沉降觀測知識《水平位移監(jiān)測技術(shù)》.pptx

1、2020/10/1,1,變形監(jiān)測與數(shù)據(jù)處理,第六章水平位移監(jiān)測技術(shù),2020/10/1,2,主要內(nèi)容,第六章水平位移監(jiān)測技術(shù),概述 交會法觀測 精密導(dǎo)線測量 全站儀觀測 視準(zhǔn)線測量 引張線測量 垂線測量 激光準(zhǔn)直測量,2020/10/1,3,1概述,第六章水平位移監(jiān)測技術(shù),建筑物的水平位移是指建筑物的整體平面移動。 產(chǎn)生水平位移的原因主要是建筑物及其基礎(chǔ)受到水平應(yīng)力的影響而產(chǎn)生的地基的水平移動。 適時(shí)監(jiān)測建筑物的水平位移量，能有效地監(jiān)控建筑物的安全狀況，并可根據(jù)實(shí)際情況采取適當(dāng)?shù)募庸檀胧?2020/10/1,4,基本原理,第1節(jié)概述,設(shè)建筑物某個(gè)點(diǎn)在第k次觀測周期所得相應(yīng)坐標(biāo)為Xk、Yk，該

2、點(diǎn)的原始坐標(biāo)為X0、Y0，則該點(diǎn)的水平位移為：,某一時(shí)間段（t）內(nèi)變形值的變化用平均變形速度來表示。例如，在第n和第m觀測周期相隔時(shí)間內(nèi)，觀測點(diǎn)的平均變形速度等于：,若t時(shí)間段以月份或年份數(shù)表示時(shí)，則v均為月平均變化速度或年平均變化速度。,2020/10/1,5,測點(diǎn)布設(shè)（1）,第1節(jié)概述,建筑物水平位移監(jiān)測的測點(diǎn)宜按兩個(gè)層次布設(shè)，即由控制點(diǎn)組成控制網(wǎng)、由觀測點(diǎn)及所聯(lián)測的控制點(diǎn)組成擴(kuò)展網(wǎng)； 對于單個(gè)建筑物上部或構(gòu)件的位移監(jiān)測，可將控制點(diǎn)連同觀測點(diǎn)按單一層次布設(shè)。,2020/10/1,6,測點(diǎn)布設(shè)（2）,第1節(jié)概述,控制網(wǎng)可采用測角網(wǎng)、測邊網(wǎng)、邊角網(wǎng)和導(dǎo)線網(wǎng)等形式，擴(kuò)展網(wǎng)和單一層次布網(wǎng)有角度交會

3、、邊長交會、邊角交會、基準(zhǔn)線和附合導(dǎo)線等形式。各種布網(wǎng)均應(yīng)考慮網(wǎng)形強(qiáng)度，長短邊不宜懸殊過大。 為保證變形監(jiān)測的準(zhǔn)確可靠，每一測區(qū)的基準(zhǔn)點(diǎn)不應(yīng)少于2個(gè)，每一測區(qū)的工作基點(diǎn)亦不應(yīng)少于2個(gè)?；鶞?zhǔn)點(diǎn)、工作基點(diǎn)應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況構(gòu)成一定的網(wǎng)形，并按規(guī)范規(guī)定的精度定期進(jìn)行檢測。,2020/10/1,7,控制點(diǎn)的型式及埋設(shè)要求,第1節(jié)概述,對特級、一級及有需要的二級、三級位移觀測的控制點(diǎn)，應(yīng)建造觀測墩或埋設(shè)專門觀測標(biāo)石，并應(yīng)根據(jù)使用儀器和照準(zhǔn)標(biāo)志的類型，顧及觀測精度要求，配備強(qiáng)制對中裝置。 用于位移監(jiān)測的基準(zhǔn)點(diǎn)（控制點(diǎn)）應(yīng)穩(wěn)定可靠，能夠長期保存，且建立在便于觀測的穩(wěn)妥的地方。 位移監(jiān)測點(diǎn)（觀測點(diǎn)）應(yīng)與變形體密切

4、結(jié)合，且能代表該部位變形體的變形特征。,2020/10/1,8,第1節(jié)概述,強(qiáng)制對中裝置,2020/10/1,9,觀測墩澆筑,第1節(jié)概述,2020/10/1,10,觀測墩形式,第1節(jié)概述,2020/10/1,11,第1節(jié)概述,水平位移監(jiān)測基準(zhǔn)點(diǎn),2020/10/1,12,第1節(jié)概述,固定式照準(zhǔn)牌,2020/10/1,13,常用方法（1）,第1節(jié)概述,大地測量法 主要包括：三角網(wǎng)測量法、精密導(dǎo)線測量法、交會法等。該方法通常需人工觀測，勞動強(qiáng)度高，速度慢，特別是交會法受圖形強(qiáng)度、觀測條件等影響明顯，精度較低。 基準(zhǔn)線法 該方法特別適用于直線形建筑物的水平位移監(jiān)測，其類型主要包括：視準(zhǔn)線法、引張線法

5、、激光準(zhǔn)直法和垂線法等。,2020/10/1,14,控制網(wǎng),第1節(jié)概述,2020/10/1,15,常用方法（2）,第1節(jié)概述,專用測量法 即采用專門的儀器和方法測量兩點(diǎn)之間的水平位移，如：多點(diǎn)位移計(jì)、光纖等。 GPS測量法 利用GPS自動化、全天候觀測的特點(diǎn)，在工程的外部布設(shè)監(jiān)測點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)高精度、全自動的水平位移監(jiān)測，該技術(shù)已經(jīng)在我國的水利、橋梁等工程中得到應(yīng)用。,2020/10/1,16,2交會法觀測,第六章水平位移監(jiān)測技術(shù),交會法是利用2個(gè)或3個(gè)已知坐標(biāo)的工作基點(diǎn)，測定位移標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)變化，從而確定其變形情況的一種測量方法。 該方法具有觀測方便、測量費(fèi)用低、不需要特殊儀器等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于人

6、難以到達(dá)的變形體的監(jiān)測工作，如：滑坡體、懸崖、壩坡、塔頂、煙囪等。 該方法的主要缺點(diǎn)是測量的精度和可靠性較低，高精度的變形監(jiān)測一般不采用此方法。 該方法主要包括測角交會、測邊交會和后方交會三種方法。,2020/10/1,17,第2節(jié)交會法觀測,在進(jìn)行交會法觀測時(shí)，首先應(yīng)設(shè)置工作基點(diǎn)。工作基點(diǎn)應(yīng)盡量選在地質(zhì)條件良好的基巖上，并盡可能離開承壓區(qū)，且不受人為的碰撞或震動。 工作基點(diǎn)應(yīng)定期與基準(zhǔn)點(diǎn)聯(lián)測，校核其是否發(fā)生變動。工作基點(diǎn)上應(yīng)設(shè)強(qiáng)制對中裝置，以減小儀器對中誤差的影響。 工作基點(diǎn)到位移監(jiān)測點(diǎn)的邊長不能相差太大，應(yīng)大致相等，且與監(jiān)測點(diǎn)大致同高，以免視線傾角過大，影響測量的精度。 為減小大氣折光的影

7、響，交會邊的視線應(yīng)離地面或障礙物在1.2m以上，并應(yīng)盡量避免視線貼近水面。 在利用邊長交會法時(shí)，還應(yīng)避免周圍強(qiáng)磁場的干擾影響。,注意事項(xiàng),2020/10/1,18,測角交會法,第2節(jié)交會法觀測,采用測角交會法時(shí)，交會角最好接近90，若條件限制，也可設(shè)計(jì)在60120之間。 工作基點(diǎn)到測點(diǎn)的距離，一般不宜大于300m，當(dāng)采用三方向交會時(shí)，可適當(dāng)放寬要求。,2020/10/1,19,測角交會誤差橢圓,第2節(jié)交會法觀測,2020/10/1,20,測邊交會法,第2節(jié)交會法觀測,在使用該法時(shí)應(yīng)注意下列幾點(diǎn)： 角通常應(yīng)保持在60至120之間； 測距要仔細(xì)，以減小測邊中誤差ma和mb； 交會邊長度a和b應(yīng)力求

8、相等，且一般不宜大于600m,2020/10/1,21,后方交會法,第2節(jié)交會法觀測,在實(shí)際測量過程中，還應(yīng)注意工作基點(diǎn)和監(jiān)測點(diǎn)不能在同一個(gè)圓周上（危險(xiǎn)圓），應(yīng)至少離開危險(xiǎn)圓周半徑的20%。,2020/10/1,22,3精密導(dǎo)線測量,第六章水平位移監(jiān)測技術(shù),精密導(dǎo)線法是監(jiān)測曲線形建筑物（如拱壩等）水平位移的重要方法。 按照其觀測原理的不同，又可分為精密邊角導(dǎo)線法和精密弦矢導(dǎo)線法。 弦矢導(dǎo)線法是根據(jù)導(dǎo)線邊長變化和矢距變化的觀測值來求得監(jiān)測點(diǎn)的實(shí)際變形量。 邊角導(dǎo)線法則是根據(jù)導(dǎo)線邊長變化和導(dǎo)線的轉(zhuǎn)折角觀測值來計(jì)算監(jiān)測點(diǎn)的變形量。 由于導(dǎo)線的兩個(gè)端點(diǎn)之間不通視，無法進(jìn)行方位角連測，故一般需設(shè)計(jì)倒垂線

9、控制和校核端點(diǎn)的位移。,2020/10/1,23,邊角導(dǎo)線（1）,第3節(jié)精密導(dǎo)線測量,邊角導(dǎo)線的轉(zhuǎn)折角測量是通過高精度經(jīng)緯儀觀測的，而邊長大多采用特制銦鋼尺進(jìn)行丈量，也可利用高精度的光電測距儀進(jìn)行測距。 觀測前，應(yīng)按規(guī)范的有關(guān)規(guī)定檢查儀器，在洞室和廊道中觀測時(shí)，應(yīng)封閉通風(fēng)口以保持空氣平穩(wěn)，觀測的照明設(shè)備應(yīng)采用冷光照明，以減少折光誤差。 觀測時(shí)，需分別觀測導(dǎo)線點(diǎn)標(biāo)志的左右側(cè)角各一個(gè)測回，并獨(dú)立進(jìn)行兩次觀測，取兩次讀數(shù)中值為該方向觀測值。 邊角導(dǎo)線的系長一般不宜大于320m，邊數(shù)不宜多于20條，同時(shí)要求相鄰兩導(dǎo)線邊的長度不宜相差過大。,2020/10/1,24,第3節(jié)精密導(dǎo)線測量,邊角導(dǎo)線（2）,

10、2020/10/1,25,弦矢導(dǎo)線（1）,第3節(jié)精密導(dǎo)線測量,弦矢導(dǎo)線法是根據(jù)重復(fù)進(jìn)行K次導(dǎo)線邊長變化值和矢距變化值的觀測來求得變形體的實(shí)際變形量。 弦矢導(dǎo)線法矢距測量系統(tǒng)是以弦線在矢距尺上的投影為基準(zhǔn),用測微儀測量出零點(diǎn)差和變化值。 首測矢距時(shí)需測定兩組數(shù)值：讀取弦線在矢距因瓦尺上的垂直投影讀數(shù)Vi (i=1,2,n),以及微型標(biāo)志中點(diǎn)(即導(dǎo)線點(diǎn))與矢距尺零點(diǎn)之差值。 復(fù)測矢距時(shí)僅需讀取弦線在矢距因瓦尺上的垂直投影讀數(shù)。,2020/10/1,26,第3節(jié)精密導(dǎo)線測量,弦矢導(dǎo)線（2）,弦矢導(dǎo)線的全長不宜大于400m，邊數(shù)不宜大于25條； 若矢距量測精度不能保證轉(zhuǎn)折角的中誤差小于1時(shí)，導(dǎo)線長應(yīng)適

11、當(dāng)縮短，邊數(shù)應(yīng)適當(dāng)減少； 若矢距量測精度較高，邊長也可適當(dāng)放長。 此法的關(guān)鍵是提高三角形（矢高）的觀測精度，一般需采用銦鋼桿尺、讀數(shù)顯微鏡和調(diào)平裝置等設(shè)備。,2020/10/1,27,第3節(jié)精密導(dǎo)線測量,弦矢導(dǎo)線（3）,2020/10/1,28,第3節(jié)精密導(dǎo)線測量,弦矢導(dǎo)線（4）,2020/10/1,29,4全站儀觀測,第六章水平位移監(jiān)測技術(shù),全站儀又稱全站型電子速測儀，是一種兼有電子測距、電子測角、計(jì)算和數(shù)據(jù)自動記錄及傳輸功能的自動化、數(shù)字化的三維坐標(biāo)測量與定位系統(tǒng)。 全站儀由電子測角、電子測距等系統(tǒng)組成，測量結(jié)果能自動顯示、計(jì)算和存儲，并能與外圍設(shè)備自動交換信息的多功能測量儀器。 全站儀架

12、設(shè)在已知點(diǎn)上，只要輸入測站點(diǎn)、后視點(diǎn)的坐標(biāo)，瞄準(zhǔn)后視點(diǎn)定向，按下反算方位角鍵，則儀器自動將測站與后視的方位角設(shè)置在該方向上。然后，瞄準(zhǔn)待測目標(biāo)，按下測量鍵，儀器將很快地測量水平角、垂直角、距離，并利用這些數(shù)據(jù)計(jì)算待測點(diǎn)的三維坐標(biāo)。,2020/10/1,30,坐標(biāo)測量原理,第4節(jié)全站儀觀測,2020/10/1,31,TCA2003自動監(jiān)測系統(tǒng)（1）,第4節(jié)全站儀觀測,TCA2003自動監(jiān)測系統(tǒng)主要由測量機(jī)器人、基點(diǎn)、參考點(diǎn)、目標(biāo)點(diǎn)組成，可實(shí)現(xiàn)全天候的無人值守。 監(jiān)測前首先依據(jù)目標(biāo)點(diǎn)及參考點(diǎn)的分布情況，合理安置TCA2003測量機(jī)器人。 要求具有良好的通視條件，一般應(yīng)選擇在穩(wěn)定處，使所有目標(biāo)點(diǎn)與全

13、站儀的距離均在設(shè)置的觀測范圍內(nèi)，且避免同一方向上由兩個(gè)監(jiān)測點(diǎn)，給全站儀的目標(biāo)識別帶來困難。 為了儀器的防護(hù)、保溫等需要，并保證通視良好，應(yīng)專門設(shè)計(jì)、建造監(jiān)測站房。,2020/10/1,32,第4節(jié)全站儀觀測,TCA2003自動監(jiān)測系統(tǒng)（2）,參考點(diǎn)（三維坐標(biāo)已知）應(yīng)位于變形區(qū)以外，選擇適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定的基準(zhǔn)點(diǎn)，用以在監(jiān)測變形點(diǎn)之前檢測基點(diǎn)位置的變化，以保證監(jiān)測結(jié)果的有效性，點(diǎn)上放置正對基站的單棱鏡。 參考點(diǎn)要求覆蓋整個(gè)變形區(qū)域。 參考系除了為極坐標(biāo)系統(tǒng)提供方位外，更重要的是為系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理時(shí)的距離及高差差分計(jì)算提供基準(zhǔn)。 根據(jù)需要，在變形體上選擇若干變形監(jiān)測點(diǎn)，這些監(jiān)測點(diǎn)均勻分布在變形體上，到基點(diǎn)的距

14、離應(yīng)大致相等，且互不阻擋。每個(gè)監(jiān)測點(diǎn)上安置有對準(zhǔn)監(jiān)測站的反射單棱鏡。,2020/10/1,33,第4節(jié)全站儀觀測,Leica TCA2003 全站儀,2020/10/1,34,第4節(jié)全站儀觀測,測量機(jī)器人變形監(jiān)測系統(tǒng),2020/10/1,35,數(shù)據(jù)處理,第4節(jié)全站儀觀測,自動全站儀監(jiān)測系統(tǒng)測量中，為進(jìn)一步提高精度，減弱誤差的影響，應(yīng)用差分處理是一種有效的方法。 自動極坐標(biāo)差分處理的基本原理是：每一個(gè)測量周期均按極坐標(biāo)的方法測量工作基點(diǎn)和變形測點(diǎn)的斜距、水平角和垂直角，將監(jiān)測站點(diǎn)至具有氣象條件代表性參照的工作基點(diǎn)測量值與其初始值相比，求得差值。 由于變形觀測采用同樣的儀器和作業(yè)方法，并且工作基點(diǎn)

15、均埋設(shè)在基巖上，可以認(rèn)為工作基點(diǎn)是穩(wěn)定的，故將這一差值看作是受大氣壓力、溫度及儀器等各種因素影響的結(jié)果。,2020/10/1,36,距離的差分改正,由于監(jiān)測站和工作基點(diǎn)建立在基巖上，可以認(rèn)為它們之間的距離是穩(wěn)定不變的。兩者間的差異可以認(rèn)為是因氣象條件變化引起的，按下式可求出氣象改正比例系數(shù)：,經(jīng)氣象差分改正后的真實(shí)斜距為：,為了保證距離氣象改正比例系數(shù)的可靠性和準(zhǔn)確性，實(shí)際測量工作中，應(yīng)取2個(gè)以上基準(zhǔn)點(diǎn)測定的距離氣象改正比例系數(shù)的中數(shù)，用于變形點(diǎn)距離測量的差分氣象改正。,第4節(jié)全站儀觀測,2020/10/1,37,球氣差的改正,某一時(shí)刻測得監(jiān)測站與工作基點(diǎn)間的三角高差為：,根據(jù)下式可求出球氣差

16、改正系數(shù)c ：,變形點(diǎn)與監(jiān)測站之間經(jīng)球氣差改正的三角高差：,第4節(jié)全站儀觀測,2020/10/1,38,方位角的差分改正,在變形點(diǎn)每周期的方位角測量值中，實(shí)時(shí)加入由同期基準(zhǔn)點(diǎn)求得的改正值，可準(zhǔn)確求得變形點(diǎn)的方位角,第4節(jié)全站儀觀測,在長期的變形監(jiān)測過程中，難以保證儀器的絕對穩(wěn)定，因水平度盤零方向的變化，對水平方位角的影響不可忽略。 所求的變形量均是相對第一周期而言的，故可把工作基點(diǎn)第一次測量的方位角作為基準(zhǔn)方位角，其它周期對工作基點(diǎn)測量的方位角與基準(zhǔn)方位角相比，有一差異：,2020/10/1,39,5視準(zhǔn)線測量,第六章水平位移監(jiān)測技術(shù),視準(zhǔn)線法是基準(zhǔn)線法測量的方法之一，它是利用經(jīng)緯儀或視準(zhǔn)儀的

17、視準(zhǔn)軸構(gòu)成基準(zhǔn)線，通過該基準(zhǔn)線的鉛垂面作為基準(zhǔn)面，并以此鉛垂面為標(biāo)準(zhǔn)，測定其他觀測點(diǎn)相對于該鉛垂面的水平位移量的一種方法。 為保證基準(zhǔn)線的穩(wěn)定，必須在視準(zhǔn)線的兩端設(shè)置基準(zhǔn)點(diǎn)或工作基點(diǎn)。 視準(zhǔn)線法所用設(shè)備普通，操作簡便，費(fèi)用少，是一種應(yīng)用較廣的觀測方法。 該方法同樣受多種因素的影響，如：照準(zhǔn)精度、大氣折光等，操作不當(dāng)時(shí)，誤差不容易控制，精度會受到明顯的影響。,2020/10/1,40,第5節(jié)視準(zhǔn)線測量,視準(zhǔn)線觀測原理及觀測點(diǎn)的布設(shè),2020/10/1,41,視準(zhǔn)線的布置（1）,第5節(jié)視準(zhǔn)線測量,視準(zhǔn)線一般分三級布點(diǎn)，即基準(zhǔn)點(diǎn)、工作基點(diǎn)和觀測點(diǎn)，當(dāng)條件允許時(shí)，也可將基準(zhǔn)點(diǎn)和工作基點(diǎn)合并布設(shè)。 視準(zhǔn)

18、線的兩個(gè)基點(diǎn)必須穩(wěn)定可靠，即應(yīng)選擇在較穩(wěn)定的區(qū)域，并具備有高一級的基準(zhǔn)點(diǎn)經(jīng)常檢核的條件，且便于安置儀器和觀測。 各觀測點(diǎn)基本位于視準(zhǔn)基面上，且與被檢核的建筑部位牢固地成為一體。 整條視準(zhǔn)線離各種障礙物需有一定距離，以減弱旁折光的影響。,2020/10/1,42,第5節(jié)視準(zhǔn)線測量,工作基點(diǎn)（端點(diǎn)）和觀測點(diǎn)應(yīng)澆筑混凝土觀測墩，埋設(shè)強(qiáng)制對中底座。墩面離地表1.2m以上，以減弱近地面大氣湍流的影響。為減弱觀測儀豎軸傾斜對觀測值的影響，各觀測墩面力求基本位于同一高程面內(nèi)。 位移標(biāo)點(diǎn)的標(biāo)墩應(yīng)與變形體連結(jié)，從表面以下0.30.4m處起澆筑。其頂部也應(yīng)埋設(shè)強(qiáng)制對中設(shè)備，常常還在位移標(biāo)點(diǎn)的基腳或頂部設(shè)銅質(zhì)標(biāo)志，

19、兼作垂直位移的標(biāo)點(diǎn)。 視準(zhǔn)線的長度一般不應(yīng)超過300m，當(dāng)視線超過300m時(shí)，應(yīng)分段觀測，即在中間設(shè)置工作基點(diǎn)，先觀測工作基點(diǎn)的位移量，再分段觀測各觀測點(diǎn)的位移量，最后將各位移量化算到統(tǒng)一的基準(zhǔn)下。,視準(zhǔn)線的布置（2）,2020/10/1,43,第5節(jié)視準(zhǔn)線測量,觀測使用的照準(zhǔn)標(biāo)牌圖案應(yīng)簡單、清晰、有足夠的反差、成中心對稱，這對提高視準(zhǔn)線觀測精度有重要影響。 覘標(biāo)分為固定硯標(biāo)和活動覘標(biāo)。前者是安置在工作基點(diǎn)上，供經(jīng)緯儀瞄準(zhǔn)構(gòu)成視準(zhǔn)線用；后者是安置在位移標(biāo)點(diǎn)上，供經(jīng)緯儀瞄準(zhǔn)以測定位移標(biāo)點(diǎn)的偏離值用。,視準(zhǔn)線的布置（3）,2020/10/1,44,小角法測量 （1）,第5節(jié)視準(zhǔn)線測量,2020/1

20、0/1,45,這種布置形式對提高測定偏離值的精度更為有利。,第5節(jié)視準(zhǔn)線測量,若在待測點(diǎn)i上觀測，則：,小角法測量 （2）,2020/10/1,46,第5節(jié)視準(zhǔn)線測量,活動覘牌,2020/10/1,47,活動覘牌法觀測時(shí)，在A點(diǎn)設(shè)置經(jīng)緯儀，瞄準(zhǔn)B點(diǎn)后固定照準(zhǔn)部不動。 在欲測點(diǎn)上放置活動覘牌，由A點(diǎn)觀測人員指揮，B點(diǎn)操作員旋動活動覘牌，使覘牌標(biāo)志中心嚴(yán)格與視準(zhǔn)線重合。 讀取活動覘牌的讀數(shù)，并與覘牌的零位值相減，就獲得待測點(diǎn)偏離AB基準(zhǔn)線的偏移值。 轉(zhuǎn)動覘牌微動螺旋重新瞄準(zhǔn)，再次讀數(shù)，如此共進(jìn)行24次，取其讀數(shù)的平均值作為上半測回的成果 倒轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡，按上述方法測下半測回，取上下兩半測回讀數(shù)的平均值

21、為一測回的成果。,第5節(jié)視準(zhǔn)線測量,活動覘牌法測量,2020/10/1,48,活動覘牌法觀測的步驟,第5節(jié)視準(zhǔn)線測量,視準(zhǔn)線端點(diǎn)架設(shè)好經(jīng)緯儀，在另一端點(diǎn)安置固定覘牌，經(jīng)緯儀嚴(yán)格照準(zhǔn)固定覘牌中心，并固定儀器。 觀測點(diǎn)上架好活動覘牌，經(jīng)緯儀盤左位置，由觀測員指揮點(diǎn)上操作員，旋動覘牌中心線嚴(yán)格與視準(zhǔn)線重合，讀取測微器讀數(shù)。操作員反方向?qū)牖顒右椗疲蛊渲行木€嚴(yán)格與視準(zhǔn)線重合，讀取測微器讀數(shù)。以上是半測回工作。轉(zhuǎn)動經(jīng)緯儀到盤右位置，重新嚴(yán)格照準(zhǔn)B點(diǎn)覘牌，再重復(fù)盤左操作步驟，完成一測回的觀測工作。 第二測回開始，儀器應(yīng)重新整平。根據(jù)需要，每個(gè)觀測點(diǎn)需測量24個(gè)測回。 一般說來，當(dāng)用DJ1型經(jīng)緯儀觀測，測

22、距在300m以內(nèi)時(shí)，可測23測回，其測回差不得大于3mm，否則應(yīng)重測。,2020/10/1,49,6引張線測量,所謂引張線，就是在兩個(gè)工作基點(diǎn)間拉緊一根不銹鋼絲而建立的一條基準(zhǔn)線。以此基準(zhǔn)線對設(shè)置在建筑上的變形監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行偏離量的監(jiān)測，從而可求得各測點(diǎn)水平位移。 引張線法是精密基準(zhǔn)線測量的主要方法之一，廣泛應(yīng)用于各種工程測量。 前蘇聯(lián)較早將其應(yīng)用于大壩水平位移觀測，20世紀(jì)60年代該方法引入國內(nèi)，并在我國大壩安全監(jiān)測領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。,第六章水平位移監(jiān)測技術(shù),2020/10/1,50,在直線形建筑物中用引張線方法測量水平位移，因其設(shè)備簡單，測量方便，速度快，精度高，成本低，在我國得到了廣泛的

23、應(yīng)用，特別是在大壩安全監(jiān)測中起著重要作用。 在采用引張線自動觀測設(shè)備后，可克服觀測時(shí)間長、勞動強(qiáng)度大等不利因素，進(jìn)一步發(fā)揮引張線在安全監(jiān)測中的作用。 早期安裝在大壩上的引張線儀，由人工測讀水平位移。隨著自動化技術(shù)的發(fā)展，國內(nèi)已有步進(jìn)電機(jī)光電跟蹤式引張線儀、電容感應(yīng)式引張線儀、CCD式引張線儀，以及電磁感應(yīng)式引張線儀等。,第6節(jié)引張線測量,引張線測量,2020/10/1,51,有浮托引張線,主要包括端點(diǎn)裝置、測點(diǎn)裝置、測線及其保護(hù)管。 端點(diǎn)裝置可采用一端固定、一端加力的方式，也可采用兩端加力的方式。 加力端裝置包括定位卡、滑輪和重錘，固定端裝置僅有定位卡和固定栓。 定位卡的作用是保證測線在更換前

24、后的位置保持不變，定位卡的“V”形槽槽底應(yīng)水平，且方向與測線一致。 滑輪的作用是使測線能平滑移動，在安裝時(shí)，應(yīng)使滑輪槽的方向及高度與定位卡的“V”形槽一致。 重錘的大小應(yīng)根據(jù)測線的長度確定，引張線長度在200m600m時(shí)，一般采用40kg80kg的重錘張拉。,第6節(jié)引張線測量,2020/10/1,52,1滑輪； 2線錘連接裝置； 3重錘； 4混凝土墩座； 5測線； 6夾線裝置； 7鋼筋支架； 8保護(hù)管,引張線加力端結(jié)構(gòu),第6節(jié)引張線測量,2020/10/1,53,測點(diǎn)裝置,有浮脫引張線的測點(diǎn)裝置包括水箱、浮船、讀數(shù)尺、底盤和測點(diǎn)保護(hù)箱。 浮船的體積通常為其承載重量與其自重之和的排水量的1.5倍

25、。 水箱的長、寬、高為浮船的1.52倍，水箱水面應(yīng)有足夠的調(diào)節(jié)余地，以便調(diào)整測線高度滿足量測工作的需要，寒冷地區(qū)水箱中應(yīng)采用防凍液。 讀數(shù)尺的長度應(yīng)大于位移量的變幅，一般不小于50mm，同一條引張線的讀數(shù)尺零方向必須一致，一般將零點(diǎn)安裝在下游側(cè)，尺面應(yīng)保持水平，尺的分劃線應(yīng)平行于測線，尺的位置應(yīng)根據(jù)尺的量程和位移量的變化范圍而定。,第6節(jié)引張線測量,2020/10/1,54,測點(diǎn)裝置示意圖,第6節(jié)引張線測量,2020/10/1,55,測線一般采用0.81.2mm的不銹鋼絲，要求表面光滑，粗細(xì)均勻，抗拉強(qiáng)度大。 為了防風(fēng)及保護(hù)測線，通常用把測線套在保護(hù)管內(nèi)。保護(hù)管的管徑應(yīng)大于位移量的23倍，并在

26、管中呈自由狀態(tài)，以前主要用鋼管，現(xiàn)在大多用PVC管。 保護(hù)管安裝時(shí)，宜使測線位于保護(hù)管中心，至少須保證測線在管內(nèi)有足夠的活動范圍，保護(hù)管和測點(diǎn)保護(hù)箱應(yīng)封閉防風(fēng)。,第6節(jié)引張線測量,測線,2020/10/1,56,引張線觀測步驟,檢查整條引張線各處有無障礙，設(shè)備是否完好； 在兩端點(diǎn)處同時(shí)小心地懸掛重錘，張緊鋼絲，利用夾線裝置將鋼絲夾緊，使引張線在端點(diǎn)處固定； 對每個(gè)水箱加水，使鋼絲離開不銹鋼標(biāo)尺面0.3mm0.5mm，同時(shí)檢查各觀測箱，不使水箱邊緣或讀數(shù)標(biāo)尺接觸鋼絲，浮船應(yīng)處于自由浮動狀態(tài)； 采用讀數(shù)顯微鏡觀測時(shí)，先用目視讀取標(biāo)尺上的讀數(shù)，然后用顯微鏡讀取毫米以下的小數(shù)。由于鋼絲有一定的寬度，不

27、能直接讀出鋼絲中心線對應(yīng)的數(shù)值，所以必須讀取鋼絲左右兩邊對應(yīng)于不銹鋼尺上的數(shù)值，然后取平均求得鋼絲中心的讀數(shù)； 從引張線的一端觀測到另一端為一測回，每次觀測應(yīng)進(jìn)行三測回，三測回的互差應(yīng)小于0.2mm，測回間應(yīng)輕微撥動中部測點(diǎn)處的浮船，并待其靜止后再觀測下一測回。觀測工作全部結(jié)束后，先松開夾線裝置再下重錘。,第6節(jié)引張線測量,2020/10/1,57,設(shè)引張線第i個(gè)監(jiān)測點(diǎn)的首次的讀數(shù)為L0，本次觀測的讀數(shù)為L，若不考慮端點(diǎn)的位移，則觀測點(diǎn)的位移值為：,第6節(jié)引張線測量,原理,2020/10/1,58,端點(diǎn)位移改正,第6節(jié)引張線測量,2020/10/1,59,無浮托引張線,隨著大壩安全監(jiān)測自動化程

28、度的不斷提高，引張線觀測技術(shù)也由人工觀測向自動化觀測的方向發(fā)展。 在實(shí)現(xiàn)引張線自動觀測時(shí)，目前大多數(shù)情況是在浮托引張線法的基礎(chǔ)上增加自動測讀設(shè)備，形成引張線自動觀測系統(tǒng)。,第6節(jié)引張線測量,2020/10/1,60,有浮托引張線存在的問題,回避了引張線觀測前的檢查和調(diào)整工作，在自動觀測時(shí)不能確定測線是否處于正常工作狀態(tài)； 忽略了測回間對測線進(jìn)行撥動的程序要求，不能有效地檢驗(yàn)和消除浮托裝置所引起的測線復(fù)位誤差； 浮液長期不進(jìn)行更換，浮液被污染或變質(zhì)，增加了對浮船的阻力，增大了測線的復(fù)位誤差。,第6節(jié)引張線測量,2020/10/1,61,無浮托引張線,第6節(jié)引張線測量,2020/10/1,62,觀

29、測設(shè)備,無浮托引張線其觀測原理與有浮托的基本相同，但它的設(shè)備較為簡單。 引張線的一端固定在端點(diǎn)上，另一端通過滑輪懸掛一重錘將引張線拉直，取消了各測點(diǎn)的水箱和浮船等裝置，在各測點(diǎn)上只安裝讀數(shù)尺和安裝引張線儀的底板，用以測定讀數(shù)尺或引張線儀相對于引張線的讀數(shù)變化，從而算出測點(diǎn)的位移值。,第6節(jié)引張線測量,2020/10/1,63,觀測方法,無浮托引張線的觀測方法與有浮托的基本相同，既可用顯微鏡在各測點(diǎn)的讀數(shù)尺上讀數(shù)，亦可在各測點(diǎn)上安裝光電引張線儀進(jìn)行遙測。 由于它不需到現(xiàn)場調(diào)節(jié)各測點(diǎn)的水位，測點(diǎn)的障礙物也較少，不僅節(jié)約大量時(shí)間，且其穩(wěn)定性和可靠性都高于有浮托的引張線，可以實(shí)現(xiàn)引張線觀測的全自動化。

30、,第6節(jié)引張線測量,2020/10/1,64,誤差分析,引張線測量系統(tǒng)的誤差主要包括觀測誤差和外界條件的影響兩個(gè)方面。 觀測誤差與所用的觀測儀器、作業(yè)方法、觀測人員的熟練程度等因素有關(guān)。 除測點(diǎn)觀測誤差外，還取決于它的復(fù)位誤差。 在引張線觀測時(shí)，由于風(fēng)的作用，可能會使測線產(chǎn)生明顯的偏離，從而產(chǎn)生明顯的觀測誤差。因此，在觀測時(shí)，應(yīng)關(guān)閉廊道及通風(fēng)口門，觀測點(diǎn)保護(hù)箱應(yīng)蓋嚴(yán)。,第6節(jié)引張線測量,2020/10/1,65,7 垂線測量,垂線有兩種形式：正垂線和倒垂線。 正垂線一般用于建筑物各高程面處的水平位移監(jiān)測、撓度觀測和傾斜測量等。 倒垂線大多用于巖層錯(cuò)動監(jiān)測、撓度監(jiān)測，或用作水平位移的基準(zhǔn)點(diǎn)。,第

31、六章水平位移監(jiān)測技術(shù),2020/10/1,66,正垂線測量撓度,倒垂線測量撓度,第7節(jié)垂線測量,撓度測量,2020/10/1,67,正垂線系統(tǒng)結(jié)構(gòu),正垂線裝置的主要部件包括：懸線設(shè)備、固定線夾、活動線夾、觀測墩、垂線、重錘及油箱等。 正垂線是將鋼絲上端懸掛于建筑物的頂部, 通過豎井至建筑物的底部，在下端懸掛重錘，并放置在油桶之中，便于垂線的穩(wěn)定，以此來測定建筑物頂部至底部的相對位移。,第7節(jié)垂線測量,2020/10/1,68,正垂線裝置（1）,第7節(jié)垂線測量,2020/10/1,69,在變形監(jiān)測中，正垂線應(yīng)設(shè)置保護(hù)管，其目的一方面可保護(hù)垂線不受損壞，另一方面可防止風(fēng)力的影響，提高垂線觀測值的精

32、度。 在條件良好的環(huán)境中，也可不加保護(hù)管，例如，重力拱壩的垂線可設(shè)置在專門設(shè)計(jì)的豎井內(nèi)。,正垂線裝置（2）,第7節(jié)垂線測量,2020/10/1,70,正垂線觀測方法（1）,正垂線的觀測方法有多點(diǎn)觀測法和多點(diǎn)夾線法兩種。 多點(diǎn)觀測法是利用同一垂線，在不同高程位置上安置垂線觀測儀，以坐標(biāo)儀或遙測裝置測定各觀測點(diǎn)與此垂線的相對位移值。 多點(diǎn)夾線法是將垂線坐標(biāo)儀設(shè)置在垂線底部的觀測墩上，而在各測點(diǎn)處埋設(shè)活動線夾，測量時(shí)，可自上而下依次在各測點(diǎn)上用活動線夾夾住垂線，同時(shí)在觀測墩上用垂線坐標(biāo)儀讀取各測點(diǎn)對應(yīng)的垂線讀數(shù)。 多點(diǎn)夾線法適用于各觀測點(diǎn)位移變化范圍不大的情況。,第7節(jié)垂線測量,2020/10/1,

33、71,在大壩變形監(jiān)測中，采用多點(diǎn)夾線法觀測時(shí)，一般須觀測兩個(gè)測回，每測回中應(yīng)兩次照準(zhǔn)垂線讀數(shù)，其限差為0.3mm，兩測回間的互差不得大于0.3mm。 多點(diǎn)夾線法僅需一臺坐標(biāo)儀且不必搬動儀器，但由于觀測點(diǎn)上均需多次夾住垂線，易使垂線受損，并且活動線夾質(zhì)量較差時(shí)，會增加觀測的誤差，同時(shí)，多點(diǎn)夾線法每次需人工進(jìn)行夾線操作，工作效率較低，不利于監(jiān)測的自動化。 多點(diǎn)觀測法可在每個(gè)測點(diǎn)上設(shè)置坐標(biāo)儀，有利于監(jiān)測的自動化，但相應(yīng)的系統(tǒng)造價(jià)也提高了。,正垂線觀測方法（2）,第7節(jié)垂線測量,2020/10/1,72,正垂線誤差分析,正垂線觀測中的誤差主要有夾線誤差、照準(zhǔn)誤差、讀數(shù)誤差、對中誤差、垂線儀的零位漂移和

34、螺桿與滑塊間的隙動誤差等。 要十分精確地定量分析這些誤差是十分困難的。 研究人員根據(jù)大量的觀測數(shù)據(jù)，按誤差傳播定律，進(jìn)行正垂線測量精度的統(tǒng)計(jì)分析。 坐標(biāo)儀的零位漂移誤差是垂線測量中的一項(xiàng)重要誤差，其變化比較復(fù)雜，且變化量也比較大，因此，在每次測量前后，都應(yīng)該對垂線坐標(biāo)儀的零位進(jìn)行檢測。,第7節(jié)垂線測量,2020/10/1,73,倒垂線系統(tǒng)構(gòu)造,倒垂線裝置的主要部件包括孔底錨塊、不銹鋼絲、浮托設(shè)備、孔壁襯管和觀測墩等。 倒垂線是將鋼絲的一端與錨塊固定，而另一端與浮托設(shè)備相連，在浮力的作用下，鋼絲被張緊，只要錨塊穩(wěn)定不動，鋼絲將始終位于同一鉛垂位置上，從而為變形監(jiān)測提供一條穩(wěn)定的基準(zhǔn)線。,第7節(jié)垂

35、線測量,2020/10/1,74,倒垂線浮托裝置,第7節(jié)垂線測量,2020/10/1,75,倒垂線鉆孔的保護(hù)管（孔壁襯管）一般采用壁厚5mm7mm的無縫鋼管，其內(nèi)徑不宜小于100mm。 由于倒垂的孔壁襯管為鋼管，因此各段鋼管間應(yīng)該用管接頭緊密相連，以防止孔壁上的泥石等物落入井孔中，有效地阻止鉆孔滲水對倒垂線的損害。 孔壁襯管在放入鉆孔前必須檢查它的直線度，以保證倒垂線發(fā)揮最大的效用。 襯管正式下管前，要將鉆孔中的水抽凈，并灌入0.5m深的水泥沙漿。 襯管與鉆孔之間的空隙也應(yīng)該用水泥沙漿填滿。,鉆孔及保護(hù)管,第7節(jié)垂線測量,2020/10/1,76,浮托裝置,浮托裝置是用來拉緊固定在孔底錨塊上的

36、鋼絲并使鋼絲位于鉛垂線上的設(shè)備。 浮體組一般采用恒定浮力式，浮子的浮力應(yīng)根據(jù)倒垂線的測線的長度確定。 浮體安裝前必須進(jìn)行調(diào)整實(shí)驗(yàn)，以保證浮體產(chǎn)生的拉力在鋼絲允許的拉應(yīng)力范圍內(nèi)。 浮體不能產(chǎn)生偏心，合力點(diǎn)要穩(wěn)定，承載浮體的油箱要有足夠大小的尺寸。,第7節(jié)垂線測量,2020/10/1,77,孔底錨塊,孔底錨塊需埋設(shè)于基巖的一定深度處。 目前對于倒垂錨塊設(shè)置的深度尚無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，有些設(shè)置于基巖下20m30m深，也有些設(shè)置于50m80m深處。 在大壩變形監(jiān)測中，倒垂錨塊設(shè)置的一般原則是，把錨塊埋設(shè)于理論計(jì)算的壩體壓應(yīng)力影響線和庫水的水力作用線范圍以外的穩(wěn)固基巖中。,第7節(jié)垂線測量,2020/10/1,7

37、8,測線,測線應(yīng)采用強(qiáng)度較高的不銹鋼絲或不銹銦瓦絲； 其直徑的選擇應(yīng)保證極限拉力大于浮子浮力的3倍，通常選用直徑1.0mm1.2mm的鋼絲。 要求表面光滑、抗拉強(qiáng)度高。,第7節(jié)垂線測量,2020/10/1,79,倒垂觀測墩,倒垂觀測墩面應(yīng)埋設(shè)有強(qiáng)制對中底盤，供安置垂線觀測儀。 為了利于多種變形監(jiān)測系統(tǒng)的聯(lián)系，倒垂最好能設(shè)置于工作基點(diǎn)觀測墩上。 如果因條件有限，兩者不能設(shè)置在一起，那么必須很好地考慮它們測量工作之間的聯(lián)系，以便把不同觀測系統(tǒng)所得的結(jié)果納入統(tǒng)一的基準(zhǔn)中，利于資料的分析和處理。,第7節(jié)垂線測量,2020/10/1,80,倒垂線的觀測,倒垂線觀測前，應(yīng)首先檢查鋼絲是否有足夠的張力，浮體

38、有無與浮桶壁相接觸。若浮體與浮桶相接觸，應(yīng)把浮桶稍微移動直到兩者脫離接觸為止。待鋼絲靜止后，用坐標(biāo)儀進(jìn)行觀測。 在大壩變形監(jiān)測中，到垂線一般要求精確觀測三測回，每測回中，應(yīng)使儀器從正、反兩個(gè)方向?qū)攵諟?zhǔn)鋼絲，兩次讀數(shù)差不得大于0.3mm，各測回間的互差不得大于0.3mm，并取三測回平均值作為結(jié)果。,第7節(jié)垂線測量,2020/10/1,81,誤差分析,倒垂線測量的誤差主要來源于浮體產(chǎn)生的誤差、垂線觀測儀產(chǎn)生的誤差、外界條件變化產(chǎn)生的誤差。 從倒垂設(shè)備本身的誤差而言，主要有垂線擺動后的復(fù)位誤差、浮力變化產(chǎn)生的誤差、浮體合力點(diǎn)變動而帶來的誤差。 倒垂測量中，還會因儀器的對中、調(diào)平、讀數(shù)和零位漂移等

39、因素使測量結(jié)果產(chǎn)生誤差。 通常認(rèn)為，倒垂線測量的精度可以達(dá)到0.1mm0.3mm。,第7節(jié)垂線測量,2020/10/1,82,8激光準(zhǔn)直測量,第六章水平位移監(jiān)測技術(shù),激光準(zhǔn)直測量按照其測量原理可分為直接測量和衍射法準(zhǔn)直測量兩種，按照其測量環(huán)境可分為大氣激光準(zhǔn)直和真空激光準(zhǔn)直。 在大氣條件下，激光準(zhǔn)直的精度一般為10-510-6，影響其精度的主要原因是大氣折光的影響。在真空條件下，激光準(zhǔn)直的精度可達(dá)10-710-8 ，其精度較大氣激光準(zhǔn)直有明顯的提高，但其工程的造價(jià)和系統(tǒng)的維護(hù)費(fèi)用也相應(yīng)的提高。 目前，在水利工程的變形監(jiān)測中，主要采用衍射法激光準(zhǔn)直測量。,2020/10/1,83,波帶板大氣激光

40、準(zhǔn)直系統(tǒng),波帶板大氣激光準(zhǔn)直系統(tǒng)主要由激光器點(diǎn)光源、波帶板和接收靶三部分組成。,第8節(jié)激光準(zhǔn)直測量,2020/10/1,84,激光器點(diǎn)光源,由氦氖氣激光管發(fā)出的激光束經(jīng)聚光透鏡聚焦在針孔光闌內(nèi)，形成近似的點(diǎn)光源，照射至波帶板，針孔光闌的中心即為固定工作基點(diǎn)的中心。,2020/10/1,85,波帶板,(a) 圓形波帶板,(b) 方形波帶板,波帶板的形式有圓形和方形兩種，其作用是把從激光器發(fā)出的一束單色相干光會聚成一個(gè)亮點(diǎn)（圓形波帶板）或十字亮線（方形波帶板），它相當(dāng)于一個(gè)光學(xué)透鏡。,第8節(jié)激光準(zhǔn)直測量,2020/10/1,86,接收靶,接收靶可采用普通活動覘牌按目視法接收，也可用光電接收靶進(jìn)行自動跟蹤接收。,第8節(jié)激光準(zhǔn)直測量,2020/10/1,87,工作原理,采用波帶板激光準(zhǔn)直法觀測水平位移，是將激光器和接收靶分別安置在兩端固定工作基點(diǎn)上，波帶板安置在位移標(biāo)點(diǎn)上，并要求點(diǎn)光源、波帶板中心和接收靶中心三點(diǎn)基本上同在一高度上，這在埋設(shè)工作基點(diǎn)和位移標(biāo)點(diǎn)時(shí)應(yīng)考慮滿足