第十章垂直位移與水平位移觀測

工程測量學.第十章第一講第十章垂直位移與水平位移觀測§10-1.垂直位移監(jiān)測網(wǎng)布設(shè)及觀測標志§10-2.垂直位移觀測§10-3.地面傾斜測量§10-4.水平位移觀測網(wǎng)及觀測標志§10-5.水平位移測量技術(shù)概述§10-6.視準線法測量水平位移§10-7.激光準直測量§10-8.引張線法測量水平位移§10-9.建筑物主體傾斜和撓度測量§10-10.裂縫測量工程測量學.第十章第一講垂直位移觀測中的水準基點、觀測點的標志構(gòu)造與埋設(shè)，傾斜觀測，液體靜力水準測量，水準點穩(wěn)定性的檢驗和分析。水平位移觀測中基準線法測定水平位移，視準線觀測的精度估算，激光準直，引張線法測量水平位移，建筑物主體傾斜和撓度測量以及裂縫測量等。工程測量學.第十章第一講地面和建筑物的位移包括垂直位移和水平位移兩種。地面垂直位移指地表面的沉降或上升，水平位移指地表面在水平方向上的移動，出現(xiàn)位移的原因除了地殼本身的運動外，主要還有人類的各種生產(chǎn)活動和建設(shè)施工的原因。進行地面垂直位移和水平位移觀測，掌握地面移動和變形的規(guī)律，采取必要的預報及防治措施，以保障安全生產(chǎn)和人們的正常生活，達到預測和防治或減輕自然災害和工程災害的目的。工程測量學.第十章第一講§10-1.垂直位移監(jiān)測網(wǎng)布設(shè)及觀測標志建筑物垂直位移觀測是測定基礎(chǔ)和建筑物本身在垂直方向上的位移。建筑物垂直位移觀測應(yīng)該在基坑開挖之前進行，并且貫穿于整個施工過程中，而且延續(xù)到建成后若干年，直至沉降現(xiàn)象基本停止為止。地面垂直位移觀測也是要在地面開始移動之前進行首次觀測，然后在移動過程中定期進行觀測，直至地面移動基本停止，地表面開始趨于穩(wěn)定為止。工程測量學.第十章第一講一、垂直位移監(jiān)測網(wǎng)布設(shè)垂直位移測量通常采用水準測量的方法，多次重復測定埋設(shè)在移動區(qū)或變形體上的觀測點相對于基準點的高差隨時間的變化量。建筑物的垂直位移測量包括基礎(chǔ)的沉陷觀測與建筑物本身的變形觀測。工程測量學.第十章第一講對于工業(yè)與民用建筑物，通常在其4個角點、中點、轉(zhuǎn)角處布置觀測點；沿建筑物的周邊每隔10~20m布置一個觀測點；設(shè)置有伸縮縫的任意一側(cè)設(shè)置觀測點；對于寬度大于15m的建筑物，在其內(nèi)部有承重墻或支柱時，應(yīng)在該部位盡可能布置觀測點。為了查明建筑物基礎(chǔ)的縱向和橫向的彎曲和曲折，在其縱橫軸線上也應(yīng)埋設(shè)觀測點。對于一般的工業(yè)建筑物來說，出來在立柱的基礎(chǔ)上布設(shè)觀測點之外，其主要設(shè)備基礎(chǔ)的四周以及動荷載四周，地質(zhì)條件不良處也應(yīng)布置觀測點。工程測量學.第十章第一講垂直位移測量與一般水準測量相比，具有觀測工作局限在某個固定的范圍內(nèi)，觀測路線相對固定，觀測工作重復進行，觀測精度要求高，視距短，有時一次安置儀器可以觀測多個前視點等特點。為了減少測量系統(tǒng)誤差的影響，一般考慮采取以下措施：（1）監(jiān)測觀測點的垂直位移時，設(shè)置固定的安置儀器點和立尺點，保證往、返測量和復測是同一水準路線。（2）監(jiān)測工作中使用固定儀器和水準標尺，有條件時最好固定人員進行觀測。工程測量學.第十章第一講二、水準基點標志的結(jié)構(gòu)和埋設(shè)為了測定地面和建筑物的垂直位移，需要在遠離移動變形區(qū)的穩(wěn)固地點設(shè)置觀測點，以水準基點為依據(jù)測定移動變形區(qū)內(nèi)的觀測點的垂直位移。為了檢查水準基點本身是否穩(wěn)定不動，其高程是否變動，可將其成組埋設(shè)，通常每組設(shè)3個點，形成一個邊長約100m的等邊三角形。工程測量學.第十章第一講水準基點是沉陷觀測的基準點，因此它的構(gòu)造與埋設(shè)必須保證穩(wěn)定不變和長久保存。根據(jù)建筑物場地的地質(zhì)情況、建筑物使用的重要性和使用年限，水準基點可分為長期的和簡單的兩種。工程測量學.第十章第一講三、沉陷觀測點標志的結(jié)構(gòu)和埋設(shè)沉陷觀測點應(yīng)布設(shè)在監(jiān)測對象上最有代表性的地方。對于建筑物沉陷觀測點的布設(shè)，要考慮建筑物基礎(chǔ)的地質(zhì)條件、建筑結(jié)構(gòu)、內(nèi)部應(yīng)力的分布情況，以及便于觀測等。埋設(shè)時要注意觀測點與建筑物的聯(lián)結(jié)要牢靠，使得觀測點的變化能真正反映建筑物的沉陷情況。工程測量學.第十章第一講具體建筑物的觀測點的設(shè)置：（1）對于工業(yè)月民用建筑物（2）對于混凝土壩（3）對于鋼筋混凝土大壩（4）礦區(qū)地表沉陷觀測工程測量學.第十章第一講§10-2.垂直位移觀測垂直位移觀測包括基坑回彈觀測，地基土分層沉降觀測、建筑物基礎(chǔ)及建筑物本身的沉降觀測和地表沉降觀測等內(nèi)容。目前垂直位移觀測最常用的是水準測量方法，有時也應(yīng)用液體靜力水準測量方法觀測。工程測量學.第十章第一講一、基坑回彈觀測目的：為了合理地選擇或修正施工方案，優(yōu)化施工設(shè)計，科學地組織施工，確保施工安全和工程質(zhì)量，必須對深埋基礎(chǔ)的基坑進行安全監(jiān)測和變形監(jiān)測，對施工過程中有可能出現(xiàn)的險情進行預報。工程測量學.第十章第一講為了觀測基坑開挖過程中地基的回彈現(xiàn)象，在施工前應(yīng)布設(shè)地基回彈觀測的工作基點和工作測點。觀測點位置的選擇，應(yīng)根據(jù)基坑形狀及地質(zhì)條件、周邊地形地物情況來確定，觀測點布設(shè)有以下要求：（1）在基坑中央和距基坑邊緣約1/4坑底寬度處，以及其他變形特征位置設(shè)觀測點。（2）基坑外觀測點，應(yīng)在所選坑內(nèi)方向線的延長線上距基坑深度1.5~2倍距離的范圍內(nèi)布設(shè)。工程測量學.第十章第一講（3）在基坑外相對穩(wěn)定，便于保存且不受施工影響的地點，布設(shè)工作基點及為尋找工作基點用的定位點。（4）觀測路線應(yīng)組成起、迄于工作基點的閉合或附和路線，以便對觀測結(jié)果進行檢核。工程測量學.第十章第一講二、沉陷觀測沉陷觀測是定期測量建筑物變形測量觀測點的高程變化，得到其沉陷量，并計算其沉陷速度。由于工業(yè)與民用建筑物的范圍不是很大，所以施測的水準路線不是很長，因此閉合差課按測站平均分配。如果觀測點之間的距離相差很大，則閉合差可按距離成比例分配。工程測量學.第十章第一講（一）基準點觀測大壩下游工作基點與水準基點間所布設(shè)的水準環(huán)線，一般要求每千米水準測量高差中數(shù)的中誤差不大于0.5mm。采用精密水準儀S0.5和因瓦水準尺進行測量。（1）水準環(huán)線是分段進行觀測，往、返觀測的高差加標尺長度改正后計算往返高差較差，各段往、返測高程較差不得超過：工程測量學.第十章第一講（2）高差較差合格后，根據(jù)加標尺長度改正后的往返測高差計算高差中數(shù)，再由高差中數(shù)計算環(huán)線閉合差。將環(huán)線閉合差按各測段線路長度進行分配。（3）然后，由水準基點的高程推算工作基點和沿線各水準點的高程，再與各點的首次觀測高程比較，可得到工作基點和沿線各水準點高程的變化值。工程測量學.第十章第一講

按照上述規(guī)定所施測的精密水準測量，根據(jù)經(jīng)驗，高程的傳遞精度可以達到0.5mm/km的要求。每千米水準測量高差中數(shù)的中誤差可按下式計算而工程測量學.第十章第一講（二）觀測點觀測混凝土壩觀測點的沉陷是根據(jù)兩岸的工作基點來測定的。對于建筑在基巖上的混凝土壩，其沉陷觀測中誤差要求不超過±1mm。一般采用精密水準儀，按二等水準測量操作規(guī)定進行施測。工程測量學.第十章第一講對了按二等水準測量操作規(guī)定以外還有：（1）設(shè)置固定的安置儀器點與立尺點，使往返或復測在同一路線上的固定點進行。

（2）每次觀測使用固定的儀器和標尺

（3）儀器至標尺的距離，最長不得超過40m，每站的前后視距差不得大于0.3m，前后視距累積差不得大于1m，基輔差不得超過0.25mm。

（4）每次觀測進出廊道前后，儀器、標尺均需涼置半小時以后再進行觀測

（5）在廊道內(nèi)觀測采用手電筒照明。工程測量學.第十章第一講測定觀測點沉陷的水準路線大多敷設(shè)成兩工作基點之間的附和路線。每次觀測值均要加標尺長度改正、根據(jù)視線短、每千米線路測站數(shù)多的特點，對附和線路閉合差采取按測段的測站數(shù)多少進行分配的方法。然后，根據(jù)工作基點的高程推算各沉陷觀測點的高程，將本次計算的各觀測點高程與各點首次觀測的高程比較，即可求得各觀測點相對于該點首次觀測的沉陷量。工程測量學.第十章第一講附和水準路線上一測站高差中數(shù)的中誤差可按下式計算而工程測量學.第十章第一講離工作基點最遠點的觀測點，其高程的測定精度最低。最弱點相對于工作基點的高程中誤差按下式計算式中，為由兩工作基點分別測到最弱點的測站數(shù)。工程測量學.第十章第一講§10-3.地面傾斜測量傾斜測量有相對于水平面的傾斜測量和相對于垂直面的傾斜測量兩類。相對于水平面的傾斜可通過測定兩點間的相對沉陷的方法來確定，如用水準測量方法、液體靜力方法和傾斜儀測量方法測定。工程測量學.第十章第一講一、水準測量方法該方法的原理是用水準儀測出兩個觀測點之間的相對沉陷，由相對沉陷與兩點間距離之比計算出兩點間的平均傾斜值。例如，測出A、B兩點的沉陷值為，A、B兩點間的距離為，則其平均傾斜值為：工程測量學.第十章第一講二、傾斜儀測量方法常用的傾斜儀有水準管式傾斜儀、氣泡式傾斜儀和電子傾斜儀。（一）氣泡式傾斜儀氣泡傾斜儀由一個高靈敏度的氣泡水準管e（見圖11-4）和一套精密的測微器組成。測微器中包括測微桿g，讀數(shù)盤h和指標k。氣泡水準管e固定在支架a上，a可繞c點轉(zhuǎn)動，a下裝一彈簧片d，在底板b下有置放裝置m。將傾斜儀安置在需要的位置上以后，轉(zhuǎn)動讀數(shù)盤，使測微桿向上或向下移動，直至水準管氣泡居中為止。此時，在讀數(shù)盤上讀數(shù)，即可得出該處的傾斜度。

工程測量學.第十章第一講（二）電子傾斜儀為了實現(xiàn)傾斜觀測的自動化，可采用電子水準器，它是在普通的玻璃管水準器（內(nèi)裝酒精和乙醚的混合液，并留有空氣氣泡）的上、下面裝上三個電極形成差動電容器的一種裝置。電子傾斜儀的工作原理：當玻璃管水準器傾斜時，氣泡向一旁偏移了量x，使電容器C1和C2的介電常數(shù)發(fā)生變化，引起電橋兩臂阻抗發(fā)生變化，因而使橋接電路失去平衡，其變化被測量裝置及時記錄下來。工程測量學.第十章第一講三、液體靜力水準測量液體靜力水準測量是測定觀測點高程的一種方法。（一）基本原理當兩個容器中裝有同類均勻液體時，兩液面將處在同一水平面上。高差可用液面的高度求得工程測量學.第十章第一講（二）儀器的結(jié)構(gòu)與讀數(shù)各種不同結(jié)構(gòu)的液體靜力水準儀，實際上只是定位和測定液面位置的方法有所不同。1.目視法2.目視接觸法目視接觸法確定液面位置的精度要比目視法高得多。觀測時，用手轉(zhuǎn)動觀測圓環(huán)，使水位指針移動，直到顯微鏡內(nèi)所觀測到的指針實像尖端與虛像剛好接觸，這時即停止轉(zhuǎn)動圓環(huán)，進行讀數(shù)。工程測量學.第十章第一講（三）誤差來源液體靜力水準測量中對于確定液面位置精度有影響的誤差主要來自儀器誤差和外界條件的影響，而后者是其誤差來源。1.儀器誤差（1）儀器安置誤差

（2）液體靜力水準儀觀測頭傾斜所引起的誤差

（3）量測設(shè)備的誤差

（4）觀測頭的組合部件由于溫度變化而產(chǎn)生的誤差

（5）液體漏損帶來的誤差工程測量學.第十章第一講2.外界條件的影響（1）溫度