1、1第四章变形监测方案设计第四章变形监测方案设计1.变形监测方案设计概述2.变形测量的精度、周期与可靠性3.监测点布设4.变形监测网设计5.变形监测工程的组织与实施2022-10-62变形监测方案设计变形监测方案设计概述概述 建筑物变形测量工作开始前，应根据建筑地基基础设计的等级和要求、变形类型、测量目的、任务要求以及测区条件进行施测方案设计，确定变形测量的内容、内容、精度级别、基准点与变形点布设方案、观精度级别、基准点与变形点布设方案、观测周期、仪器设备及检定要求、观测与数测周期、仪器设备及检定要求、观测与数据处理方法据处理方法、提交成果内容等，编写技术设计书或施测方案。建筑物变形测量规范建筑
2、物变形测量规范2022-10-63变形监测方案设计工作的内容变形监测方案设计工作的内容 变形监测方案直接影响到观测成本、成果精度和可靠性，一般制定变形监测方案的工作内容有：相关工程资料的收集监测内容的确定监测方法与仪器的确定施测部位和测点布置的确定监测精度与周期（频率）的确定监测工程组织与实施变形监测方案的设计的依据变形监测方案的设计的依据 工程构造设计图或桩位布置图；工程地质堪察报告；降水、挖土方案或打桩流程图；工程建立场区的各种比例尺地形图；场区周边管线平面布置图；周边受影响区域内的拟保护对象的建筑构造图；2022-10-64变形监测方案的设计的依据变形监测方案的设计的依据 地下主体构造的
3、构造图；基坑支护构造和主体构造施工方案；最新监测元件和设备样本；国家现行的有关规定、标准、合同协议等；构造类型相似或相近工程的经历资料等5要尽量多的收集相关资料要尽量多的收集相关资料1.以平安监测为目的，针对监测对象平安稳定的主要指标进展；2.测点的布置应能够比较全面地反映出监测对象的工作状态。3.按照国家现行的有关规定与标准进展。4.应尽量采用先进的测试技术，积极选用效率高、可靠性强的先进仪器和设备。5.各监测工程应能够相互校验，以利于进展变形分析。6.在满足监测性能和精度要求前提下，力求减少费用。7.方案中临时监测工程和永久监测工程应相互衔接。8.应尽量减少与工程施工的穿插影响。2022-
4、10-66编制变形监测方案的步骤编制变形监测方案的步骤1.承受委托、明确监测对象和监测目的；2.收集编制监测方案所需要的根底资料；3.现场踏勘，了解周围环境；4.编制监测方案初稿，并提交委托单位审阅；5.会同有关部门商定各类监测工程戒备值即监测应到达的精度，并对监测方案初稿进展商讨，以形成修改文件；6.根据修改文件来完善监测方案，并形成正式的监测方案。2022-10-67变形监测方案变形监测方案设计书设计书的内容的内容1.监测目的；2.工程概况；3.监测内容和测点数量；4.各类测点布置平面图；5.各类测点布置剖面图；6.监测周期、频率与精度确实定；7.监测仪器设备的选用；2022-10-68变
5、形监测方案变形监测方案设计书设计书的内容的内容-28.观测与数据处理方法；9.各类戒备值确实定；10.监测人员的配备；11.监测报告送达对象和时限；12.监测本卷须知；13.监测费用预算。2022-10-69组组织织与与实实施施变形测量的精度变形测量的精度 标准、设计允许变形值的大小、观测目的标准、设计允许变形值的大小、观测目的 FIG第第13届会议届会议1971年：确保建年：确保建筑物的平安，那么其观测的中误差应小于筑物的平安，那么其观测的中误差应小于允许变形值的允许变形值的1/101/20。1981年，年，FIG第第16届会议认为：为实用的届会议认为：为实用的目的，观测的中误差应不超过允许
6、变形值目的，观测的中误差应不超过允许变形值的的1/101/20，或，或12mm，为科研的目的，为科研的目的，观测的中误差应分别小于允许变形值的观测的中误差应分别小于允许变形值的1/201/100，或，或0.02mm。2022-10-6102022-10-611建筑物变形测量等级其精度要求建筑物变形测量等级其精度要求等级垂直位移监测观测点测站高差中误差水平位移监测观测点坐标中误差主要适用范围特级0.050.3特高精度要求的特种精密工程的变形测量 一级0.151.0地基基础设计为甲级的建筑的变形测量；重要的古建筑和特大型桥梁等变形测量等 二级0.503.0地基基础设计为甲、乙级的建筑的变形测量；场
7、地滑坡测量；重要管线的变形测量；地下工程施工及运营中变形测量；大型市政桥梁变形测量等 三级1.510.0地基基础设计为乙、丙级的建筑的变形测量；地表、道路及一般管线的变形测量；中小型市政桥梁变形测量等 变形测量的周期变形测量的周期 定义：变形监测的时间间隔称为监测定义：变形监测的时间间隔称为监测周期周期 如何确定？如何确定？变形测量周期以能系统反映所测变化变形测量周期以能系统反映所测变化过程而又不遗漏其变化时刻为原那么过程而又不遗漏其变化时刻为原那么；根据变形速度与外界因素的影响来确根据变形速度与外界因素的影响来确定；定；当观测中发现变形异常时应加强观测当观测中发现变形异常时应加强观测次数；次
8、数；工程进度和标准。工程进度和标准。2022-10-612观测一次所需的时间 要尽量的短；土石坝监测标准规定的监测周期土石坝监测标准规定的监测周期2022-10-613基坑监测标准要求的监测周期基坑监测标准要求的监测周期2022-10-614滑坡监测精度与周期确定滑坡监测精度与周期确定2022-10-615滑坡监测精度与复测周期和位移速度之间存在滑坡监测精度与复测周期和位移速度之间存在一定的相互制约的关系。一定的相互制约的关系。胡友健,梁新美,唐辉明.关于滑坡监测精度及复测周期的合理确定,地质科技情报,2002,21(2):91-93滑坡监测精度与周期确定滑坡监测精度与周期确定2022-10-
9、616(1)在斜坡缓慢变形和变形发展阶段，首先分析确定能达到的最高监测精度进行监测。然后以此和位移速度确定复测周期。(2)在变形加剧和急剧变形阶段，先根据有关影响因素确定复测周期，再根据所确定的复测周期和位移速度确定相应的监测精度。考虑因素：监测精度的需要与现实可能性、位移量的大小、变形发展趋势、季节变化以及斜坡变形的特点变形测量的可靠性变形测量的可靠性 多余观测 外部数据检核 检定仪器 参考点的稳定性 严密的数据处理方法2022-10-6172022-10-6184.3监测点的设置监测点的设置监测点分类:基准点：基准点：基本控制点，尽可能长期保存、稳定不动，一般每个工程要3个以上工作点：工作
10、点：又称工作基点，是基准点与变形观测点间联系作用的点，在变形体附近，在观测期间点位稳定，点位由基准点定期观测变形观测点：变形观测点：直接埋设在变形体上，能反映变形体变形特征的测量点，可根据它们的位移来判断变形体的位移1.要能够反映变形监测对象整体及关键部位的位移；2.便于现场观测；3.便于保存，并不易受损。4.不同监测对象类型的相应标准要求。2022-10-6191 1 建筑物的主要墙角和柱基上以及建建筑物的主要墙角和柱基上以及建筑沉降缝的顶部和底部；筑沉降缝的顶部和底部；2 2 当有建筑裂缝时，还应布设在裂缝当有建筑裂缝时，还应布设在裂缝的两边；的两边；3 3 大型构筑物的顶部、中部和下部；
11、大型构筑物的顶部、中部和下部；2022-10-620工业与民用建构筑物工业与民用建构筑物变形监测点布设变形监测点布设水平位移变形观测点水平位移变形观测点沉降观测点布设沉降观测点布设1 1建筑构物的主要墙角或沿外墙每建筑构物的主要墙角或沿外墙每101015m15m处或每处或每隔隔2 23 3根柱基上；根柱基上；2 2沉降缝、伸缩缝、新旧建筑物或上下建筑物接沉降缝、伸缩缝、新旧建筑物或上下建筑物接壤处的两侧；壤处的两侧；3 3人工地基和天然地基接壤处、建筑物不同构造人工地基和天然地基接壤处、建筑物不同构造分界处的两侧；分界处的两侧；4 4烟囱、水塔和大型储藏罐等高耸构筑物根底轴烟囱、水塔和大型储藏
12、罐等高耸构筑物根底轴线的对称部位，且每一构筑物不得少于线的对称部位，且每一构筑物不得少于4 4个点；个点；5 5根底底板的四角和中部；根底底板的四角和中部；6 6当建构筑物出现裂缝时，布设在裂缝两侧。当建构筑物出现裂缝时，布设在裂缝两侧。2022-10-6212022-10-6222022-10-623墙角沉降监测点墙角沉降监测点伸缩缝沉降监测点伸缩缝沉降监测点滑坡变形监测点的布设滑坡变形监测点的布设 一般按断面或剖面布置；大滑坡可分主次布设多个断面；主断面布置的工程和仪器要更多、更自动化；多种仪器尽量同时布置，以便相互验证。不同监测方法应有相应的布设方式。2022-10-624布置原则：布置
13、原则：2022-10-625滑坡的主滑方向和滑坡范围比较容易掌握时用十字形放射形不易掌握其主滑方向和滑坡范围时用4.4变形监测网的设计变形监测网的设计1.变形监测平面控制变形监测平面控制1平面控制网布设原那么平面控制网布设原那么 a.分级布网、逐级控制分级布网、逐级控制 b.要有足够的精度要有足够的精度 c.要有足够的密度要有足够的密度2平面控制网的布设：平面控制网的布设：a.变形监测控制点使用的周期远远长于施工期变形监测控制点使用的周期远远长于施工期。b.变形监测点使用时间长，在使用期要不连续进展复测变形监测点使用时间长，在使用期要不连续进展复测 。2.变形监测高程控制网的布设1高程控制网布
14、设原那么：a.分级布网，逐级控制 b.要有足够的精度变形监测控制网布设在方案确定后与工程测量控制网相同。4.4变形监测控制网的优化设计变形监测控制网的优化设计灵敏度是反映变形控制网发现变形、区分变形的能力，它不适用于其它类型的控制网。精度指标 整体精度A A标准标准D D标准标准E E标准标准S S标准标准C C标准标准2022-10-62912020)(PAAQDTXXXXtXXXXDtrD21)(的迹最小，tXXXXDD21)det(的行列式最小，的最大特征值最小XXD反映最大点位误差反映最大点位误差反映整反映整体精度体精度征值之差最小的最大特征值与最小特XXD反映点位反映点位精度均匀精度
15、均匀征值之比最小的最大特征值与最小特XXDA标准是最常用的标准，对交会测量，若按此标准则交会角取10928。按D标准，交会角取120。按E和S标准，交会角取90。精度指标 局部精度误差椭圆2022-10-630iiiiiiiiiiyyxyyxxxXXqqqqQiiiiiiyyyxxxqmqm00iiiiyyxxiqqm0)(21)(2100iyyxxiyyxxKqqFKqqEiiiiiiii224iiiiiiyxyyxxiqqqKiiiiiiyyxxyxqqq22tan0可靠性指标 控制网抵抗粗差的能力内部可靠性、外部可靠性、平均可靠性2022-10-631LAxVPLAQPLAPAAxTXX
16、TT11)(LIPAAQLPLAAQVTXXTXX)(11TXXVVAAQPQ1RLPLQVvv由误差传播定律nnnnnnVVrrrrrrrrrPQR212222111211可靠性矩阵可靠性矩阵可以证明：rRtr)(多余观测分量多余观测分量nrr/平均可靠性时，可靠性较好当4.0r灵敏度指标灵敏度指标2022-10-632IIIXXdIIIIIIXXXXddQQQXXddQQ2若两期的方案相同0)(:0dEH原假设：统计量：201dQdTddT给定显著水平a，计算d，即能发现的最小变形)(2tT)(ddQRt 经济指标经济指标 费用与许多因素有关，难以用数学公式概括表达 在优化设计中通常以观测
17、值的数目多少来计算本钱2022-10-633变形监测网优化设计分类变形监测网优化设计分类 零阶段设计零阶段设计参考系设计，图形构造和观测方案参考系设计，图形构造和观测方案一定，实际是一个平差问题一定，实际是一个平差问题 一阶段设计一阶段设计 图形构造设计，图形构造设计，P一定，设计一定，设计A 二阶段设计二阶段设计 权分配，权分配，A一定，设计一定，设计P，需综合考，需综合考虑虑 三阶段设计三阶段设计 网的改造和加密改造网的改造和加密改造2022-10-6344.54.5变形监测工程实施流程变形监测工程实施流程2022-10-635观测仪器检验外业观测 观测资料检查平差计算编制成果表观测资料整理分析 编写变形分析报告技术设计土建施工
