变形监测方法及方案设计课件.ppt

1、1.1 变对象（变形体）进行测量以确定其空间位置随时间的变化特征。为变形分析和预报提供基础数据。变形体：工程建筑物、技术设备以及其他自然或人工对象。如：古塔与电视塔、桥梁与隧道、船闸与大坝、大型天线、车船与飞机、油罐与贮矿仓、崩滑体与泥石流、采空区与高边坡、城市与灌溉沉降区.二、变形llSmmSPlABS0ll l 0ll l 0l PlSABabsincoslablSabmmS激光经纬仪准直和波带板激光准直法激光点光源、波带板装置、光电探测器引张线法 三测回平均值中误差0.03mmlSABLBSlBBLAB12nCMPU双频监测器双频监测器双频监测器双频监测器双频监测器双频监测器参考点参考点

2、单频监测器单频监测器GPS连续监测系统框图连续监测系统框图SlBH倾斜：i=tan=22221211222212=(),2314()226758()22SBllxyaaSlSllll 测基础相对沉陷计算倾斜 i水准方法测不均匀沉陷 悬吊垂球测以求倾斜两台经纬仪交会 =测水平角法 21=arctanllHBSlAB1a2aa1S2S挠度：在建筑物的垂直面 内各不同高程点相 对于底点的水平位 移称为挠度。美国纽约帝国大厦高102层，在风荷载作用下，最大摆动达7.6cm.可由观测不同高度处的倾斜换算而得。（二）特殊的大地测量方法 特点：测量过程简单 容易实现自动化观测和连续观测 提供的是局部的变形信

3、息1、沉降测量：液体静力水准测量法 AB1a2aABh2b2H1b1H1211221212()()()ABhHHababaabb1222112121()()()ABhHHababaabb 212121211+21-()2bbbbc aabbbbcAB21 得：h 得：=-为仪器常数，读数零点之差数，它取决于制造误差.当液面高度发生变化时，浮子带着铁心升降，由于铁心相对于电感线圈的上下移动，使线圈上的电感发生变化，用导线连接到离观测点一定距离的观测室内，再用专门的电桥将电感量的变化电压变化，遥测仪器通过量测电压的变化，便知铁心的升降量，亦即为容器液面高度的变化量。2、应变测量：设两点间距离为 ,

4、第二周期测量时距离变化了 那么 为两点间平均线应变.当 与变形 体尺寸比很小时，则 看成为点应变.llll lll l 测 有机械法：用因瓦丝、石英棒等作为长度的标准.长 度的变化用机械电子传感器测量；精度：几十个微米 干涉法：激光干涉法可测到几百米，甚至几千米.精度：10-7 真空中：4X10-10 应变传感器实质为导体（金属条或很窄的箔条）做法：埋设在变形体中，由于变形体中的应 变使得导体伸长或缩短，从而改变了 导体的电阻.电阻变化用电桥测量，通 过测量电阻的变化就可以计算应变.l测距离变化求应变应变传感器1V2V3Vab123121180VVVVaa ba bab（）3、准直测量：激光

5、在大气中精度：10-510-6 在真空中精度：10-710-8 方向性强，直接准直 如：激光经纬仪准直 激光准直 单色性好，衍射准直 如：波带极激光准直 尼龙丝准直：尼龙丝直径0.3mm，施加1.5kg拉力 系统包括：尼龙丝拉紧装置和一个对中的读数显微镜原理：如果逐次观测三个点的偏离值，每次推进一个点，两个点重叠起连接作用，这样可按连接支导线计算导线各中间点相对于闭合边的偏离值。尼龙绳准直测量的精度分析连接支导线中点（最弱点）的准直精度可用下式估算：尼龙绳准直的精度受观测仪器误差读数误差影响气流的影响钢丝准直：引张线，直径1mm，1050kg拉力拉紧钢丝.装置：端点，观测点，钢丝和保护管.设置

6、浮托装置 三测回观测平均值精度：0.1 0.3mm222222111.51.22442.442VVVVVVmmmmmmmmmmSS(2)(2)248(1)ymSn nn nmnAB垂直测量：光学垂准仪 激光铅直仪：可用于测定高层建筑物的摆动.机械法垂直准直：正垂 倒垂：还可用作变形观测的基准点。偏离值可通过垂线坐标仪测得。倾斜：电子倾斜仪1.摆式倾斜仪利用可变电感的原理制成的，具有：灵敏度高读数方便调整范围宽2.气泡式倾斜仪 我国制造的气泡式倾斜仪 2 观测范围 1 如应用于设备基础平台的倾斜观测。r12L=L12LLm3.差动电容式电子水准器 工作原理：当玻璃管水准器倾斜时，气泡向旁边偏离x

7、，使C1C2中介质的介电常数发生变化，引起桥路两臂的电抗发生变化，因而桥路失去平衡，可用测量装置将其记录下来。这种电子水准器可固定地安置在建筑物或设备的适当位置，就能自动地进行倾斜观测。适用于作动态观测，=0.2200.m倾斜，范围形成差动电容装置132R载1Zx2Z2C1C 高频交流电压 C1C2构成桥路两臂Z1Z2为阻抗 R载为负载电阻 （三）摄影测量方法1.应用：地面摄影测量方法越来越广泛用于大型工程建筑物的变形观测。大型的工程建筑物：混凝土大坝、档土墙、高层建筑物等。空中摄影测量也有用于较大范围的地面变形测量。如：测定由于地下采矿而引起的地表移动.由于火山喷发而致的环境变化 2.优点：

8、可同时测定变形体的任何变形提供完全和瞬时的三维空间信息大量减少野外的测量工作量可以不需要接触被测物体有了摄影底片，可以观测到变形体以前的状态。3.原理：有基于固定摄站得时间基线法：测二维变形 有立体摄影测量方法：测三维变形 固定摄站的时间基线法原理：SXZYaaAAX=Z=YxM xfYzM zf原理：XMxZMz精度：XM xZM z222()()()fxYXxZzzmmmmXM mYxfZmmM mz参考点使用：设内外方位元素不变，第2次 摄影时像点坐标为x，z；内外方位元素变化，像点坐标测得为,.xz设012012xxaax a zzzbbx b z012012xxaax a zzzbb

9、x b z 11XZMM对于控制点 x=z=参考点 x=0,z=01110112122201222012()()()nnnnnxxVaa xa zxxVaa xa zxxVaa xa z n个控制点列误差方程可解算系数,iia b地面立体摄影测量的解析处理方法有：1.空间前方交会法2.空间后交前交法3.严密解法4.直接线性变换法11213101222321323330122232()()()()()()()()()()()()ASASASASASASASASASASASASa XXa YYa ZZx xfaXXa YYaZZaXXa YYa ZZz zfaXXa YYaZZ0111110111

10、110222220222221122()()()()AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAxzxzxxxxxVXYZXYZzzzzzVXYZXYZxxxxxVXYZXYZzzzzzVXYZXYZ左像片右像片1210000()()TTTAAAAAAAAAlVAxxA PAA lDxA PAXXXYYYZZZ坐标仪量测的坐标值像片坐标像方空间坐标12349101156789101111L XL YL ZLxL XL YL ZL XL YL ZLzL XL YL Z111DLTLL为系数u当DLT系数已知：对一个时X 列4个误差方程可解出三维坐标u当DLT系数未知：需布至少6个控制点，X解算出DLT系数再求XX坐标.1.2 变一、变形观8lm11=1.2mm22Hmm差1=682mm平移1=6.810mmm平移平移1=4.82mmmm移观 点 位222000=mmmmm Qm测大坝的要求列于下表：定量：11222122=T=2XXtXmtXtXXXmmkmXXkmVttVVVmt Vk 同理一般当 时，认为是有变形，否则为误差反映。XXkm大坝变形观测周期：三、变形五、监六、变形监