变形监测范文

变形监测范文（精选12篇）

变形监测 第1篇

1 基坑变形监测的重要意义

基坑支护工程是一种风险性大的系统工程, 施工应遵照动态设计、信息化施工规定, 确保基坑本身及周边环境的安全。对于复杂的大中型工程或环境要求严格的项目, 往往难从以往的经验中得到借鉴, 也难以从理论上找到定量分析、预测的方法。因此, 在深基坑施工过程中, 只有对基坑支护结构、基坑周围的土体和相邻构筑物进行全面、系统的监测, 做到信息化施工, 才能对基坑工程的安全性和对周围环境的影响程度有全面的了解, 在出现异常情况时及时反馈, 并采取必要的工程应急措施, 以确保工程的顺利进行。

2 基坑变形监测措施的实施

基坑监测的项目主要包括基坑的围护结构、相关的自然环境、施工工况、地下水情况、基坑底部及周围土体、周围的建 (构) 筑物、周边的, 地下管线及地下设施等。但监测的重点主要是基坑开挖空期间基坑围护结构的稳定性, 基坑周边的地面及建筑物的沉降、地下管线变形程度等, 在监测工作内容的安排和实际监测过程中, 根据工程的不同, 应抓住重点, 紧紧围绕确保基坑和周边建筑物的安全这一目的展开。

2.1 监测点的布置及仪器的埋设

监测点的布置范围为基坑降水及土体开挖的影响区域, 略大于两倍的基坑深度, 且布设合理才能经济有效。在确定测点布设前, 必须知道基坑位置的地质情况和基坑的围护设计方案, 再根据以往的经验和理论的预测来考虑测点的布设范围和密度。

原则上, 能预埋的监测点应在工程开工前埋设完成, 并保证有一定的稳定期, 在工程正式开工前, 各项静态的初始值应测取完毕。沉降、位移的观测点应直接安装在被监测的物体上。测斜管 (测地下土体、围护结构的侧向位移) 的安装, 应根据地质情况, 埋设在那些比较容易引起塌方的部位 (基坑周边的中部、阳角处) , 一般沿平行于围护结构方向按20~30m的间距布设;围护桩体测斜管的安装一般应在围护桩浇灌时放入;而地下土体测斜管的埋设分以下四步骤进行: (1) 在预定的测斜管埋设位置钻孔。根据基坑的开挖总深度, 确定测斜管孔深, 即假定基底标高以下某一位置处支护结构后的土体侧向位移为零, 并以此作为侧向位移的基准。 (2) 将测斜管底部装上底盖, 逐节组装, 并放大钻孔内。安装测斜管时, 随时检查其内部的一对导槽, 使其始终分别与坑壁走向垂直或平行。管内注入清水, 沉管到孔底时, 即向测斜管与孔壁之间的空隙内由下而上逐段用砂填实, 固定测斜管。 (3) 测斜管固定完毕后, 用清水将测斜管内冲洗干净, 将探头模型放入测斜管内, 沿导槽上下滑行一遍, 以检查导槽是否畅通无阻, 滚轮是否有滑出导槽的现象。由于测斜仪的探头十分昂贵, 在未确认测斜管导槽畅通时, 不允许放入探头。 (4) 测量测斜管管口坐标及高程, 做出醒目标志, 以利保护管口。现场测量前务必按孔位布置图编制完整的钻孔列表, 以与测量结果对应。基坑在开挖前其基坑所在位置必须降水, 而基坑所在位置地下水位降低以后, 势必引起周围地下水向基坑所在位置汇流, 地下水的流动是引起塌方的主要因素, 所以地下水的观测是保证基坑安全的重要内容, 水位观测管的埋设应根据水文地质资料, 在含水量大和渗水性强的部位, 在紧靠基坑的外边, 按20~30m的间距沿基坑边埋设, 埋设方法与地下土体测斜管的埋设相同。分层沉降管的埋设也与地下土体测斜管的埋设相同。埋设时须注意波纹管的铜环不要被破坏;在一般情况下, 铜环每一米放一个比较适宜, 基坑内也可以用分层沉降管来监测基坑底部的回弹, 当然基坑的回弹也可用比较精密的水准测量法解决。

2.2 监测频率

(1) 在基坑开挖期间, 每天监测次数以1次/天为宜, 当位移出现发展趋势或接近预警值时应加大监测的频率。 (2) 基础底板施工完工后可减少至1次/3天, 基坑土方回填后停止监测

2.3 巡查的方法及记录分析

巡查主要依靠肉眼凭经验观察判断出对基坑施工稳定性与安全性的有效信息资料, 同时也可与摄影摄像仪器及量尺、钎锤等简单工具配合开展。每一次巡视检查均应对自然环境、基坑检查情况作以全面详细的记录整理, 并同当天监测数据报告进行综合分析处理, 以备一旦有异常状况出现能够适时有效地与总包技术质量部人员及时沟通并制定出相应的应急预案处理措施。

3 基坑监测数据获取

基坑施工对周围环境的影响范围为坑深的3~4倍, 因此, 沉降监测所选的后视点应选在施工的影响范围之外, 且后视点不应少于2点。沉降监测的仪器应选用精密的水准仪, 按二等精密水准观测方法施测, 地下管线、地下设施、地面建筑都应在基坑开工前测取初始值。在开工期间, 应根据需要不断测取数据, 从几天观测一次到一天观测几次都可以, 每次的观测值与初始值比较即为累计量, 与前次的观测数据比较即为每次变量。位移观测的方法一般最常用的方法准直线法或小三角法观测。同样测站点应选在基坑的施工影响范围之外, 外方向的选用应不少于3点, 每次观测都必须定向, 为防止测站点被破坏应在安全地段再设一点作为保护点, 以便在必要时作恢复测点之用。初次观测时应同时测取测站到各点的距离, 有了距离就可以算出各测点的秒差, 以后各次的观测只要测出每个测点的角度变化就可以推算出各测点的位移量。观测次数和报警值与沉降监测相同。

地下水位、分层沉降的观测, 首次必须测取水位管口和分层沉管管口的标高, 从而可测得地下水位和各土层的初始标高。在以后的工程进展中, 可按需要的周期和频率, 测得地下水位和每层土层的标高的每次变化量。地下水位和各土层沉降的报警值, 应由设计人员根据地质水文条件来确定。测斜管管口必须每次用经纬仪器测取位移量, 再用测斜仪测取地下土体的侧向位移量, 再与管口位移量比较即可得出地下土体的绝对位移量。位移方向一般应取直接的或经换算过的垂直基坑边方向上的分量, 应力、水压力、土压力的变量的报警值由设计人员确定。监测数据必须写在为该项目专门设计的表格上。所有监测的内容都必须写明:初始值, 本次变化量、累计变化量, 工程结束后, 应对监测数据, 尤其对报警值的出现, 进行分析, 绘制曲线图, 并编写工作报告。因此记录好基坑工程中的重大事件是监测人员必不可少的工作。

4 基坑监测的预警

在工程监测中, 每一项监测的项目都应该根据工程的实际情况、周边环境和设计计算书, 事先确定相应的监控报警值, 用以判断支护结构的受力情况、位移是否超过允许的范围, 近而判断基坑的安全性, 决定是否对设计方案和施工方法进行调整, 并采取有效及时的处理措施。

5 基坑监测报告

基坑监测过程中, 应根据施工进度提交阶段性监测结果报告, 例如, 以日报和周报的形式, 特殊区域单独提交监测报告, 内容包括:工程概况, 监测项目和各测点的平面位置图, 采用的仪器设备和监测方法, 监测数据处理方法和监测结果过程曲线, 监测结果评价等内容。通过对施工现场基坑的变形监测, 可以及时发现基坑周边存在的安全隐患, 加以及时预防和处理, 以确保工程快速、顺利地实施。

6 结束语

变形监测实验报告 第2篇

应用全站仪对科技楼楼顶避雷针进行变形观测

2.实验过程：

首先认真理解前方交会原理，然后利用GPS做静态控制得出控制点坐标，将全站仪架在其中一个控制点A上，另一个控制点B架上反射棱镜，将全站仪望远镜瞄准反射棱镜定向，然后置零，转动照准部对准避雷针顶端C，记录角度，然后盘右观测，一站观测两个测回，得出夹角α将全站仪与反射棱镜互换位置，同样方法测得夹角β，根据已知A,B两点坐标可求得避雷针顶端的平面坐标，然后在另一已知点D上架全站仪，A点架上反射棱镜，以A点做后视定向，观测A,D两点间夹角，盘左盘右观测两个测回γ，同时观测竖角β，量取仪器高，根据观测数据计算进行比较检核。

3.实验已知数据：

A点坐标 X 3525052.175

Y 527483.758

B点坐标 X 3525047.348

Y 527412.793

D点坐标 X 3524903.239

Y 527259.558

4.实验观测数据：

α=76°22′05″，β=80°37′19″，

γ=88°39′44″(检核角)

竖角θ=37°24′03″

5

实验结果：

C点坐标：X 3524875.2304

Y 527453.3827

Z 75.066

检校误差3″

6.实验心得：

露天煤矿边坡变形监测技术研究 第3篇

摘要：本文根据白音华三号矿边坡滑（移）动监测的实践，总结出较深露天矿边坡监测方法；用计算机进行监测数据处理并绘制出各种变形曲线图；由多次已经发生的边坡滑（移）动实践（兼有滑坡规律），初步探讨出露天矿边坡滑（移）动的普遍规律性。

关键词：露天煤矿；边坡；监测

引言

通过对白音华三号露天矿边坡岩移监测的实践，分析了露天矿边坡监测方法。用计算机进行监测数据处理并绘制出各种变形曲线图；对露天矿边坡滑坡普遍规律性初步探讨。由于露天采矿形成采场，使得该地层自然压力的平衡遭到破坏。在一定的条件下，容易诱发产生边坡滑坡。露天矿滑坡严重地影响着露天采矿生产和人员的安全。因此，用科学的边坡滑坡监测方法，利用计算机处理监测数据并绘制各种变形曲线图，总结滑坡与外界条件及变形值的有机关系，寻找边坡滑坡的客观规律，逐步做到滑坡预报，对于露天矿生产和安全，提高经济效益和社会效益有着极其重要的意义。

白音华三号露天煤矿设计开采面积为51.38km2，主要开采煤层为2煤组和3煤组，共有5个主采煤层，2-1上、2-1中、2-1下、3-1、3-3煤层，平均厚度依次为3.80m、7.55m、4.75m、18.77m、6.66m。占总煤量为94%，其中的三个代表层，分别为2-1中、3-1和3-3煤层，占总煤量的71%。设计资源/储量为1432.89Mt，可采储量1375.57Mt，生产能力每年14.0Mt，平均剥采比4.38m3/t，服务年限89年，总投资265108.81万元，生产已初具规模.伴随着采矿活动，露天矿边坡滑坡频繁，尤其二、三标段滑坡严重，清邦减重增加大量的剥离量，使基建投资加大，纵观白音华三号露天矿边坡的现状，边坡布置观测网，设置观测站。

1.观测方法

1.1滑坡观测线（点）的建点

根据已经发生的滑坡实践及其理论分析，我们在采场南帮及东西两端帮及北帮共布设了21条观测线（点）（见图1）。观测线长300～450m之间，观测线布置间距一般为100m。控制点及观测点的标桩结构分为钢管、元钢等几种类型，外套PVC白色塑料管为混凝土模具，外涂红、白相间油漆，标志。非常直观醒目，便于寻找。

图1 采场边坡观测线

1.2观测方法

使用经过检核合格后的全站仪进行连测，在观测站全部测点埋设10～15天后进行观测，按“煤矿测量手册”、“煤矿测量规程”的要求，采用5″经纬仪导线与矿区GPS #B27、#B40等三角点联测，最终求其观测网控制点及观测点的三度坐标X、Y、Z（H）。使用电子速测仪（全站仪）对观测网进行观测，大大提高观测效率，该仪器有电子经纬仪，光电测距儀，数据记录器或数据终端组成。具有测角、测距、自动记录和计算的功能，具有精度高、数据稳定可靠、自动分析和输出的功能。

为比较边坡滑动前后变化，确定滑体形状大小，在滑坡后绘制1：1000滑坡区平面图，在图上应表示滑动裂缝位置、凸起和凹下等变形发生的位置及有关测量数据。

2.实施观测

2.1观测内容

预测：预测的目的是发现边坡何时开始滑动，可根据季节和观测线具体情况每7～30天进行一次观测，当观测点下沉大于30mm时，即为滑动开始。

滑动期观测：滑动期观测一般每月观测一次，在滑动速度快、变形大的情况下，应缩短观测时间，活跃期7天观测一次，以便全面掌握和研究滑坡规律。

2.2资料整理

首先建立三维假定坐标系统：

W轴------------沿铅垂线方向

X′轴-----------沿观测线方向

Y′轴-----------沿观测线方向

①填写观测点的平面坐标及高程表

②填写观测点水平距离表

③按观测线计算测点下沉W值和下沉速度。

V值

Wn=Hn-Hon

（mm/昼）

式中：Hon，Hn-------分别为n点滑动前后的高程

-------为n号点在数值面内两次观测分量之差

--------为n号点两次观测时间间隔差。

①测点的水平移动v和点间水平变形

～n+1 （mm/m）

②测点在垂直面内的移动向量W

③测点在平面的移动向量V

④应绘制观测线垂直下沉曲线图

⑤观测点水平移动与水平变形的曲线图

3.应用实践

3.1滑坡发生前的客观条件

白音华三号露天矿显著滑坡的发生条件有如下共性：

发生在雨季（大雨当中或大雨过后）；

发生在断层处或软岩层处（如页岩）；

滑坡前均出现与边坡走向近于平行的裂缝（大的裂缝宽达300～400mm）；

边坡点变形大，且速度快，空间变形达400～500mm，变形速度达300～500mm/天。

3.2对滑坡发生的理论分析

滑坡与时间因素有密切关系，边坡暴露时间越长，由于各种因素影响的积累，使边坡越来越不稳定，超过一定限度，就会发生滑坡。

对白音华三号露天矿滑坡的实测资料分析表明：滑坡都是发生在顺层边坡的剪切性破坏。这里的岩体中存在着抗剪强度较低的弱层面（如页岩），而且朝向采场（即顺层边坡），当弱层面上部岩体的自重和其他外部负荷所构成的下滑力超过沿弱层面的抗滑力时，上部岩体将沿此弱层面，向下滑（移）动，即形成滑坡。特别是在雨季，由于大量雨水在岩体裂隙中流动并形成一定的水位，产生水压，成为附加载荷作用于边帮上，改变了边坡岩体的受力状态，加之流水在某些弱层面的溶解和冲刷作用及其浮力作用，都将降低边坡岩体的稳定程度。

3.3滑坡因素分析

从白音华三号露天矿滑坡观测站观测工作中，不断的深入现场观看，滑坡之动态变化，总结影响滑坡因素：

采场剥离和开采的强度系影响滑坡的第一因素，如三号矿南帮（非工作帮）。各标段除三标南帮以外各标段滑坡均比较严重，而当时三标已停止剥离，矿坑内有积水，其南帮地面观测点比较稳定，后来三标段开始生产剥离，结果南帮地面观测点开始迅速下沉和移动，滑坡开始，业已形成连续错落的倒台阶，景象可观。

地面降水也是影响三号矿坑滑坡之重要因素，今年降雨量大，排土场流下的水，南帮地表水，缓慢的沉入地下，值得提出的是，三号矿9月份之前没有建设排水沟，导致积水缓慢沉入地下，并且含水层的水也流入礦坑，业已构成了滑坡的润滑剂。

从地质水文条件来分析，地下水层，露天剥离开采形成了降落漏斗，工作帮外围有疏干井，而非工作帮（南帮）没有疏干排水设施，含水层的水流入矿坑过程中，由于滑床的土质问题，很快的产生大量的水下渗之现象。

从地质条件来看，白音华三号露天矿岩层：为细沙粘土层，泥岩层，地质软岩比例大，利于滑坡，煤层，岩层的向北倾斜也造成同时也造成了滑坡的重要条件。

4滑坡预报方法研究

4.1滑坡过程

滑坡从早期征兆出现到滑坡完成，经历着三个时期，即初始期、恒速度滑动期和加速滑动期。

4.2预报内容

滑坡预报包括三部分内容（三要素）：滑坡位置（范围）、滑坡形态（类型）和滑坡发生时间。从边坡管理角度，滑坡预报又分为：

长期预报（几个月至几年），侧重宏观掌握边坡稳定状态；

短期预报（几天至一、二个月），认真做好监测及其它工作并采取相应的安全措施；临时预报（几个小时到1～2天），采取安全措施；上述三种预报，以短期预报和临时预报最为重要。

4.3预报方法

由以上分析可以看出，影响滑坡的因素是复杂的、综合性的，因此滑坡预报也只能采取（至少目前是这样）综合的概率统计的定性预报法，我们可以利用回归分析原理，通过对时间位移曲线的观察，对加速变形阶段的监测点数据采用幂级数回归的二次曲线方程去拟合观测点图。回归分析建立的前提条件是：监测点位移一定是进入加速阶段中后期，采用如下的幂级数回归二次曲线去拟合

Y= a0+a1x+ a2 x2

式中：a0、a1、a2为待定系数。采用最小二乘法原理及求极值的法则，解出待定系数。

结束语

滑坡监测与变形预报分析 第4篇

1 滑坡灾害形成机理及预测理论

滑坡是指斜坡 (人工边坡) 岩土体依附于其内在或潜在软弱结构面 (带) 在重力等综合因素作用下, 失去原有平衡条件而产生的以水平位移为主的滑动现象。

滑坡灾害是指地质作用和人类活动造成的恶化地质环境, 降低环境质量, 直接或间接地危害人类安全和生态环境平衡, 并给社会和经济建设造成一定损失的斜坡变形破坏乃至整体移动事件。

滑坡按动力成因可分为天然动力与人为动力两大类。前者分为地震型、降雨型、汇水型等。按滑动面深度分为浅层滑坡 (<6 m) 、中层滑坡 (6 m～20 m) 、厚层滑坡 (20 m～50 m) 、巨厚层滑坡 (>75 m) 。

大气降水是滑坡致灾的最主要外因。水对滑坡的作用是一个动态过程, 大气降水注入滑体, 增加岩土的含水量、增大岩土体容重、软化岩土、降低岩土的抗剪强度。降水渗入到风化岩土体之下的基岩面或断水层面变成润滑剂, 降低了接触面的抗滑性能, 从而导致滑坡的发生。

统计结果表明, 滑坡活跃期与当地降水丰年或特大暴雨季节相对应。位移—降水量关系统计模型表明, 一般强度的降水对蠕动性滑坡的运动有加速作用, 且其位移量随降水量的增大而呈线性增长。

滑坡灾害的孕灾背景主要有如下7种因子:1) 时日降水量;2) 多年平均降水量;3) 地质体坡度;4) 松散堆积物的厚度及分布;5) 地质构造发育程度 (控制岩石破碎程度和稳定性) ;6) 岩土体结构;7) 人类工程活动程度。

滑坡灾害的发生是缓慢蠕动的地质体从量变到质变的过程。一般情况下地质体的蠕动速率是小而且稳定的, 当突然增大时, 预示着灾害即将到来。

2 滑坡研究现状

国内外滑坡灾害监测预警研究大体分为两种类型:一类是以滑坡灾害位移监测数据为基础, 结合室内模型实验开展的模型预报研究;另一类是基于大气降水的观测, 研究降水量、降水强度和降水过程与滑坡灾害的空间分布在时间上的对应关系, 建立滑坡灾害时空分布与降水过程的统计关系, 以达到预报预警之目的。两种研究途径各有侧重, 前者强调滑坡灾害位移机理研究, 后者强调滑坡灾害受外界触发因素影响的统计学研究。

刘传正 (2004年) 根据致灾地质环境条件和气候因素, 将中国分为7个大区, 28个预警区。通过对历史上发生的地质灾害和灾害发生前15天的实际降水量及降水过程的统计分析, 创建了地质灾害气象预警判据模式图, 制作了预报预警判据图。在收到中国气象中心全国降水0.5 h内, 对所预报的次日降水量过程是否诱发地质灾害和诱发灾害的空间范围、灾害强度进行预警。

李先华提出了滑坡启动的机制。通过降水—滑体含水率—滑体容重、滑动土体内摩擦角、内聚力以及它们与滑坡稳定系数的定量关系及时间效应, 建立滑坡启动速度、推力、方向和时间的预测预报模型。对土水特征曲线数学模型进行了研究, 推导出具有统一表达式的土水特征曲线 , 分析得出土水特征曲线主要受土粒的矿物成分、孔隙的分布大小、孔隙结构、土体的收缩性、土的应力历时和温度等因素影响。

3 滑体位移的监测

3.1 钢管竹条位移计的观测原理

滑坡体在剧滑前会产生一系列裂缝。根据受力状况, 其裂缝可分为拉张裂缝、鼓胀裂缝、扇形张裂缝、剪切裂缝, 监测滑坡体后缘的拉张裂缝从滑坡体蠕变开始到剧滑前期的裂变情况至关重要。钢管竹条计就是通过对后缘拉张裂缝的观测来监测滑体的变化的。

当滑坡体滑动时, 钢管会随着滑坡体一起滑动, 而竹条刻度尺因固定在滑体外稳定的后壁上方而保持不动, 一段时间内钢管指针在刻度尺上的数据变化即为该滑坡体在滑动方向上的滑动距离。

3.2 观测资料整理所用的计算公式

其中, ΔL为位移增量, mm;Li为第i次观测读数, mm;Li-1为第i-1次观测读数, mm;ΔH为垂直位移增量, mm;α为埋设位移计的该段滑坡体的坡度, (°) ;ΔM为水平位移增量, mm;e为平均滑动变速率, mm/d (或mm/h) ;Δt为前后两次观测的时间差, d (或h) 。

4 滑坡体数据的整理与分析

1) 滑体稳定点的分析可采用统计检验方法。先作整体检验, 在判别有动点后再作局部检验, 找出变动点予以剔除, 最后确定出稳定点组。亦可采用单点高程、坐标变差和观测量变差的U, T, X2, F检验法, 或采用按两期平差值之差与测量限差之比的组合排列检验法来判定。

2) 滑体非稳定点的检验应在稳定点或相对稳定点定义的参考系条件下进行。可采用比较法, 当点两期的高程或坐标平差值之变差Δ符合下列条件时, 可判断点位稳定。

其中, μ0为单位权中误差, mm;Q为检验点高程或坐标的权倒数。μ0值可按下式计算:

其中, μi为各期观测的单位权中误差, mm;fi为各期网形的多余观测数。

当多余观测很少时, μi值可取经验数值。

3) 观测点的变位检验, 应在以稳定点或相对稳定点定义的参考系条件下进行。观测点的相邻两周期平差值之差与最大测量误差 (取中误差的2倍) 相比较进行。如平差值之差小于最大误差, 则可认为观测点在这一周期内没有变动或变动不显著。在每期观测后, 还要作综合分析, 当相邻周期平差值之差虽很小, 但呈现一定趋势时, 也应视为有变位。

当累计位移与时间变化曲线出现明显的突变值时, 可利用位移对数和时间关系判断拐点, 注意滑体表面征兆, 并结合工程地质、水文地质、地震和气象等方面资料, 全面分析, 作出滑坡预报, 及时报警以采取应急措施。

5结语

山西地处我国中部地区, 绝大部分地区是山区、坡地, 地下矿产资源丰富, 近年来人口的不断增长, 导致了对资源需求的不断增加。人类活动空间和规模的迅速增大, 对资源的过量开采与开采后环境的治理相对滞后, 导致了一系列环境问题, 产生了一系列自然灾害。滑坡灾害已成为一个不容忽视的环境问题, 滑坡监测变形分析预报预警将作为政府救灾和提供防灾建议的基础。

摘要：探讨了滑坡灾害的形成机理及预测理论, 分析了滑坡研究现状, 通过使用位移计监测滑体的变形情况, 得到了滑体位移与速率, 画出了其位移曲线和变化率曲线, 经过分析判断后, 其结论可作为滑坡灾害救灾、防灾的一个依据。

关键词：滑坡灾害,降水量,监测,位移

参考文献

[1]郑孝玉.滑坡预报研究方法综述[J].世界地质, 2000, 19 (4) :370.

[2]李嫒.中国地质灾害类型及其特征调查成果分析[J].中国地质灾害与防治学报, 2004, 15 (2) :29-31.

[3]刘传正.地质灾害勘查[M].北京:地质出版社, 2000.

变形监测实习总结 第5篇

班级：测量1102班

形 监 测 实习总 结

第四组 组长：杨震

组员：刘江，纪为栋，任福磊，方子哥，陈斌，程瑜，陈斌，李久民

变形监测测量实习总结

变形监测就是利用专用的仪器和方法对变形体的变形现象进行持续观测、对变形体变形形态进行分析和变形体变形的发展态势进行预测等的各项工作。其任务是确定在各种荷载和外力作用下，变体形的形状、大小、及位置变化的空间状态和时间特征。在精密工程测量中，最具代表性的变形体有大坝、桥梁、高层建筑物、边坡、隧道和地铁等。

变形监测工作的意义主要表现在两个方面：首先是掌握各种工程建筑物的稳定性，为安全运行诊断提供必要的信息，一遍及时发现问题并采取措施；其次是科学上的意义，包括根本的理解变形的机理，提高工程设计的理论，进行反馈设计以及建立有效的变形预报模型。

我们本次变形监测共进行两项内容：水平位移监测、垂直位移监测即沉降观测。

《变形监测》是工程测量专业重要的课程内容之一，按照培养目标和教学大纲的要求，我们进行了为期一周的课程实习。旨在通过本

次课程实习来加深对变形监测的基础理论、测量原理及方法的理解和掌握程度，切实提高我们的实践技能，初步掌握位移监测、沉降监测的基本方法，熟练使用作业各工序的仪器设备及作业过程等。测量过程中，大家都能熟练的操作仪器，并针对不同的实习内容的特点、具体情况等采用不同的观测方法及观测顺序，对实施过程中出现的问题能够会分析原因并正确的运用误差理论进行平差计算，做到按时、快速、精确地完成每次观测任务。各阶段的观测，都定时进行，不等漏测和补测。观测中严格遵循“五定”原则，即：通常所说的观测依据的基准点、工作基点和被观测物上的沉降观测点，点位要稳定；所用仪器、设备要稳定；观测人员要稳定；观测时的环境条件基本一致；观测路线、镜位、程序和方法要固定。通过以上措施，在客观上尽量减少了观测误差的不定性，使所测的结果具有统一的趋向性，保证各次复测结果与首次观测的结果可比性更一致，使观测沉降量和水平位移量更真实。

实习时间总是短暂而充实的，但通过实习，总能让我们学到新的知识，新的感悟。俗话说，实践是检验真理的惟一标准。在课堂上，我们学了很多理论知识，但是如果我们在实际当中不能灵活运用那就等于没学。实习就是将我们在课堂上学习的理论知识运用到实践中。为期一周的变形监测测量实习结束了，觉得自己学到了很多东西，对变形监测的整体概念有了更多的了解，深入的巩固了理论教学知识，提高了实际操作能力，原先老师在课堂上讲的测量知识也都在实践中得到应用，并发挥了重要作用，通过相互对照，将我的测量知识

多层建筑变形监测设计与观测探究 第6篇

摘要：多层建筑节约了城市的空间，对于美化城市景观也起到了重要的作用。加强对多层建筑的变形监测，不仅关系到建筑的安全，同时也关系到建筑的质量等。多层建筑变形监测是一项长期的过程，所以需要设计合理的监测方案，确保监测数据的可靠性。

关键词：多层建筑；变形；监测

随着多层建筑的增多，对建筑的安全提出了比较高的要求，例如在多层建筑施工阶段，随着荷载的增多，可能会发生不规则沉降等，需要监测建筑的变形情况并且及时采取有效的措施，使变形约束在限定值内。因此为了确保多层建筑的施工安全和正常使用，需要加强等多层建筑的变形监测，这对于多层建筑的发展具有重要的意义。

一、多层建筑变形监测简介

1.变形监测的意义

随着多层建筑数量的不断增加，在给人们的生活带来便利的同时，也对其安全提出了更高的要求。多层建筑变形监测能够确保建筑物的安全，能够实现对建筑物运行状态的监管和预测等。近年来科学技术的进步也推动了多层建筑变形监测技术的发展，一些新的变形监测硬件和软件广泛地应用到了多层建筑的变形监测过程中，其准确性越来越高，而且其监测的范围也越来越大，监测数据处理的功能也越来越强大，在安全预报等方面取得了比较好的效果。在变形监测技术的支持下，能够促进建筑工程设计的进步，优化工程设计理论和方法等，同时也成为了工程设计和施工质量控制的重要方法。在实际的应用过程中，由于多层建筑的复杂性和特殊性，直接应用变形监测的数据来评价建筑的安全是比较困难的。所以为了满足多层建筑安全运行的需要，需要根据建筑物的特点选择不同的监测手段和方法。目前多层建筑的变形监测比较便利，而且精度比较高，能够比较直观地表现出建筑物状态的变化情况，对于预测建筑物的安全具有重要的意义。通过分析多层建筑变形的规律，能够提高多层建筑的安全系数，实现对多层建筑的有效监控，最终保障多层建筑的安全运行。

2.变形监测的内容

多层建筑的变形监测涉及到的内容比较多，不仅需要关注建筑物本身的安全，同时还要确保建筑物周边环境的安全。多层建筑施工往往会对周边的建筑物安全产生重要的影响，例如在基坑开挖和施工的过程中，由于荷载的变化以及地下水位下降等因素，再加上地质因素的影响，容易导致周边环境的受力发生变化，从而对周围的建筑产生破坏的作用。基坑工程的环境效应包含了工程桩的施工、水位的下降以及基坑土方开挖等对多层建筑的影响，相关的影响因素比较多。当基坑开挖时，会引起支护结构发生变形以及地下水位沉降，最终产生水平位移和不均匀沉降等，影响了周围其它管线和多层建筑的安全。在支护工程中应用挤土桩等会产生挤压效应，改变了原有的土体应力，最终会影响到周边的环境。深基坑开挖是一项比较复杂而且技术要求比较高的工程，如果设计不科学或者施工方法存在瑕疵，会导致基坑周边发生沉降，最终会发生坍塌等后果，影响了多层建筑的使用安全。基坑开挖会引起土层地表的变形，基坑的稳定是确保周围建筑安全的重要条件。所以在基坑开挖工程中，需要对周边的多层建筑进行安全监测，以便采取有效的措施确保建筑的安全。

二、变形监测的设计规划研究

1.保证良好的观测精度

多层建筑的变形大小能够反映出多层建筑、地基以及其它构筑物的变形情况和变形趋势等，所以在监测的过程中应当以此作为设计的重点内容，选择合适的设计方法。其中观测精度对监测结果的真实性和可靠性具有显著的影响，所以在变形监测的过程中应当考虑并且确保监测的精度。在变形监测的过程中，相关的数据不仅受到仪器本身的影响，同时也会受到监测方法以及人为因素的影响，所以需要结合工程的实际设计合理的观测方案。目前在多层建筑的变形监测精度方面存在着不同的要求，但是在实际应用中变形监测的精度一般取决于观测的目的。当观测目的是为了确保高层建筑的安全时，对误差的要求比较高，相对精度也比较高；当观测的目的是为了研究多层建筑的变化规律时，对于误差的要求比较低，相对精度也比较低。当建筑物的高度不同时，其观测的精度要求也不相同；在同一建筑物的不同部位不同时间，其监测的精度要求也不完全相同，所以应当根据监测的需要确定相应的精度。在实践中一般根据多层建筑的地基允许变形量来推算其精度，地基允许变形量是由建筑规范所规定，包含了沉降量、倾斜、沉降差以及局部倾斜等四种形式。

2.变形观测点的设置

变形观测点包含了基准点和监测点，基准点又包含了工作基准点和稳定基准点，在监测中各自发挥了不同的作用。在基准点的设置中主要考虑到其稳定性和可靠性，不受外界因素的影响和干扰，一般埋设在变形影响范围外或者基岩上，当基准点埋设比较远时，会导致测量不方便，测量数据的误差也会比较大；当基准点埋设比较近时，有可能导致观测数据不可靠。为了确保观测数据的可靠性，常常在基准点和监测点之间设置工作基点，在基准点附近设置保护点，当基准点被破坏时保护点可以起到恢复的作用，在平时可以检验基准点。基准点的设置主要是为了满足观测的需要，监测点的设置则需要考虑到其它的因素，例如设置点应当反映建筑物变形的特点以及最容易发生变形的位置等。

3.观测的周期

多层建筑的变形是一个长期的渐变的过程，所以需要确定合理的观测周期，这对于分析变形结果具有重要的影响。多层建筑的变形观测从建筑施工开始，直到其使用期结束为止。在确定多层建筑观测周期的原则时，一般需要根据建筑物的特点以及变形的特点，结合具体的地质条件和施工过程中的相关因素等。例如对于沉降变形观测来说，其变形的速度变化比变形的绝对值更加有价值。在实际的应用中需要根据相应的条件来考虑观测的次数和间隔，例如在多层建筑施工的精度观测中其次数应当随着荷载的增加等情况来确定；在使用阶段则应当根据地基的情况和沉降的速度大小来确定。

三、结束语

多層建筑的变形监测对于确保建筑的安全具有重要的意义，所以应当设计科学的方案。在多层建筑的变形监测过程中，需要根据建筑物的性质、地质条件、施工条件等确定合理的精度，保证数据的可靠性，满足不同的变形监测需要。基点的设置应当真实地反映出建筑物的变形情况，同时还要考虑到观测点的安全等，防止外界因素的干扰和破坏。

参考文献：

[1]王宴会，谭乐.探究多层住宅变形监测设计与观测实施[J].江西建材，2015，10：230+237.

西南某边坡变形监测分析 第7篇

云贵高原某边坡, 位于贵州省境内。地势南东高, 北西低。最低点为北西侧小溪内, 高程约412.0 m, 最高点在斜坡顶部, 高程约458.1 m, 区内最大高差46.1 m, 边坡倾向273°∠30°。由于工程建设需要, 在场区南东侧斜坡形成一高约7 m~10 m的直立边坡, 长度约180 m。

工程场区气候属于亚热带河谷气候特征, 雨水充沛, 多年平均降水量1 036.4 mm, 每年5月~9月为雨季, 占全年降雨量的80%左右。该斜坡为侵蚀沟谷斜坡地貌, 岩性以侏罗系下统自流井群綦江段 (J1-2zl1) , 灰绿色中厚层强风化~中风化石英砂岩为主, 并夹有紫红色薄层泥岩, 厚度约10 cm。薄层泥岩位于卸荷拉伸区, 以及雨水入渗, 成为该边坡不稳定的控制性边界条件。

由于卸荷以及雨水入渗, 加之边坡开挖, 薄层泥岩以上易形成不稳定滑坡体。一旦出现险情, 其后果不堪设想。需对边坡采取多种方法进行监测, 对监测结果进行分析, 有助于判断坡体的的稳定性, 及支护效果的评价[1]。

2 基本地质条件

场地地质构造属于扬子准地台遵义断拱毕节东向构造变形区, 出露地层为侏罗系下统自流井群綦江段 (J1-2zl1) , 灰绿色中厚层状石英砂岩夹薄层紫红色薄层状泥岩。岩层产状:323°∠24°, 主要发育两组节理:72°∠85°, 163°∠81°。与岩层层面相交, 将岩层切割成楔形体。主要地层有:

1) 第四系松散层 (Qdl) :分布于边坡表层, 为褐黄色粉质粘土, 厚0 m~1.0 m, 可塑状态, 夹少量碎石, 含量约10%, 粒径多为2 m~8 cm, 结构松散。2) 侏罗系下统自流井群綦江段 (J1-2zl1) :灰绿色中厚层状石英砂岩夹紫色薄层状泥岩, 强风化~中风化, 节理裂隙发育。该场地纵向剖面图见图1。

3 监测分析

该边坡采用地表位移监测与深部位移监测相结合的监测方案地表位移使用观测墩进行监测, 每个高程一般采用3个~5个点;深部位移采用钻孔测斜仪进行监测, 测量深度为25 m~30 m。

3.1 地表位移监测

根据现场实际条件共设置13个监测点 (见图2) 。纵坡面选择3个观测点:TP3, TP8, TP12开挖及加固阶段, 每组数据206个, 横剖面选取3个观测点:TP2, TP3, TP4开挖及加固阶段, 每组206个, 对统计数据进行相关性分析 (见表1, 表2) 。

根据统计结果:纵横剖面的数据相关性均较好, 尤其是横剖面变形一致性更好, 相关性高, 表明横剖面坡体呈现整体运动趋势比纵剖面明显。纵坡面上不同高程坡体变形具有相对独立性。

数据进行分析, 选择相关的监测点进行对比, 具有很好的相关性。

边坡观测点TP3与TP8在X方向变形最为显著, TP3累计位移于2012年6月15日发生了较大的变化, 5 d位移达15.76 mm, Y方向的位移变化较小, 变形指向坡脚, 此后坡顶高程450 m处出现局部裂缝。2011年6月15日开挖深度6 m~8 m时, 坡顶处出现地裂缝, 裂缝横向延伸约11 m。施工单位立即停止开挖, 反压处理, 立即变更支护设计, 召开专家咨询讨论会议, 对该边坡滑动体采用大截面抗滑桩, 锚索加固等措施, 2011年11月份雨季过后, 抗滑桩施工, 2012年5月施工完毕, 再次开挖, 桩锚逐渐发挥作用, 边坡变形趋于稳定[2], 表明支护措施效果明显 (见图3) 。

3.2 深部位移

在边坡不同高程上共布置4个测斜管, 由钻孔测斜监控曲线表明:深部位移曲线位移特征为“D”型[3], 可发现明显的剪切带。其中剪切带分别位于443.5 m高程, 与软弱夹层高程位置一致, A, B向剪切位移相差较大, A向位移大于B向位移。可见坡体有沿软弱夹层向坡脚滑动的趋势 (见图4) 。

根据监控资料, 测斜管的剪切位移坡体变形由下向上传递, 符合牵引式变形的基本特征。根据后期变形的监控, 加固支护后边坡变形趋于收敛。

4 结语

1) 通过不同的监测手段, 表明对边坡的同一变形, 不同的监测仪器具有相同的响应, 为边坡的信息化施工提供了可靠的数据, 对边坡的设计具有指导性的意义。2) 边坡变形, 由低高程向高高程逐渐减小, 为牵引式破坏。3) 边坡出现两次变形, 根据变性特征, 两次变形存在不同的成因。4) 支护设计的变更以及支护工作的逐步实施, 有效的控制了边坡的变形, 现今边坡处于稳定状态。

参考文献

[1]黄秋香, 汪家林, 邓建辉.基于多点位移计监测成果的坡体变形特征分析[J].岩石力学与工程学报, 2009, 28 (zl) :2667-2673.

[2]张敏, 黄润秋.小湾水电站进水口高边坡变形机理分析及工程意义[J].工程地质学报, 2009, 17 (1) :62-69.

[3]靳晓光, 李晓红, 王兰生, 等.滑坡深部位移曲线特征及稳定性判识[J].山地学报, 2000, 18 (5) :440-444.

大坝变形监测的预报方法 第8篇

(一) 回归分析法

取变形 (称效应量, 如各种位移值) 为因变量, 环境量 (称影响因子, 如水压、温度等) 为自变量, 根据数理统计理论建立多元线性回归模型, 用逐步回归法可得到效应量与环境量之间的函数模型, 用这种方法可作为变形的物理解释和变形预报。吴子安在《大坝变形监测数据回归分析中的因子选择》中, 对我国大坝变形资料分折中常用的逐步回归分析进行了探讨, 指出这种方法通常所选的因子数偏少, 其原因来自自变量之间的复共线性的影响。为了克服复共线性对因子筛选的影响, 提出若干有益的建议。在回归分析法中, 当环境量之间相关性较大, 可采用差值逐步回归分析法;如果考虑测点上有多个效应量, 如三向垂线坐标仪、双向引张线仪, 二向、三向测缝计的观测值序列, 则可采用有偏回归模型, 该模型具有多元线性回归分析、相关分析和主成份分析的功能, 在某些情况下优于一般的逐步线性回归模型。

回归分析法是一种统计分析方法, 但要延伸环境量超越统计范围时, 其预报效果较差, 甚至会发生错误, 因此需要效应量和环境量具有较长且一致性较好的观测值序列。

(二) 有限元法

有限元法是一种采用确定函数模型直接求解变形的具有先验性质的方法, 属于确定函数法。将混凝土大坝按一定规则划分为很多计算单元, 根据材料的物理力学参数 (如弹性模量、泊松比、内摩擦角、内聚力以及容重等) , 建立荷载与变形之间的函数关系, 在边界条件下, 通过解算有限元微分方程, 可得到有限元结点上的变形。计算的变形值与单元划分、函数模型和物理力学参数选取有关, 假设性较大, 同时, 未考虑外界因子的随机影响, 因此, 计算的变形值与实测值有一定的差异, 往往需要与实测值进行拟合, 对参数进行修改。吴中如院士在《混凝土坝安全监控的确定性模型和混合模型》中提出了以有限元为核心的确定性模型和混合模型, 确定性模型是结合大坝和地基的实际工作性态, 用有限元方法计算荷载 (如水压和温度变化等) 作用下的大坝和地基的效应场 (如位移场, 应力场或渗流场) , 然后与实测值进行优化拟合, 以求得调整参数, 从而建立确定性模型。混合模型是水压分量用有限元计算值, 其他分量仍用回归分析法, 然后与实测值进行优化拟合建立模型。文献将水压分量、温度分量采用线弹性有限元计算, 时效分量用粘弹性有限元计算。从场理论出发, 提出了三峡临时船闸3#坝段位移场确定性模型, 该模型可以监测坝段在任何时刻所对应荷载下的位移场。利用新安江大坝40多年的监测资料和有限元计算成果, 用小概率法和结构分析法为典型坝段的坝顶水平位移拟定了监控指标, 进行监测。

(三) 时间序列分析法

大坝变形观测中, 在测点上的许多效应量如用垂线坐标仪、引张线仪、真空激光准直系统、液体静力水准测量所获取的观测量都组成一个离散的随机时间序列, 因此, 可以采用时间序列分析理论与方法, 建立p阶自回归q阶滑动平均模型ARMA (p, q) 。一般认为采用动态数据系统 (Dynamic Data System) 法或趋势函数模型与ARMA模型的组合建模法较好, 前者把建模作为寻求随机动态系统表达式的过程来处理, 而后者是将非平稳相关时序转化为平稳时序, 模型参数聚集了系统输出的特征和状态, 可对变形进行解释和预报。若顾及粗差的影响, 可引入稳健时间序列分析法建模。对于小数据量的时间序列, 可采用灰色系统理论建模, 通过对原始数列采用累加生成法变成生成数列, 可以减弱随机性, 增强规律性。在组合建模中, 也可以通过建立灰微分方程提取变形的趋势项。《混凝土坝变形的灰色回归一时序模型》应用灰色系统理论、逐步回归分析理论及时间序列分析理论等多种理论和分析方法, 提出了混凝土坝变形的灰色回归-时序模型, 该模型充分提取了对混凝土坝变形产生影响的有用信息。在时序分析中, 一般是针对单测点, 若顾及各测点间的相关性进行多点的关联变形分析, 则可能取得更好的效果。详细地讨论了灰色预测模型GM (1, 1) 和动态灰色预测模型的基本内容及建模过程, 并成功地将等维新信息和等维灰数递补两种动态灰色预测模型应用于大坝变形的预测预报。

对于具有周期性变化的变形时间序列 (大坝的水平位移一般都具有周期性) , 可采用傅立叶 (Fourier) 变换将时域信息转到频域进行分析, 通过计算各谐波频率的振幅, 找出最大振幅所对应的主频, 可揭示变形的变化周期。若将测点的变形作为输出, 与测点有关的环境量作为输入, 通过对相干函数、频率响应函数和响应谱函数进行估计, 可以分析输入输出之间的相关性, 进行变形的物理解释, 确定输入的贡献和影响变形的主要因子。

(四) 卡尔曼滤波法

将变形体视为一个动态系统, 系统的状态可用卡尔曼滤波模型即状态方程和观测方程描述, 状态方程中若含监测点的位置、速率和加速率等状态向量参数, 则为典型的运动模型。这种模型特别适合滑坡监测数据的动态处理, 也可用于静态点场、似静态点场 (如变形监测网) 在各周期观测中显著性变形点的检验识别。该法的优点是有严密的递推算法, 不需要保留使用过的观测值序列, 而且可把模型的参数估计和预报结合在一起。该法是一种变形的动态几何分析方法。应用时需注意初始状态向量及其协方差阵以及动态噪声向量协方差阵的确定, 采用自适应卡尔曼滤波可较好地解决后一问题。

《卡尔曼滤波在大坝动态变形监测数据处理中的应用》详细地讨论了离散线性系统的卡尔曼滤波模型的建立及相应的精度评定公式, 通过对大坝动态变形监测数据的卡尔曼滤波处理和结果分析, 发现卡尔曼滤波值、预报值与原始观测值数据曲线的变化趋势非常接近, 说明所建立的卡尔曼滤波模型是合理的、可靠的, 可以较好地模拟动态目标系统的变化规律。同时, 卡尔曼滤波模型能够实时、快速地处理大量动态变形数据, 并能有效地改善动态变形监测数据的精度。

(五) 人工神经网络法

大坝变形与影响因子之间是一种非线性、非确定性的复杂关系, 模糊人工神经网络法将生物特征用到工程中, 用计算机解决大数据量情况下的学习、识别、控制和预报等问题, 是新近发展起来的一种行之有效的方法, 对于具有大量监测资料的大坝安全分析与预报尤其适合。以影响因子作为神经网络的输入层, 以变形量作为输出层, 中间为隐含层的三层反传 (Back Propagation) 模型 (称BP网络模型) 最为成熟, 网络拓扑结构 (每层特别是隐含层的节点数确定) 、反传训练算法、初始权选取和权值调整、步长和动量系数选择、训练样本质量、训练收敛标准等是重要的研究内容。

《BP模型在大坝安全监测预报中的应用》提出采用神经网络中的BP算法模型, 来实现大坝安全监测中的建模及预报功能。神经网络最大的优点就是避免知识表示的具体形式, 不必像统计模型那样要求有前提假设以及事先的因子确定, 而且在理论上可以实现任意函数的逼近。BP网络所反映的函数关系不必用显式的函数表达式表示, 而是通过调整网络本身的权值和阈值来适应, 可避免因为因子选择不当而造成误差。《基于模糊神经网络及遗传算法的大坝安全监测模型》应用模糊神经网络和遗传算法等人工智能技术, 依据专家的经验确定隶属函数, 从而建立模糊神经网络预报模型, 根据专家对实际情况的正确分析, 对预报结果进行修正, 达到进一步提高预报精度的目的。

小波理论作为多学科交叉的结晶在科研和工程中被广为研讨和应用。小波变换被誉为“数学显微镜”, 它能从时频域的局部信号中有效地提取信息。利用离散小波变换对变形观测数据进行分解和重构, 可有效地分离误差, 能更好地反映局部变形特征和整体变形趋势。与傅立叶变换相似, 小波变换能探测周期性的变形。将小波用于动态变形分析, 可构造基于小波多分辨卡尔曼滤波模型。将小波的多分辨分析和人工神经网络的学习逼近能力相结合, 建立小波神经网络组合预报模型, 可用于线性和非线性系统的变形预报。《小波分析在大坝安全监测数据处理中的应用研究》针对误差反向传递 (BP) 网络模型收敛速度慢和易陷入局部最小的不足, 提出将小波网络用于大坝变形监测的拟合和预报。综合了神经网络与小波分解在函数逼近上的优点。比普通神经网络有更强的识别分辨率和更快的训练速度。但小波网络模型在变形分解、物理解释方面存在着明显不足。《基于小波和神经网络拱坝变形预测的组合模型研究》将大坝安全监测的数据系列视为由不同频率成分组成的数字信号序列, 结合小波分析理论, 对监测数据进行分析处理, 包括野值诊断、降噪处理和时效分量提取等。

将小波分析与人工神经网络相结合的小波神经网络组合预报方法, 将人工神经网络与专家系统相结合建立大坝变形、预报的神经网络专家系统也极具应用前景。

(六) 系统论方法

变形体是一个复杂的系统, 是一个多维、多层的灰箱或黑箱结构, 具有非线性、耗散性、随机性、外界干扰不确定性、对初始状态敏感性和长期行为混沌性等特点。系统论方法包括两种建模方法, 一种是输入输出模型法, 前述的回归分析法、时间序列分析法、卡尔曼滤波法和人工神经网络法都属于输入输出模型法。另一种是动力学方程法, 该法与有限元法中的确定函数法相似, 根据系统运动的物理规律建立确定的微分方程来描述系统的运动。但对动力学方程不是通过有限元法求解, 而是在对系统受力和变形认识的基础上, 用低阶、简化的在数学上可求解和可分析的模型来模拟变形过程, 例如用弹簧滑块模型模拟边坡粘滑过程, 用单滑块模型模拟大坝变形过程, 用尖点突变模型解释大坝失稳机理等;也可根据监测资料反演变形体的非线性动力学方程。对动力学方程的解的研究是系统论方法的核心, 为此引入了许多与动力系统和与变形分析、预报密切相关的基本概念:状态空间或相空间 (称解空间) 、相点、相轨线、吸引子、相体积、Lyapunov指数和柯尔莫哥洛夫熵等。相点代表状态向量在某一时刻的解;相轨线代表相点运动的迹线;吸引子代表系统的一种稳定运动状态, 它可以是一个稳定的相点位、环或环面, 也可以是相空间的一个有限区域, 对于局部不稳定的非线性系统, 将出现奇怪吸引子, 表示系统为混沌状态;Lyapunov指数描述系统对于初始条件的敏感特征, 根据其符号可以判断吸引子的类型以及相轨线是发散的还是收敛的;柯尔莫哥洛夫熵则是系统不确定性的量度, 由它可导出系统变形平均可预报的时间尺度。对变形观测的时间序列进行相空间重构, 并按一定的算法计算吸引子的关联维数、柯尔莫哥洛夫熵和Lyapunov指数等, 可在整体上定性地认识变形的规律。

《大坝观测数据序列中的混沌现象》探讨大坝观测数据中的混沌现象。文中对坝体径向位移的实测值与残差的数据序列, 分别进行相空间重构, 将若干固定时间延迟点上的测量作为新维处理, 形成相点, 按照关联维数方法求算吸引维数。计算中对数据进行规格化处理, 不同测点上的测值与不同起始时刻的计算结果比较接近与稳定, 表明观测数据中存在有奇异吸引子。

《基于Lyapunov指数的观测数据短期预测》介绍大坝观测数据的Lyapunov指数预报分析方法。应用混沌方法对大坝时间观测序列数据进行处理。并将混沌特性应用于大坝变形预测, 根据大坝变形的时间观测数据及计算所得的Lyapunov指数规律, 计算得到较好的预测结果;并对混沌时间序列相宅间重构中的延迟时间间隔和嵌入维数的选取方法进行了讨论;结合实例对Lyapunov指数预测方法进行计算验证。

《变形数据的混沌特性和预报方法分析》依据确定性混沌原理, 采用自适应神经模糊推理系统模型。完成观测数据的长期预报, 对混沌系统时间序列重构的延迟时间间隔和最佳嵌入维数的确定进行了探讨, 并将模型应用于大坝变形预报。

《混沌时间序列的伏尔托拉滤波器在大坝监测分析中的应用》基于混沌动力系统相空间的重构, 对大坝变形回归模型的残差序列采用二阶伏尔托拉 (Volterra) 滤波器建立模型, 将回归模型与Volterra滤波器模型相结合, 进行大坝变形观测数据的拟合与预报。应用实例表明, 应用二阶Vo Item滤波器对具有混沌成分的回归模型残差时序列进行分析, 可以有效地提高拟合精度和预报精度。

《分形学在大坝监测数据处理中的应用》借助于变维分形的概念, 将数据进行一系列变换, 使变换后的数据能近似地与一条直线相吻合, 从而可以用一般的常维分形来处理, 只需考虑一、二十个数据值就能较好地进行分段维数预测计算, 预测效果较好, 具有强大的生命力, 为具有高度复杂性时间序列的建模和预测提供了有力的工具。

系统论方法还涉及变形体运动稳定性研究, 这种稳定性在数学上可转化为微分方程稳定性的研究, 主要采用李亚普诺夫提出的判别方法。

变形受确定性和随机性两部分的联合作用, 演化过程可用一个随机扩展过程如伊藤随机过程来描述, 利用随机过程的平均首通时间来进行变形的随机预报较仅依赖确定性模型进行稳定性分析和变形预报更为合理。

(七) 结语

纵上所述, 大坝变形监测的预报方法很多, 近年来由于人工神经网络模型、非线性分析模型、模糊数学方法和灰色系统模型等的引进, 以及监测数据获取能力和计算能力的发展, 各种方法的组合在大坝变形预报中受到了广泛的关注。

摘要：大坝变形受诸多外界因素的影响, 各种因素间相互关系复杂, 变形监测预测的准确性对大坝安全评估起着重要作用。文章介绍了大坝变形监测的预报方法:回归分析法、有限元法、时间序列分析法、卡尔曼滤波法、人工神经网络法、系统论方法, 并进行了简单评述。随着监测数据获取能力和计算能力的发展, 上述各种方法的组合在预报中受到了广泛的关注。

关键词：大坝,变形监测,预报方法

参考文献

[1]吴中如.水工建筑物安全监控理论及其应用[M].北京:高等教育出版社, 2003.

[2]张正禄, 张松林, 等.大坝安全监测、分析与预报的发展综述[J].大坝与安全, 2002 (5) .

[3]吴子安.大坝变形监测数据回归分析中的因子选择[J].武汉测绘科技大学学报, 1993, 18 (1) .

[4]李旦江, 顾宁.差值逐步回归法及其应用[J].大坝观测与土工测试, 1988 (2) .

GPS大坝变形监测系统 第9篇

1 随着科学技术的发展和人民生活水平的提高, 人们对生产安全、生产效率的要求也越来越高。传统的形变监测是使用常规的光学和电子测量仪器, 选择网中高等级点建立统一基准, 将监控网点高精度地与各部位的独立基准点联测, 形成整体的监测网络系统。监测网的精度和可靠性要求比较高, 观测周期多, 所需费用高, 而且需要大量的人力物力。

GPS精密定位技术已在大地测量、地壳形变监测、精密工程测量等诸多领域得到了广泛的应用和普及。GPS监测具有全天候、全球性、高精度、高速度、实时三维定位、误差不随定位时间而积累等优点。监测系统可以直观显示变形状况, 提供预警指示, 这对于自然灾害的防范起到了重要作用。

2 系统概述

GPS形变监测系统是利用高精度卫星定位技术、计算机通讯技术等监测大坝等构造物实时或近实时的系统。系统是在一定区域内建立起一个或者两个基准站、多个GPS监测站, 通过GPS监测站的精确坐标计算, 实现对该区域的地形监测。

系统主要包括四个部分:a.基准站和监测站。基准站是整个监测系统的基准参考, 需建在稳定的基础上。监测站建在需要监测的变形体的重点部位, 利用监测站的变形情况反映变形体的形变。b.数据处理中心。数据处理中心负责连接各个基准站和监测站, 获取其监测数据, 按照一定处理算法对数据进行处理, 获取形变信息。数据处理中心建在观测房, 便于各种数据传输。c.远程监控中心。通过网络获取数据处理中心的各种处理结果, 提取形变量, 分析形变的性质、大小, 并做出一定的结论, 为相关部门提供决策参考。d.通讯网络。连接基准站和监测站到数据处理中心, 以及数据处理中心到远程监控中心的通讯网络。本次工程, 连接基准站和监测站到数据处理中心为光纤, 数据处理中心到远程监控中心为ADSL互联网络。

3 软件系统

软件系统总体可以分为三个部分:即数据处理模块、数据传输与储存模块、数据分析模块。此三个部分是整个GPS自动化监测系统的核心组成部分, 所有操作完全是人工提前设定后由软件自动完成。

这三个模块具体配合流程为固定布置的传感器将监测数据调制成可传输的信号, 根据传输的远近、所处的位置选择无线或有线的通讯方式, 在数据采集工作站完成数据的自检和本地存储。并通过控制信号对参数配置和采样控制完成操作。在数据进入处理服务器后, 数据处理软件完成自动解算、平差等工作, 数据分析和显示功能实现监测变形统计, 并对数据进行评估和预警。数据处理完成的同时将原始数据和解算结果存储到数据库, 数据分析得到的预警信息、以及时间信息、健康状态等存储到数据库, 数据库也为分析模块提供历史监测数据等信息供调用。

3.1 质量检验

质量检验是数据处理最后一个环节, 也是非常重要的一个环境, 它的具体功能是通过数理统计的一些方法判断解算结果的精度及是否有粗差, 如果有系统则会自动剔除, 具体检验方法为x2检验和τ检验。

X2检验

X2检验就是对整个网的单位权方差σ02进行检验, 即判断平差后单位权方差的估值XsÂÁ是否与平差前先验的单位权方差σ02一致。

则认为两者是一致的。

软件检验网平差是否通过了x2检验。若网平差不能通过x2检验, 则对基线进行重新处理, 或者剔除较差的观测值等方法使之通过x2检验。

τ检验

根据基线向量改正数的大小, 可以判断出基线向量中是否含有粗差。体判断依据是:

其中:vi为第i个观测值的残差;为单位权方差;qi为第i个观测值的协因素;t1-a/2为在显著性水平下的分布的区间。

则认为第i个观测值中不含有粗差;反之, 则含有粗差。

而软件实际提供的τ值为检验值与τ值的比值, 如果该值小于1.0, 则说明该观测值不应排除, 如它大于1.0则意味着应排除。

3.2 数据分析功能

数据分析主要是对监测解算数据以图形化的方式统计分析, 数据传输部分在存储数据到数据库的同时, 也将解算结果传输给数据分析部分, 以实现实时分析。分析的主要方式是将监测数据在点面的各方向以时间为横轴生成的频谱曲线。对各监测方向设置预警限值, 当监测数据达到限值时便启动报警功能, 并且根据不同条件设置不同的报警级别。为了提供给上级专家和领导直观的分析结果, 将监测数据生成日常报表。报表可设置周期一天、一周或一月。

3.2.1 变形分析

数据分析是通过GPS监测值的表面位移分析, 以及辅助监测手段的深度位移分析。数据分析可以分为实时分析和历史分析, 单点分析和面状分析。

表面位移分析可以分为X、Y、Z三个方向, 随着时间的延续, 各个方向向量值可以生成与时间相关的线性函数。为了得到变形在历史某段时间的变形趋势, 还可以通过调用数据库的历史存储数据, 生成变形曲线。通过对比两段时间的变形特征, 还可以统计出两段时间的变形速率, 并进行比较, 分析变形情况。

3.2.2 预警预报

根据稳定性分析以及前n期的监测成果模拟监测点的变形曲线, 并结合相关资料预报今后的变化趋势。由于影响变形体的因素错综复杂, 考虑到系统的通用性, 系统提供了回归分析、灰色系统、kalman滤波等传统的模型供选择。根据系统给出的限值进行预警, 提供相关工程图纸及地质、水文气象资料, 便于变形情况的进一步分析。

报警级别

报警按问题严重情况可以分3个级别:一级报警。设备故障或是偶然变形峰值出现, 可以上报给值班人员或一般主管。方便工作人员及时查明原因。二级报警。变形趋势明显, 超过了设定限值, 这时报警给安全管理部门领导, 以及时作出项目分析和安排。三级报警。当严重变形超限, 长时间变形峰值出现, 这时说明问题很严重, 得迅速上报给各级领导和相关专家, 及时做出反映, 保障人民群众的生命和财产安全。

报警内容

报警内容以一定的格式, 简洁明了的说明事发状况。例如:某监测点的报警格式设置为:某时间, 某监测点, 几级报警, X/Y/H变形值。

某监测区域报警格式为:某时间, 某区域, 几级报警, 表面位移及深度位移情况。

报警设置

报警级别。可以默认设置为3个级别, 当相关领导专家对报表分析数据作出认为判断认为应该提升或降低报警级别, 也可以认为修改。

报警人员。当相关安全责任人及领导有变的情况下, 报警接收人员可以通过系统管理员登录后对其进行添加或删除。

报警方式。监控现场可以装备警报器, 当达到报警级别后启用警报器作出响应。

远程通讯报警, 可采用短信息、电话方式或email报警。

4 结语

崩塌、滑坡会造成重大损失, 对大坝、滑坡的安全监测非常重要。GPS大坝监测系统能够实时将GPS信号传输到控制中心, 实现数据自动化传输、管理和分析处理, 它可以实现高度自动化, 大大减轻外业强度, 同时又能够迅速得到高效可靠的三维点位监测数据, 对变形监测工作意义重大

参考文献

[1]徐绍铨, 张华海, 杨志强, 等.GPS测量原理及应用[M].武汉:武汉大学出版社, 2003:86-98.

[2]黄声享, 尹晖, 蒋征.变形监测数据处理[M].武汉:武汉大学出版社, 2003:121-134.

[3]李征航, 和良华, 吴北平。全球定位系统 (GPS) 技术的最新进展[J]。测绘信息与工程, 2003 (02) :70-74。

[4]陈永奇, 吴子安, 吴中如.变形监测分析与预报[M].北京:测绘出版社, 1998:54-55.

变形监测 第10篇

滑坡监测技术主要以工程建设地质学、土力学以及钢筋混凝土力学等土工工程设计理论及方式等学科为研究基础, 并且借助各种仪器仪表、传感器技术、测试技术等科技手段, 与此同时还加入了土木工程施工技术以及工程建设实际经验, 用岩土特性和工程组织结构的稳定性动态模式的评测当成一项主要使用技术。

现如今, 滑坡灾害的监测和防治已经逐渐得到了全社会、全人类的关注, 各个国家地区的主管都对此项问题有十足的重视程度, 各种国际性学术组织。比如大地测量协会、国际测量师联合会等, 都会定期的开展专业性的学术会议, 进行学术交流以及研究合作。在各个专业人员以及工程技术的共同努力之下, 我国的变形和滑坡监测方面的技术都得到了长远的发展, 而且实际效益突出。

滑坡监测技术的进步与发展主要集中在以下两个方面, 一方面是监测方式和仪器自身的进步。现代物理技术, 特别熟电子技术的发展, 在新型监测仪表中已经有非常广泛的使用, 比如各种材料不同形式的收敛计、压力盒、测斜仪等设计和制作, 提升了测量精度和稳定性的同时, 对仪表的结构性能有良好的完善优化。另外一个方面就是监测的内容不断扩大和完善, 各种分析方式的不断优化提升。岩土体的垂直变形以及侧向形式的位移、岩土之中的初始应力和二次应力等各种施工环境因素以及对象的反馈监控全部能够较为全面详细开展完成各项工作。

现如今主要的滑坡监测技术一般是依照监测的内容区分, 一般能够分成地表变形监测、水文因素监测、地音监测等, 各监测方式中的使用仪器参见下表。

2 滑坡变形监测的综合技术

2.1 宏观地质调查法

在有明显滑坡变化的地段设立一个固定点, 工作人员定时的监测现场各个监测点情况, 并且定期的使用调查路线的穿越方式, 从整体上控制滑坡情况。

2.2 地表裂缝监测

地表的裂缝位错监测使用在监测地裂缝伸缩变化以及位错的情形之下。一般情况下, 监测点分布设立在裂缝的两边, 尤其是主裂缝的两边。监测点通常是两个一组排布, 观察测量裂缝的闭合张开情况, 可以取得滑坡体的相对位移, 从大面积范围内进行滑坡控制。

2.3 GPS大地变形监测

GPS大地变形监测是将滑坡、危岩和边坡崩塌中使用最多的一项监测方式, 主要监测目的是取得灾害体的变形位移。GPS体系属于一种新型的卫星导航定位方式, 其的运行基础是无线电导航定位体系, 不但有全方位、连续性的测量监测, 而且能够做实时的导航、定位以及定时指导, 因此在滑坡、崩塌以及泥石流等地质灾害监测方面有非常广泛的使用。已经成为一种有效性、可靠性、科学性的监测方式。

2.4 抗滑桩和预应力锚索内力监测

为了能够取得滑坡内部的受力情况, 有时需要进行抗滑桩和预应力的锚索监测, 抗滑桩的内力监测一般使用的是钢筋计监测典型性剖面之上的抗滑桩桩内的一根主钢筋的应力变化, 取得钢筋的一般受力情形, 并且计算抗滑桩的一般受力情形, 从而深入的了解滑坡的一般变形特点。预应力锚索内力监测一般使用的是锚索计监测之上的锚索锚固力变化情况, 在取得了锚索张力、拉伸力以及预应力等一般锚索工作参数的情况下, 了解锚索的一般工作情形和锚索的具体施工知识量, 从而有效的了解滑坡变形的一般特点。

3 南桐矸石山滑坡监测项目与仪器的选择

南桐矸石山的滑坡监测活动中, 全面分析了南桐矸石山滑坡的一般特点, 在防治阶段的各种要求以及仪器型号的选择上, 选择了以下几种监测项目以及仪器。

3.1 地表变形监测

地表变形观测设备选择的是瑞士制造的徕卡TC2002全站仪。该仪器的主要参数如下:测角的主要精度为0.5″, 测距的主要精度是1mm+1ppm, 测距的主要范围是1000~2500m, 主要分辨率是0.1″。

3.2 深部变形监测

进行深部变形监测能够有效了解滑坡的内部变化情况, 能够有效的确定滑动面的具体数量、具体位置以及变形量, 这是一项相对理想的方式。深部唯一不但能够在勘探的过程中布置, 而且能够在方案订立的过程中布置, 主要是依照实际情况设定。南桐矸石山的滑坡深部位移监测方式主要包含了以下几种:钻孔测斜仪监测、时域反射计监测等。选择时域反射计的时候, 需要对剪切集中有充分了解。除此之外, 斜测仪无法放进测斜管中, 各种观测工作不能够持续开展, 需要找寻一种有更大测量范围的测量方式。除此之外, 滑坡对南桐矸石山造成的安全隐患是十分巨大的, 从长远的观测方面分析, 应该选择一种在后期能够改造成全自动的观测运行体系, 方便在必要的情况下开展全自动测量工作。而且使用时域反射计的资金成本更低, 适合经济发展的各种合理性要求。

3.3 地表裂缝监测

因为南桐矸石山滑坡是一种大面积对基层滑坡, 地表裂缝张合度变化范围较大, 不会对精度太高的要求。如果使用的是把测缝计横跨过裂缝的安装方式, 虽然有较高的精度, 可是无法和量程的一般要求相适应。裂缝的监测一般使用在主要裂缝的两边, 其借助的是测量各个桩之间的距离变化对裂缝的张开情况做监测。

3.4 支护应力应变监测

应急抢修治理方式主要是预应力锚索, 为更好的对锚索测力计的支护效果做观察, 选择使用锚索测力计对锚索固力的变化情况做观察。依照南桐矸石山滑坡的特点, 滑坡的治理情况会对滑坡造成较大影响, 而此项影响主要是来自与抗滑桩施工对滑坡的前沿土层的一般开挖情况, 其会挖到滑面之下的位置。不但能够有效的减少滑体的抗滑效能, 而且会给开挖部分的滑体预留一定的变形区域。要想在施工过程中确保不出现各种突发性的滑坡小范围或者大范围的破坏, 需要依照实际情形开展全自动或者半自动的滑坡监测预报。

结语

本文结合了南桐矸石山滑坡的实例, 简单分析了滑坡的地质灾害变化情况, 以及各种监测技术在滑坡防治过程中的具体应用, 并且对现如今的各种主要使用在滑坡防治上的监测技术进行了评价和分析。

摘要：本文介绍了滑坡监测技术的发展和使用, 对滑坡变形监测的综合技术进行了探讨, 分析了南桐矸石山滑坡监测项目与仪器的选择。

关键词：滑坡,地质灾害,监测

参考文献

变形监测 第11篇

【关键词】变形监测;滑坡治理;监测技术

一、工程简介

1、工程简介

某工程项目项目总体由四幢6F多层组成，分别为A、B、C、D幢，结构类型为框架结构，建筑安全性等级为Ⅱ级，工程重要性等级为Ⅱ级，场地类别为中等复杂场地，D栋宿舍楼北侧填土体发生了滑坡，在1#楼与D栋宿舍之间爆裂的水管将大量土体冲下北侧沟谷，并牵制了D栋宿舍楼北侧土体，使之发生了“下坐”和向临空面方向的滑移，现需对其进行滑坡应急抢险期的变形监测工作。

2、工程地质条件

（1）地形地貌

场地属剥蚀残丘斜坡冲沟地貌，东侧为宝圣大道，南侧为已建成的西南政法大学渝北校区，西侧为已建成的学生公寓1#楼，北侧为原始斜坡地貌，地势较陡峭，场地以外北部发育一“V”字型冲沟。

（2）自然地理、气象及水文

場地属中亚热带季风气候区，主要特点是冬暧夏热，降雨充沛，分配不均。多年平均气温为17.8℃，场地内未见地表水体及地下水露头。

(3）地质构造

场地位于龙王洞背斜东翼，岩层呈单斜产出，区内无断层构造。场地岩层倾向约115°、倾角约10°。场地内岩层裂隙不发育，岩体较完整。

(4)地层结构

场地内分布有第四系全新统人工填土层（Q4ml）、残坡积层粉质粘土层（Q4dl+el），下伏基岩为侏罗系中统新田沟组（J2x）砂岩、砂质泥岩及页岩。

(5)水文地质

场地内人工填土稍密，为透水层；粉质粘土、下伏砂质泥岩及页岩为相对隔水层；砂岩为相对透水层。地表水排泄径流条件较好，向地势低洼处排泄，故场地地下水赋存条件差，地下水贫乏。

二、变形检测技术探讨

1、基准点及变形监测点的选埋

（1）基准点及变形监测点的布设

本工程变形监测基准点布设于滑坡对面稳定的基岩上，呈三角形布设，以有利于对变形点的监测为原则。平面基准点与高程基准点同点位布设，共3个。

变形监测以受滑坡影响较大的两栋建筑物为监测重点，在D号楼靠近滑坡一侧的基础桩顶端布设3个监测点；在已建学生公寓1#楼靠近滑坡一侧的基础桩顶端布设3个监测点；在1#楼顶布设1个监测点；滑坡体上呈方格状布设4个监测点。

水平位移监测点和垂直位移监测点同点位布设。变形监测平面布置示意图见图1所示。

（2）基准点及变形监测点埋设

基准点采用强制对中观测墩，观测墩顶部安装连接螺杆，减小基准点仪器设站观测时的对中误差。

建筑物水平位移监测点和垂直位移监测点采用φ16不锈钢连接螺杆直接嵌入建筑物基础结构受力部件中，观测时直接在连接螺杆上安装棱镜作为照准标志。监测点通行困难的，采用直埋棱镜进行观测。

滑坡体上水平位移监测点和垂直位移监测点采用强制对中观测墩，观测墩顶部安装φ16不锈钢连接螺杆，观测时直接在连接螺杆上安装棱镜作为照准标志。

2、基准点及变形监测点观测

（1）基准点观测

平面控制测量

施测时水平角、垂直角及距离均采用徕卡TCA 1201+全站仪6测回测定，施测过程中，严格按照规范及技术设计书的要求进行操作。观测时的各项限差严格按相关规定执行，发现有超限，立即进行了补测或重测，保证了平面监测原始数据的稳定可靠。

高程控制测量

观测时各项限差严格按规定执行，发现有超限，立即进行了补测或重测，保证了高程监测原始数据的稳定可靠。

因建筑物上监测点基本上无法竖立水准标尺，不能进行水准测量，根据相关规定，本工程高程控制测量采用电磁波测距三角高程测量。观测点测站高差中误差不能用水准测量的精度指标来衡量，而应采用相邻观测点相应测段间等价的相对高差中误差来衡量。

（2）变形点观测

水平位移监测点采用全站仪极坐标法进行观测，垂直位移监测点采用电磁波测距三角高程测量进行观测。水平位移观测与垂直位移观测与基准点观测同精度，各项技术指标和观测要求同基准网观测一样。采用方向观测法进行观测时，当观测方向多于3个时，进行了归零检查。

为提高本监测工程的观测精度，在不同观测周期，采用了相同的观测网形和观测方法，使用同一观测仪器，基本固定观测人员，选择最佳观测时段，在基本相同的环境和条件下进行观测。

三、业内计算及数据处理

1、平面坐标及高程系统的选择

本监测工程平面坐标系统采用重庆市独立坐标系，高程系统为1956年黄海高程系。

2、变形观测资料的检核

在变形监测中，由于变形量本身很小，临近于测量误差的边缘，为了区分变形与误差，提取变形特征，必须设法消除较大误差（超限误差），提高测量精度，从而尽可能地减少观测误差对变形分析的影响。因此，对变形观测资料必须进行认真的检核，剔除不合格的数据。

野外资料检查

在野外观测时，对规程、规范所规定的2C互差、半测回归零差、同一方向角度较差、距离往返较差、高差往返较差等指标，严格按规程、规范中的要求进行检查，发现超限立即进行补测或重测，杜绝了不合格数据进入下一工序。

室内资料检核

各周期的观测点测量结束后，立即对原始观测手薄进行检查，校核各项原始记录。主要是检查距离中是否已加入加、乘常数及气压、温度改正，高差计算中是否已考虑大气折光和地球曲率的影响，各项数据及限差计算是否完全正确，经检查合格并签名后及时进行数据处理。

3、监测数据处理及成果分析

检测之后，需要对监测成果及成果进行比较分析。对检查合格后数据进行平差计算，解算出各监测点的三维坐标，并与上一次及初次观测进行比较，得到相邻周期变形量和累计变形量，记录各次监测成果并将成果进行比较，由于篇幅有限，具体比较结果不在此赘述。

结 论

综合相邻周期变形、累计变形的分析，可以得出如下监测结论：

1、在现阶段监测期内，学生公寓1#楼及D栋学生宿舍布设的监测点相邻监测周期变形值及累计变形值均较小，未达到相关规范中判定为有变位的界限，两幢建筑物目前处于相对稳定状态。

2、在滑坡治理期内，滑坡体上监测点相邻监测周期变形值及累计变形值均相对较大，治理后H1、H2点变形量较小，说明治理后原滑坡体相对稳定。

参考文献

[1]杨柳.变形监测技术的发展与应用.《山西建筑》2008年26期

合肥地铁盾构施工变形监测分析 第12篇

由于合肥市属首次进行地铁建设, 无施工经验可循。鉴于此, 文章以合肥轨道交通1号线土建4标施工监测为课题背景, 通过分析研究合肥市代表性区域隧道盾构施工对邻近建筑物和构筑物的影响, 从而总结出合肥地区盾构施工对周边建筑物影响的变化趋势, 为今后合肥地区的地铁施工建设提供一定的参考依据。

一、工程概况

1.地理位置及工程规模

合肥市轨道交通1号线南一环站~太湖路站盾构区间, 地面道路宽度28~39m, 为双向六车道, 道路上方有马鞍山路高架, 规划道路红线60m。线路自南一环站出发以23‰和3‰的坡度下坡至K9+610 (联络通道旁) , 然后再以14.858‰和27‰的坡度上坡至太湖路站, 最终整个区间形成一个比较缓和的曲线坡。

隧道属于盾构法施工的圆形隧道, 左右两条单线隧道间隔的距离为11.14~19.81米, 隧道的最小曲率半径为650;整条线路的上层覆土厚度为10.9~19.6m。本区间左、右隧道分别采用1台盾构机, 盾构机始发井设在太湖路站北端, 盾构机由南向北掘进。

2.工程及水文地质

南一环站~ 太湖路站 ( 中心里程为K8+964.118~K10+623.799) 地面的自然标高大约在19.00~36.00m之间, 地貌为南淝河二级阶地。区间隧道主要穿越第四纪全新世冲洪积层 (Q3al+pl) 的粘土③层、粉土③2层、粉土④层和白垩纪基岩 (K) 的强风化砂质泥岩⑥3层等地层。

本单元勘察深度范围内主要赋存两层地下水, 分别为上层滞水 (一) 和弱承压水 (三) 。上层滞水 (一) 水位埋深0.45~6.00m, 水位标高15.40~29.70m。隧道在掘进过程中没有直接与上层滞水产生接触。另外弱承压水 (三) 的水头埋深在7.7~9.2m范围内, 其水头的标高为8.00~8.98m, 含水层主要为粉土③2层, 该层地下水仅在里程K9+300~K9+530分布。

3.地下管线分布

马鞍山路是合肥市的一条主干道, 下面的各种水、电、气管线分布复杂, 此次盾构机施工始发井及接收井所影响的市政管线均由车站工程负责实施改移。区间因结构埋深较大, 采用盾构法施工, 不会影响到市政管线, 但需在施工期间对其监测。

二、地铁隧道盾构施工监测分析

1.监测点的布置

(1) 地面沉降测点布设

根据规范要求, 在沿隧道轴线方向上每20m处设置一个横向监测断面, 在距太湖路车站基坑约100m距离内, 加密为每10m设置一个监测断。在横向方向上, 每个横断面上以左右两条隧道线路中心线处向两侧依次对称分布, 各监测点按照一定的间距布设。每个断面设置九个监测点, 由西往东依次标号为1~9号。

(2) 建筑物测点布设

由于该线路上方有高架桥和高层建筑, 必须要加强对建筑物的监测。根据规范和设计要求, 与区间净距在一倍盾构区间范围内的建 (构) 筑物, 在房屋四角布设监测点。高架桥测点一般布设在桥梁桥墩上, 每根桥桩应布设2个测点。

(3) 隧道收敛、拱顶沉降和隧道底隆起测点布设

根据规范和设计要求, 每10m设一断面。另外, 在始发端和到达端100m范围内, 每5m加密设置一处断面。在道路交叉口和建筑物附近20m范围内同样加密为5m一个断面。同一断面内包括收敛观测点、拱顶沉降测点和隧道底隆起测点。

2.监测结果分析

本文研究范围为太湖路和南一环两个地铁车站之间的隧道施工区间段, 区间线路长度1449.675m, 共设置52个地表沉降监测断面, 从南至北依次为DB-01至DB-52, 相邻两个断面之间另外设置两个线路中线沉降点。把整个区间分为G1~G6, 共6段, 分别是DB-01~DB-09, DB-09~DB-17, DB-17~DB-26, DB-26~DB-35, DB-35~DB-44, DB-44~DB-52。

限于文章篇幅, 仅以G1段为例进行说明。G1段起点为太湖路地铁站, 且该车站为盾构始发井。线路旁有两座重要的建筑, 分别是合家福超市建筑群和一座银行建筑。G1段线路示意图如图1。

(1) 周边地表的沉降监测分析

地表最大沉降值是施工中最为关心的控制指标之一, 盾构法隧道施工引起的地面沉降按时间先后可以分为5个阶段。该段区间所有断面的最大沉降量平均值为16.6mm, 其中沉降最大的断面为DB-03, 其3号点沉降值达到18.4mm, 见图2所示。该段最大沉降测点大部分为3号点, 即右线隧道上方地表;DB-04、DB-05DB-07断面最大沉降发生在7号测点上, 为左线隧道上方地表;DB-02断面最大沉降发生在6号测点上, 该点位于左右隧道线路的中间处地表。图3为断面DB-03沉降最大点沉降值变化历时图。

从监测结果可以看出, 在隧道附近的地表点沉降较大, 而在左右线隧道两边较远的地表点沉降较小。另外, 从沉降点历时曲线图可以看出, 在盾构刚到达该断面开始, 上层土体受到扰动, 原有的平衡状态被破坏, 土体发生下沉, 待到一段时间后, 土体达到了一个新的平衡状态, 地层沉降变形就会慢慢趋于稳定。

(2) 周边地表的沉降监测分析

图4所示是一号建筑与隧道的相对位置, 可以看出其建筑边界和隧道左线边界的距离非常近。通过监测发现, 在整个施工过程中, 1号建筑的沉降值是所有建筑物中最大的, 而又因为其距盾构始发井基坑的距离比较近, 所以容易出现危险。

图5是一号建筑所有沉降测点的沉降值随时间变化的历时图, 沉降监测点JC-01-05和JC-01-06是离隧道最近的两个点, 通过分析可以得到:随着隧道施工的进行, 在开始阶段大约在一周的时间内, 建筑物的沉降变化比较快, 且变化比较均匀。当盾构机继续向前推进, 直至逐渐远离建筑物附近时, 沉降量的增加速度变缓, 最终保持稳定状态。

另外, 比较JC-01-05、JC-01-06的沉降值和其他几个点的沉降值, 可以发现。JC-01-05、JC-01-06两个测点的最终沉降量比其他测点要大很多。说明离隧道较近的位置, 建筑物沉降也较大, 沉降增加的也较快, 是重点监测的位置。

(3) 隧道收敛监测分析

在每个断面上各设置有一个隧道收敛、隧道底隆起和拱顶沉降的监测点。图6是G1区间内隧道收敛值变化历时曲线。可以看出, 大多数断面处隧道在水平方向上发生了向隧道内的变形, 也有少数部分断面最终的变形是向隧道外的。从总体上看, 隧道在水平方向上, 先向隧道外变形, 之后再慢慢向隧道内变形, 变形范围均不是很大, 最终变形会趋于稳定。

当隧道管片安装完毕后, 由于土体和管片自身的变形。管片拱顶会产生一定的下沉, 即导致隧道在竖直方向上产生向隧道内的变形。经过长期的监测结果, 分析得出盾构施工过程中各隧道断面拱顶沉降变化规律, 绝大多数断面的隧道拱顶发生了一定的沉降, 也有少数断面发生了向外的变形。

在盾构施工的过程中, 隧道底会发生一定的向上变形。如果隆起值过大, 可能会造成仰拱、道床板开裂。在地铁运营过程中, 致使轨道几何尺寸不稳定和无节律失格, 影响列车运行舒适度, 还可能引起隧道底结构失稳并危及行车安全。经过长期的监测, 得到隧道开挖过程中各断面的隧道底隆起变化情况, 分析得到各断面的隧道底隆起变形历时曲线。可以看出, 绝大多数断面的隧道底部发生了一定的隆起, 也有少数断面发生了向外的变形。

三、结论

依托合肥轨道交通1号线某隧道施工段, 通过分析现场施工监测的结果, 得到以下规律:

1.地表沉降变形主要发生于盾构机刚通过该监测点起之后的两周左右, 之后逐渐趋于稳定。离隧道越远的地表沉降越小。所有地表沉降值均在安全范围内, 没有对周边地表产生较大破坏。

2.建筑物沉降的变化规律类似于地表沉降的变化规律, 盾构机接近该测点时, 变化比较大, 盾构机离开后就会慢慢趋于稳定。离隧道距离越近的建筑物, 其沉降值也越大。隧道周边的建筑物均在安全范围内。