地面沉降监测技术要求doc.docx

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地面沉降监测技术要求doc

中国地质调查局地质调查技术标准

DD2006-02

地面沉降监测技术要求

中国地质调查局

2006年3月

目次

前言………………………………………………………………………………………………Ⅰ

1范围……………………………………………………………………………………………1

2规范性引用文件………………………………………………………………………………1

3术语和定义……………………………………………………………………………………1

4总则……………………………………………………………………………………………4

4.1地面沉降监测的必要条件…………………………………………………………………4

4.2地面沉降监测技术设计……………………………………………………………………4

4.3地面沉降监测的主要目的…………………………………………………………………4

4.4地面沉降监测的主要任务…………………………………………………………………4

5地面沉降现状调查……………………………………………………………………………4

5.1主要任务……………………………………………………………………………………4

5.2调查范围……………………………………………………………………………………4

5.3调查内容……………………………………………………………………………………4

5.4资料收集……………………………………………………………………………………5

6地面沉降监测网的布设………………………………………………………………………5

6.1地面沉降水准监测网………………………………………………………………………5

6.2地面沉降GPS监测网………………………………………………………………………8

6.3地面沉降地下水动态监测网………………………………………………………………10

6.4地面沉降InSAR监测………………………………………………………………………11

7地面沉降监测的内容及要求…………………………………………………………………11

7.1监测内容……………………………………………………………………………………11

7.2水准网的监测要求…………………………………………………………………………11

7.3GPS网的监测要求…………………………………………………………………………14

7.4地下水动态监测网的监测要求……………………………………………………………14

7.5土体样品实验分析…………………………………………………………………………16

8外业成果的记录与整理计算…………………………………………………………………16

8.1地面沉降水准网……………………………………………………………………………16

8.2GPS监测网…………………………………………………………………………………16

8.3地下水动态监测网…………………………………………………………………………16

8.4数据的统计整理……………………………………………………………………………17

9地面沉降趋势预测评价………………………………………………………………………18

9.1预测评价目的和任务………………………………………………………………………18

9.2预测评价依据………………………………………………………………………………18

9.3预测评价方法………………………………………………………………………………18

9.4地面沉降预测预报原则……………………………………………………………………19

10地面沉降区地裂缝长期监测………………………………………………………………19

10.1监测任务…………………………………………………………………………………19

10.2监测方法…………………………………………………………………………………20

10.3监测要求…………………………………………………………………………………20

11资料整理与成果编制………………………………………………………………………20

11.1一般要求…………………………………………………………………………………20

11.2建立地面沉降监测资料数据库…………………………………………………………20

11.3报告编写要求……………………………………………………………………………21

附录A水准标石类型符号表（规范性附录）………………………………………………23

附录B一等水准点之记（资料性附录）……………………………………………………24

附录C准网结点接测图（资料性附录）……………………………………………………25

附录D水准标志图（资料性附录）…………………………………………………………26

附录E水准标石类型图（资料性附录）……………………………………………………27

附录FGPS测量野外基本情况表（资料性附录）…………………………………………30

附录G标石类型图（资料性附录）…………………………………………………………33

附录H监测成果统计表（资料性附录）……………………………………………………35

附录I地面沉降土体专门性试验（资料性附录）…………………………………………37

附录J地面沉降监测数据分析方法（资料性附录）………………………………………41

附录K地面沉降调查与监测报告内容（资料性附录）……………………………………45

前言

本标准参照国家一、二等水准测量规范（GB12897-2001）、国家三、四等水准测量规范（GB12898-2001）、地面沉降水准测量规范（DZ/T0154-1995）、全球定位系统（GPS）测量规范（GB/T18314-2001）、地下水动态监测规程（DZ/T0133-1994）等有关国家标准、行业标准编制而成。

由于地面沉降调查与监测工作涉及的工作环节和工作内容较多，专业性较强，除了地学知识外，涉及到大量与测量学和仪器使用有关的专业知识，在使用过程中本技术要求未及部分可照相关的技术标准执行。

本标准的附录A为规范性附录，附录B、附录C、附录D、附录E、附录F、附录G、附录H、附录I、附录J、附录K为资料性附录。

本标准由中国地质调查局提出；

本标准起草单位：

中国地质环境监测院

本标准主要起草人：

何庆成、叶晓滨、钟立勋、李志明、刘文波、李采

本标准由中国地质调查局负责解释。

地面沉降监测技术要求

1范围

本标准规定了地面沉降现状调查、监测网布设、监测内容及方法、外业成果纪录与整理计算、地面沉降趋势预测评价、地面沉降区地裂缝长期监测、资料整理与成果编制等的技术要求。

本标准适用于各种自然和人为原因引起的地面沉降灾害的专门调查与监测工作。

2引用标准

GB12897国家一、二等水准测量规范

GB12898国家三、四等水准测量规范

GB/T14158区域水文地质工程地质环境地质综合勘查规范（1︰5万）

GB/T18314全球定位系统（GPS）测量规范

CJJ73全球定位系统城市测量技术规程

CH/T1004-2001测绘技术设计规定

DZ/T0097工程地质调查规范（1︰2.5万--1︰5万）

DZ/T0133地下水动态监测规程

DZ/T0154地面沉降水准测量规范

SL-237-019-1999孔隙水压力消散试验

3术语和定义

下列术语和定义适用于本标准。

3.1

地面沉降landsubsidence

因地层压密或变形而引起的地面标高降低。

3.2

GPS测量GPSsurveying

应用GPS（GlobalPositioningSystem）全球定位系统技术测量地面沉降量。

3.2.1

观测时段observationsession

测站上开始接受卫星信号到停止接收连续观测的时间间隔称为观测时段，简称时段。

3.2.2

同步观测simultaneousobservation

两台或两台以上接收机同时对同一组卫星进行的观测。

3.2.3

同步观测环simultaneousobservationloop

三台或三台以上接收机同步观测所获得的基线向量构成的闭合环。

3.2.4

独立观测环independentobservationloop

由非同步观测获得的基线向量构成的闭合环。

3.2.5

数据剔除率percentageofdatarejection

同一时段中，删除的观测值个数与获取的观测值总数的比值。

3.2.6

天线高antennaheight

观测时接收机天线相位中心至测站中心标志面的高度。

3.2.7

参考站referencestation

在一定的观测时间内，一台或几台接收机分别固定在一个或几个测站上，一直保持跟踪观测卫星，其余接收机在这些测站的一定范围内流动设站作业，这些固定测站就称为参考站。

3.2.8

流动站rovingstation

在参考站的一定范围内流动作业的接收机所设立的站。

3.2.9

观测单元observationunit

快速静态定位测量时，参考站从开始至停止接收卫星信号连续观测的时间段。

3.2.10

GPS静态定位测量staticGPSposioning

通过在多个测站上进行若干时段同步观测，确定测站之间相对位置的GPS定位测量。

3.2.11

GPS快速静态定位测量rapidstaticpositioning

利用快速整周期模糊度算法原理所进行的GPS静态定位测量。

3.2.12

固定站permanenttrackingstation

长期连续跟踪接收卫星信号的永久性地面观测站。

3.2.13

单基线解singlebaselinesolution

从m（m≥3）台GPS接收机同步观测值中，由m-1条独立基线构成观测方程，统一结算出m-1条基线向量。

3.3

水准测量leveling

应用水准测量技术测量地面沉降量。

3.3.1

地面沉降landsubsidence

因地层压密或变形而引起的地面标高降低。

3.3.2

结点node

水准网中至少连接三条水准测线的水准点。

3.3.3

水准路线levelingroute

同级水准网中两相邻结点间的水准测线。

3.3.4

测段levelinginterval

两相邻水准点间的水准测线。

3.3.5

连测inclusiveleveling

将水准点或其它高程点包含于水准路线中的观测。

3.3.6

支测branchleveling

自路线中任一水准点起，测至三角点、导线点水准测站。

3.3.7

接测jointleveling

新设水准路线中任一点连接其他路线上水准点的观测。

3.3.8

检测checking

检查已测高差的变化是否超过规定而进行的观测。

3.3.9

重测re-leveling

因成果质量不合格而重新进行的观测。

3.3.10

复测repeatedleveling

每隔一定的时间对已测水准路线进行的测量。

3.3.11

基岩标benchmarkonbedrock

穿过松软岩层，埋在坚硬岩石（基岩）上的地面水准观测标志。

3.3.12

分层标boreholeextensometer

埋设在不同深度松软土层或含水砂层中的地面水准观测标志。

3.3.13

剖面线cross-sectionroute

沿地面沉降勘察地质剖面敷设的水准测量路线。

3.4

基岩标、分层标部件

3.4.1

保护管protectortube

隔离周围土层摩阻与水动力、水化学环境及其动态变化，使引测标杆不受干扰的保护装置。

3.4.2

标杆beaconpole

从完整基岩或被监测地层引伸至地面的引测装置。

3.4.3

扶正器centralizer

安设在保护管与标杆间隙内，用以扶正标杆、增加其稳定性的导正装置。

3.4.4

标底bottompole

与基岩或被监测土层固成一体的底部标杆，是地层沉降信息向上传递的主要部件。

3.4.5

滑筒slidingsleeve

安装在保护管底部，是控制保护管与标底相对滑动间距的装置。

3.4.6

主标头masterhead

由标底引至地面的测点。

基岩标的主标点是标组的高程测量的起算点，分层标的主标点是监测某一土层沉降量的测点。

3.4.7

副标头assistanthead

安装在保护管顶端，用以监测保护管沉降量的测点。

3.5

地面沉降监测subsidencemonitoring

一般是指在发生、发现地面沉降的地区内布设统一的区域性的地面沉降水准网、GPS网和地下水监测网。

通过定期的重复观测，为研究和控制地面沉降提供准确、可靠的资料。

4总则

4.1地面沉降监测的必要条件

开展地面沉降监测前必须收集、分析已有地面沉降监测成果和资料，根据监测要求和监测条件，采用适合的方法和技术。

4.2地面沉降监测技术设计

地面沉降监测实施前，必须进行技术设计，以保证监测成果符合技术标准和有关部门的要求。

4.3地面沉降监测的主要目的

4.3.1查明和研究地面沉降区的水文地质工程地质条件，为进行地面沉降理论研究和灾害评价提供基础资料和数据；

4.3.2对开采地下液态资源引发的地面沉降区进行重点监测，预测预报地面沉降的发展趋势，为政府部门控制或防治地面沉降，合理开发和利用地下资源提供规划和决策依据；

4.3.3向全社会提供地面沉降监测的信息服务，为国家减轻地面沉降灾害提供技术支撑。

4.4地面沉降监测的主要任务

4.4.1在查明水文地质工程地质条件的基础上，对过量开采地下水或地下液态资源的广大区域和城市范围布设地下水监测网点，以浅层地下水（潜水－微承压水）及主要开采段的深层地下水（承压水）为重点，进行地下水动态监测；

4.4.2在查明环境地质条件的基础上，在地面沉降严重区域布设监测网，通过定期的反复测量，观测地面沉降区沉降量的大小；

4.3.3及时完成地下水监测数据和地面沉降监测数据的整理和入库工作；

4.3.4通过对该区地下水水位变化、地面沉降量、水文地质工程地质条件的分析，查明该区地面沉降形成机理、成灾条件和发展趋势，为进一步防御和控制地面沉降提供必要的科学依据。

5地面沉降现状调查

5.1主要任务

5.1.1了解地面沉降灾害区的地质背景（地层岩性、地质构造、水文地质、工程地质特征等）；

5.1.2查明或基本查明地面沉降灾害的分布范围、分布规律、危害程度；开展航片和卫片的地面沉降解译，实地验证航片、卫片的解译情况；

5.1.3分析地面沉降灾害的影响因素（自然因素及人为因素）、形成条件及其成因机理。

5.2调查范围

依据地质环境条件、地下液态资源开发利用现状和规划、地面沉降灾害发育程度以及社会经济发展重要程度等综合因素，确定地面沉降调查范围。

5.2.1对发生过如井口抬升、桥洞净空减少、房屋开裂等地面沉降现象较集中的区域展开重点调查；

5.2.2要根据工作的需要，适当地扩大到已知地面沉降范围以外的区域。

5.2.3在有采矿活动、农田灌溉活动、大量抽汲地下水的地段，必须在现场通过访问、调查，查明是否曾经发生过地面沉降现象，并详细记录，标记在图上。

5.3调查内容

5.3.1地面沉降区地下水动态调查

调查与监测的内容包括地下水水位、水量资料；与地下水有密切联系的地表水体的观测资料；重点调查地下水水位下降漏斗的形成特点、分布范围、发展趋势及其对已有建筑物的影响。

5.3.2建筑物破坏情况调查

首先查看地下水开采量强度大、地下水位降深幅度也大的地段的开采井泵房（地面、墙壁有无裂缝、井管较地面有无上升、房屋有无变形等），然后逐渐向四周扩展，查看地面建筑物有无损坏，并调查建筑物年限。

5.3.3地下管道破裂调查

对供水管线应查看地面是否潮湿、冒水；冬季是否常年结冰；煤气管道破裂调查用感官嗅其气味是否正常，调查居民用气量是否充足。

5.3.4雨季淹没调查

调查淹没损失、淹没设施名称、淹没面积、淹没水深，对比分析本次降水量大小及历史同等降水量淹没情况和相应的地面变形情况（有无阻水建筑物修建）。

若在相同的降水、风力、风向及排水条件下出现洼地积水，河水越堤、海水淹没码头、工厂等，应属于地面沉降所致。

5.3.5风暴潮调查

在发生过风暴潮的地区开展风暴潮的频率、潮位和经济损失调查，在有条件的地区开展经济损失评估；开展河堤、桥梁等的变化调查。

5.3.6相关调查与资料分析

调查第四纪松散堆积物的岩性、厚度和埋藏条件,收集和分析不同地区地下水埋藏深度和承压性，各含水层之间及其与地表水之间的水力联系资料。

5.3.7地面沉降灾害和对环境的影响调查

采用现场踏勘和访问的方法，对建筑设施的变形、倾斜、裂缝的发生时间和发展过程及规模程度等详细记录，同时了解被破坏建筑设施附近水源井的分布、抽水量及地面沉降的情况。

5.3.8调查记录

每次调查均应有详细记录。

5.4资料收集与分析

在开展调查与监测的过程中应进行有关资料的收集，包括城市1：

10000或1：

50000比例尺交通图和地形图、沉降区水文地质工程地质勘查资料、水资源管理方面的资料、市政规划现状及远景资料、沉降区内国家水准网点资料、城市测量网点资料、井、泉点的历史记录及历史水准点资料、研究沉降区水文地质工程地质条件、历年水资源开采情况、已有的监测情况、地面沉降类型及沉降程度。

分析地面沉降的原因、沉降机制，估算地面沉降的速率，划分出沉降范围及沉降中心，尽可能编制出地面沉降现状图。

作为监测网点布设的原则依据。

在资料相对缺乏的沉降区，可布置适当的调查与勘查工作量，以达到布设监测网络的要求为准则。

6地面沉降监测网的布设

地面沉降监测网络由地面沉降监测水准网、地面沉降监测GPS监测网、地面沉降监测地下水位（水量）动态监测网组成，有条件时可利用InSAR监测技术作为补充。

6.1地面沉降水准监测网

6.1.1一般规定

6.1.1.1当发现某地区出现地面沉降时，应建立地面沉降监测水准网。

通过定期地重复观测，为研究和控制地面沉降提供准确、可靠的系统资料。

6.1.1.2各类标点测量的具体操作、仪器使用及仪器检验应符合GB12897国家一、二等水准测量规范及DZ/T0154地面沉降水准测量规范等规定。

6.1.2水准网（点）布设原则与要求

6.1.2.1采用从整体至局部，逐级水准测量的高程控制方法。

6.1.2.2一等水准网（环线）布设在沉降漏斗外围区；二等水准网在一等水准网环线内布设。

在地面沉降明显的漏斗区可选取剖面施测线，加密观测点。

6.1.2.3根据监测区的水文地质、工程地质特征和年均沉降量的大小，将整个监测区划分成若干个不同的地面沉降结构单元，并按其不同单元设置高程基准标、地面沉降标和分层沉降标（组）。

6.1.2.4地面沉降监测水准网的网形结构，可以是单个起算点的自由网，也可以是多个控制网的复合网。

起算点应是基岩标，其高程一般从国家一等水准网点引测。

充分利用已有地质和测绘资料，与已有的国家一、二等水准网接测，并绘制水准网结点接测图（参见附录C）。

6.1.2.5地面沉降标点的选布，采用测区平均布点与沉降漏斗区加密布点相结合的方法，由沉降漏斗外围区向中心区，布点密度逐渐加大。

6.1.2.6在监测区内水准点布设密度应当满足监测工作的需要。

普通沉降水准点布设密度和复测周期见表1。

表1普通沉降水准点布设密度和复测周期

年均沉降量（mm/a）

沉降点间距（m）

复测周期

10-30

2000-1000

5-3年

30-50

3-1年

50-100

700-500

1-0.5年

100-150

500-250

6-3月

>150

<250

3-1月

6.1.2.7地面沉降水准测量测线（在条件具备的情况下）可因标点（基岩标、分层标）的布设而确定长短。

但原则上测线不宜过长,一般平均线长8～12km。

6.1.2.8地面沉降监测的精度，可根据需要和年均沉降量的大小、沉降区域的面积、复测周期长短，按DZ/T1054地面沉降水准测量的不同要求确定。

6.1.2.9为消除或削弱地面沉降观测过程中水准点间的不均匀下沉所产生的影响，保证观测精度，采取以下措施：

a）尽量缩短水准环线或路线的长度。

亦可用两架同级仪器代替往返测量，以缩短观测时间。

b）测量路线、测量季节及所使用的测量仪器应保持固定。

c）测量作业应从沉降量大的地区开始，依次向沉降量小的地区推进。

当高等水准路线和低等水准路线在同一年施测时，宜同期进行。

d）在沉降量较大的地区，应在短时间内完成一个闭合环的测量，沉降水准网中的结点由几个小组协同作业时，应同时接测。

e）最佳测量时段应选择沉降量相对最小的时段，一次测完。

6.1.2.10监测网络布设时，应尽量利用或靠近已有的国家水准点、城市高程网点、地下水动态监测点，以利于利用已有的资料或便于进行水准测量的联测。

6.1.2.11各等水准测量路线应选设在坡度较小、土质坚实、施测方便的道路附近。

尽量避免通过大河、沙滩、草地等地段。

6.1.2.12地面水准测量点位应选在坚实稳固之处。

基岩水准点不得位于活动断裂带上；

6.1.2.13水准测量点不得选在下列地点：

a）即将进行建筑施工的位置或准备拆修的建筑物上；

b）地势低洼，易于积水淹没之处；

c）地质条件不良（如崩塌、滑坡、泥石流等）之处或地下管线之上；

d）附近有剧烈振动的地点；

e）位置隐蔽，通视条件不良不便于观测之处。

6.1.2.14各等水准点均应埋设永久性标石或标志。

标石或标志埋设应满足下列要求：

a）水准标石应埋设于表层土中，并选在便于长久保存和使用处；

b）稳固耐久，防腐蚀，抗侵蚀，并能保持垂直方向的稳定；

c）标石的底部应埋设于冻土层以下，并浇筑混凝土基础。

6.1.2.15孔、标等使用的管材必须能满足保证稳定施测的要求：

a）标杆、孔管及各种保护套管必须采用防腐蚀、防弯曲、倾斜的材料；

b）密封装置、防渗过滤材料均需检验合格后方可使用；

c）各类标必须建立标房，且易于观测。

6.1.2.16各等水准观测，必须等埋设的水准标石稳定后，方可进行施测。

沉降监测点失效后，应及时重新设置。

6.1.2.17监测过程中，应对监测网点现状进行定期调查，并注意人类工程—经济活动对其产生的影响。

6.1.2.18各等水准点埋设标志结束后，应详细绘制点之记（参见附录B，图中水准标石类型符号按附录A绘制），各种水准标石尽量埋设在机关、学校、住宅院内，并设立相应的指示牌，以便测量时寻找，并办好委托保管手续。

6.1.2.19各种水准测量标石的选点和埋设，在符合上述条件下，按照DZ/T0154地面沉降水准测量规范要求埋设有关水准标石。

6.1.2.20水准标石埋设后，一般须经过一个雨季,冻土地区还须经过一个冻解期，岩层上埋设的标石须经过一个月，方可进行观测。

6.1.2.21地面沉降水准测量必须由专业测量单位或经过严格培训的人员实施，水准测量仪器的使用和检测见GB12897国家一、二等水准测量规范、GB12898国家三、四等水准测量规范