工程的变形监测和数据处理.pdf

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1、第七章第七章工程的变形监测和数据处理工程的变形监测和数据处理2007-5-917.17.1工程变形监测的基础知识工程变形监测的基础知识7.1.17.1.1变形监测的定义、作用和内容变形监测的定义、作用和内容•什么是变形监测？•什么是工程变形监测？•为什么要进行变形监测？•变形监测的内容和特点•变形模型的分类：•非周期变形模型•周期变形模型•运动模型、动态模型2007-5-927.1.1.17.1.1.1变形监测的定义变形监测的定义变形监测：对监视对象或物体(简称变形体)进行测量，以确定其空间位置随时间的变

2、化特征。包括全球性、区域性、和工程的变形监测。变形：变形体自身的形变变形体的刚体位移。变形体自身的形变：伸缩、错动、弯曲和扭转。变形体的刚体位移:整体平移、转动、升降和倾斜。2007-5-937.1.1.27.1.1.2变形监测的意义变形监测的意义1、实用意义：保障工程安全。2、科学意义：解释变形的机理，验证变形的假说，检验设计是否合理，为修改设计、制定规范提供依据。2007-5-947.1.1.37.1.1.3变形监测的内容变形监测的内容•获取变形几何量：水平位移、垂直位移以及偏距、倾斜、扰度、弯曲、扭

3、转、震动、裂缝等。•获取与变形有关的影响因子（物理量）：应力、应变、温度、气压、水位（库水位、地下水位）、渗流、渗压、扬压力等。2007-5-957.1.1.47.1.1.4变形监测的特点变形监测的特点•要进行周期观测，每一周期的观测方案如监测网的图形、使用仪器、作业方法乃至观测人员都要尽可能一致。•动态、持续监测。•要求精度高，对于重要工程，一般要求“以当时能达到的最高精度为标准进行变形观测设计”。2007-5-96项目位移中误差限值重力坝±1.0mm坝体径向±2.0mm表表拱坝水平切向±1.0mm77

4、--11位移重力坝±0.3mm变变坝基径向±0.3mm拱坝形形切向±0.3mm坝顶±1.0mm监监坝体、坝基垂直位移坝基±0.3mm测测坝体、坝基挠度±0.3mm的的坝体±5.0″倾斜精精坝基±1.0″坝体表面接缝与裂缝±0.2mm度度水平位移±2.0mm举举近坝区岩体垂直位移±2.0mm水平位移±3.0(岩质边坡)例例±5.0(土质边坡)滑坡体和高边坡垂直位移±3.0mm裂缝±1.0mm2007-5-977.1.27.1.2变形模型变形模型7.1.2.17.1.2.1变形影响因子和动态变形模型变形影响因

5、子和动态变形模型变形影响因子:地壳运动、基础形变、地下开采、地下水位变化、工程建筑物的各种荷载、设备安装偏离设计值,以及温度、气候变化等。动态变形模型的一般数学表达式：∞yt()=−∫g()(τxtττ)d02007-5-98典型变形影响因子下的变形模型典型变形影响因子下的变形模型2007-5-997.1.2.2典型动态变形模型一、非周期变形1、突变模型（图7-1(a)）tt−0yt()=−−H[1exp()]∞T2007-5-9102、渐变模型（图7-1(b)）：Δx⎧−⎡⎤tt⎫0yt()=+yH⎨⎬

6、(tt−−−−)T1exp()00∞⎢⎥ΔtT⎩⎭⎣⎦tttt≤≤+Δ00ΔΔxt⎧⎡⎤tt−⎫0yt()=+yH⎨(1exp−)Δ+⋅−tTexp()⎬0∞⎢⎥ΔtT⎩⎭⎣⎦Tttt>+Δ02007-5-911二、周期变形（图7-1(c)）txt()=+xˆsin(2πϕ)xTptyt()=+yˆsin(2πϕ)yTp2007-5-9127.1.2.37.1.2.3运动模型运动模型在许多情况下（如滑坡），变形影响因子的大小是随机性变化且不可量测的，或者虽可量测而难于建立影响因子与变形间的函数模型。运动模

7、型把变形视为时间的函数：2()tt−0yt()()()(=+−+ytyttt"")()yt"000022007-5-913运运动动模模型型2007-5-9147.1.37.1.3变形体的几何模型和监测点布设变形体的几何模型和监测点布设7.1.3.1变形体的几何模型定义（参见图7-3）：参考点、目标点及其它们之间的连接称为变形体的几何模型。概念：•变形体空间上的离散化：监测点（目标点）•时间上的离散化：周期性监测、持续性监测•相对定位、绝对定位•参考点、目标点•不变量、可变量2007-5-915变形体的几何

8、模型变形体的几何模型2007-5-916参考点、目标点布设的要点：位置、数量（密度）、埋石、布标。2007-5-9177.27.2变形监测方案设计变形监测方案设计内容：测量方法的选择、监测网布设、测量精度的确定观测周期的确定…。2007-5-9187.2.17.2.1变形监测方案制定准则变形监测方案制定准则（1）所需的测量精度σ，对于监测网，y是确定目标点坐标ξ、ησ、σ的允许精度ξη或Δ、Δξη坐标差σ、σΔξΔη的允许精度