工程测量之变形监测

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1、§1.1.变形监测的基本概念:1）变形：指变形体在各种荷载作用下，其形状、大小及位置在时间域和空间域中的变化。2）变形监测：指利用测量仪器与其他专用仪器和方法对变形体的变形现象进行监视、观测的工作。3）分类：根据变形体的不同来划分。变形监测的分类：根据变形体的研究范围，可将变形监测研究对象划分为以下三类：（1）全球性变形研究：如监测全球板块运动、地极移动、地球自转速率变化、地潮等。（2）区域性变形研究：如地壳形变监测、城市地面沉降监测等。（3）工程和局部性变形研究：如监测工程建筑物的三维变形、滑坡体的滑动、地

2、下开采引起的地表移动和下沉等。变形监测任务和内容：1）任务：长期地对变形体的移动监测点进行重复观测，捕捉变形敏感部位和各观测周期间的变形观测点的变形信息，并对变形信息进行分析、解释并作出变形预报。2）内容：视变形体的类型和性质以及设站观测的目的的不同而异。应以能正确地反映出变形体的变化情况，达到监视变形体的安全、了解其变形规律为目的。几种不同变形体的监测内容：a、大地形变监测：目的是了解地壳动态，所以观测内容是观测监测点的点位位移、移动方向、速度和高程变化等。b、工业与民用建筑物变形监测：主要观测其基础的下沉

3、和纵横向的长度变化，用以计算建筑物的倾斜、弯曲、拉伸与压缩变形及下沉速度，并绘制沉降分布图；对建筑物的主体部分主要观测倾斜和裂缝。c、水工建筑物稳定性监测：对土坝而言，主要观测水平位移、垂直位移、渗透、裂缝观测等；对混凝土重力坝而言，主要有垂直位移、水平位移、伸缩缝及应力观测等。d、地表沉降观测：掌握其沉降与回升的规律，以便采取防护措施。在江河下游和冲积表土层大面积覆盖的平原地区，导致地表沉降的原因主要有两个：变形监测的目的和意义：目的：掌握变形体的实际形状，为判断其安全提供必要的信息。意义：重点表现在两个方

4、面实用上的意义：掌握各种建筑物和地质构造的稳定性，为安全性诊断提供必要的信息，以便及时发现问题并采取措施；科学上的意义：更好地理解变形的机理，验证有关工程设计的理论和地壳运动的假说，进行反馈设计以及建立有效的变形预报模型。形监测技术及其发展全球变形监测方面：空间大地测量技术GPS、VLBI、SLR、LLR等。区域性变形监测方面：GPS、InSAR等。工程和局部性变形监测方面：地面常规测量技术、地面摄影测量技术、特殊和专用的测量手段以及以GPS为主的空间定位技术。干涉雷达测量原理:射电天文是20世纪才发展起来的

5、新兴的学科，在该领域的研究结果已获得了3项Nobel奖。甚长基线测量（VLBI）是射电天文的创新，它利用了干涉的原理，使用了独立的时间标准和磁带记录，将相距几千公里的射电望远镜连接起来，构成射电望远镜网，以获取极高的空间分辨率（相当于几千公里口径的望远镜）。中国在上海和乌鲁木齐有两台VLBI站，是欧洲VLBI网和国际测地学和天体测量VLBI服务的成员，在国际VLBI研究领域发挥了重要的作用。VLBI广泛用于天文学，测地学的研究和对航天器的轨道测量。目前，VLBI正在经历新的一次创新――e-VLBI，即用网络传

6、输数据取代传统的磁带记录。这将大大降低磁带记录的成本，并大大提供VLBI观测的实时性。e-VLBI将使科学家能够快速的得到天文的观测结果，同时将更广泛地应用到对航天器的轨道确定。是以同一地区的两张或多张合成孔径雷达(SAR)图像为基本处理数据,通过求取这些SAR图像的相位差,获取干涉图像,然后从干涉条纹中得出地形高程数据的空间对地观测新技术.其处理过程为:对两干涉相位图像进行配准,两干涉相位图求差,同时进行利用已知的DEM,根据成像关系合成一幅干涉图,在此基础上进行地形相位改正,用此干涉图减去原来的干涉图,去

7、除地形的影响,生成差分干涉图,通过相位解缠,得到解缠相位图,然后进行相位到位移的变化,得到位移图.二.变形破坏机理概述1.综合变形破坏：1）地壳板块运动引起的变形破坏：使建筑物上升、下沉、剪断等。2）地震引起的变形破坏：波兰上西里西亚地区20年的观测结果表明：5级地震可使地表下沉0.15m，水平变形达0.6mm/m。3）地质构造引起的建筑物变形破坏：有断层的地区。4）滑坡引起的变形破坏：重力型滑坡，沿层面滑坡。5）地下水过量抽采引起的建筑物破坏。6）自然条件变化引起的变形破坏：天气温度、降雨量……2.建筑物采

8、动破坏机理：1）地表下沉对建筑物的破坏：2）地表倾斜对建筑物的破坏；3）地表曲率的变形破坏：上凸、下凹（正、负曲率）。4）水平变形对建筑物的破坏：建筑物在外力作用下沿轴向发生的长度变形---水平变形----拉伸（或压缩）。三.变形监测的精度要求与频率1.精度要求：（最弱点点位相对于变形监测控制点的三维绝对误差）原则：以满足设计要求为标准，具体情况具体对待。1）采动变形观测：水准测量的的联测精度不低于