、相關(guān)線、等值線圖等；按一定順序進(jìn)行編排）。序進(jìn)行編排）。（4）編寫(xiě)整理成果說(shuō)明）編寫(xiě)整理成果說(shuō)明（如：工程或其他觀測(cè)對(duì)象情（如：工程或其他觀測(cè)對(duì)象情況、觀測(cè)情況、觀測(cè)成果說(shuō)明等）。況、觀測(cè)情況、觀測(cè)成果說(shuō)明等）。7.4.1 變形監(jiān)測(cè)資料整理變形監(jiān)測(cè)資料整理3 3、觀測(cè)資料分析階段：、觀測(cè)資料分析階段：（1 1）施工期的資料分析）施工期的資料分析（計(jì)算分析建筑物在施工期取計(jì)算分析建筑物在施工期取得的觀測(cè)資料，可為施工決策提供必要的依據(jù)。）得的觀測(cè)資料，可為施工決策提供必要的依據(jù)。）（2 2）初期蓄水期的資料分析）初期蓄水期的資料分析（以查明水工建筑物承受（以查明水工建筑物承受

49、實(shí)際水荷載作用時(shí)的工作狀態(tài)，保證水工建筑物蓄水期實(shí)際水荷載作用時(shí)的工作狀態(tài)，保證水工建筑物蓄水期的安全。）的安全。）（3 3）運(yùn)行期的資料分析）運(yùn)行期的資料分析（應(yīng)定期進(jìn)行（例如（應(yīng)定期進(jìn)行（例如5年一次年一次）,分析成果用以判斷大壩等水工建筑物性態(tài)是否正常分析成果用以判斷大壩等水工建筑物性態(tài)是否正常,評(píng)評(píng)估其安全程度估其安全程度,制定維修加固方案，更新改造安全監(jiān)測(cè)系制定維修加固方案，更新改造安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。統(tǒng)。 ）7.4.1 變形監(jiān)測(cè)資料整理變形監(jiān)測(cè)資料整理4 4、資料分析常用方法：、資料分析常用方法： （1 1）作圖分析）作圖分析（將觀測(cè)資料繪制成各種曲線，常用將觀測(cè)資料繪制成各種曲線，常用

50、的是將觀測(cè)資料按時(shí)間順序繪制成過(guò)程線。）的是將觀測(cè)資料按時(shí)間順序繪制成過(guò)程線。） （2 2）統(tǒng)計(jì)分析）統(tǒng)計(jì)分析（用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法分析計(jì)算各種觀測(cè)（用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法分析計(jì)算各種觀測(cè)物理量的變化規(guī)律和變化特征，分析觀測(cè)物理量的周期物理量的變化規(guī)律和變化特征，分析觀測(cè)物理量的周期性、相關(guān)性和發(fā)展趨勢(shì)。性、相關(guān)性和發(fā)展趨勢(shì)。 ） （3 3）對(duì)比分析）對(duì)比分析（將各種觀測(cè)物理量的實(shí)測(cè)值與設(shè)計(jì)（將各種觀測(cè)物理量的實(shí)測(cè)值與設(shè)計(jì)計(jì)算值或模型試驗(yàn)值進(jìn)行比較，相互驗(yàn)證，尋找異常原計(jì)算值或模型試驗(yàn)值進(jìn)行比較，相互驗(yàn)證，尋找異常原因，探討改進(jìn)運(yùn)行和設(shè)計(jì)、施工方法的途徑。）因，探討改進(jìn)運(yùn)行和設(shè)計(jì)、施工方法的途徑。） （4

51、4）建模分析）建模分析（采用系統(tǒng)識(shí)別方法處理觀測(cè)資料，（采用系統(tǒng)識(shí)別方法處理觀測(cè)資料，建立數(shù)學(xué)模型，用以分離影響因素，研究觀測(cè)物理量變建立數(shù)學(xué)模型，用以分離影響因素，研究觀測(cè)物理量變化規(guī)律，進(jìn)行實(shí)測(cè)值預(yù)報(bào)和實(shí)現(xiàn)安全控制?；?guī)律，進(jìn)行實(shí)測(cè)值預(yù)報(bào)和實(shí)現(xiàn)安全控制。 ）7.4.1 變形監(jiān)測(cè)資料整理變形監(jiān)測(cè)資料整理建模分析建模分析常用數(shù)學(xué)模型常用數(shù)學(xué)模型 統(tǒng)計(jì)模型統(tǒng)計(jì)模型，主要以逐步回歸計(jì)算方法處理實(shí)測(cè)資料建主要以逐步回歸計(jì)算方法處理實(shí)測(cè)資料建立的模型；立的模型； 確定性模型確定性模型，主要以有限元計(jì)算和最小二乘法處理實(shí)主要以有限元計(jì)算和最小二乘法處理實(shí)測(cè)資料建立的模型；測(cè)資料建立的模型； 混合模型混合

52、模型，一部分觀測(cè)物理量（如溫度）用統(tǒng)計(jì)模型一部分觀測(cè)物理量（如溫度）用統(tǒng)計(jì)模型，一部分觀測(cè)物理量（如變形）用確定性模型。這種方，一部分觀測(cè)物理量（如變形）用確定性模型。這種方法能夠定量分析，是長(zhǎng)期觀測(cè)資料進(jìn)行系統(tǒng)分析的主要法能夠定量分析，是長(zhǎng)期觀測(cè)資料進(jìn)行系統(tǒng)分析的主要方法。方法。7.4.1 變形監(jiān)測(cè)資料整理變形監(jiān)測(cè)資料整理注意：注意：1、原始觀測(cè)值絕大多數(shù)以數(shù)字形式提供，少部分是以原始觀測(cè)值絕大多數(shù)以數(shù)字形式提供，少部分是以模擬的方式輸出模擬的方式輸出2、對(duì)于變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)的周期觀測(cè)數(shù)據(jù)需進(jìn)行觀測(cè)值的質(zhì)對(duì)于變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)的周期觀測(cè)數(shù)據(jù)需進(jìn)行觀測(cè)值的質(zhì)量檢查，如完整性、一致性檢查，進(jìn)行粗差和系統(tǒng)誤量檢

53、查，如完整性、一致性檢查，進(jìn)行粗差和系統(tǒng)誤差檢驗(yàn)，方差分量估計(jì)，保證變形觀測(cè)數(shù)據(jù)處理結(jié)果差檢驗(yàn)，方差分量估計(jì)，保證變形觀測(cè)數(shù)據(jù)處理結(jié)果正確可靠。正確可靠。3、對(duì)于各監(jiān)測(cè)點(diǎn)上的時(shí)間序列實(shí)測(cè)資料，通過(guò)插值方對(duì)于各監(jiān)測(cè)點(diǎn)上的時(shí)間序列實(shí)測(cè)資料，通過(guò)插值方法或擬合方法整理成等間隔時(shí)間的觀測(cè)序列以便供變法或擬合方法整理成等間隔時(shí)間的觀測(cè)序列以便供變形分析使用。形分析使用。4、觀測(cè)成果計(jì)算和分析中的數(shù)字取位應(yīng)符合規(guī)范規(guī)定觀測(cè)成果計(jì)算和分析中的數(shù)字取位應(yīng)符合規(guī)范規(guī)定。原始記錄成果應(yīng)整潔、清晰，不得涂改，嚴(yán)禁作偽。原始記錄成果應(yīng)整潔、清晰，不得涂改，嚴(yán)禁作偽；計(jì)算成果應(yīng)完整、正確，圖表應(yīng)整齊、美觀。；計(jì)算成果應(yīng)

54、完整、正確，圖表應(yīng)整齊、美觀。7.4.1 變形監(jiān)測(cè)資料整理變形監(jiān)測(cè)資料整理提交成果資料提交成果資料：1.1. 技術(shù)設(shè)計(jì)書(shū)和測(cè)量方案；技術(shù)設(shè)計(jì)書(shū)和測(cè)量方案； 2.2. 監(jiān)測(cè)網(wǎng)和監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置平面圖；監(jiān)測(cè)網(wǎng)和監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置平面圖； 3.3. 標(biāo)石、標(biāo)志規(guī)格及埋設(shè)圖；標(biāo)石、標(biāo)志規(guī)格及埋設(shè)圖； 4.4. 儀器的檢校資料；儀器的檢校資料； 5.5. 原始觀測(cè)記錄原始觀測(cè)記錄( (手簿和（或）電子文件手簿和（或）電子文件) )； 6.6. 平差計(jì)算、成果質(zhì)量評(píng)定資料；平差計(jì)算、成果質(zhì)量評(píng)定資料； 7.7. 變形觀測(cè)數(shù)據(jù)處理分析和預(yù)報(bào)成果資料；變形觀測(cè)數(shù)據(jù)處理分析和預(yù)報(bào)成果資料； 8.8. 變形過(guò)程和變形分布圖表；

55、變形過(guò)程和變形分布圖表； 9.9. 變形監(jiān)測(cè)、分析和預(yù)報(bào)的技術(shù)報(bào)告。變形監(jiān)測(cè)、分析和預(yù)報(bào)的技術(shù)報(bào)告。 7.4.2 成果表達(dá)成果表達(dá) 形式：形式：文字、表格、圖形，多媒體、仿真、虛擬文字、表格、圖形，多媒體、仿真、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)現(xiàn)實(shí)技術(shù)要點(diǎn)：要點(diǎn)：變形監(jiān)測(cè)、分析和預(yù)報(bào)的技術(shù)總結(jié)和報(bào)告變形監(jiān)測(cè)、分析和預(yù)報(bào)的技術(shù)總結(jié)和報(bào)告是最重要的成果。在正確、可靠的前提下，才是是最重要的成果。在正確、可靠的前提下，才是表達(dá)的邏輯性和藝術(shù)性。表達(dá)的邏輯性和藝術(shù)性。圖表結(jié)合的恰當(dāng)十分重圖表結(jié)合的恰當(dāng)十分重要，還要滿足業(yè)主的要求要，還要滿足業(yè)主的要求7.4.2 成果表達(dá)成果表達(dá) 文字：文字：變形監(jiān)測(cè)、分析和預(yù)報(bào)的技術(shù)總結(jié)和報(bào)變形監(jiān)測(cè)、分析和預(yù)報(bào)的技術(shù)總結(jié)和報(bào)告是最重要的成果。告是最重要的成果。表格：表格：表格是一種最簡(jiǎn)單的表達(dá)形式，用它直表格是一種最簡(jiǎn)單的表達(dá)形式，用它直接列出觀測(cè)成果或由之導(dǎo)出變形。表格的設(shè)計(jì)接列出觀測(cè)成果或由之導(dǎo)出變形。表格的設(shè)計(jì)編排應(yīng)清楚明了，如按建筑階段或觀測(cè)周期編編排應(yīng)清楚明了，如按建筑階段或觀測(cè)周期編排。變形值與同時(shí)獲取的其他影響量如溫度、排。變形值與同時(shí)獲取的其他影響量如溫度、水位等數(shù)據(jù)可一起表達(dá)。水位等數(shù)據(jù)可一起表達(dá)。圖形：圖形：圖形表達(dá)最直觀，形式也最豐富多彩圖形表達(dá)