变形监测与数据处理

概念：就是利用测量与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。

目的：首要目的是掌握变形体的实际性状，为判断其安全提供必要的信息，其次获得变形体变形的空间状态和时间特性，同时还要解释变形的原因。    

意义：实用上的意义：主要掌握各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，以便及时的发现问题并采取措施。科学的意义：更好的理解变形的机理，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正确的预报变形的理论和方法。

2.变形体：变形体的范畴可以大到整个地球，小到一个工程建（构）筑物的块体。包括自然和

人工的构筑物。(对可能产生变形的各种自然的或人工的建筑物或构筑体的统称)

3.变形监测的内容及其分类

分类：（1）按研究范围分类：全球性的、区域性的、局部性的（2）按时间特性分类：运动式、动态式    静态变形:空间位置随时间的变化特性,占多数;  动态变形:变形体空间位置在外力作用下,在某一时刻的变化.

内容：应根据建筑物的性质和地基情况来定。

     （1）工业和民用建筑：对于基础而言：内容是均匀沉陷和不均匀沉陷；对建筑物本身而言：是倾斜和裂缝观测；  对工业企业等各种设备而言：是水平位移和竖直位移；  对高大建筑物：还应观测瞬时变形、可逆变形、扭转；位移、垂直位移、渗透以及裂缝观测

     （3）钢筋混泥土建筑物：外部观测：水平位移、垂直位移、伸缩缝的观测   内部观测

     （4）地表沉降：定期进行观测，掌握其沉降与回升的规律。

4.引起变形的因素？

（1）人类开发自然资源的活动会破会地壳上部平衡，造成地面变形。（2）人口密集的地方大量抽去地下水，造成地面沉陷。（3）地下采矿引起矿体上方岩层移动。（4）地壳中的应力长期的积累 （6）与工程本身相联系的勘测、设计、施工、运营产生。

5.变形观测的特点？

（1）精度要求高（2）周期性重复观测（3）综合运用各种观测方法（4）数据处理要求严密（5）需要多学科知识的配合

6.变形监测技术

  答：在全球性方面，空间大地测量是最基本且最适用的技术，包括全球定位系统GPS、甚长基线射电干涉测量VLBI、卫星激光测量SLR、激光测月技术LLR以及卫星重力探测技术（卫星测高、卫星跟踪卫星和卫星重力梯度测量）等技术手段。

在区域性方面，主要技术手段ＧＰＳ、空间对地观测遥感技术－－合成孔径雷达干涉测量ＩｎＳＡＲ、精密水准测量。

在工程和局部性方面，地面常规测量技术、专用测量手段、空间测量（ＧＰＳ、ＩｎＳＡＲ）、地面摄影测量技术与激光扫描。

7.基准点：变形监测系统的基本控制点，是测定工作点和变形点的依据。分为水平位移基准点

和沉降监测点。

8.水准基点(工作基点)：是基准点和变形观测点之间起联系作用的点。

9.变形监测网：  是控制网在变形监测中的一种形式;有绝对网:有部分点分布在变形体外的监测 

网;  相对网:网的全部点都在变形体上的监测网;   混合网.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        

10.变形监测网的灵敏度：监测网发现某一网点变形位移矢量的能力大小的一种度量

11.常规的地面测量方法有哪些优缺点？

优点：（1）能够提供变形体整体的变形状态（2）观测量通过组成网的形式可以进行测量结果的校核和精度的评定。（3）仪器方法简单、灵活性大，能够适用于不同的精度要求，不同形式的变形体和不同外界条件。

缺点：劳动强度大、作业时间长；地面定位系统ＴＰＳ最大的缺陷是受测程，测站点一般都处在变形区域的范围之内。

12.变形观测精度和频率方面有哪些要求和规定？

精度要求和规定：精度高，典型精度是1mm或相对精度为10-6。不同工程建筑物，精度要求差别比较大。同类建筑物，根据其结构、形状不同，要求精度也有差异，即使是同一建筑物，不同部位的精度要求也不同。

频率要求和规定：频率取决于变形大小、速度以及观测目的，频率大小要能反应出变形体的变形规律，并可随单位时间内变形量的大小而定。变形量大，增大监测频率，变形量小或建筑物趋于稳定时，可减小检测频率。

13.变形监测网灵敏度分析的实质？  变形的几何分析

14.垂直位移测量：通常采用水准测量的方法，多次重复测定埋设在移动区或变形体上的观测点（监测点）相对于基准点的高差随时间的变化量。

15.水平位移测量：测定变形体的平面位置随时间而产生的位移大小,位移方向,并提供变形趋势 

及稳定预报而进行的测量工作. 

16.深埋双精度标：用膨胀系数不同的两根金属管,底部埋在基岩中或稳定可靠的土层中,用套管 

与周围土层隔离能,根据温度变化修正标志点高程的水准点. 

17.挠度：建筑物在竖直平面内各不同高程点相对于底点的水平位移。

18.倾斜测量：测定目标物在竖直平面内相对于水平基准或铅垂基准线（面）的挠度曲线。

19.基准线法：通过建筑物轴线或平行于建筑物轴线的固定不动的铅直平面为基准面，根据它来

测定建筑物的水平位移。

20.视准线法：在两固定点间设置经纬仪的视线作为基准线，定期测量观测点到基准线间的距离， 

求定观测点水平位移量的技术方法。

21.引张线法：柔性弦线两端加以水平拉力引张后自由悬挂，则它在竖直面内呈链线形状，在水

平面上投影应是一条直线，利用此直线作为基准线可以测定附近测点的横向偏离值的方法

22.激光准直：测量测点偏离基准线垂直距离的过程，它以观测某一方向上点位相对于基准线的

变化为目的，包括水平准直和铅直两种

23.正垂线法：在通道的顶部或需要观测的高度设一支点，一条不锈钢丝下端连接一个锤球在通

道底层地板上固定一油桶，内装粘性小、不冰冻的液体，将锤球放在油桶内使钢丝拉紧，稳定成为垂线。观测时，由底部观测墩上安置的量测设备按一定周期测出各测点的水平位移量。

24.倒垂线法：用于检核基准线变化。

25.液体静力水准测量：利用静止液面的原理来传递高程的方法，利用连通管原理测量各点处容

器内液面高差的变化以测定垂直位移的观测方法。

26.水准基点的标志和类型有哪些？

答：１、浅埋混凝土水准标石　２、地表岩石标　３、平峒岩石标　４、深埋钢管式标志　５、水准基点标志　６、墙脚水准标志　７、深埋双金属标。

27.观测点的标志有哪些？   1.设在墙上的  2.设在柱上的  3.隐蔽式墙角标志                                                                                                                                                                                                                               

28.水准基点的布设类型？（1）设成简单的形式 （2）利于稳固的永久建筑物设立墙角水准点

29.观测点的布设要求？

（1）布设在具有代表性的地方  （2）要考虑建筑物基础的地质条件、建筑建构内部应力的分布情况，以及便于观测等  （3）观测点和建筑物的联结要牢靠  （4）沿矿体走向和倾斜方向布设观测点应组成观测线 （5）要便于观测和保存（6）观测点结构应便于接高

30.深埋双金属标的原理？

设以钢、铝制成的的两根金属管，原长为L0，受热后各自伸长，

L钢=L0+L0*a钢*t =L0+△L钢    L铝=L0+L0*a铝*t=L0+△L铝

T为温度改变的平均值，其数值不知，而金属管的长度差值△=L钢-L铝=△L钢-△L铝=L0*t*（a钢-a铝）      移项后的△L钢=△*a钢/（a钢-a铝）, △L铝=△*a铝/(a钢-a铝)

已知钢的膨胀系数为0.000012/摄氏度，铝的膨胀系数0.000024/摄氏度

△L钢= —△  ，△L铝= —2△

采用钢管和铝管坐标志。测得△值，即可知道各金属管受温度变化而引起的长度变化。

31.何为基坑回弹观测？有哪些方法？

 基坑回弹观测是观测基坑开挖过程中地基的回弹现象 

 方法：  基坑回弹可采用回弹监测标和深层沉降标进行监测，如果进行分层沉降监测，当分层沉降环埋设于基坑开挖面以下时，监测到的土层隆起也相当于基坑回弹量。  精密水准测量：液体静力水准测量。 

32.倾斜观测有哪些方法？

  直接测量：１、锤球法　２、经纬仪投影　３、测水平角４、光学垂准仪　５、激光铅直仪

间接测量：１、水准测量　２、倾斜仪测量　３、液体静力水准测量。

33.液体静力水准测量原理？影响其测量误差的因素？液体静力水准测量测定液面高的的方法？

原理：相连接的两容器1,2分别安置在预测水平面A与B上，当两个容器中装有同类均匀液体时，两液面处于同一水平面上，高差△h可利用液面高度H1，H2求的△h=H1-H2=(a1-a2) -（b1-b2）

a1,a2是容器1,2的高度或读数零点相对于预测平面A,B的高度。b1,b2为容器液面位置的读书值。

由于容器的零点具有制造误差，所以由直接读取的液面读数算的高差不是两平面的绝对高差。将两容器互换位置，则有△h=（a2-a1）-（b2'-b1'）    b1',b2'为液面新读数。

联合解算的的△h=1/2[(b2-b1)-(b2'-b1')].

误差因素：

1、仪器误差：（1）仪器安置误差（2）液体静力水准仪观测头倾斜所引起的误差（3）.观测头的组合部件由于温度变化而产生的误差（4）量测设备误差（5）液体漏损带来的误差

2、外界条件的影响:（1）温度对液体静力水准测量精度的影响（2）气压变化对液面位置的影响（3）液体静力水准仪容器中液体蒸发的影响（4）液体污染影响。

方法：（1）目视法（2）目视接触法（3）其他一些方法

34.建筑物水平位移测量的技术方法有哪些？

（1）.地面监测方法：两方向（或三方向等）前方交会法、双边距离交会法、极坐标法、自由设站法、视准线法、小角法、测距法、三角网法、导线法、边角网法。

（2）专用测量方法：应变测量、基准线测量。

35.强制对中装置有哪些类型？

    （1）.点、线、面对中装置（2）.三叉式对中装置（3）.球、孔式对中装置 （4）中心螺杆式对中装置。

36.水平位移的平面照准标志有哪些要求？

      要求：具有较高的稳定性，易于对中和瞄准，另外还应制作简单，使用方便。

37.分析测小角法精度？分段基准线观测的优势与不足？

38.引张线法的组成及读数观测的方法？

组成：端点、测点、测线（不锈钢丝）与测线保护管；

 读数方法：读数显微镜法、

39.水平廊道内导线布设及观测特点？

  答：廊道里中心线上每一段都要布点，同一高程面上要布设点，同一铅垂面上也要布点。

40.正垂线法观测的方法？

答：在建筑物内有供挂锤线的上下通道和专用设备等条件时，可在通道的顶部或需要观测的高度设一支点，锚固直径０．６～１．２ｍｍ的不锈钢丝，钢丝下端连接一个锤球，在通道底层地板上固定一油桶，内装粘性小、不冰冻的液体，将锤球放在油桶内使钢丝拉紧，稳定成为垂线。观测时，由底部观测墩上安置的量测设备（坐标仪、光学垂线仪、电感式垂线仪），按一定周期测出各测点的水平位移量。

41.变形分析：分为变形的几何分析和物理解释；几何分析在于确定变形量的大小、方向及其变     化，即变形体形态的动态变化。  物理解释在于确定引起变形的原因，确定变形的模式。

42.变形位移曲线图：

43.变形观测数据处理的目的和内容？

 内容：1、对变形体空间状态进行表述，工作有：原始记录检核，计算检查，稳定性检验 （基准检验）2、针对第二目的：统计分析或回归分析法，确定函数模型 3、变形预报

目的：1、变形的几何分析；2、探究变形成因

44.参考点稳定性的检验与分析方法？

1、平均间隙法：先进行两周期图形的一致性检验（称整体检验），如果检验通过，则确认所有参考点是稳定的。否则，就要找出不稳定点。寻找不稳定点的方法是“尝试法”，一次去掉每一个点，计算图形不一致性减少的程度，使得图形不一致性减少最大的点是不稳定的点。排除不稳定点后，继续上述过程，直到图形一致通过检验为止。2、拟稳平差

45.变形观测成果整理与分析有哪些内容？

  对各项记录的检核，检查是否有计算错误，按时间顺序逐点填写、造表、并作相应说明，保证数据真实可靠，定性分析变形原因，判断建筑物运营是否正常。

1、工作基点位移对变形值的影响  2、观测资料的整编  3、变形值的统计规律及其成因分析

46.逐步回归分析原理？

     逐步回归计算在F检验的基础上诸个接纳显著因子进入回归方程。当回归方程接纳一个因子后，由于因子之间的相关性，可使原先已在回归方程中的其他因子变得不显著，因而需要从回归方程中将其剔除，所以在接纳一个因子后，必须对已在回归方程中的所有因子的显著性进行F检验，剔除不显著因子，直到没有不显著因子后，在对未选入回归方程的其他因子永F检验来确定是否接纳其进入回归方程。在此过程中，每次只接纳一个因子。反复运用F检验进行剔除和接纳，直到得到所需的最佳回归方程。

47.变形分析与建模的方法？

变形分析

1.回归分析法（1）曲线拟合（2）多元线性回归分析（2）逐步回归分析

2.频谱分析（1）频谱分析法（2）最小二乘响应分析

建模的方法

1.时间序列分析模型（1）组合法（趋势拟合+ARMA模型）（2）多项式拟合法（3）DDS法

2.灰色系统分析模型（1）GM(1，N)模型（2）GM(1,1)模型

3.Kalman滤波模型

4.人工神经网络模型

48.大坝实时自动观测技术有哪些？

49.工业测量：

50.工业测量的任务、特点与方法？

任务:在工业设备安装时，根据设计和工艺要求，将设备构件按规定的精度和工艺流程的需要安置到设计位置；在工业设备检修时，对设备构件的位置进行检测，使设备构件能够调整到正确位置；在工业生产过程中，对生产部件进行外形检测，以校核生产部件外形和设计外形的差别。

特点：1、精度高 0.05~2.0mm 2、受现场条件 3、受工作时间的  4、更多的需要专业的仪器设备         方法：1、大地测量法  2、近景摄影测量

51.经纬仪（全站仪）三维工业测量系统的组成？

  答：系统：1、硬件（经纬仪或全站仪，接口，电缆，计算机，打字输入设备，测量标志，扫描仪，专用脚架）  2、软件（计算空间三维坐标的程序，坐标转换，应用程序）   附件：（基准尺、反射尺、激光目镜）。

52.系统定向原理？ 

  答：1、空间前方交会坐标原理 ：测定两仪器间的基线长b和两仪器横轴的高差h。 

2、系统的相对定向：使两仪器以基线方向作为观测的零方向，将两仪器的望远镜均调至无穷远处的情况下，相互照准对方望远镜分划板的十字丝，由平行光管原理表明，此时两望远镜的视准轴已相互平行，但并不重合。