1、,變形監(jiān)測與數(shù)據(jù)處理,第三章水平位移監(jiān)測技術,1,精制知識,主要內(nèi)容,第五章水平位移監(jiān)測技術,概述 交會法觀測 精密導線測量 全站儀觀測 視準線測量 引張線測量 垂線測量 激光準直測量,2,精制知識,1.1水平位移觀測的內(nèi)容,第一節(jié)概述,建筑物水平位移觀測包括位于特殊性土地區(qū)的建筑物地基基礎水平位移觀測、受高層建筑基礎施工影響的建筑物及工程設施水平位移觀測以及擋土墻、大面積堆載等工程中所需的地基土深層側(cè)向位移觀測等，應測定在規(guī)定平面位置上隨時間變化的位移量和位移速度。,3,精制知識,1.2水平位移產(chǎn)生的原因,第一節(jié)概述,產(chǎn)生水平位移的原因主要是建筑物及其基礎受到水平應力的影響而產(chǎn)生的地基的水平

2、移動。,4,精制知識,1.3水平位移觀測的意義,第一節(jié)概述,適時監(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)實際情況采取適當?shù)募庸檀胧?5,精制知識,1.4 水平位移觀測基本原理,第1節(jié)概述,設建筑物某個點在第k次觀測周期所得相應坐標為Xk、Yk，該點的原始坐標為X0、Y0，則該點的水平位移為：,某一時間段（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觀測周期相隔時間內(nèi)，觀測點的平均變形速度等于：,若t時間段以月份或年份數(shù)表示時，則v均為月平均變化速度或年平均變化速度。,6,精制知識,1.5 測點布設（1）,第1節(jié)概述,建筑物水平位移監(jiān)測的測點宜按兩個層次布設

3、，即由控制點組成控制網(wǎng)、由觀測點及所聯(lián)測的控制點組成擴展網(wǎng)； 對于單個建筑物上部或構(gòu)件的位移監(jiān)測，可將控制點連同觀測點按單一層次布設。,7,精制知識,1.5 測點布設（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)和導線網(wǎng)等形式，擴展網(wǎng)和單一層次布網(wǎng)有角度交會、邊長交會、邊角交會、基準線和附合導線等形式。各種布網(wǎng)均應考慮網(wǎng)形強度，長短邊不宜懸殊過大。 為保證變形監(jiān)測的準確可靠，每一測區(qū)的基準點不應少于2個，每一測區(qū)的工作基點亦不應少于2個?；鶞庶c、工作基點應根據(jù)實際情況構(gòu)成一定的網(wǎng)形，并按規(guī)范規(guī)定的精度定期進行檢測。,8,精制知識,1.6 控制點的型式及埋設要求,第1節(jié)概述,對特級、一級

4、及有需要的二級、三級位移觀測的控制點，應建造觀測墩或埋設專門觀測標石，并應根據(jù)使用儀器和照準標志的類型，顧及觀測精度要求，配備強制對中裝置。 用于位移監(jiān)測的基準點（控制點）應穩(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（觀測點）應與變形體密切結(jié)合，且能代表該部位變形體的變形特征。,9,精制知識,第1節(jié)概述,強制對中裝置,10,精制知識,觀測墩澆筑,第1節(jié)概述,11,精制知識,觀測墩形式,第1節(jié)概述,12,精制知識,第1節(jié)概述,水平位移監(jiān)測基準點,13,精制知識,第1節(jié)概述,固定式照準牌,14,精制知識,1.7 常用方法,第1節(jié)概述,水平位移觀測方法的選用,15,精制知識,

5、控制網(wǎng),第1節(jié)概述,16,精制知識,1.8 觀測周期,第1節(jié)概述,水平位移觀測的周期，對于不良地基土地區(qū)的觀測，可與一并進行的沉降觀測協(xié)調(diào)考慮確定；對于受基礎施工影響的位移觀測，應按施工進度的需要確定，可逐日或隔數(shù)日觀測一次，直至施工結(jié)束；對于土體內(nèi)部側(cè)向位移觀測，應視變形情況和工程進展而定。,17,精制知識,1.9 提交成果,第1節(jié)概述,（ 1）水平位移觀測點位布置圖；（2）觀測成果表；（3）水平位移曲線圖；（4）地基土深層側(cè)向位移圖（視需要提交）；（5）當基礎的水平位移與沉降同時觀測時，可選 擇典型剖面，繪制兩者的關系曲線；（6）觀測成果分析資料。,18,精制知識,2.1交會法觀測概述,第

6、二節(jié)交會法觀測,原理:交會法是利用2個或3個已知坐標的工作基點，測定位移標點的坐標變化，從而確定其變形情況的一種測量方法。 優(yōu)點:該方法具有觀測方便、測量費用低、不需要特殊儀器等優(yōu)點，特別適用于人難以到達的變形體的監(jiān)測工作，如：滑坡體、懸崖、壩坡、塔頂、煙囪等。 缺點: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。 主要包括:測角交會、測邊交會和后方交會三種方法。,19,精制知識,第二節(jié)交會法觀測,20,精制知識,第2節(jié)交會法觀測,在進行交會法觀測時，首先應設置工作基點。工作基點應盡量選在地質(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。 工作基點應定期與基準點聯(lián)

7、測，校核其是否發(fā)生變動。工作基點上應設強制對中裝置，以減小儀器對中誤差的影響。,2.2 注意事項,21,精制知識,第2節(jié)交會法觀測,工作基點到位移監(jiān)測點的邊長不能相差太大，應大致相等，且與監(jiān)測點大致同高，以免視線傾角過大，影響測量的精度。 為減小大氣折光的影響，交會邊的視線應離地面或障礙物在1.2m以上，并應盡量避免視線貼近水面。 在利用邊長交會法時，還應避免周圍強磁場的干擾影響。,2.2 注意事項(續(xù)),22,精制知識,測角交會法,第2節(jié)交會法觀測,采用測角交會法時，交會角最好接近90，若條件限制，也可設計在60120之間。 工作基點到測點的距離，一般不宜大于300m，當采用三方向交會時，可

8、適當放寬要求。,2.3 測角交會法,23,精制知識,測角交會誤差橢圓,第2節(jié)交會法觀測,24,精制知識,2.4 測邊交會法,第2節(jié)交會法觀測,在使用該法時應注意下列幾點： 角通常應保持在60至120之間； 測距要仔細，以減小測邊中誤差ma和mb； 交會邊長度a和b應力求相等，且一般不宜大于600m,25,精制知識,2.5 后方交會法,第2節(jié)交會法觀測,在實際測量過程中，還應注意工作基點和監(jiān)測點不能在同一個圓周上（危險圓），應至少離開危險圓周半徑的20%。,26,精制知識,27,精制知識,3精密導線測量,第六章水平位移監(jiān)測技術,精密導線法是監(jiān)測曲線形建筑物（如拱壩等）水平位移的重要方法。 按照其

9、觀測原理的不同，又可分為精密邊角導線法和精密弦矢導線法。 弦矢導線法是根據(jù)導線邊長變化和矢距變化的觀測值來求得監(jiān)測點的實際變形量。 邊角導線法則是根據(jù)導線邊長變化和導線的轉(zhuǎn)折角觀測值來計算監(jiān)測點的變形量。 由于導線的兩個端點之間不通視，無法進行方位角連測，故一般需設計倒垂線控制和校核端點的位移。,28,精制知識,邊角導線（1）,第3節(jié)精密導線測量,邊角導線的轉(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行丈量，也可利用高精度的光電測距儀進行測距。 觀測前，應按規(guī)范的有關規(guī)定檢查儀器，在洞室和廊道中觀測時，應封閉通風口以保持空氣平穩(wěn)，觀測的照明設備應采用冷光照明，以減少折光誤差。

10、 觀測時，需分別觀測導線點標志的左右側(cè)角各一個測回，并獨立進行兩次觀測，取兩次讀數(shù)中值為該方向觀測值。 邊角導線的系長一般不宜大于320m，邊數(shù)不宜多于20條，同時要求相鄰兩導線邊的長度不宜相差過大。,29,精制知識,第3節(jié)精密導線測量,邊角導線（2）,30,精制知識,弦矢導線（1）,第3節(jié)精密導線測量,弦矢導線法是根據(jù)重復進行K次導線邊長變化值和矢距變化值的觀測來求得變形體的實際變形量。 弦矢導線法矢距測量系統(tǒng)是以弦線在矢距尺上的投影為基準,用測微儀測量出零點差和變化值。 首測矢距時需測定兩組數(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),以及微型標志中點(即導線點)與矢

11、距尺零點之差值。 復測矢距時僅需讀取弦線在矢距因瓦尺上的垂直投影讀數(shù)。,31,精制知識,第3節(jié)精密導線測量,弦矢導線（2）,弦矢導線的全長不宜大于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，導線長應適當縮短，邊數(shù)應適當減少； 若矢距量測精度較高，邊長也可適當放長。 此法的關鍵是提高三角形（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)平裝置等設備。,32,精制知識,第3節(jié)精密導線測量,弦矢導線（3）,33,精制知識,第3節(jié)精密導線測量,弦矢導線（4）,34,精制知識,4全站儀觀測,第六章水平位移監(jiān)測技術,全站儀又稱全站型電子速測儀，是一種兼有電子測距、電

12、子測角、計算和數(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、計算和存儲，并能與外圍設備自動交換信息的多功能測量儀器。 全站儀架設在已知點上，只要輸入測站點、后視點的坐標，瞄準后視點定向，按下反算方位角鍵，則儀器自動將測站與后視的方位角設置在該方向上。然后，瞄準待測目標，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)計算待測點的三維坐標。,35,精制知識,坐標測量原理,第4節(jié)全站儀觀測,36,精制知識,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)主要由測量機器人、基點

13、、參考點、目標點組成，可實現(xiàn)全天候的無人值守。 監(jiān)測前首先依據(jù)目標點及參考點的分布情況，合理安置TCA2003測量機器人。 要求具有良好的通視條件，一般應選擇在穩(wěn)定處，使所有目標點與全站儀的距離均在設置的觀測范圍內(nèi)，且避免同一方向上由兩個監(jiān)測點，給全站儀的目標識別帶來困難。 為了儀器的防護、保溫等需要，并保證通視良好，應專門設計、建造監(jiān)測站房。,37,精制知識,第4節(jié)全站儀觀測,TCA2003自動監(jiān)測系統(tǒng)（2）,參考點（三維坐標已知）應位于變形區(qū)以外，選擇適當?shù)姆€(wěn)定的基準點，用以在監(jiān)測變形點之前檢測基點位置的變化，以保證監(jiān)測結(jié)果的有效性，點上放置正對基站的單棱鏡。 參考點要求覆蓋整個變形區(qū)域。

14、 參考系除了為極坐標系統(tǒng)提供方位外，更重要的是為系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理時的距離及高差差分計算提供基準。 根據(jù)需要，在變形體上選擇若干變形監(jiān)測點，這些監(jiān)測點均勻分布在變形體上，到基點的距離應大致相等，且互不阻擋。每個監(jiān)測點上安置有對準監(jiān)測站的反射單棱鏡。,38,精制知識,第4節(jié)全站儀觀測,Leica TCA2003 全站儀,39,精制知識,第4節(jié)全站儀觀測,測量機器人變形監(jiān)測系統(tǒng),40,精制知識,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，為進一步提高精度，減弱誤差的影響，應用差分處理是一種有效的方法。 自動極坐標差分處理的基本原理是：每一個測量周期均按極坐標的方法測量工作基點和變形測點的斜距、

15、水平角和垂直角，將監(jiān)測站點至具有氣象條件代表性參照的工作基點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，并且工作基點均埋設在基巖上，可以認為工作基點是穩(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。,41,精制知識,距離的差分改正,由于監(jiān)測站和工作基點建立在基巖上，可以認為它們之間的距離是穩(wěn)定不變的。兩者間的差異可以認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斜距為：,為了保證距離氣象改正比例系數(shù)的可靠性和準確性，實際測量工作中，應取2個以上基準點測定的距離氣象改正比例系數(shù)的中數(shù)，用于變形點距離測量的差分氣

16、象改正。,第4節(jié)全站儀觀測,42,精制知識,球氣差的改正,某一時刻測得監(jiān)測站與工作基點間的三角高差為：,根據(jù)下式可求出球氣差改正系數(shù)c ：,變形點與監(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,43,精制知識,方位角的差分改正,在變形點每周期的方位角測量值中，實時加入由同期基準點求得的改正值，可準確求得變形點的方位角,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，故可把工作基點第一次測量的方位角作為基準方位角，其它周期對工作基點測量的方位角與基準方位角相比，有一差異：,44,精

17、制知識,5 視準線測量,第六章水平位移監(jiān)測技術,視準線法是基準線法測量的方法之一，它是利用經(jīng)緯儀或視準儀的視準軸構(gòu)成基準線，通過該基準線的鉛垂面作為基準面，并以此鉛垂面為標準，測定其他觀測點相對于該鉛垂面的水平位移量的一種方法。 為保證基準線的穩(wěn)定，必須在視準線的兩端設置基準點或工作基點。 視準線法所用設備普通，操作簡便，費用少，是一種應用較廣的觀測方法。 該方法同樣受多種因素的影響，如：照準精度、大氣折光等，操作不當時，誤差不容易控制，精度會受到明顯的影響。,45,精制知識,第5節(jié)視準線測量,視準線觀測原理及觀測點的布設,46,精制知識,視準線的布置（1）,第5節(jié)視準線測量,視準線一般分三級

18、布點，即基準點、工作基點和觀測點，當條件允許時，也可將基準點和工作基點合并布設。 視準線的兩個基點必須穩(wěn)定可靠，即應選擇在較穩(wěn)定的區(qū)域，并具備有高一級的基準點經(jīng)常檢核的條件，且便于安置儀器和觀測。 各觀測點基本位于視準基面上，且與被檢核的建筑部位牢固地成為一體。 整條視準線離各種障礙物需有一定距離，以減弱旁折光的影響。,47,精制知識,第5節(jié)視準線測量,工作基點（端點）和觀測點應澆筑混凝土觀測墩，埋設強制對中底座。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)。 位移標點的標墩應與變形體連結(jié)，從表面以下0.30.4m處

19、起澆筑。其頂部也應埋設強制對中設備，常常還在位移標點的基腳或頂部設銅質(zhì)標志，兼作垂直位移的標點。 視準線的長度一般不應超過300m，當視線超過300m時，應分段觀測，即在中間設置工作基點，先觀測工作基點的位移量，再分段觀測各觀測點的位移量，最后將各位移量化算到統(tǒng)一的基準下。,視準線的布置（2）,48,精制知識,第5節(jié)視準線測量,觀測使用的照準標牌圖案應簡單、清晰、有足夠的反差、成中心對稱，這對提高視準線觀測精度有重要影響。 覘標分為固定硯標和活動覘標。前者是安置在工作基點上，供經(jīng)緯儀瞄準構(gòu)成視準線用；后者是安置在位移標點上，供經(jīng)緯儀瞄準以測定位移標點的偏離值用。,視準線的布置（3）,49,精制

20、知識,小角法測量 （1）,第5節(jié)視準線測量,50,精制知識,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)視準線測量,若在待測點i上觀測，則：,小角法測量 （2）,51,精制知識,第5節(jié)視準線測量,活動覘牌,52,精制知識,活動覘牌法觀測時，在A點設置經(jīng)緯儀，瞄準B點后固定照準部不動。 在欲測點上放置活動覘牌，由A點觀測人員指揮，B點操作員旋動活動覘牌，使覘牌標志中心嚴格與視準線重合。 讀取活動覘牌的讀數(shù)，并與覘牌的零位值相減，就獲得待測點偏離AB基準線的偏移值。 轉(zhuǎn)動覘牌微動螺旋重新瞄準，再次讀數(shù)，如此共進行24次，取其讀數(shù)的平均值作為上半測回的成果 倒轉(zhuǎn)望遠鏡，按上述方法測下半測回，

21、取上下兩半測回讀數(shù)的平均值為一測回的成果。,第5節(jié)視準線測量,活動覘牌法測量,53,精制知識,活動覘牌法觀測的步驟,第5節(jié)視準線測量,視準線端點架設好經(jīng)緯儀，在另一端點安置固定覘牌，經(jīng)緯儀嚴格照準固定覘牌中心，并固定儀器。 觀測點上架好活動覘牌，經(jīng)緯儀盤左位置，由觀測員指揮點上操作員，旋動覘牌中心線嚴格與視準線重合，讀取測微器讀數(shù)。操作員反方向?qū)牖顒右椗?，使其中心線嚴格與視準線重合，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，重新嚴格照準B點覘牌，再重復盤左操作步驟，完成一測回的觀測工作。 第二測回開始，儀器應重新整平。根據(jù)需要，每個觀測點需測量24個測回。 一般說來，當用DJ1

22、型經(jīng)緯儀觀測，測距在300m以內(nèi)時，可測23測回，其測回差不得大于3mm，否則應重測。,54,精制知識,6引張線測量,所謂引張線，就是在兩個工作基點間拉緊一根不銹鋼絲而建立的一條基準線。以此基準線對設置在建筑上的變形監(jiān)測點進行偏離量的監(jiān)測，從而可求得各測點水平位移。 引張線法是精密基準線測量的主要方法之一，廣泛應用于各種工程測量。 前蘇聯(lián)較早將其應用于大壩水平位移觀測，20世紀60年代該方法引入國內(nèi)，并在我國大壩安全監(jiān)測領域得到了廣泛的應用。,第六章水平位移監(jiān)測技術,55,精制知識,在直線形建筑物中用引張線方法測量水平位移，因其設備簡單，測量方便，速度快，精度高，成本低，在我國得到了廣泛的應用

23、，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備后，可克服觀測時間長、勞動強度大等不利因素，進一步發(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。隨著自動化技術的發(fā)展，國內(nèi)已有步進電機光電跟蹤式引張線儀、電容感應式引張線儀、CCD式引張線儀，以及電磁感應式引張線儀等。,第6節(jié)引張線測量,引張線測量,56,精制知識,有浮托引張線,主要包括端點裝置、測點裝置、測線及其保護管。 端點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后的位置保持不

24、變，定位卡的“V”形槽槽底應水平，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，應使滑輪槽的方向及高度與定位卡的“V”形槽一致。 重錘的大小應根據(jù)測線的長度確定，引張線長度在200m600m時，一般采用40kg80kg的重錘張拉。,第6節(jié)引張線測量,57,精制知識,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保護管,引張線加力端結(jié)構(gòu),第6節(jié)引張線測量,58,精制知識,測點裝置,有浮脫引張線的測點裝置包括水箱、浮船、讀數(shù)尺、底盤和測點保護箱。 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。 水箱的長、寬、高為浮船的1.5

25、2倍，水箱水面應有足夠的調(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)水箱中應采用防凍液。 讀數(shù)尺的長度應大于位移量的變幅，一般不小于50mm，同一條引張線的讀數(shù)尺零方向必須一致，一般將零點安裝在下游側(cè)，尺面應保持水平，尺的分劃線應平行于測線，尺的位置應根據(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,59,精制知識,測點裝置示意圖,第6節(jié)引張線測量,60,精制知識,測線一般采用0.81.2mm的不銹鋼絲，要求表面光滑，粗細均勻，抗拉強度大。 為了防風及保護測線，通常用把測線套在保護管內(nèi)。保護管的管徑應大于位移量的23倍，并在管中呈自由狀態(tài)，以前主要用鋼管，現(xiàn)在大多用PVC管。

26、保護管安裝時，宜使測線位于保護管中心，至少須保證測線在管內(nèi)有足夠的活動范圍，保護管和測點保護箱應封閉防風。,第6節(jié)引張線測量,測線,61,精制知識,引張線觀測步驟,檢查整條引張線各處有無障礙，設備是否完好； 在兩端點處同時小心地懸掛重錘，張緊鋼絲，利用夾線裝置將鋼絲夾緊，使引張線在端點處固定； 對每個水箱加水，使鋼絲離開不銹鋼標尺面0.3mm0.5mm，同時檢查各觀測箱，不使水箱邊緣或讀數(shù)標尺接觸鋼絲，浮船應處于自由浮動狀態(tài)； 采用讀數(shù)顯微鏡觀測時，先用目視讀取標尺上的讀數(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，不能直接讀出鋼絲中心線對應的數(shù)值，所以必須讀取鋼絲左右兩邊對應于不

27、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，每次觀測應進行三測回，三測回的互差應小于0.2mm，測回間應輕微撥動中部測點處的浮船，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,62,精制知識,設引張線第i個監(jiān)測點的首次的讀數(shù)為L0，本次觀測的讀數(shù)為L，若不考慮端點的位移，則觀測點的位移值為：,第6節(jié)引張線測量,原理,63,精制知識,端點位移改正,第6節(jié)引張線測量,64,精制知識,無浮托引張線,隨著大壩安全監(jiān)測自動化程度的不斷提高，引張線觀測技術也由人工觀測向自動化觀測的方向發(fā)展。 在實現(xiàn)引張線自動觀測時，目前

28、大多數(shù)情況是在浮托引張線法的基礎上增加自動測讀設備，形成引張線自動觀測系統(tǒng)。,第6節(jié)引張線測量,65,精制知識,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行撥動的程序要求，不能有效地檢驗和消除浮托裝置所引起的測線復位誤差； 浮液長期不進行更換，浮液被污染或變質(zhì)，增加了對浮船的阻力，增大了測線的復位誤差。,第6節(jié)引張線測量,66,精制知識,無浮托引張線,第6節(jié)引張線測量,67,精制知識,觀測設備,無浮托引張線其觀測原理與有浮托的基本相同，但它的設備較為簡單。 引張線的一端固定在端點上，另一端通過滑輪懸掛一重錘將

29、引張線拉直，取消了各測點的水箱和浮船等裝置，在各測點上只安裝讀數(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，從而算出測點的位移值。,第6節(jié)引張線測量,68,精制知識,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的讀數(shù)尺上讀數(shù)，亦可在各測點上安裝光電引張線儀進行遙測。 由于它不需到現(xiàn)場調(diào)節(jié)各測點的水位，測點的障礙物也較少，不僅節(jié)約大量時間，且其穩(wěn)定性和可靠性都高于有浮托的引張線，可以實現(xiàn)引張線觀測的全自動化。,第6節(jié)引張線測量,69,精制知識,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方面。 觀測誤差與所用的觀測儀器

30、、作業(yè)方法、觀測人員的熟練程度等因素有關。 除測點觀測誤差外，還取決于它的復位誤差。 在引張線觀測時，由于風的作用，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，應關閉廊道及通風口門，觀測點保護箱應蓋嚴。,第6節(jié)引張線測量,70,精制知識,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動監(jiān)測、撓度監(jiān)測，或用作水平位移的基準點。,第六章水平位移監(jiān)測技術,71,精制知識,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,72,精制知識,正垂線系統(tǒng)結(jié)構(gòu),正垂線裝置的主要部件包括：

31、懸線設備、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,73,精制知識,正垂線裝置（1）,第7節(jié)垂線測量,74,精制知識,在變形監(jiān)測中，正垂線應設置保護管，其目的一方面可保護垂線不受損壞，另一方面可防止風力的影響，提高垂線觀測值的精度。 在條件良好的環(huán)境中，也可不加保護管，例如，重力拱壩的垂線可設置在專門設計的豎井內(nèi)。,正垂線裝置（2）,第7節(jié)垂線測量,75,精制知識,正垂線觀測方法（1）,正垂線的觀測方法有多點觀測法和多

32、點夾線法兩種。 多點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，以坐標儀或遙測裝置測定各觀測點與此垂線的相對位移值。 多點夾線法是將垂線坐標儀設置在垂線底部的觀測墩上，而在各測點處埋設活動線夾，測量時，可自上而下依次在各測點上用活動線夾夾住垂線，同時在觀測墩上用垂線坐標儀讀取各測點對應的垂線讀數(shù)。 多點夾線法適用于各觀測點位移變化范圍不大的情況。,第7節(jié)垂線測量,76,精制知識,在大壩變形監(jiān)測中，采用多點夾線法觀測時，一般須觀測兩個測回，每測回中應兩次照準垂線讀數(shù)，其限差為0.3mm，兩測回間的互差不得大于0.3mm。 多點夾線法僅需一臺坐標儀且不必搬動儀器，但由于觀測點上均需多次夾

33、住垂線，易使垂線受損，并且活動線夾質(zhì)量較差時，會增加觀測的誤差，同時，多點夾線法每次需人工進行夾線操作，工作效率較低，不利于監(jiān)測的自動化。 多點觀測法可在每個測點上設置坐標儀，有利于監(jiān)測的自動化，但相應的系統(tǒng)造價也提高了。,正垂線觀測方法（2）,第7節(jié)垂線測量,77,精制知識,正垂線誤差分析,正垂線觀測中的誤差主要有夾線誤差、照準誤差、讀數(shù)誤差、對中誤差、垂線儀的零位漂移和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，進行正垂線測量精度的統(tǒng)計分析。 坐標儀的零位漂移誤差是垂線測量中的一項重要誤差，其變化比較復雜，且變化量也比

34、較大，因此，在每次測量前后，都應該對垂線坐標儀的零位進行檢測。,第7節(jié)垂線測量,78,精制知識,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)定的基準線。,第7節(jié)垂線測量,79,精制知識,倒垂線浮托裝置,第7節(jié)垂線測量,80,精制知識,倒垂線鉆孔的保護管（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，因此各段鋼管間應該用管接頭緊密相連，以防止

35、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該用水泥沙漿填滿。,鉆孔及保護管,第7節(jié)垂線測量,81,精制知識,浮托裝置,浮托裝置是用來拉緊固定在孔底錨塊上的鋼絲并使鋼絲位于鉛垂線上的設備。 浮體組一般采用恒定浮力式，浮子的浮力應根據(jù)倒垂線的測線的長度確定。 浮體安裝前必須進行調(diào)整實驗，以保證浮體產(chǎn)生的拉力在鋼絲允許的拉應力范圍內(nèi)。 浮體不能產(chǎn)生偏心，合力點要穩(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,8

36、2,精制知識,孔底錨塊,孔底錨塊需埋設于基巖的一定深度處。 目前對于倒垂錨塊設置的深度尚無統(tǒng)一標準，有些設置于基巖下20m30m深，也有些設置于50m80m深處。 在大壩變形監(jiān)測中，倒垂錨塊設置的一般原則是，把錨塊埋設于理論計算的壩體壓應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,83,精制知識,測線,測線應采用強度較高的不銹鋼絲或不銹銦瓦絲； 其直徑的選擇應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、抗拉強度高。,第7節(jié)垂線測量,84,精制知識,倒垂觀測墩,倒垂觀測墩面應埋設有強制對中底盤，供安置垂線觀測儀。 為了利于多種變形

37、監(jiān)測系統(tǒng)的聯(lián)系，倒垂最好能設置于工作基點觀測墩上。 如果因條件有限，兩者不能設置在一起，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)一的基準中，利于資料的分析和處理。,第7節(jié)垂線測量,85,精制知識,倒垂線的觀測,倒垂線觀測前，應首先檢查鋼絲是否有足夠的張力，浮體有無與浮桶壁相接觸。若浮體與浮桶相接觸，應把浮桶稍微移動直到兩者脫離接觸為止。待鋼絲靜止后，用坐標儀進行觀測。 在大壩變形監(jiān)測中，倒垂線一般要求精確觀測三測回，每測回中，應使儀器從正、反兩個方向?qū)攵諟输摻z，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

38、7節(jié)垂線測量,86,精制知識,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。 從倒垂設備本身的誤差而言，主要有垂線擺動后的復位誤差、浮力變化產(chǎn)生的誤差、浮體合力點變動而帶來的誤差。 倒垂測量中，還會因儀器的對中、調(diào)平、讀數(shù)和零位漂移等因素使測量結(jié)果產(chǎn)生誤差。 通常認為，倒垂線測量的精度可以達到0.1mm0.3mm。,第7節(jié)垂線測量,87,精制知識,8激光準直測量,第六章水平位移監(jiān)測技術,激光準直測量按照其測量原理可分為直接測量和衍射法準直測量兩種，按照其測量環(huán)境可分為大氣激光準直和真空激光準直。 在大氣條件下，激光準直的精度一般為10-510

39、-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，激光準直的精度可達10-710-8 ，其精度較大氣激光準直有明顯的提高，但其工程的造價和系統(tǒng)的維護費用也相應的提高。 目前，在水利工程的變形監(jiān)測中，主要采用衍射法激光準直測量。,88,精制知識,波帶板大氣激光準直系統(tǒng),波帶板大氣激光準直系統(tǒng)主要由激光器點光源、波帶板和接收靶三部分組成。,第8節(jié)激光準直測量,89,精制知識,激光器點光源,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)，形成近似的點光源，照射至波帶板，針孔光闌的中心即為固定工作基點的中心。,90,精制知識,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亮點（圓形波帶板）或十字亮線（方形波帶板），它相當于一個光學透鏡。,第8節(jié)激光準直測量,91,精制知識,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行自動跟蹤接收。,第8節(jié)激光準直測量,92,精制知識,工作原理,采用波帶板激光準直法觀測水平位移，是將激光器和接收靶分別安置在兩端固定工作基點上，波帶板安置在位移標點上，并要求點光源、波帶板中心和接收靶中心三點基本上同在一高度上，這在埋設工作基點和位移