變形測量概述 軍事工程測量學 二院一室孫現(xiàn)申 635306sunxianshen123 向同學們問好 變形測量概述 內容 一 稱謂 二 變形測量概念 二 變形測量概念 三 物體變形形式 四 變形測量的任務 五 變形測量的意義 七 變形測量的精度要求 八 變形測量的觀測周期 六 變形測量原理 九 參考點與參考網 十 變形測量的特點 十一 變形測量數(shù)據處理 十二 變形測量技術標準 十三 變形測量發(fā)展趨勢 一 稱謂 變形觀測deformationobservation 變形監(jiān)測deformationmonitoring 變形測量deformationsurvey或deformationmeasurement 變形測量概述 精密工程測量preciseengineeringsurvey精密工程測量是工程測量的現(xiàn)代發(fā)展和延伸 它以絕對測量精度達到毫米級 相對測量精度達到1 10 5 以先進的測量方法 儀器 和設備 在特殊條件下進行的測量工作 GB T15314 94精密工程測量規(guī)范3 1 變形測量的典型精度是絕對測量精度達到1mm或相對測量精度達到1 10 6 陳永奇 1998 二 變形測量概念 為獲取物體變形信息而進行的測量工作 用測量的手段研究物體的變形 對建筑物 構筑物及其地基或一定范圍內巖體及土體的位移 沉降 傾斜 撓度 裂縫等所進行的測量工作 工程測量基本術語標準7 1 1 變形測量概述 三 物體變形的形式 變形測量概述 變形測量概述 三 物體變形的形式 變形測量概述 三 物體變形的形式 變形測量概述 三 物體變形的形式 變形測量概述 三 物體變形的形式 變形測量概述 三 物體變形的形式 絕對變形 相對變形 位移 平面位移 的簡稱 沉降 垂直位移 的簡稱 傾斜 變化 純粹變形 如撓度變化等 注 位移 沉降 傾斜在物理學中稱為物體的機械運動 四 變形測量的任務 所研究的物體是否發(fā)生變形 若發(fā)生變形 變形多大 變形測量的任務是 應用各種測量手段 測定變形體之形狀 位置在時空域中的變化特征 并解釋其發(fā)生的原因 發(fā)生變形的原因是什么 變形測量概述 具體原因 而不是力學的概括 從產生的實際影響 而不能從哲學角度 從測量誤差中區(qū)分出來 進一步的發(fā)展 治理方案 五 變形測量的意義 關于物體的變形規(guī)律 人們已取得很多研究成果 但還不能滿足實際需要 這是變形測量存在的基礎 對物體變形規(guī)律認識的不足帶來的問題 設計的工程建筑物不是絕對安全 對物體變形規(guī)律需要繼續(xù)探索 變形測量概述 全球性的變形測量主要是研究地極移動 地球旋轉速度的變化以及地殼板塊的運動 區(qū)域性的變形測量用以研究地殼板塊范圍內變形狀態(tài)和板塊交界處地殼相對運動 局部性的變形測量主要是研究工程建筑物的沉陷 水平位移 撓度和傾斜 滑坡體的滑動以及采礦 采油和抽地下水等人為因素造成的局部地面變形 五 變形測量的意義 變形測量概述 安全監(jiān)測 主要是檢查各種工程建筑物 地質構造 工業(yè)構件等的穩(wěn)定性 以便及時發(fā)現(xiàn)問題和采取應對措施 是地震預報的首要工作 測量控制點穩(wěn)定性檢驗 科研 包括更好地理解變形的機理 驗證有關工程設計的理論 以及建立正確的預報變形的理論和方法 變形測量與政績工程和形象工程對立 六 變形測量原理 變形測量的基本方法是在變形體的變形特征處設置一些點 稱為目標點或變形點 監(jiān)測點 重復測算這些點的坐標 從點的坐標變化中獲取變形信息 變形測量概述 六 變形測量原理 其中 稱為沉降靈敏度 反映該系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)沉降的能力 變形測量概述 變形靈敏度 在一定置信水平和檢驗功效下 可發(fā)現(xiàn)的最小變形值 七 變形測量的精度要求 在上面的簡例中 可以看出 靈敏度與觀測精度直接相關 或者說 若規(guī)定了靈敏度 則可直接求出觀測的必要精度 變形測量概述 如果變形測量是為了確保建筑物的安全 使變形值不超過某一允許的數(shù)值 則其觀測值的誤差應小于變形允許值的1 10 1 20 如果是為了研究變形的過程 則其誤差應比上面這個數(shù)值小得多 小于變形允許值的1 20 1 100 甚至應采用目前測量手段和儀器所能達到的最高精度 FIG 1971 變形測量概述 七 變形測量的精度要求 變形測量概述 七 變形測量的精度要求 八 變形測量的觀測周期 就變形測量的性質來說 觀測周期越短越好 最好實現(xiàn)連續(xù)觀測 變形測量概述 變形測量重復觀測的時間間隔稱為觀測周期 也稱監(jiān)測周期 九 參考點與參考網 為了得到目標點的位置變化 需要一個穩(wěn)定的點作參考 稱參考點 變形測量概述 參考點必須穩(wěn)固 對平面來說 參考點不能水平移動 對高程來說 參考點不能升降 設立參考點的措施不外 遠離 和 深埋 遠離 參考點遠離變形體 使參考點在變形影響范圍之外 深埋 將參考點設立在基巖或深部穩(wěn)定土層上 如深埋雙金屬管標志和倒錘 九 參考點與參考網 但是 措施不是結論 注 參考點也稱為基準點 參考網也稱為基準網 變形測量概述 測量人靠數(shù)據說話 多個參考點形成參考網 對參考網進行重復觀測 參考網穩(wěn)定性判斷 平均間隙法 九 參考點與參考網 參考點對絕對變形信息至關重要 但對相對變形信息的求取卻無直接關系 變形測量概述 傾斜 變化 靈敏度 變形測量概述 九 參考點與參考網 撓度 變化 靈敏度 另外 實踐中還存在工作基點的概念 介于上兩者之間 在多數(shù)工程變形問題中 人們較多關心工程建筑物的相對變形 而對絕對變形信息僅作為了解性的參考資料 變形測量概述 九 參考點與參考網 一般來說 相對變形值的精度容易得到保證 但對大壩等工程物 絕對變形與相對變形具有同等重要的地位 十 變形測量的特點 變形與測量誤差的區(qū)分 測量數(shù)據的管理 相關知識的應用 變形測量概述 重復觀測 精度要求高 多種技術綜合應用 目標量是變形模型的參數(shù) 而不是點的坐標 變形網允許形虧 充分利用對變形規(guī)律的已有認識 十一 變形測量數(shù)據處理 粗差檢驗 變形物理解釋 方差估計 平差 變形幾何分析 變形分析 變形測量概述 十一 變形測量數(shù)據處理 變形分析的步驟 變形測量概述 函數(shù)式的求解與檢驗 將變形觀測結果匯總成表 展點成圖 如變形分布圖 變形過程圖等 為變形分析選配一個函數(shù)式 可通過對變形展點圖的觀察 回歸分析法 或基于對變形規(guī)律的物理認識 確定函數(shù)法 變形測量概述 十一 變形測量數(shù)據處理 變形測量概述 十一 變形測量數(shù)據處理 變形測量概述 十一 變形測量數(shù)據處理 變形測量概述 十一 變形測量數(shù)據處理 某區(qū)域地表下沉速率 擬合結果 這里需要研究的問題 變形測量概述 十一 變形測量數(shù)據處理 3 是否還有更好的模型 1 模型何來 2 該模型是否合適 參數(shù)過多或過少 參數(shù)是否統(tǒng)計顯著 十二 變形測量技術標準 中華人民共和國行業(yè)標準 JGJ T8 2007建筑變形測量規(guī)程 建設部2007 09 04發(fā)布 2008 03 01實施 北京 中國建筑工業(yè)出版社2007 中華人民共和國行業(yè)標準 YS5229 1996巖土工程監(jiān)測規(guī)范 有色金屬工業(yè)總公司1996 11 20發(fā)布 1997 05 01實施 北京 中國計劃出版社 1996 中華人民共和國國家標準 GB T15314 1994精密工程測量規(guī)范 S 國家技術監(jiān)督局1994 12 22發(fā)布 1995 10 01實施 北京 中國標準出版社1995 變形測量概述 十三 變形測量發(fā)展趨勢 遠程在線監(jiān)控或網絡監(jiān)控將在重大工程安全監(jiān)控管理中發(fā)揮巨大作用 變形測量概述 在測量技術方面 多種傳感器 數(shù)字近景攝影 測量機器人和GPS的應用 將極大促進實時 連續(xù) 高效 自動化 動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的建立 變形測量自動化將極大提高時空采樣率 這將為變形分析提供極豐富的數(shù)據信息 高度可靠 實用 先進的測量儀器和自動化系統(tǒng) 將在惡劣環(huán)境下長期穩(wěn)定可靠地運行 在變形分析方面 十三 變形測量發(fā)展趨勢 變形測量概述 變形幾何分析和物理解釋的綜合 變形非線性系統(tǒng)問題的研究將逐步展開 以知識庫 方法庫 數(shù)據庫和多媒體為主題的安全監(jiān)測專家系統(tǒng)的建立是未來發(fā)展的方向 數(shù)據處理與分析將向自動化 智能化 系統(tǒng)化 網絡化方向發(fā)展 時空模型和時頻分析 尤其是動態(tài)分析 將得到重點研究 數(shù)字信號處理技術 數(shù)據挖掘技術將發(fā)揮重要作用 對各種方法和模型的實用性研究將得到加強 變形測量系統(tǒng)軟件的開發(fā)不會局限于某一固定模式 變形分析新方法仍將不斷出現(xiàn) 由系統(tǒng)論 控制論 信息論 耗散結構論 協(xié)同學 突變論 分形與混沌動力學等所構成的系統(tǒng)科學和非線性科學將得到進一步應用 思考與練習 一 名詞解釋 變形測量 變形分析 相對變形 絕對變形 參考點 參考網 變形靈敏度 允許變形值 棄真概率 納偽概率 監(jiān)測周期 深埋雙金屬管水準標石 倒錘二 簡答題 變形測量的任務 變形測量的意義 FIG1971確定的變形測量精度要求 監(jiān)測周期 變形速率 觀測精度之間的關系 變形測量概述 三 計算題 在一長度為10m的條形基礎的兩端設置兩個觀測點 擬用水準測量的方法監(jiān)測該基礎的傾斜變化 欲發(fā)現(xiàn)1 1000的傾斜變化量 求兩觀測點間高差觀測的必要精度 為監(jiān)測某直線形大橋6個橋墩相對于2個橋臺的橫向位移 擬分別在2個橋臺設站用小角法測算各橋墩相對于2個橋臺連線的偏離值 然后取加權平均 已知相鄰墩臺間距均為100m 欲監(jiān)測的最小變形值為5mm 試求小角觀測的必要精度 對某高聳建筑物進行傾斜測量 在30 00 00 方向上測得的傾斜為 13 精度為 3 在90 00 00 方向上測得的傾斜為 16 精度為 2 試求該建筑物的實際傾斜方向 傾斜值及其精度 思考與練習 變形測量概述 相關文獻 蘇 M E 皮斯庫諾夫 建筑物變形觀測的作業(yè)方法 孔祥元等譯 吳翼麟校 北京 測繪出版社 1985 蘇 B H 甘申等 建筑物垂直位移的觀測與水準標石穩(wěn)定性分析 高士純等譯 寧津生校 北京 測繪出版社 1986 張正祿 黃全義 文鴻雁 鄧躍進等 工程的變形監(jiān)測分析與預報 北京 測繪出版社 2007 何秀鳳 變形監(jiān)測新方法及其應用 北京 科學出版社 2007 候建國 王騰軍 變形監(jiān)測理論與應用 北京 測繪出版社 2008 變形測量概述 相關文獻 朱建軍 賀躍光 曾卓喬 變形測量的理論與方法 長沙 中南大學出版社 2004 黃聲享 尹輝 蔣征 變形監(jiān)測數(shù)據處理 武漢 武漢大學出版社 2003 吳子安 工程建筑物變形觀測數(shù)據處理 北京 測繪出版社1989 陶本藻 汪曉慶 杜方 監(jiān)測網理論與應變分析方法 武漢 武漢測繪科技大學出版社1992 陳永奇 變形觀測數(shù)據處理 北京 測繪出版社 1988 陳永奇 吳子安 吳中如 變形監(jiān)測分析與預報 北京 測繪出版社 1998 變形測量概述 相關文獻 陶本藻 自由網平差與變形分析 北京 測繪出版社 1984 陶本藻 自由網平差與變形分析 武漢 武漢測繪科技大學出版社 2001 伊曉東 李保平 變形監(jiān)測技術與應用 鄭州 黃河水利出版社 2007 岳建平 田林亞 變形監(jiān)測技術與應用 北京 國防工業(yè)出版社 2007 林文介等 建筑物安全監(jiān)測必要精度模式確定 地殼形變與地震 Vol 18增刊2 1998 有關工程測量教材和會議論文集如 FIG等 變形測量概述 思考與練習 變形測量概述 變形測量 為獲取物體變形信息而進行的測量工作 變形測量 對建筑物 構筑物及其地基或一定范圍內巖體及土體的位移 沉降 傾斜 撓度 裂縫等所進行的測量工作 GB T50028 1996工程測量基本術語標準7 1 1 變形分析 根據變形觀測資料 通過計算確定變形的大小和方向 分析變形值與變形因素的關系 找出變形規(guī)律和原因 判斷變形的影響 并作出變形預報等工作的總稱 GB T5022896 7 3 26 工程測量基本術語標準 北京 中國計劃出版社 變形靈敏度 在一定置信水平和檢驗功效下 測量系統(tǒng)可發(fā)現(xiàn)的最小變形值 反映系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)變形的能力 變形允許值 建筑設計規(guī)范中規(guī)定的變形限值 思考與練習 變形測量概述 變形測量的任務 應用各種測量手段 測定變形體之形狀 位置在時空域中的變化特征 并解釋其發(fā)生的原因 變形測量的意義 工程意義是安全監(jiān)測 主要是檢查各種工程建筑物 地質構造 工業(yè)構件等的穩(wěn)定性 以便及時發(fā)現(xiàn)問題和采取應對措施 科學意義包括更好地理解變形的機理 驗證有關工程設計的理論 以及建立正確的預報變形的理論和方法 FIG1971確定的變形測量精度要求 如果變形測量是為了確保建筑物的安全 使變形值不超過某一允許的數(shù)值 則其觀測值的誤差應小于變形允許值的1 10 1 20 如果是為了研究變形的過程 則其誤差應比上面這個數(shù)值小得多 小于變形允許值的1 20 1 100 甚至應采用目前測量手段和儀器所能達到的最高精度 思考與練習 變形測量概述 監(jiān)測周期 變形速率 觀測精度之間的關系 題 在一長度為10m的條形基礎的兩端設置兩個觀測點 擬用水準測量的方法監(jiān)測該基礎的傾斜變化 欲發(fā)現(xiàn)1 1000的傾斜變化量 求兩觀測點間高差觀測的必要精度 解 傾斜度的計算公式為i h L 其中h為兩個觀測點間的高差 L為兩個觀測點間的距離 在本題中可取 L 10m 因此 有中誤差關系mi mh L 又 傾斜變化量等于兩期傾斜量之差 故其中誤差為 欲發(fā)現(xiàn)1 1000的傾斜變化量 則須使2m i 1 1000 亦即 從而 此即兩觀測點間高差觀測的必要精度 題 為監(jiān)測某直線形大橋6個橋墩相對于