垂直位移及水平觀測

1、第十章 垂直位移與水平位移觀測v10-1.10-1.垂直位移監(jiān)測網(wǎng)布設(shè)及觀測標志垂直位移監(jiān)測網(wǎng)布設(shè)及觀測標志v10-2.10-2.垂直位移觀測垂直位移觀測v10-3.10-3.地面傾斜測量地面傾斜測量v10-4.10-4.水平位移觀測網(wǎng)及觀測標志水平位移觀測網(wǎng)及觀測標志v10-5.10-5.水平位移測量技術(shù)概述水平位移測量技術(shù)概述v10-6.10-6.視準線法測量水平位移視準線法測量水平位移v10-7.10-7.激光準直測量激光準直測量v10-8.10-8.引張線法測量水平位移引張線法測量水平位移v10-9.10-9.建筑物主體傾斜和撓度測量建筑物主體傾斜和撓度測量v10-10.10-10.裂

2、縫測量裂縫測量 垂直位移觀測中包括水準基點、觀測點的標志構(gòu)垂直位移觀測中包括水準基點、觀測點的標志構(gòu)造與埋設(shè)，傾斜觀測，液體靜力水準測量，水準造與埋設(shè)，傾斜觀測，液體靜力水準測量，水準點穩(wěn)定性的檢驗和分析。水平位移觀測中包括基點穩(wěn)定性的檢驗和分析。水平位移觀測中包括基準線法測定水平位移，視準線觀測的精度估算，準線法測定水平位移，視準線觀測的精度估算，激光準直，引張線法測量水平位移，建筑物主體激光準直，引張線法測量水平位移，建筑物主體傾斜和撓度測量以及裂縫測量等。傾斜和撓度測量以及裂縫測量等。 地面和建筑物的位移包括垂直位移和水平位移兩種。地面地面和建筑物的位移包括垂直位移和水平位移兩種。地面垂

3、直位移指地表面的沉降或上升，水平位移指地表面在水垂直位移指地表面的沉降或上升，水平位移指地表面在水平方向上的移動，出現(xiàn)位移的原因除了地殼本身的運動外，平方向上的移動，出現(xiàn)位移的原因除了地殼本身的運動外，主要還有人類的各種生產(chǎn)活動和建設(shè)施工的原因。主要還有人類的各種生產(chǎn)活動和建設(shè)施工的原因。 進行地面垂直位移和水平位移觀測，掌握地面移動和變形進行地面垂直位移和水平位移觀測，掌握地面移動和變形的規(guī)律，采取必要的預報及防治措施，以保障安全生產(chǎn)和的規(guī)律，采取必要的預報及防治措施，以保障安全生產(chǎn)和人們的正常生活，達到預測和防治或減輕自然災(zāi)害和工程人們的正常生活，達到預測和防治或減輕自然災(zāi)害和工程災(zāi)害的目

4、的。災(zāi)害的目的。10-1.10-1.垂直位移監(jiān)測網(wǎng)布設(shè)及觀測標志垂直位移監(jiān)測網(wǎng)布設(shè)及觀測標志v建筑物垂直位移觀測是測定基礎(chǔ)和建筑物本身在垂直建筑物垂直位移觀測是測定基礎(chǔ)和建筑物本身在垂直方向上的位移。建筑物垂直位移觀測應(yīng)該在基坑開挖方向上的位移。建筑物垂直位移觀測應(yīng)該在基坑開挖之前進行，并且貫穿于整個施工過程中，而且延續(xù)到之前進行，并且貫穿于整個施工過程中，而且延續(xù)到建成后若干年，直至沉降現(xiàn)象基本停止為止。建成后若干年，直至沉降現(xiàn)象基本停止為止。v地面垂直位移觀測也是要在地面開始移動之前進行首地面垂直位移觀測也是要在地面開始移動之前進行首次觀測，然后在移動過程中定期進行觀測，直至地面次觀測，然

5、后在移動過程中定期進行觀測，直至地面移動基本停止，地表面開始趨于穩(wěn)定為止。移動基本停止，地表面開始趨于穩(wěn)定為止。一、垂直位移監(jiān)測網(wǎng)布設(shè)v垂直位移測量通常采用水準測量的方法，多次重復垂直位移測量通常采用水準測量的方法，多次重復測定埋設(shè)在移動區(qū)或變形體上的觀測點相對于基準測定埋設(shè)在移動區(qū)或變形體上的觀測點相對于基準點的高差隨時間的變化量。點的高差隨時間的變化量。v建筑物的垂直位移測量包括基礎(chǔ)的沉陷觀測與建筑建筑物的垂直位移測量包括基礎(chǔ)的沉陷觀測與建筑物本身的變形觀測。物本身的變形觀測。v對于工業(yè)與民用建筑物，通常在其對于工業(yè)與民用建筑物，通常在其4個角點、中點、轉(zhuǎn)角處布個角點、中點、轉(zhuǎn)角處布置觀測

6、點；沿建筑物的周邊每隔置觀測點；沿建筑物的周邊每隔1020m布置一個觀測點；布置一個觀測點；設(shè)置有伸縮縫的任意一側(cè)設(shè)置觀測點；對于寬度大于設(shè)置有伸縮縫的任意一側(cè)設(shè)置觀測點；對于寬度大于15m的的建筑物，在其內(nèi)部有承重墻或支柱時，應(yīng)在該部位盡可能布建筑物，在其內(nèi)部有承重墻或支柱時，應(yīng)在該部位盡可能布置觀測點。為了查明建筑物基礎(chǔ)的縱向和橫向的彎曲和曲折，置觀測點。為了查明建筑物基礎(chǔ)的縱向和橫向的彎曲和曲折，在其縱橫軸線上也應(yīng)埋設(shè)觀測點。在其縱橫軸線上也應(yīng)埋設(shè)觀測點。v對于一般的工業(yè)建筑物來說，出來在立柱的基礎(chǔ)上布設(shè)觀測對于一般的工業(yè)建筑物來說，出來在立柱的基礎(chǔ)上布設(shè)觀測點之外，其主要設(shè)備基礎(chǔ)的四周

7、以及動荷載四周，地質(zhì)條件點之外，其主要設(shè)備基礎(chǔ)的四周以及動荷載四周，地質(zhì)條件不良處也應(yīng)布置觀測點。不良處也應(yīng)布置觀測點。v垂直位移測量與一般水準測量相比，具有觀測工作局限在某垂直位移測量與一般水準測量相比，具有觀測工作局限在某個固定的范圍內(nèi)，觀測路線相對固定，觀測工作重復進行，個固定的范圍內(nèi)，觀測路線相對固定，觀測工作重復進行，觀測精度要求高，視距短，有時一次安置儀器可以觀測多個觀測精度要求高，視距短，有時一次安置儀器可以觀測多個前視點等特點。為了減少測量系統(tǒng)誤差的影響，一般考慮采前視點等特點。為了減少測量系統(tǒng)誤差的影響，一般考慮采取以下措施：取以下措施：v（1）監(jiān)測觀測點的垂直位移時，設(shè)置固

8、定的安置儀器點和）監(jiān)測觀測點的垂直位移時，設(shè)置固定的安置儀器點和立尺點，保證往、返測量和復測是同一水準路線。立尺點，保證往、返測量和復測是同一水準路線。v（2）監(jiān)測工作中使用固定儀器和水準標尺，有條件時最好）監(jiān)測工作中使用固定儀器和水準標尺，有條件時最好固定人員進行觀測。固定人員進行觀測。二、水準基點標志的結(jié)構(gòu)和埋設(shè) 為了測定地面和建筑物的垂直位移，為了測定地面和建筑物的垂直位移，需要在遠離移動變形區(qū)的穩(wěn)固地點設(shè)置需要在遠離移動變形區(qū)的穩(wěn)固地點設(shè)置觀測點，以水準基點為依據(jù)測定移動變觀測點，以水準基點為依據(jù)測定移動變形區(qū)內(nèi)的觀測點的垂直位移。為了檢查形區(qū)內(nèi)的觀測點的垂直位移。為了檢查水準基點本身

9、是否穩(wěn)定不動，其高程是水準基點本身是否穩(wěn)定不動，其高程是否變動，可將其成組埋設(shè)，通常每組設(shè)否變動，可將其成組埋設(shè)，通常每組設(shè)3個點，形成一個邊長約個點，形成一個邊長約100m的等邊三角的等邊三角形形ABC。CBAP水準基點高程的檢查水準基點高程的檢查 水準基點是沉陷觀測的基準點，因此它的構(gòu)造水準基點是沉陷觀測的基準點，因此它的構(gòu)造與埋設(shè)必須保證穩(wěn)定不變和長久保存。根據(jù)建筑物與埋設(shè)必須保證穩(wěn)定不變和長久保存。根據(jù)建筑物場地的地質(zhì)情況、建筑物使用的重要性和使用年限，場地的地質(zhì)情況、建筑物使用的重要性和使用年限，水準基點可分為長期的和簡單的兩種。水準基點可分為長期的和簡單的兩種。沉降觀測基準點沉降觀

10、測基準點三、沉陷觀測點標志的結(jié)構(gòu)和埋設(shè) 沉陷觀測點應(yīng)布設(shè)在監(jiān)測對象上最有代表性的地方。沉陷觀測點應(yīng)布設(shè)在監(jiān)測對象上最有代表性的地方。對于建筑物沉陷觀測點的布設(shè)，要考慮建筑物基礎(chǔ)的地對于建筑物沉陷觀測點的布設(shè)，要考慮建筑物基礎(chǔ)的地質(zhì)條件、建筑結(jié)構(gòu)、內(nèi)部應(yīng)力的分布情況，以及便于觀質(zhì)條件、建筑結(jié)構(gòu)、內(nèi)部應(yīng)力的分布情況，以及便于觀測等。埋設(shè)時要注意觀測點與建筑物的聯(lián)結(jié)要牢靠，使測等。埋設(shè)時要注意觀測點與建筑物的聯(lián)結(jié)要牢靠，使得觀測點的變化能真正反映建筑物的沉陷情況。得觀測點的變化能真正反映建筑物的沉陷情況。具體建筑物的觀測點的設(shè)置：具體建筑物的觀測點的設(shè)置： （1）工業(yè)與民用建筑物）工業(yè)與民用建筑物

11、（2）混凝土壩）混凝土壩 （3）鋼筋混凝土大壩）鋼筋混凝土大壩 （4）礦區(qū)地表沉陷觀測）礦區(qū)地表沉陷觀測10-2.10-2.垂直位移觀測垂直位移觀測 垂直位移觀測包括基坑回彈觀測，地基土分層沉降觀垂直位移觀測包括基坑回彈觀測，地基土分層沉降觀測、建筑物基礎(chǔ)及建筑物本身的沉降觀測和地表沉降觀測測、建筑物基礎(chǔ)及建筑物本身的沉降觀測和地表沉降觀測等內(nèi)容。等內(nèi)容。 目前垂直位移觀測最常用的是水準測量方法，有時也目前垂直位移觀測最常用的是水準測量方法，有時也應(yīng)用液體靜力水準測量方法觀測。應(yīng)用液體靜力水準測量方法觀測。深基坑開挖時深基坑開挖時 12天天 出現(xiàn)暴雨，管涌應(yīng)加密出現(xiàn)暴雨，管涌應(yīng)加密澆筑地下室底

12、板后澆筑地下室底板后 34天天建筑物主體施工建筑物主體施工 12層層 結(jié)構(gòu)封頂后結(jié)構(gòu)封頂后 3個月個月竣工投入使用竣工投入使用 3個月個月 直至巖體穩(wěn)定直至巖體穩(wěn)定觀測周期觀測周期一、基坑回彈觀測 建筑物施工時，首先要開挖基坑，基坑工程是臨時工建筑物施工時，首先要開挖基坑，基坑工程是臨時工程，特別是高層建筑造價高，施工難易程度不一，巖土的程，特別是高層建筑造價高，施工難易程度不一，巖土的力學性質(zhì)也不同，施工條件也千差萬別，多數(shù)情況下場地力學性質(zhì)也不同，施工條件也千差萬別，多數(shù)情況下場地狹小，而施工中的安全穩(wěn)定性要求非常嚴格，而建筑基礎(chǔ)狹小，而施工中的安全穩(wěn)定性要求非常嚴格，而建筑基礎(chǔ)在基坑開挖

13、后，由于卸除基坑土自重而引起的基坑內(nèi)外影在基坑開挖后，由于卸除基坑土自重而引起的基坑內(nèi)外影響范圍內(nèi)相對于開挖前的回彈量。響范圍內(nèi)相對于開挖前的回彈量。 為了合理地選擇或修正施工方案，優(yōu)化施工設(shè)計，科為了合理地選擇或修正施工方案，優(yōu)化施工設(shè)計，科學地組織施工，確保施工安全和工程質(zhì)量，必須對深埋基學地組織施工，確保施工安全和工程質(zhì)量，必須對深埋基礎(chǔ)的基坑進行安全監(jiān)測和變形監(jiān)測，對施工過程中有可能礎(chǔ)的基坑進行安全監(jiān)測和變形監(jiān)測，對施工過程中有可能出現(xiàn)的險情進行預報?；踊貜椨^測應(yīng)是進行一個重要的出現(xiàn)的險情進行預報?；踊貜椨^測應(yīng)是進行一個重要的監(jiān)測內(nèi)容。監(jiān)測內(nèi)容。 為了觀測基坑開挖過程中地基的回彈現(xiàn)

14、象，在施工前應(yīng)布為了觀測基坑開挖過程中地基的回彈現(xiàn)象，在施工前應(yīng)布設(shè)地基回彈觀測的工作基點和工作測點。設(shè)地基回彈觀測的工作基點和工作測點。 觀測點位置的選擇，應(yīng)根據(jù)基坑形狀及地質(zhì)條件、周邊地觀測點位置的選擇，應(yīng)根據(jù)基坑形狀及地質(zhì)條件、周邊地形地物情況來確定，觀測點布設(shè)有以下要求：形地物情況來確定，觀測點布設(shè)有以下要求：（1）對于矩形基坑，應(yīng)在基坑中央及縱）對于矩形基坑，應(yīng)在基坑中央及縱(長邊長邊)橫橫(短邊短邊)軸線上軸線上布設(shè)，縱向每布設(shè)，縱向每810m布一點，橫向每布一點，橫向每34m布一點，特別布一點，特別是距基坑邊緣約是距基坑邊緣約1/4坑底寬度處，以及其他變形特征位置應(yīng)設(shè)坑底寬度處，

15、以及其他變形特征位置應(yīng)設(shè)觀測點。對其他形狀不規(guī)則的基坑，可與設(shè)計人員商定觀測點。對其他形狀不規(guī)則的基坑，可與設(shè)計人員商定（2）對基坑外的觀測點，應(yīng)埋設(shè)常用的普通水準點標石。觀測）對基坑外的觀測點，應(yīng)埋設(shè)常用的普通水準點標石。觀測點應(yīng)在所選坑內(nèi)方向線的延長線上距基坑深度點應(yīng)在所選坑內(nèi)方向線的延長線上距基坑深度1520倍倍距離內(nèi)布置。當所選點位遇到地下管道或其他物體時，可將距離內(nèi)布置。當所選點位遇到地下管道或其他物體時，可將觀測點移至與之對應(yīng)方向線的空位置上；觀測點移至與之對應(yīng)方向線的空位置上； （3）在基坑外相對穩(wěn)定，便于保存且不受施工影響的地）在基坑外相對穩(wěn)定，便于保存且不受施工影響的地點，布

16、設(shè)工作基點及為尋找工作基點用的定位點。點，布設(shè)工作基點及為尋找工作基點用的定位點。 （4） 回彈標志應(yīng)埋入基坑底面以下回彈標志應(yīng)埋入基坑底面以下2030cm，根據(jù)開，根據(jù)開挖深度和地層土質(zhì)情況，可采用鉆孔法或探井法埋設(shè)。挖深度和地層土質(zhì)情況，可采用鉆孔法或探井法埋設(shè)。根據(jù)埋設(shè)與觀測方法，可采用輔助桿壓入式、鉆桿送入根據(jù)埋設(shè)與觀測方法，可采用輔助桿壓入式、鉆桿送入式或直埋式標志。式或直埋式標志。 （5）回彈觀測的精度按規(guī)范給定或預估的最大回彈量為）回彈觀測的精度按規(guī)范給定或預估的最大回彈量為變形允許值進行估算后確定，但最弱觀測點相對鄰近工變形允許值進行估算后確定，但最弱觀測點相對鄰近工作基點的高

17、程中誤差不得大于作基點的高程中誤差不得大于10mm。 （6）路線應(yīng)組成起、迄于工作基點的閉合或附和路線，）路線應(yīng)組成起、迄于工作基點的閉合或附和路線，以便對觀測結(jié)果進行檢核。以便對觀測結(jié)果進行檢核。（7）回彈觀測不應(yīng)少于）回彈觀測不應(yīng)少于3次，其中第一次應(yīng)在基坑開挖之次，其中第一次應(yīng)在基坑開挖之前，第二次應(yīng)在基坑挖好之后，第三次應(yīng)在澆筑基礎(chǔ)混凝前，第二次應(yīng)在基坑挖好之后，第三次應(yīng)在澆筑基礎(chǔ)混凝土之前。當基坑挖完至基礎(chǔ)施工的間隔時間較長時，應(yīng)適土之前。當基坑挖完至基礎(chǔ)施工的間隔時間較長時，應(yīng)適當增加觀測次數(shù)；當增加觀測次數(shù)；（8）基坑開挖前的回彈觀測，宜采用水準測量配以鉛垂）基坑開挖前的回彈觀測

18、，宜采用水準測量配以鉛垂鋼尺讀數(shù)的鋼尺法。較淺基坑的觀測，可采用水準測量配鋼尺讀數(shù)的鋼尺法。較淺基坑的觀測，可采用水準測量配輔助桿墊高水準尺讀數(shù)的輔助桿法。觀測結(jié)束后，為了防輔助桿墊高水準尺讀數(shù)的輔助桿法。觀測結(jié)束后，為了防止點位被破壞和便于尋找點位，應(yīng)在觀測孔底充填厚度約止點位被破壞和便于尋找點位，應(yīng)在觀測孔底充填厚度約為為lm的白灰；的白灰；二、沉陷觀測 沉陷觀測是定期測量建筑物變形測量觀測點的高程變化，沉陷觀測是定期測量建筑物變形測量觀測點的高程變化，得到其沉陷量，并計算其沉陷速度。得到其沉陷量，并計算其沉陷速度。 對于中、小型廠房和民用建筑物和礦沉陷觀測可采用普通對于中、小型廠房和民用

19、建筑物和礦沉陷觀測可采用普通水準測量的方法，精度為三等水準測量；而對于大型重要的建水準測量的方法，精度為三等水準測量；而對于大型重要的建筑物，則要采用精密水準測量，精度為二等水準測量。筑物，則要采用精密水準測量，精度為二等水準測量。 工業(yè)與民用建筑物沉陷觀測的水準路線應(yīng)該是有一個已知工業(yè)與民用建筑物沉陷觀測的水準路線應(yīng)該是有一個已知的水準點開始閉合到另外的水準點上，形成閉合或者符合水準的水準點開始閉合到另外的水準點上，形成閉合或者符合水準路線，并且與一般的水準測量相比視距較短，一般不要超過路線，并且與一般的水準測量相比視距較短，一般不要超過2530米，一次設(shè)站可以間視多個點，盡量專用儀器、專人

20、米，一次設(shè)站可以間視多個點，盡量專用儀器、專人測量和專站測量。測量和專站測量。1.沉陷觀測 2. 2. 沉降觀測要求和精度沉降觀測要求和精度 儀器儀器 技術(shù)標準技術(shù)標準 觀測方法觀測方法 限差限差 （mm） 精密水準儀精密水準儀 二等水準測量二等水準測量 閉合水準閉合水準 閉合差容許值閉合差容許值 0.6 附合水準附合水準 精度要求：一般建筑物能反映精度要求：一般建筑物能反映 2 mm 重要建筑物能反映重要建筑物能反映 1 mm 精密工程精密工程 0.2 mm 對于埋設(shè)在建筑物基礎(chǔ)上的觀測點，埋設(shè)之后就進行第對于埋設(shè)在建筑物基礎(chǔ)上的觀測點，埋設(shè)之后就進行第一次觀測，之后隨著荷載的逐漸增加進行重

21、復觀測，周期不一次觀測，之后隨著荷載的逐漸增加進行重復觀測，周期不能過長，在運營之后重復觀測周期可以根據(jù)沉陷的速度進行能過長，在運營之后重復觀測周期可以根據(jù)沉陷的速度進行調(diào)整，每月、每季、每半年或者每一年觀測一次，一直到沉調(diào)整，每月、每季、每半年或者每一年觀測一次，一直到沉陷結(jié)束為止。陷結(jié)束為止。 工業(yè)與民用建筑物的范圍不是很大，所以施測的水準路工業(yè)與民用建筑物的范圍不是很大，所以施測的水準路線不是很長，因此閉合差按測站平均分配。如果觀測點之間線不是很長，因此閉合差按測站平均分配。如果觀測點之間的距離相差很大，則閉合差可按距離成比例分配。的距離相差很大，則閉合差可按距離成比例分配。 對于大壩沉

22、陷觀測可分為基準點觀測和觀測點觀測。為對于大壩沉陷觀測可分為基準點觀測和觀測點觀測。為了工作便利工作基準點設(shè)置在下游，穩(wěn)定性可以利用較遠處了工作便利工作基準點設(shè)置在下游，穩(wěn)定性可以利用較遠處的水準點觀測，它的觀測稱之為基準點觀測；觀測點設(shè)置在的水準點觀測，它的觀測稱之為基準點觀測；觀測點設(shè)置在大壩的基礎(chǔ)和壩頂處，它的觀測稱之為觀測點觀測。大壩的基礎(chǔ)和壩頂處，它的觀測稱之為觀測點觀測。2.2.沉降觀測的成果整理沉降觀測的成果整理采用專用記錄手簿采用專用記錄手簿逐步檢查逐步檢查每次觀測當日計算成果，分析成果。每次觀測當日計算成果，分析成果。及時上報沉降結(jié)果及時上報沉降結(jié)果繪制沉降曲線圖繪制沉降曲線

23、圖沉降觀測總結(jié)報告。沉降觀測總結(jié)報告。計算各觀測點高程計算各觀測點高程計算相鄰兩次觀測沉降量計算相鄰兩次觀測沉降量計算累積沉降量計算累積沉降量沉沉降降觀觀測測現(xiàn)現(xiàn)場場在在施施工工現(xiàn)現(xiàn)場場進進行行沉沉降降觀觀測測 大壩下游工作基點與水準基點間所布設(shè)的水準環(huán)線，大壩下游工作基點與水準基點間所布設(shè)的水準環(huán)線，一般要求每千米水準測量高差中數(shù)的中誤差不大于一般要求每千米水準測量高差中數(shù)的中誤差不大于0.5mm。采用精密水準儀采用精密水準儀S0.5和因瓦水準尺進行測量。和因瓦水準尺進行測量。 作業(yè)方法按照一等水準測量規(guī)定進行為了消除一些系作業(yè)方法按照一等水準測量規(guī)定進行為了消除一些系統(tǒng)誤差，轉(zhuǎn)點一般為埋設(shè)

24、的金屬標頭為統(tǒng)誤差，轉(zhuǎn)點一般為埋設(shè)的金屬標頭為立立尺點；水準基點尺點；水準基點到工作基點的聯(lián)測每年進行到工作基點的聯(lián)測每年進行1到到2次，盡可能選用相同的時次，盡可能選用相同的時間和外界條件，以減少外界條件的影響。間和外界條件，以減少外界條件的影響。 （1）水準環(huán)線是分段進行觀測，往、返觀測的高差加標）水準環(huán)線是分段進行觀測，往、返觀測的高差加標尺長度改正后計算往返高差較差，各段往、返測高程較差尺長度改正后計算往返高差較差，各段往、返測高程較差不得超過：不得超過：42kmdRmmR限（一）基準點觀測（一）基準點觀測（2）高差較差合格后，根據(jù)加標尺長度改正后的往返測高差）高差較差合格后，根據(jù)加標

25、尺長度改正后的往返測高差計算高差中數(shù)，再由高差中數(shù)計算環(huán)線閉合差。將環(huán)線閉計算高差中數(shù)，再由高差中數(shù)計算環(huán)線閉合差。將環(huán)線閉合差按各測段線路長度進行分配。合差按各測段線路長度進行分配。（3）然后，由水準基點的高程推算工作基點和沿線各水準點）然后，由水準基點的高程推算工作基點和沿線各水準點的高程，再與各點的首次觀測高程比較，可得到工作基點的高程，再與各點的首次觀測高程比較，可得到工作基點和沿線各水準點高程的變化值。和沿線各水準點高程的變化值。 按照上述規(guī)定所施測的精密水準測量，根據(jù)經(jīng)驗，高程按照上述規(guī)定所施測的精密水準測量，根據(jù)經(jīng)驗，高程的傳遞精度可以達到的傳遞精度可以達到0.5mm/km的要求

26、。每千米水準測量高的要求。每千米水準測量高差中數(shù)的中誤差可按下式計算差中數(shù)的中誤差可按下式計算 而而4kmpddn1(1,2, )iipinR 混凝土壩觀測點的沉陷是根據(jù)兩岸的工作基點來測定混凝土壩觀測點的沉陷是根據(jù)兩岸的工作基點來測定的。對于建筑在基巖上的混凝土壩，其沉陷觀測中誤差要的。對于建筑在基巖上的混凝土壩，其沉陷觀測中誤差要求不超過求不超過1mm1mm。一般采用精密水準儀，按二等水準測量。一般采用精密水準儀，按二等水準測量操作規(guī)定進行施測。操作規(guī)定進行施測。 由于沉陷觀測在施工過程中受到施工條件的干擾和空由于沉陷觀測在施工過程中受到施工條件的干擾和空間的限制，視線間的限制，視線短短，

27、站數(shù)多，誤差積累大，所以應(yīng)該嚴格，站數(shù)多，誤差積累大，所以應(yīng)該嚴格按照如下規(guī)定測量。按照如下規(guī)定測量。（二）觀測點觀測（二）觀測點觀測按二等水準測量操作規(guī)定以外還有：按二等水準測量操作規(guī)定以外還有： （1）設(shè)置固定的安置儀器點與立尺點，使往返或復測在）設(shè)置固定的安置儀器點與立尺點，使往返或復測在同一路線上的固定點進行。同一路線上的固定點進行。（2）每次觀測使用固定的儀器和標尺）每次觀測使用固定的儀器和標尺（3）儀器至標尺的距離，最長不得超過）儀器至標尺的距離，最長不得超過40m，每站的前，每站的前后視距差不得大于后視距差不得大于0.3m，前后視距累積差不得大于，前后視距累積差不得大于1m，基輔

28、差不得超過基輔差不得超過0.25mm。（4）每次觀測進出廊道前后，儀器、標尺均需涼置半?。┟看斡^測進出廊道前后，儀器、標尺均需涼置半小時以后再進行觀測時以后再進行觀測（5）在廊道內(nèi)觀測采用手電筒照明。）在廊道內(nèi)觀測采用手電筒照明。 測定觀測點沉陷的水準路線大多敷設(shè)成兩工測定觀測點沉陷的水準路線大多敷設(shè)成兩工作基點之間的附和路線。每次觀測值均要加標尺作基點之間的附和路線。每次觀測值均要加標尺長度改正、根據(jù)視線短、每千米線路測站數(shù)多的長度改正、根據(jù)視線短、每千米線路測站數(shù)多的特點，對附合線路閉合差采取按測段的測站數(shù)多特點，對附合線路閉合差采取按測段的測站數(shù)多少進行分配的方法。然后，根據(jù)工作基點的高

29、程少進行分配的方法。然后，根據(jù)工作基點的高程推算各沉陷觀測點的高程，將本次計算的各觀測推算各沉陷觀測點的高程，將本次計算的各觀測點高程與各點首次觀測的高程比較，即可求得各點高程與各點首次觀測的高程比較，即可求得各觀測點相對于該點首次觀測的沉陷量。觀測點相對于該點首次觀測的沉陷量。v附和水準路線上一測站高差中數(shù)的中誤差附和水準路線上一測站高差中數(shù)的中誤差可按下式計算可按下式計算v而而4pddn站11,2,iipinNv離工作基點最遠點的觀測點，其高程的測定精度離工作基點最遠點的觀測點，其高程的測定精度最低。最弱點相對于工作基點的高程中誤差按下最低。最弱點相對于工作基點的高程中誤差按下式計算式計算

30、v式中，式中， 為由兩工作基點分別測到最弱點的為由兩工作基點分別測到最弱點的測站數(shù)。測站數(shù)。1212mKKKKKK弱站12KK、10-3.10-3.地面傾斜測量地面傾斜測量 傾斜測量有相對于水平面的傾斜測量和相傾斜測量有相對于水平面的傾斜測量和相對于垂直面的傾斜測量兩類。對于垂直面的傾斜測量兩類。 相對于水平面的傾斜可通過測定兩點間的相對于水平面的傾斜可通過測定兩點間的相對沉陷的方法來確定，如用水準測量方法、相對沉陷的方法來確定，如用水準測量方法、液體靜力方法和傾斜儀測量方法測定。液體靜力方法和傾斜儀測量方法測定。一、水準測量方法 該方法的原理是用水準儀測出兩個觀測點之間的該方法的原理是用水準

31、儀測出兩個觀測點之間的相對沉陷，由相對沉陷與兩點間距離之比計算出相對沉陷，由相對沉陷與兩點間距離之比計算出兩點間的平均傾斜值。兩點間的平均傾斜值。 例如，測出例如，測出A、B兩點的沉陷值為兩點的沉陷值為 ，A、B兩點間的距離為兩點間的距離為 ，則其平均傾斜值為：，則其平均傾斜值為：ABWW、ABLBAABABWWiL二、傾斜儀測量方法常用的傾斜儀有水準管式傾斜儀、氣泡式傾斜儀和電子傾斜儀。常用的傾斜儀有水準管式傾斜儀、氣泡式傾斜儀和電子傾斜儀。（一）氣泡式傾斜儀（一）氣泡式傾斜儀氣泡傾斜儀由一個高靈敏度氣泡傾斜儀由一個高靈敏度的氣泡水準管的氣泡水準管e（見圖（見圖11-4）和一套精密的測微器組

32、成。和一套精密的測微器組成。測微器中包括測微桿測微器中包括測微桿g，讀數(shù)盤讀數(shù)盤h和指標和指標k。氣泡水準管氣泡水準管e固定在支架固定在支架a上，上，a可繞可繞c點轉(zhuǎn)動，點轉(zhuǎn)動，a下裝一彈簧片下裝一彈簧片d，在底板，在底板b下有置放裝置下有置放裝置m。將傾斜儀安置在需要的位置上以后，轉(zhuǎn)動讀數(shù)盤，使測。將傾斜儀安置在需要的位置上以后，轉(zhuǎn)動讀數(shù)盤，使測微桿向上或向下移動，直至水準管氣泡居中為止。此時，在讀數(shù)盤上讀數(shù)，微桿向上或向下移動，直至水準管氣泡居中為止。此時，在讀數(shù)盤上讀數(shù)，即可得出該處的傾斜度。即可得出該處的傾斜度。 （二）電子傾斜儀（二）電子傾斜儀 為了實現(xiàn)傾斜觀測的自動化，可采用電子水

33、準器，它是在為了實現(xiàn)傾斜觀測的自動化，可采用電子水準器，它是在普通的玻璃管水準器（內(nèi)裝酒精和乙醚的混合液，并留有普通的玻璃管水準器（內(nèi)裝酒精和乙醚的混合液，并留有空氣氣泡）的上、下面裝上三個電極形成差動電容器的一空氣氣泡）的上、下面裝上三個電極形成差動電容器的一種裝置。種裝置。 電子傾斜儀的工作原理：當玻璃管水準器傾斜時，氣泡向電子傾斜儀的工作原理：當玻璃管水準器傾斜時，氣泡向一旁偏移了量一旁偏移了量x，使電容器，使電容器C1和和C2的介電常數(shù)發(fā)生變化，的介電常數(shù)發(fā)生變化，引起電橋兩臂阻抗發(fā)生變化，因而使橋接電路失去平衡，引起電橋兩臂阻抗發(fā)生變化，因而使橋接電路失去平衡，其變化被測量裝置及時記

34、錄下來。其變化被測量裝置及時記錄下來。三、液體靜力水準測量 液體靜力水準測量是測定觀測點高程的一種方法。液體靜力水準測量是測定觀測點高程的一種方法。 （一）基本原理（一）基本原理 當兩個容器中裝有同類均勻液體時，兩液面將處在同一水當兩個容器中裝有同類均勻液體時，兩液面將處在同一水平面上。高差可用液面的高度求得平面上。高差可用液面的高度求得 121212hHHaabb （二）儀器的結(jié)構(gòu)與讀數(shù)（二）儀器的結(jié)構(gòu)與讀數(shù) 各種不同結(jié)構(gòu)的液體靜力水準儀，實際上只是定位和測定液面位置的方法有所不同。 1.目視法 2.目視接觸法 目視接觸法確定液面位置的精度要比目視法高得多。 觀測時，用手轉(zhuǎn)動觀測圓環(huán)，使水位

35、指針移動，直到顯微鏡內(nèi)所觀測到的指針實像尖端與虛像剛好接觸，這時即停止轉(zhuǎn)動圓環(huán)，進行讀數(shù)。 （三）誤差來源（三）誤差來源 液體靜力水準測量中對于確定液面位置精度有影響的誤差液體靜力水準測量中對于確定液面位置精度有影響的誤差主要來自儀器誤差和外界條件的影響，而后者是其誤差來主要來自儀器誤差和外界條件的影響，而后者是其誤差來源。源。 1.1.儀器誤差儀器誤差 （1 1）儀器安置誤差）儀器安置誤差（2 2）液體靜力水準儀觀測頭傾斜所引起的誤差）液體靜力水準儀觀測頭傾斜所引起的誤差（3 3）量測設(shè)備的誤差）量測設(shè)備的誤差 （4 4）觀測頭的組合部件由于溫度變化而產(chǎn)生的誤差）觀測頭的組合部件由于溫度變化

36、而產(chǎn)生的誤差（5 5）液體漏損帶來的誤差）液體漏損帶來的誤差 2.2.外界條件的影響外界條件的影響 （1 1）溫度對液體靜力水準測量精度的影響）溫度對液體靜力水準測量精度的影響（2 2）氣壓變化對液面位置的影響）氣壓變化對液面位置的影響（3 3）液體靜力水準儀容器中液體蒸發(fā)的影響）液體靜力水準儀容器中液體蒸發(fā)的影響（4 4）液體污染的影響）液體污染的影響 （四）具體應(yīng)用（四）具體應(yīng)用 液體靜力水準測量一般不用來建立等級高程控制，而大液體靜力水準測量一般不用來建立等級高程控制，而大多是用來在特殊條件下進行工程水準測量。多是用來在特殊條件下進行工程水準測量。 液體靜力水準測量還特別適用于有輻射危險

37、、爆炸危險液體靜力水準測量還特別適用于有輻射危險、爆炸危險或有蒸汽、塵埃等污染的情況下監(jiān)視設(shè)備的穩(wěn)定性。或有蒸汽、塵埃等污染的情況下監(jiān)視設(shè)備的穩(wěn)定性。 應(yīng)用固定設(shè)置的液體靜力水準儀對建筑物上觀測點位置應(yīng)用固定設(shè)置的液體靜力水準儀對建筑物上觀測點位置進行長期監(jiān)測。進行長期監(jiān)測。10-4.10-4.水平位移觀測網(wǎng)及觀測標志水平位移觀測網(wǎng)及觀測標志 一、水平位移測量控制網(wǎng)一、水平位移測量控制網(wǎng) 為了測定建筑物或場地的水平位移，需在變形特征處設(shè)為了測定建筑物或場地的水平位移，需在變形特征處設(shè)置一些點，稱為水平位移觀測點或目標點。置一些點，稱為水平位移觀測點或目標點。 為了測取觀測點的絕對水平位移值，需

38、要有穩(wěn)定點作參為了測取觀測點的絕對水平位移值，需要有穩(wěn)定點作參考，這樣的參考點也稱為基準點?？?，這樣的參考點也稱為基準點。 有時，為了方便觀測，在離觀測點較近的地方設(shè)置比較穩(wěn)有時，為了方便觀測，在離觀測點較近的地方設(shè)置比較穩(wěn)定的點，稱為工作基點，在工作基點上直接對觀測點進行定的點，稱為工作基點，在工作基點上直接對觀測點進行觀測。將基準點與工作基點或觀測點聯(lián)系起來，常常需要觀測。將基準點與工作基點或觀測點聯(lián)系起來，常常需要一些過渡點，稱為聯(lián)測點。一些過渡點，稱為聯(lián)測點。 有基準點形成的測量網(wǎng)稱為基準網(wǎng)?；鶞示W(wǎng)也需要定期重有基準點形成的測量網(wǎng)稱為基準網(wǎng)?；鶞示W(wǎng)也需要定期重復觀測，其目的是檢查基準網(wǎng)

39、點的穩(wěn)定性。復觀測，其目的是檢查基準網(wǎng)點的穩(wěn)定性。 條件許可時，所有觀測點也形成測量網(wǎng)，可稱為變形網(wǎng)。當條件許可時，所有觀測點也形成測量網(wǎng)，可稱為變形網(wǎng)。當變形網(wǎng)不與基準點聯(lián)系時，稱為相對網(wǎng)。當與基準點聯(lián)系時變形網(wǎng)不與基準點聯(lián)系時，稱為相對網(wǎng)。當與基準點聯(lián)系時，可成為絕對網(wǎng)。相對網(wǎng)監(jiān)測變形體的變形，絕對網(wǎng)是為獲，可成為絕對網(wǎng)。相對網(wǎng)監(jiān)測變形體的變形，絕對網(wǎng)是為獲取變形體的整體位移。取變形體的整體位移。 基準點、聯(lián)測點、工作基點或觀測點構(gòu)成的網(wǎng)稱為擴展網(wǎng)?；鶞庶c、聯(lián)測點、工作基點或觀測點構(gòu)成的網(wǎng)稱為擴展網(wǎng)。工作基點的位移量由此網(wǎng)獲得，然后修正觀測點位移值。工作基點的位移量由此網(wǎng)獲得，然后修正觀測

40、點位移值。 聯(lián)聯(lián)測點作用僅僅是坐標的傳遞，其自身的坐標及其變化無直接測點作用僅僅是坐標的傳遞，其自身的坐標及其變化無直接的生產(chǎn)應(yīng)用。的生產(chǎn)應(yīng)用。二、強制對準裝置二、強制對準裝置（一）點、線、面對中裝置（一）點、線、面對中裝置（二）三叉式對中裝置（二）三叉式對中裝置（三）球、孔式對準裝置（三）球、孔式對準裝置三、平面標志體三、平面標志體（一）觀測墩（一）觀測墩三、平面標志體三、平面標志體（二）倒錘（二）倒錘（三）光線傳遞式標志（三）光線傳遞式標志四、平面體照準標志四、平面體照準標志四、平面體照準標志四、平面體照準標志四、平面體照準標志四、平面體照準標志10-5.10-5.水平位移測量技術(shù)概述水平

41、位移測量技術(shù)概述 可用于建筑物水平位移測量的技術(shù)很多，總體可分為地可用于建筑物水平位移測量的技術(shù)很多，總體可分為地面監(jiān)測方法、攝影測量方法、空間測量技術(shù)及專用測量面監(jiān)測方法、攝影測量方法、空間測量技術(shù)及專用測量方法四類。方法四類。一、地面監(jiān)測方法 地面監(jiān)測方法主要指用高精度測量儀器測量角度、邊長地面監(jiān)測方法主要指用高精度測量儀器測量角度、邊長的變化來測定水平位移，是目前變形測量的主要手段。的變化來測定水平位移，是目前變形測量的主要手段。常用的地面監(jiān)測方法主要有：兩方向前方交會法、雙邊常用的地面監(jiān)測方法主要有：兩方向前方交會法、雙邊距離交會法、極坐標法、自由設(shè)站法、視準線法、小角距離交會法、極坐

42、標法、自由設(shè)站法、視準線法、小角法、測距法、三角網(wǎng)法、導線法、邊角網(wǎng)等。法、測距法、三角網(wǎng)法、導線法、邊角網(wǎng)等。 地面監(jiān)測方法的優(yōu)點：地面監(jiān)測方法的優(yōu)點： （1）能夠提供監(jiān)測對象的變形狀態(tài)，監(jiān)控面積大，可以）能夠提供監(jiān)測對象的變形狀態(tài)，監(jiān)控面積大，可以有效地監(jiān)測確定監(jiān)測對象的變形范圍和絕對位移量。有效地監(jiān)測確定監(jiān)測對象的變形范圍和絕對位移量。（2）觀測量通過組成網(wǎng)的形式可以進行測量結(jié)果的校核）觀測量通過組成網(wǎng)的形式可以進行測量結(jié)果的校核和精度評定。和精度評定。（3）靈活性大，能適用于不同的精度要求，不同形式的）靈活性大，能適用于不同的精度要求，不同形式的監(jiān)測對象和不同的外界條件。監(jiān)測對象和不同

43、的外界條件。（一）固定式全自動持續(xù)監(jiān)測（一）固定式全自動持續(xù)監(jiān)測 固定式全自動持續(xù)監(jiān)測方式是基于一臺測量機器人的有合作目標的變形測量系統(tǒng)，可實現(xiàn)全天候的無人值守監(jiān)測。 1.基站 2.基準點 3.觀測點 4.控制中心（二）移動式半自動變形監(jiān)測（二）移動式半自動變形監(jiān)測 移動式半自動變形監(jiān)測系統(tǒng)的作業(yè)與傳統(tǒng)的觀測方法一移動式半自動變形監(jiān)測系統(tǒng)的作業(yè)與傳統(tǒng)的觀測方法一樣，在各觀測墩上安置整平儀器，輸入測站點號，進行樣，在各觀測墩上安置整平儀器，輸入測站點號，進行必要的測站設(shè)置，后視之后，測量機器人會按照預置在必要的測站設(shè)置，后視之后，測量機器人會按照預置在機內(nèi)的觀測點順序、測回數(shù)，全自動地尋找目標，

44、精確機內(nèi)的觀測點順序、測回數(shù)，全自動地尋找目標，精確照準目標，記錄觀測數(shù)據(jù)，計算各種限差，做超限重測照準目標，記錄觀測數(shù)據(jù)，計算各種限差，做超限重測或等待人工干預等?；虻却斯じ深A等。二、專用測量方法 水平位移測量的專用方法包括應(yīng)變測量和基準線測量。水平位移測量的專用方法包括應(yīng)變測量和基準線測量。和常規(guī)的地面監(jiān)測方法相比，他們具有下列特點：和常規(guī)的地面監(jiān)測方法相比，他們具有下列特點： （1）測量過程簡單）測量過程簡單（2）容易實現(xiàn)自動化觀測和連續(xù)觀測）容易實現(xiàn)自動化觀測和連續(xù)觀測（3）提供的是局部變形信息）提供的是局部變形信息（一）應(yīng)變測量（一）應(yīng)變測量 應(yīng)變測量根據(jù)其工作原理可以分成兩類：

45、通過測量兩點間距離的變化來計算應(yīng)變； 直接用傳感器測量應(yīng)變。 設(shè)兩點間的距離為l，第二周期測量時距離變化了 l，那么 為兩點間的平均線應(yīng)變。/ l l 通過精密測量距離的變化來計算應(yīng)變的方法有機械法和激通過精密測量距離的變化來計算應(yīng)變的方法有機械法和激光干涉法兩種。光干涉法兩種。 機械法用因瓦絲、石英棒等作為長度的變化用機械機械法用因瓦絲、石英棒等作為長度的變化用機械電子電子傳感器測量。傳感器測量。 直接用傳感器測量應(yīng)變所采用的應(yīng)變傳感器實質(zhì)上是一個直接用傳感器測量應(yīng)變所采用的應(yīng)變傳感器實質(zhì)上是一個導體，埋設(shè)在變形體中，由于變形體的應(yīng)變使導體伸長或?qū)w，埋設(shè)在變形體中，由于變形體的應(yīng)變使導體伸

46、長或縮短，從而改變了導體的電阻。導體電阻的變化用電橋測縮短，從而改變了導體的電阻。導體電阻的變化用電橋測量，通過測量電阻值的變化可以計算應(yīng)變。量，通過測量電阻值的變化可以計算應(yīng)變。（二）基準線測量（二）基準線測量 基準線測量用于測定某一方向上點位的相對變化，包括很多基準線測量用于測定某一方向上點位的相對變化，包括很多方法，如活動覘牌法，小角法，激光準直法，引張線法，導方法，如活動覘牌法，小角法，激光準直法，引張線法，導線法，激光鉛直儀法，正、倒錘垂直準直法等。線法，激光鉛直儀法，正、倒錘垂直準直法等。10-6.10-6.視準線法測量水平位移視準線法測量水平位移 基準線法的原理是通過建筑物軸線或

47、平行于建筑物軸線基準線法的原理是通過建筑物軸線或平行于建筑物軸線的固定不動的鉛直平面為基準面，根據(jù)它來測定建筑物的固定不動的鉛直平面為基準面，根據(jù)它來測定建筑物的水平位移。的水平位移。 依建立基準面使用工具和方法的不同，常用的基準線法依建立基準面使用工具和方法的不同，常用的基準線法可分為：視準線法、激光準直法、引張線法、直伸三角可分為：視準線法、激光準直法、引張線法、直伸三角網(wǎng)等。網(wǎng)等。一、活動覘牌法 活動覘牌法是通過一種精密的附有讀數(shù)設(shè)備的活動覘牌直接活動覘牌法是通過一種精密的附有讀數(shù)設(shè)備的活動覘牌直接測量觀測點相對于基準面的偏離值。測量觀測點相對于基準面的偏離值。 它需要專用的儀器和照準設(shè)

48、備：精密視準儀或精密經(jīng)緯儀。它需要專用的儀器和照準設(shè)備：精密視準儀或精密經(jīng)緯儀。 活動覘牌法的主要誤差影響因素為瞄準誤差?；顒右椗品ǖ闹饕`差影響因素為瞄準誤差。二、小角法 小角法是利用精密經(jīng)緯儀精確地測出基準線方向小角法是利用精密經(jīng)緯儀精確地測出基準線方向與測站點到觀測點的視線方向之間所夾的小角，與測站點到觀測點的視線方向之間所夾的小角，從而計算觀測點相對于基準線的偏離值。從而計算觀測點相對于基準線的偏離值。 其偏離值其偏離值 小角法測量偏差的誤差小角法測量偏差的誤差iiis iiimms （1）上式既可用于誤差分析，也可用于方案設(shè)計，即在給定）上式既可用于誤差分析，也可用于方案設(shè)計，即在給定 的前提條件下，求小角觀測精度的前提條件下，求小角觀測精度 。 （2）小角法用于生產(chǎn)時，理應(yīng)在基準線的兩端分別設(shè)站進行）小角法用于生產(chǎn)時，理應(yīng)在基準線的兩端分別設(shè)站進行觀測，然后做加權(quán)平均。觀測，然后做加權(quán)平均。 （3）若在圖）若在圖10-43中，則成為等邊直伸無定向?qū)Ь€。中，則成為等邊直伸無定向?qū)Ь€。 （4）可每點設(shè)站，但只當角的兩邊相等時才進行觀測。）可每點設(shè)站，但只當角的兩邊相等時才進行觀測。 （5）在所有點設(shè)站，觀測所有的水平方向，有望得到高精度）在所有點設(shè)站，觀測所有的水平方向，有望得到高精度的偏離值。的偏離值。imim10-7.10-7.激光準直測量激光準直測量 一、氦氖