第十章垂直位移與水平位移觀測

工程測量學(xué).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(biāo)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(biāo)志§10-5.水平位移測量技術(shù)概述§10-6.視準(zhǔn)線法測量水平位移§10-7.激光準(zhǔn)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(xué).第十章第一講垂直位移觀測中的水準(zhǔn)基點(diǎn)、觀測點(diǎn)的標(biāo)志構(gòu)造與埋設(shè)，傾斜觀測，液體靜力水準(zhǔn)測量，水準(zhǔn)點(diǎn)穩(wěn)定性的檢驗(yàn)和分析。水平位移觀測中基準(zhǔn)線法測定水平位移，視準(zhǔn)線觀測的精度估算，激光準(zhǔn)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(xué).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(dòng)，出現(xiàn)位移的原因除了地殼本身的運(yùn)動(dòng)外，主要還有人類的各種生產(chǎn)活動(dòng)和建設(shè)施工的原因。進(jìn)行地面垂直位移和水平位移觀測，掌握地面移動(dòng)和變形的規(guī)律，采取必要的預(yù)報(bào)及防治措施，以保障安全生產(chǎn)和人們的正常生活，達(dá)到預(yù)測和防治或減輕自然災(zāi)害和工程災(zāi)害的目的。工程測量學(xué).第十章第一講§10-1.垂直位移監(jiān)測網(wǎng)布設(shè)及觀測標(biāo)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(jìn)行，并且貫穿于整個(gè)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(dòng)之前進(jìn)行首次觀測，然后在移動(dòng)過程中定期進(jìn)行觀測，直至地面移動(dòng)基本停止，地表面開始趨于穩(wěn)定為止。工程測量學(xué).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(zhǔn)測量的方法，多次重復(fù)測定埋設(shè)在移動(dòng)區(qū)或變形體上的觀測點(diǎn)相對于基準(zhǔn)點(diǎn)的高差隨時(shí)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(xué).第十章第一講對于工業(yè)與民用建筑物，通常在其4個(gè)角點(diǎn)、中點(diǎn)、轉(zhuǎn)角處布置觀測點(diǎn)；沿建筑物的周邊每隔10~20m布置一個(gè)觀測點(diǎn)；設(shè)置有伸縮縫的任意一側(cè)設(shè)置觀測點(diǎn)；對于寬度大于15m的建筑物，在其內(nèi)部有承重墻或支柱時(shí)，應(yīng)在該部位盡可能布置觀測點(diǎn)。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(diǎn)。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(diǎn)之外，其主要設(shè)備基礎(chǔ)的四周以及動(dòng)荷載四周，地質(zhì)條件不良處也應(yīng)布置觀測點(diǎn)。工程測量學(xué).第十章第一講垂直位移測量與一般水準(zhǔn)測量相比，具有觀測工作局限在某個(gè)固定的范圍內(nèi)，觀測路線相對固定，觀測工作重復(fù)進(jìn)行，觀測精度要求高，視距短，有時(shí)一次安置儀器可以觀測多個(gè)前視點(diǎn)等特點(diǎn)。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(diǎn)的垂直位移時(shí)，設(shè)置固定的安置儀器點(diǎn)和立尺點(diǎn)，保證往、返測量和復(fù)測是同一水準(zhǔn)路線。（2）監(jiān)測工作中使用固定儀器和水準(zhǔn)標(biāo)尺，有條件時(shí)最好固定人員進(jìn)行觀測。工程測量學(xué).第十章第一講二、水準(zhǔn)基點(diǎn)標(biāo)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(yuǎn)離移動(dòng)變形區(qū)的穩(wěn)固地點(diǎn)設(shè)置觀測點(diǎn)，以水準(zhǔn)基點(diǎn)為依據(jù)測定移動(dòng)變形區(qū)內(nèi)的觀測點(diǎn)的垂直位移。為了檢查水準(zhǔn)基點(diǎn)本身是否穩(wěn)定不動(dòng)，其高程是否變動(dòng)，可將其成組埋設(shè)，通常每組設(shè)3個(gè)點(diǎn)，形成一個(gè)邊長約100m的等邊三角形。工程測量學(xué).第十章第一講水準(zhǔn)基點(diǎn)是沉陷觀測的基準(zhǔn)點(diǎn)，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(zhǔn)基點(diǎn)可分為長期的和簡單的兩種。工程測量學(xué).第十章第一講三、沉陷觀測點(diǎn)標(biāo)志的結(jié)構(gòu)和埋設(shè)沉陷觀測點(diǎn)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(diǎn)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(shí)要注意觀測點(diǎn)與建筑物的聯(lián)結(jié)要牢靠，使得觀測點(diǎn)的變化能真正反映建筑物的沉陷情況。工程測量學(xué).第十章第一講具體建筑物的觀測點(diǎn)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(xué).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(zhǔn)測量方法，有時(shí)也應(yīng)用液體靜力水準(zhǔn)測量方法觀測。工程測量學(xué).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(jì)，科學(xué)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(jìn)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(xiǎn)情進(jìn)行預(yù)報(bào)。工程測量學(xué).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(diǎn)和工作測點(diǎn)。觀測點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)。（2）基坑外觀測點(diǎn)，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(xué).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(diǎn)，布設(shè)工作基點(diǎn)及為尋找工作基點(diǎn)用的定位點(diǎn)。（4）觀測路線應(yīng)組成起、迄于工作基點(diǎn)的閉合或附和路線，以便對觀測結(jié)果進(jìn)行檢核。工程測量學(xué).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(diǎn)的高程變化，得到其沉陷量，并計(jì)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(zhǔn)路線不是很長，因此閉合差課按測站平均分配。如果觀測點(diǎn)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(xué).第十章第一講（一）基準(zhǔn)點(diǎn)觀測大壩下游工作基點(diǎn)與水準(zhǔn)基點(diǎn)間所布設(shè)的水準(zhǔn)環(huán)線，一般要求每千米水準(zhǔn)測量高差中數(shù)的中誤差不大于0.5mm。采用精密水準(zhǔn)儀S0.5和因瓦水準(zhǔn)尺進(jìn)行測量。（1）水準(zhǔn)環(huán)線是分段進(jìn)行觀測，往、返觀測的高差加標(biāo)尺長度改正后計(jì)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(xué).第十章第一講（2）高差較差合格后，根據(jù)加標(biāo)尺長度改正后的往返測高差計(jì)算高差中數(shù)，再由高差中數(shù)計(jì)算環(huán)線閉合差。將環(huán)線閉合差按各測段線路長度進(jìn)行分配。（3）然后，由水準(zhǔn)基點(diǎn)的高程推算工作基點(diǎn)和沿線各水準(zhǔn)點(diǎn)的高程，再與各點(diǎn)的首次觀測高程比較，可得到工作基點(diǎn)和沿線各水準(zhǔn)點(diǎn)高程的變化值。工程測量學(xué).第十章第一講

按照上述規(guī)定所施測的精密水準(zhǔn)測量，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，高程的傳遞精度可以達(dá)到0.5mm/km的要求。每千米水準(zhǔn)測量高差中數(shù)的中誤差可按下式計(jì)算而工程測量學(xué).第十章第一講（二）觀測點(diǎn)觀測混凝土壩觀測點(diǎn)的沉陷是根據(jù)兩岸的工作基點(diǎn)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(zhǔn)儀，按二等水準(zhǔn)測量操作規(guī)定進(jìn)行施測。工程測量學(xué).第十章第一講對了按二等水準(zhǔn)測量操作規(guī)定以外還有：（1）設(shè)置固定的安置儀器點(diǎn)與立尺點(diǎn)，使往返或復(fù)測在同一路線上的固定點(diǎn)進(jìn)行。

（2）每次觀測使用固定的儀器和標(biāo)尺

（3）儀器至標(biāo)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(jìn)出廊道前后，儀器、標(biāo)尺均需涼置半小時(shí)以后再進(jìn)行觀測

（5）在廊道內(nèi)觀測采用手電筒照明。工程測量學(xué).第十章第一講測定觀測點(diǎn)沉陷的水準(zhǔn)路線大多敷設(shè)成兩工作基點(diǎn)之間的附和路線。每次觀測值均要加標(biāo)尺長度改正、根據(jù)視線短、每千米線路測站數(shù)多的特點(diǎn)，對附和線路閉合差采取按測段的測站數(shù)多少進(jìn)行分配的方法。然后，根據(jù)工作基點(diǎn)的高程推算各沉陷觀測點(diǎn)的高程，將本次計(jì)算的各觀測點(diǎn)高程與各點(diǎn)首次觀測的高程比較，即可求得各觀測點(diǎn)相對于該點(diǎn)首次觀測的沉陷量。工程測量學(xué).第十章第一講附和水準(zhǔn)路線上一測站高差中數(shù)的中誤差可按下式計(jì)算而工程測量學(xué).第十章第一講離工作基點(diǎn)最遠(yuǎn)點(diǎn)的觀測點(diǎn)，其高程的測定精度最低。最弱點(diǎn)相對于工作基點(diǎn)的高程中誤差按下式計(jì)算式中，為由兩工作基點(diǎn)分別測到最弱點(diǎn)的測站數(shù)。工程測量學(xué).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(diǎn)間的相對沉陷的方法來確定，如用水準(zhǔn)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(xué).第十章第一講一、水準(zhǔn)測量方法該方法的原理是用水準(zhǔn)儀測出兩個(gè)觀測點(diǎn)之間的相對沉陷，由相對沉陷與兩點(diǎn)間距離之比計(jì)算出兩點(diǎn)間的平均傾斜值。例如，測出A、B兩點(diǎn)的沉陷值為，A、B兩點(diǎn)間的距離為，則其平均傾斜值為：工程測量學(xué).第十章第一講二、傾斜儀測量方法常用的傾斜儀有水準(zhǔn)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(gè)高靈敏度的氣泡水準(zhǔn)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(biāo)k。氣泡水準(zhǔn)管e固定在支架a上，a可繞c點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，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(dòng)讀數(shù)盤，使測微桿向上或向下移動(dòng)，直至水準(zhǔn)管氣泡居中為止。此時(shí)，在讀數(shù)盤上讀數(shù)，即可得出該處的傾斜度。

工程測量學(xué).第十章第一講（二）電子傾斜儀為了實(shí)現(xiàn)傾斜觀測的自動(dòng)化，可采用電子水準(zhǔn)器，它是在普通的玻璃管水準(zhǔn)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(gè)電極形成差動(dòng)電容器的一種裝置。電子傾斜儀的工作原理：當(dāng)玻璃管水準(zhǔn)器傾斜時(shí)，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(shí)記錄下來。工程測量學(xué).第十章第一講三、液體靜力水準(zhǔn)測量液體靜力水準(zhǔn)測量是測定觀測點(diǎn)高程的一種方法。（一）基本原理當(dāng)兩個(gè)容器中裝有同類均勻液體時(shí)，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(xué).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(zhǔn)儀，實(shí)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(shí)，用手轉(zhuǎn)動(dòng)觀測圓環(huán)，使水位指針移動(dòng)，直到顯微鏡內(nèi)所觀測到的指針實(shí)像尖端與虛像剛好接觸，這時(shí)即停止轉(zhuǎn)動(dòng)圓環(huán)，進(jìn)行讀數(shù)。工程測量學(xué).第十章第一講（三）誤差來源液體靜力水準(zhǔn)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(zhǔn)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(xué).第十章第一講2.外界條件的影響（1）溫度