變形監(jiān)測-緒論

變形監(jiān)測張偉武水利水電工程2班1.1變形監(jiān)測的內(nèi)容、目的與意義變形的概念

變形監(jiān)測的概念變形體的范疇變形監(jiān)測的基本概念

變形是自然界的普遍現(xiàn)象，它是指變形體在各種荷載作用下，其形狀、大小及位置在時空域中的變化。變形體的變形在一定范圍內(nèi)被認為是允許的，如果超出允許值，則可能引發(fā)災(zāi)害。

實例1（道路）

廣東深汕高速公路龍崗段，汕頭往深圳單向車道的路面。實例2（道路）河南鄭密公路22.7公里處發(fā)生近500米路基沉陷

實例3（建筑物）：2005年7月22日，位于廣州市海珠區(qū)江南大道的海員賓館一面客房的墻體全部坍塌。

實例4（橋梁）：成都三渡水大橋

實例5（橋梁）：2004年6月10日6時50分，遼寧省盤錦市境內(nèi)田莊臺大橋發(fā)生垮塌。實例6（橋梁）：2005年12月14日凌晨5時30分左右，正在施工的貴州省貴陽市至開陽縣高等級公路小尖山大橋發(fā)生垮塌事故。

實例7（隧道）：鄭西客運專線潼關(guān)秦東隧道塌方塌方的隧道內(nèi)，通過通風口緊急送風進行救援變形災(zāi)害（地鐵）2008年11月15日,杭州地鐵施工垮塌事故

實例8（鐵路）：2006年06月10日福建閩清鐵路，線路塌方。

實例9（水工建筑）：廣州從化大坳攔河壩外圍護坦石面三處被沖塌。實例10（大壩工程）：大壩施工過程中出現(xiàn)壩面大塌坑。變形災(zāi)害（電力設(shè)施）相連接的電塔電力線變形的電塔雪災(zāi)前電塔變形監(jiān)測的基本概念

變形監(jiān)測，就是利用測量與專用儀器和方法對變形體的變形現(xiàn)象進行監(jiān)視觀測的工作。其任務(wù)是確定在各種荷載和外力作用下，變形體的形狀、大小及位置變化的空間狀態(tài)和時間特征。工程變形監(jiān)測變形體的范疇

變形體的范疇大到整個地球，小到一個工程建（構(gòu)）筑物的塊體，它包括自然的和人工的構(gòu)筑物。根據(jù)變形體的研究范圍，將變形監(jiān)測研究對象劃分為三類：·全球性變形研究:如監(jiān)測全球板塊運動、地極移動、地球自轉(zhuǎn)速率變化、地潮等；·區(qū)域性變形研究:如地殼形變監(jiān)測、城市地面沉降等；·工程和局部性變形研究:如監(jiān)測建筑物的三維變形、滑坡體的滑動等。在精密工程測量中，研究的最具有代表性的變形體有：大壩橋梁礦區(qū)高層建筑物防護堤邊坡隧道地鐵、地表沉降等1.1.2變形監(jiān)測的內(nèi)容

變形監(jiān)測的內(nèi)容，應(yīng)根據(jù)變形體的性質(zhì)與地基情況來定。要求有明確的針對性，既要有重點，又要作全面考慮，以便能正確反映出變形體的變化情況，達到監(jiān)視變形體的安全、了解其變形規(guī)律之目的。1.1.2變形監(jiān)測的內(nèi)容1）工業(yè)與民用建筑物：主要包括基礎(chǔ)的沉陷觀測與建筑物本身的變形觀測。就其基礎(chǔ)而言，主要觀測內(nèi)容是建筑物的均勻沉陷與不均勻沉陷。對于建筑物本身來說，則主要是觀測傾斜與裂縫。1.1.2變形監(jiān)測的內(nèi)容

2）水工建筑物：對于土壩，其觀測項目主要為水平位移、垂直位移、滲透以及裂縫觀測。對于混凝土壩，以混凝土重力壩為例，由于水壓力、外界溫度變化、壩體自重等因素的作用，其主要觀測項目主要為垂直位移（從而可以求得基礎(chǔ)與壩體的轉(zhuǎn)動）、水平位移（從而可以求得壩體的扭曲）以及伸縮縫的觀測，這些內(nèi)容通常稱為外部變形觀測。此外，為了了解混凝土壩結(jié)構(gòu)內(nèi)部的情況，還應(yīng)對混凝土應(yīng)力、鋼筋應(yīng)力、溫度等進行觀測，這些內(nèi)容通常稱為內(nèi)部觀測。

1.1.2變形監(jiān)測的內(nèi)容

3）地面沉降：對于建立在江河下游沖積層上的城市，由于工業(yè)用水需要大量地吸取地下水，而影響地下土層的結(jié)構(gòu)，將使地面發(fā)生沉降現(xiàn)象。對于地下采礦地區(qū)，由于在地下大量的采掘，也會使地表發(fā)生沉降現(xiàn)象工程變形監(jiān)測內(nèi)容示例：

城市地鐵隧道施工監(jiān)測內(nèi)容：隧道工程沿線結(jié)構(gòu)物外緣兩側(cè)30m范圍內(nèi)的地表道路下沉、地下水位變化、地面重要建筑物的沉降、傾斜和開裂、土體水平位移、地下管線的沉降、隧道收斂、施工爆破振動影響等。

1.1.3變形監(jiān)測的目的和意義工程建筑物在施工和運營期間，由于受多種主客觀因素的影響，會產(chǎn)生變形，變形如果超出了規(guī)定的限度，就會影響建筑物的正常使用，嚴重時還會危及建筑物的安全，給人民生命財產(chǎn)帶來巨大損失。盡管工程建筑物在設(shè)計時采用了一定的安全系數(shù)，使其能安全承受所考慮的多種外荷載影響，但是由于設(shè)計中不可能對工程的工作條件及承載能力做出完全準確的估計，施工質(zhì)量也不可能完美無缺，工程在運行過程中還可能發(fā)生某些不利的變化因素。1.1.3變形監(jiān)測的目的和意義以大壩為例:法國67m高的馬爾巴塞（Malpasset）拱壩1959年垮壩；意大利262m高的瓦依昂（Vajont）拱壩1963年因庫岸大滑坡導(dǎo)致涌浪翻壩且水庫淤滿失效；美國93m高的提堂（Teton）土壩1976年潰決；我國板橋和石漫灘兩座土壩1975年洪水漫壩失事等，都是一些典型的事例。1.1.3變形監(jiān)測的目的和意義目前，災(zāi)害的監(jiān)測與防治已越來越受到全社會、全人類的普遍關(guān)注，各級政府及主管部門對此問題十分重視，諸多國際學(xué)術(shù)組織，如國際大地測量協(xié)會（IAG）、國際測量師聯(lián)合會（FIG）、國際巖石力學(xué)協(xié)會（ISRM）、國際大壩委員會（ICOLD）、國際礦山測量協(xié)會（ISM）等，非?；钴S地定期召開專業(yè)會議進行學(xué)術(shù)交流和研究對策。經(jīng)過廣大測量科技工作者和工程技術(shù)人員近三十年的共同努力，在變形監(jiān)測領(lǐng)域，取得了豐碩的理論研究成果，并發(fā)揮了實用效益。1.1.3變形監(jiān)測的目的和意義例如:

利用地球物理大地測量反演理論，于1993年準確預(yù)測了1996年發(fā)生的麗江大地震；

1985年6月12日長江三峽新灘滑坡的成功預(yù)報，使得災(zāi)害損失減少到最低程度，被譽為我國滑坡預(yù)報研究史上罕見的奇跡；

隔河巖大壩外觀變形GPS自動化監(jiān)測系統(tǒng)在1998年長江流域抗洪錯峰中所發(fā)揮的巨大作用，確保了安全渡汛，避免了荊江大堤災(zāi)難性的分洪。1.1.3變形監(jiān)測的目的和意義

科學(xué)、準確、及時地分析和預(yù)報工程及工程建筑物的變形狀況，對工程建筑物的施工和運營管理極為重要，這一工作屬于變形監(jiān)測的范疇。由于變形監(jiān)測涉及到測量、工程地質(zhì)、水文、結(jié)構(gòu)力學(xué)、地球物理、計算機科學(xué)等諸多學(xué)科的知識，是一項跨學(xué)科的研究，正向邊緣學(xué)科的方向發(fā)展，已成為測量工作者與其它學(xué)科專家合作研究的領(lǐng)域。

變形監(jiān)測所研究的理論和方法主要涉及到這樣三個方面：變形信息的獲取；變形信息的分析與解釋；變形預(yù)報。其研究成果對預(yù)防自然災(zāi)害及了解變形機理是極為重要的。對于工程建筑物，變形監(jiān)測除了作為判斷其安全的耳目之外，還是檢驗設(shè)計和施工的重要手段。對于工程建筑物，變形監(jiān)測的意義重點表