建筑物变形观测的方案设计Word文件下载.docx

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以沉降仪、测斜仪、应变计为代表的地下测量技术正朝着自动化、数字化、网络化的方向开展;

而对于地面测量技术，测量机器人和三维激光扫描仪的问世，极大的提高了传统地面测量的效率，初步实现了地面观测自动化与数字化;

在变形监测技术方面，光、机、电技术的飞速开展，研制出一些可以自动监测的高精度的监测仪器，为实现了在线分布式的监测;

随着以上各种技术的不断开展，现代变形测量技术正在向多层次、高精度、高效率、自动化的方向开展。

在二十世纪八十年代以前，变形监测技术主要是采用常规大地测量的方法来监测变形体的变形情况。

常规大地测量是主要是采用全站仪、经纬仪、水准仪、测距仪等常规的测量仪器来测定变形监测点的变形值，它是过去以及现在进展变形监测的主要手段。

在许多国家，传统常规大地测量方法仍然是变形监测的主要手段，其他技术（如空间定位技术、摄影测量技术）尚无法替代。

比方工程建筑物的沉降观测，传统常规大地测量精细水准测量仍然是成果最可靠、精度最高且简单易行的方法。

因此传统测量方法，在国民经济的开展建立中仍然具有重大的不可无视的作用。

但不可否认的是，传统测量方法也有许多缺点，比方，测量效率低、自动化程度较差。

但随着激光三维扫描技术和测量机器人的出现，将改变以全站仪、经纬仪、水准仪等为主的传统地面观测技术的局面。

摄影测量技术包括地面摄影测量技术和航空摄影测量技术。

摄影测量的方法有很多的优点，可以在同一时刻对变形体进展大范围的观测，并且具有外业工作量小、效率高的特点。

近几年来，近景摄影测量在桥梁、隧道、滑坡、大坝、构造工程及高层建筑的变形监测在许多方面得到了广泛的应用，并且它的监测精度可以到达毫米级的水平。

伴随着计算机技术及人工智能技术的快速开展，摄影测量技术已进入了数字摄影测量的时代。

数字摄影测量技术就是通过将摄影的相片转换成数字影像，然后利用数字影像处理技术和数字影像匹配技术，从而获得同名像点的坐标，进而计算出对应物点的空间坐标的方法，将具有更高的效率和更高的精度。

随着地面摄影测量技术的不断完善，将会在变形监测中发挥越来越大的作用。

GPS系统的建立给定位技术带来了革命性的巨大变化。

与传统方法相比，GPS技术在变形监测方面不仅具有精度高、速度快、效率高、操作简便等优点，而且当利用GPS技术与计算机技术、数据传输、处理与分析技术进展集成时，可以实现从数据采集、管理、传输到变形分析及预报的高度自动化，并且到达远程实时监控的目的．建立技术先进而又实用的GPS变形在线监控实时分析系统，对于大坝、桥梁、高层建筑物，滑坡体和地区性地壳变形监测具有重要的意义。

并且随着各种科学技术的开展与完善，使得高精度、实时、连续、自动监测的GPS测量技术的逐渐走向现实。

空间定位系统、地理信息系统、遥感与摄影测量并称为“3S〞。

而“3S〞技术已经从各自独立开展进入到三种技术相互集成融合并且飞速开展的阶段。

单一的一种技术具有一定的局限性，但“3S〞技术的集成则可以全面的分析、研究包括变形信息在内的各种灾变信息之间的相互关系，并且能够提供有力的技术支撑。

而TGPS〔时态GPS技术〕具有更加深入的技术。

它不但具有GIS的一般功能外，而且能够清晰的记载研究区域内各种地质现象随时间的演绎变化过程，描述四维空间的地质现象，而这对滑坡等地质灾害的监测预报具有十分重要的作用。

因此，研究“3S〞集成变形监测系统的技术，也是变形监测技术的开展趋势之一。

1.2国内外研究现状

目前建筑物的变形监测，由传统的单一固定的监测方法向点、线、面的空间立体穿插监测的模式开展。

但传统常规测量方法精细水准测量仍然是高精度变形监测信息获取的主要手段。

纵观国内外数十年变形监测手段的开展与进步，建筑物变形监测技术的开展成果主要有下几个方面

（1）测量机器人，是一种能够自动准确照准读数获取角度、距离、三维坐标等信息并且代替人进展自动搜索、跟踪、辨识、分析、判断、推理及自我控制的智能型电子全站仪。

它是以全站仪为根底，并集成步进马达、CCD影像传感器从而构成视频成像系统，并且能够智能化的控制应用软件进展计算。

这种技术实现了建筑物一定范围内的无人职守、全天候、全方位的变形自动监测，是一种很好的技术手段。

（2）摄影测量技术。

地面摄影测量是利用地面基线两端点上的专用摄影机拍摄的相片对目标进展摄影测量。

根本过程如下：

用摄影经纬仪对观测目标进展摄像，获取相片后用扫描仪数字化，输入计算机得到数字影像，然后通过内业量测和数据处理得到变形体的二维或是三维坐标，比拟不同时刻一样目标点的位移情况，平差计算建立变形体的外表数值模型。

这种通过将摄影的相片转换成数字影像，然后再利用数字影像处理技术和数字影像匹配技术获得同名像点的坐标，进而获得变形物点的坐标，具有效率高、劳动强度低等优点。

地面摄影测量可用于房屋建筑、桥梁隧道、道路边坡、水电工程、地下工程、高耸构筑物的变形观测，精度可达亚毫米级。

（3）高精度GPS形变测量。

GPS系统的建立给定位技术带来了革命性的变化。

应用GPS静态定位技术在多个测站上进展长时间观测，得到的数据后利用计算机进展处理，可以在几百公里甚至上千公里的距离上到达厘米级甚至毫米级的观测精度。

由于GPS技术具有精度高、速度快、操作便捷等优点，而且当通过利用GPS技术和计算机技术、数据传输、处理与分析技术进展集成时，可实现从数据采集、传输、管理到变形分析及预报的自动化，到达远程网络实时监控的目的，而且当GPS用于变形监测时具有很高的精度，它的平面位置精度可达1-2mm，高程精度可达2-3mm,因此在建筑物变形监测方面具有很强的优势。

它在建立和维持全球和地区的地心坐标框架、地震预报、精细形变测量、地球动力学研究及精化大地水准面等方面都发挥十分重要的作用。

（4）合成孔径雷达干预测量，是一种新型的极具潜力的空间对地观测技术，是继GPS之后，在测绘领域又发生的一次革命性变化。

InSAR是根据时间测距的成像机理，充分利用了雷达回波信号所携带的相位信息，能全天候、全天时地获取地面准确三维信息。

其原理是通过两幅天线同时观测或两次平行的对*一区域进展观测，从而获得同一地区的重复观测数据，然后提取地球外表三维的信息。

目前，在InSAR根底上扩展的差分干预技术和集成技术，对于研究地表变形、火山运动、冰川漂移、城市沉降、山体滑坡、大坝监测等方面具有极大的优势。

（5）三维激光扫描技术。

它是二十世纪九十年代中期出现的一项高新测量技术。

它具有高效率、不接触、实时、动态、主动性、高精度、数字化、自动化等特性。

它通过高速激光扫描测量的方法，大面积、高分辨率地快速获取被测外表对象的三维坐标数据，并且定期或周期对监测体的扫描数据比照分析，做出对检测对象的正确评估，对变形监测而言，这种技术具有重要的意义，它可以实时的对测量数据进展比照，判断位移及变形情况。

目前国外已对该领域做了大量的研究精度可以到达毫米水平。

1.3研究背景

近20年来，我国兴建了大量的工业与交通建筑物、城市高层建筑物和地下工程设施、安装了许多大型精细机械和科学的实验设施等。

这其中不可防止的因为建筑物变形的原因导致的平安事故，给人民生命和国家造成不可挽回的财产损失。

事故的产生有很多原因，比方说，建筑物变形的影响。

在工程建筑物及其设备的施工运营过程中，都会产生变形。

当这种变形在一定的允许范围之内时，应认为是正常的现象，但是如果当变形值超过了允许的限度时，就会影响建筑物的正常运营与使用，严重时甚至会危及建筑物的平安造成建筑物的垮塌等严重平安事故。

因此，变形观测作为工程建筑物施工及运营期间十分重要一局部也越来越引起各个部门的重视。

故而，在工程建筑物的施工和运营期间，必须对其进展变形监测，以判断建筑物的平安性。

建筑物变形观测能够在建筑物的沉降期间获得建筑物的沉降资料，然后通过分析研究变形观测过程中获取的的资料以监视工程建筑物的状态的变化和运营的情况。

在发现不正常的变形现象时，及时的分析就建筑物变化趋势和原因，判断建筑物的变形情况，采取适当的措施来防止事故发生，并改善建筑物运营方式，以保证平安。

其次，通过对观测资料的分析和研究，可以验证地基与根底的计算方法是否正确，工程构造的设计方法是否合理。

工程建构筑物的设计、施工、管理和研究工作需要参考资料和经历数据，而在施工及运营期间的变形观测可以对不同根底与工程构造的建筑物规定合理的允许的变形值。

而且也可以为建筑物施工过程中最适合采用的哪种构造、材料以及施工工艺提供平安可靠及科学客观的依据。

建筑物的沉降观测是平安运营必不可少的监测手段，它提供了建筑物的施工运营期间动态变化和工作情况，这对分析建筑物变形原因和及时采取必要的措施，防止事故发生，改善运行管理方式，保证建筑物平安是十分重要的。

在变形观测资料的内业的处理方面，相继开展了过程线，回归性分析，统计分析等分析手段，变形监测技术正在飞速开展，所有这些理论以数学模型与理论为根底，促进了变形监测分析技术的开展，确保了建筑物的平安。

我国于1998年由建立部公布了建筑物变形测量规程，这充分说明了变形监测的重要性以及我国对变形观测技术的重视。

对工程建筑物进展定期、系统的监测发现异常及时采取工程补救，不管是施工期间还是运营期间非常重要。

变形监测对掌握变形体的实际性状，为判断其平安提供必要的信息。

比方，1985年6月12日长江三峡新滩大滑坡的成功预报，保证灾害的损失到达最低的限度。

它不仅使滑坡区1371人在滑坡前夕平安撤离，并且使下游的客轮及时避险，为国家减少直接经济损失8700万。

通过对变形监测资料进展严密的数据处理，做出变形体变形的几何反洗和物理解释，更好的理解变形机理，可验证有关工程设计理论和变形的模型假设，以改良现行的工程设计理论，建立、健全科学的变形预报理论和方法。

1.4本文主要研究的内容

本文首先论述的是变形监测的根本概念、监测内容及方法、以及具体的精度要求及标准；

着重研究高层建筑物的变形观测方案设计及数据处理；

最后依据数据处理结果作为高层建筑物变形回归分析的重要依据，从而预测建筑物变形的开展趋势，防止因变形原因造成建筑物主体构造的破坏或产生影响构造使用功能的变形，也为以后的勘察设计提供可靠的资料及相应的变形数据。

主要研究内容如下

〔1〕广泛查阅资料，初步分析和探讨高层建筑物变形监测的内容、分类；

〔2〕深入分析和探讨建筑物的沉降观测和主体倾斜观测方案设计方法和分析处理数据处理技巧；

〔3〕探讨变形数据对建筑物变形的影响及更好的预防和发现高层建筑的变形来源。

1.5本次方案设计内容

〔1〕沉降监测基准网的布设、测量及成果处理形成稳固可靠的沉降观测基准网

〔2〕按设计图纸及标准要求，布设沉降观测点，埋设观测原器件

〔3〕沉降观测点的沉降观测

〔4〕观测资料的汇总，审核，成果的处理

〔5〕对观测成果进展回归分析，预测建筑物的沉降情况

第二章变形观测概述

2.1变形产生的原因

各种工程建筑物都要求巩固稳定，使变形量到达最小，以延长使用年限，但是不可防止的，任何建筑物都或多或少的产生变性。

工程建筑物产生变形主要由三方面的原因引起，一是自然条件及其变化，二是与建筑物本身相联系的原因，三是由于人类的活动。

其沉降的具体原因有以下几种因素

2.1.1自然条件及其变化

建筑物地基工程地质、水文地质、岩土的物理力学性质、大气温度和地下水位的变化等。

例如，建筑物根底的地质条件不同，有的稳定、有的不稳定、会引起建筑物的不均匀沉陷，使其发生倾斜:

建筑在土基上的建筑物，由于土基的塑性变形而引起沉陷；

由于温度与地下水的季节性和周期性的变化，会引起建筑物的规律变形。

另外，地震作为一种自然灾害，它的破坏是巨大的。

地震后对地面的影响是巨大的，它会使地面产生大面积的沉降。

例如，19