畢業(yè)論文---論工程類變形監(jiān)測的目的及意義

1、<p><b>　　畢業(yè)論文</b></p><p>　　題 目： 論工程類變形監(jiān)測的目的及意義 </p><p>　　專 業(yè)： 工程測量與監(jiān)理 </p><p>　　學(xué) 號： </p><p>　　姓 名：

2、 </p><p><b>　　二○一一年十二月</b></p><p>　　工程類變形監(jiān)測的目的及意義</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本文首先對變形監(jiān)測的概念、作用與意義、研究及發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行了介紹；并介紹了可用于變形監(jiān)測網(wǎng)的平差方

3、法、原理及幾種基準(zhǔn)的選取；對基準(zhǔn)點(diǎn)和觀測點(diǎn)的設(shè)置加以簡要介紹，詳細(xì)闡述了平均間隙法對不穩(wěn)定點(diǎn)的搜索；介紹了幾種針對不同變形的數(shù)據(jù)的處理方法以及對數(shù)據(jù)的檢核的方法—一元線性回歸分析；結(jié)合工程實(shí)例直觀闡述變形數(shù)據(jù)處理和檢驗(yàn)方法的應(yīng)用，也形象反映了點(diǎn)位的合理的布設(shè)，最后總結(jié)了本文的優(yōu)缺點(diǎn)。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：變形監(jiān)測；平差；基準(zhǔn)穩(wěn)定；數(shù)據(jù)分析；數(shù)據(jù)檢核 </p><p>

4、　　Engineering deformation monitoring of purpose and meaning</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　This paper on the concept of deformation monitoring, the role and significance of resear

5、ch and development were introduced；and on the network can be used for deformation of the adjustment method, principle and the selection of several benchmarks, set up the reference point and observation points is briefed，

6、but elaborated the average gap of instability on the search point; introduced the deformation of several different methods and data processing of data examining the way - a Linear Regression A</p><p>　　Key W

7、ords: Deformation Monitoring；Adjustment；Benchmark stability；Data analysis；Data checking</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘要</b></p><p><b>　　ABSTRACT<

8、/b></p><p>　　第1章 緒論………………………………………………………………………1</p><p>　　1.1引言…………………………………………………………………………1</p><p>　　1.2變形監(jiān)測的目的以及意義…………………………………………………1</p><p>　　1.2.1變形監(jiān)測的概念及內(nèi)容……………

9、……………………………….1</p><p>　　1.2.2變形監(jiān)測的意義…………………………………………………….1</p><p>　　1.3變形監(jiān)測的研究現(xiàn)狀及其發(fā)展……………………………………………2</p><p>　　1.4本課題研究的內(nèi)容以及解決的手段………………………………………3</p><p>　　第2章 變形監(jiān)測網(wǎng)平差的

10、原理以及方法…………………………………4</p><p>　　2.1對秩虧自由網(wǎng)的認(rèn)識………………………………………………………4</p><p>　　2.1.1 經(jīng)典自由網(wǎng)的平差…………………………………………………4</p><p>　　2.1.2秩虧自由網(wǎng)的認(rèn)識………………………………………………….5</p><p>　　2.1.3秩

11、虧網(wǎng)的特點(diǎn)……………………………………………………….6</p><p>　　2.2秩虧自由網(wǎng)平差的原理……………………………………………………7</p><p>　　2.3秩虧自由網(wǎng)的平差計(jì)算以及精度估計(jì)……………………………………7</p><p>　　2.4自由網(wǎng)參考系S的確定……………………………………………………8</p><p>

12、　　第3章 基準(zhǔn)點(diǎn)的設(shè)置及穩(wěn)定性分析………………………………………10</p><p>　　3.1基準(zhǔn)點(diǎn)以及觀測點(diǎn)的選擇與設(shè)置………………………………………..10</p><p>　　3.1.1建筑變形測量規(guī)程對變形點(diǎn)的要求……………………………...10</p><p>　　3.1.2基準(zhǔn)點(diǎn)的選擇與建立……………………………………………...10</p&g

13、t;<p>　　3.2基準(zhǔn)的穩(wěn)定性分析………………………………………………………..12</p><p>　　3.2.1平均間隙法的基本思想……………………………………….......12</p><p>　　3.2.2平均間隙法的原理………………………………………………...12</p><p>　　3.2.3平均間隙法具體的檢驗(yàn)過程……………………

14、………………...13</p><p>　　3.3平均間隙法的計(jì)算流程圖………………………………………………..17</p><p>　　第4章 變形數(shù)據(jù)的處理與檢核……………………………………………18</p><p>　　4.1變形數(shù)據(jù)的處理…………………………………………………………..18</p><p>　　4.1.1水平位移觀測方

15、法及數(shù)據(jù)的處理………………………………...18</p><p>　　4.1.2垂直位移觀測方法及數(shù)據(jù)的處理………………………………...19</p><p>　　4.1.3測斜的方法以及數(shù)據(jù)的處理……………………………………...20</p><p>　　4.2變形數(shù)據(jù)的檢核…………………………………………………………..22</p><p&g

16、t;　　4.2.1變形數(shù)據(jù)檢核的意義……………………………………………...22</p><p>　　4.2.2變形數(shù)據(jù)檢核的方法……………………………………………...22</p><p>　　4.2.3利用數(shù)學(xué)模型—線性回歸模型進(jìn)行資料的檢核………………...22</p><p>　　第5章 變形數(shù)據(jù)處理與檢驗(yàn)方法在工程實(shí)例中的應(yīng)用………………25</p&

17、gt;<p>　　5.1工程的概況………………………………………………………………25</p><p>　　5.2監(jiān)測依據(jù)、方法、觀測周期……………………………………………25</p><p>　　5.3監(jiān)測的數(shù)據(jù)及處理方法…………………………………………………26</p><p>　　5.4監(jiān)測數(shù)據(jù)—沉降數(shù)據(jù)的檢核…………………………………………….

18、27</p><p>　　第6章 總結(jié)及展望……………………………………………………………..30</p><p>　　6.1對本文的總結(jié)………………………………………………………..30</p><p>　　6.2對未來監(jiān)測技術(shù)的展望……………………………………………..31</p><p>　　參考文獻(xiàn)………………………………………………

19、………………………32 附圖………………………………………………………………………………... 33</p><p>　　工程類變形監(jiān)測的目的及意義</p><p><b>　　緒論</b></p><p><b>　　1.1引言</b></p><p>　　隨著全球經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，中國高

20、速發(fā)展的經(jīng)濟(jì)必然要求大力加強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的力度，高層建筑、大型水利水電工程、地鐵、江河大橋的不斷涌現(xiàn)正有力的驗(yàn)證了這一切。特別是中國的南方沿海經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，高層、超高層建筑不斷的涌現(xiàn)。目前世界高層建筑前10排名中，亞洲占8幢，中國有6幢，排名第一的臺北101大廈，排名第五的上海金茂大廈，排名第6的位于香港的國際金融中心大廈和排名第7第8的分別為廣州的中信廣場大廈和位于深圳的信興廣場大廈；世界第一的跨海大橋杭州灣跨海大橋、世界最大跨徑斜

21、拉橋蘇通長江公大橋，南京地鐵，這些超大建筑的共同特點(diǎn)都是需要以深基坑為基礎(chǔ)。</p><p>　　深基坑工程具有造價(jià)高、施工難度高、面積大、深度大等特點(diǎn)，其穩(wěn)定性是非常重要的。深基坑是支護(hù)體系與周邊土體相互結(jié)合的多種介質(zhì)組合的高度復(fù)雜的空間系統(tǒng)，施工過程中其體系狀態(tài)始終處于動態(tài)變化之中?，F(xiàn)場監(jiān)測、數(shù)據(jù)反饋分析、預(yù)測控制與決策等是實(shí)時(shí)掌握基坑穩(wěn)定性及指導(dǎo)下一步施工的重要手段。近年來，基坑事故時(shí)有發(fā)生，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，

22、一般的發(fā)生率約占基坑數(shù)的20%左右，有的城市甚至占30%左右，基坑事故的頻頻發(fā)生，造成了重大的經(jīng)濟(jì)損失和嚴(yán)重后果。以上海市為例，近十多年來因基坑失穩(wěn)影響施工的事故已多達(dá)上百起，造成經(jīng)濟(jì)損失幾億元。因此基坑的變形監(jiān)測以及監(jiān)測數(shù)據(jù)能夠準(zhǔn)確的反應(yīng)變形量以指導(dǎo)工程的安全施工十分重要了</p><p>　　1.2變形監(jiān)測的目的以及意義</p><p>　　1.2.1變形監(jiān)測的概念及內(nèi)容</p&

23、gt;<p>　　變形監(jiān)測是對監(jiān)視對象或物體（簡稱變形體）進(jìn)行測量以確定其空間位置的隨時(shí)間的變化特征。變形監(jiān)測又稱變形測量或變形觀測，它包括全球的變形監(jiān)測、區(qū)域性的變形監(jiān)測和工程的變形監(jiān)測。工程變形監(jiān)測主要包括水平位移、垂直位移監(jiān)測，偏距、傾斜、撓度、彎曲、扭轉(zhuǎn)、震動、裂縫等的測量，還包括與變形的物理量的監(jiān)測，如應(yīng)力、應(yīng)變、溫度、氣壓、水位等的變形監(jiān)測[1]。</p><p>　　1.2.2變形監(jiān)測

24、的意義</p><p>　　變形監(jiān)測實(shí)用上的意義：保障工程安全，監(jiān)測各種工程建筑物，機(jī)器設(shè)備以及與工程建設(shè)有關(guān)的地質(zhì)構(gòu)造的變形，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常變化，對其穩(wěn)定性、安全性做出判斷，以便采取措施處理，防止事故的發(fā)生。科學(xué)上的意義：積累變形監(jiān)測的資料，更好的解釋變形的機(jī)理，驗(yàn)證變形的假說，為研究災(zāi)害預(yù)報(bào)的理論和方法服務(wù)檢驗(yàn)工程設(shè)計(jì)的理論是否正確，設(shè)計(jì)是否合理，為以后修改設(shè)計(jì)，制定設(shè)計(jì)規(guī)范提供依據(jù)[1]。</p>

25、<p>　　1.3變形監(jiān)測的研究現(xiàn)狀及其發(fā)展</p><p>　　監(jiān)測技術(shù)方面：在全球性的變形監(jiān)測方面，主要是全球定位系統(tǒng)（GPS）、甚長基線射電干涉測量（VLBI）、衛(wèi)星激光測距（SLR）、激光測月技術(shù)（LLR）以及衛(wèi)星重力探測技術(shù)。在區(qū)域性變形監(jiān)測方面，GPS成為主要的技術(shù)手段，近10年發(fā)展起來的對地觀測遙感新技術(shù)——合成孔徑雷達(dá)干涉測量（InSAR）。在工程和局部性變形監(jiān)測方面，地面常規(guī)測量技

26、術(shù)、地面攝影測量技術(shù)、特殊和專用的測量手段、以及GPS為主的空間定位技術(shù)得到了較好的應(yīng)用[2]。</p><p>　　變形的幾何分析以及數(shù)據(jù)處理方面：變形的幾何分析是對變形體的形狀和大小作幾何描述，它是通過一定的數(shù)據(jù)處理方法進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析研究處理，最后估計(jì)出變形模型的參數(shù)，其任務(wù)在于描述變形體變形的空間狀態(tài)和時(shí)間特征;而變形的物理解釋則是由幾何分析得到確定的變形模型，其任務(wù)是確定變形體的變形和變形原因之間的關(guān)系，

27、從而解釋變形的原因。目前，國內(nèi)外進(jìn)行變形分析的方法很多，主要有多元回歸分析方法、時(shí)間序列法、灰色系統(tǒng)理論、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等[3]。</p><p>　　多元回歸分析方法作為一種傳統(tǒng)的變形分析方法，一直是人們建立變形體變形量與相關(guān)因素之間數(shù)學(xué)關(guān)系的常用方法。在工程建筑物的變形分析中可用于建立位移量與某些相關(guān)因素間的數(shù)學(xué)相關(guān)關(guān)系，建立回歸方程。它是一種靜態(tài)的變形分析方法，它所應(yīng)用的變形觀測數(shù)據(jù)處理是一種靜態(tài)的數(shù)據(jù)處理方

28、法，所建立的模型是一種靜態(tài)模型。多元回歸分析有利于建立變形量與各個不同影響因子之間的關(guān)系，所建立的荷載一變形之間關(guān)系的數(shù)學(xué)模型能直接的反映出變形體的變形量與影響因素之間的相關(guān)關(guān)系，是目前比較廣泛的變形成因分析方法[2]。</p><p>　　未來變形監(jiān)測技術(shù)將向多種傳感器、數(shù)字近景攝影全自動跟蹤全站儀和GPS的綜合應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、連續(xù)、高效、自動化、動態(tài)的監(jiān)測。數(shù)據(jù)處理和分析方面將實(shí)現(xiàn)自動化、智能化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)

29、化的方向發(fā)展，更注重時(shí)空模型和動態(tài)分析的研究，數(shù)字信號處理技術(shù)將會得到很好的應(yīng)用[4]。</p><p>　　1.4本課題研究的內(nèi)容以及解決的手段</p><p>　　針對變形監(jiān)測網(wǎng)兩期觀測資料進(jìn)行平差時(shí)將變形監(jiān)測網(wǎng)看成自由網(wǎng)，對兩期觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行秩虧自由網(wǎng)平差或擬穩(wěn)平差，求取各點(diǎn)兩期觀測的位移量和協(xié)因數(shù)陣，判斷哪些點(diǎn)在兩期觀測期間發(fā)生位移，計(jì)算位移量的大小、各點(diǎn)的精度、靈敏度，分析變形體的

30、變形情況，預(yù)測變形體未來變形情況等。如進(jìn)行自由網(wǎng)平差，則認(rèn)為各點(diǎn)穩(wěn)定程度相同，沒有考慮各點(diǎn)的實(shí)際穩(wěn)定情況，各點(diǎn)的穩(wěn)定情況也是根據(jù)工程地質(zhì)人員提供資料或以往的觀測資料來確定，根據(jù)這些相關(guān)資料確定的穩(wěn)定點(diǎn)是否與變形體實(shí)際變形情況相符，這不能確定。對于這個問題解決，本文準(zhǔn)備用平均間隙法來檢驗(yàn)和識別不穩(wěn)定的點(diǎn)。確定變形體與實(shí)際相符的參考基準(zhǔn)，監(jiān)測點(diǎn)怎樣布設(shè)才能更好的反應(yīng)變形量。運(yùn)用多元回歸分析方法，對所參與的變形監(jiān)測項(xiàng)目中的觀測數(shù)據(jù)資料進(jìn)行分析

31、，同時(shí)記錄與每期變形對應(yīng)的荷載等因素，建立考慮多種影響因子的回歸分析方法。</p><p>　　主要解決手段：模型的建立來減小或消除基準(zhǔn)點(diǎn)不穩(wěn)定對變形數(shù)據(jù)的影響、利用Excel編輯公式來計(jì)算處理變形數(shù)據(jù)，生成圖表直觀的反應(yīng)變形與時(shí)間的關(guān)系、實(shí)際參加工程的學(xué)習(xí)解決監(jiān)測點(diǎn)的布設(shè)問題等。</p><p>　　變形監(jiān)測網(wǎng)平差的原理以及方法</p><p>　　變形監(jiān)測網(wǎng)分為

32、絕對網(wǎng)和相對網(wǎng)。絕對網(wǎng)是指網(wǎng)中一部分點(diǎn)位于變形體之外，并作為測定變形點(diǎn)絕對位移的參考點(diǎn)，絕對網(wǎng)多用于工程建筑物的變形觀測。相對網(wǎng)是由于全部網(wǎng)點(diǎn)都位于變形體上，不僅需要分析網(wǎng)點(diǎn)之間的相對變形，而且還需要研究變形體的幾何狀態(tài)，選擇最佳的變形模型。相對網(wǎng)主要用于地殼變形觀測[5]。不論絕對網(wǎng)還是相對網(wǎng)，在觀測期間網(wǎng)點(diǎn)位置均不能認(rèn)為是沒有變動的，即網(wǎng)中任意一點(diǎn)的穩(wěn)定性必須進(jìn)行檢驗(yàn)，因此，變形監(jiān)測網(wǎng)大多數(shù)是自由網(wǎng)。沒有固定的起始數(shù)據(jù)而且選定網(wǎng)中高

33、程、坐標(biāo)等作為平差的未知參數(shù)，所以產(chǎn)生秩虧。一般來說，變形監(jiān)測網(wǎng)平差時(shí)沒有固定的起始數(shù)據(jù)而且選定網(wǎng)中高程、坐標(biāo)等作為平差的未知參數(shù)，因此產(chǎn)生秩虧，法方程系數(shù)矩陣為奇異陣，法方程有無窮多組解[6]。所以變形監(jiān)測網(wǎng)多采用秩虧自由網(wǎng)平差，為了能給出確定解，必須附加必要條件，消除法方程奇異問題。換句話說，必須定義參考系。</p><p>　　2.1對秩虧自由網(wǎng)的認(rèn)識</p><p>　　2.1.1

34、 經(jīng)典自由網(wǎng)的平差</p><p>　　在經(jīng)典間接平差中，必須有足夠的起算的數(shù)據(jù)。當(dāng)控制網(wǎng)中僅含有必要的起算數(shù)據(jù)時(shí)，通常稱為自由網(wǎng)。用經(jīng)典方法平差這種網(wǎng)，俗稱經(jīng)典自由網(wǎng)平差。當(dāng)控制網(wǎng)中除必要的起算數(shù)據(jù)外，還有多余起算數(shù)據(jù)的網(wǎng)稱為附和網(wǎng)。無論是自由 網(wǎng)還是附和網(wǎng)，在間接平差時(shí)，當(dāng)所選的待定參數(shù)之間不存在函數(shù)關(guān)系時(shí)，誤差方程的系數(shù)矩陣B總是滿秩的，即（t為必要觀測數(shù)）。由此所得到的法方程系數(shù)陣N=BTPB就是一個對稱

35、的滿秩方陣，即R（N）=t，法方程有唯一解</p><p>　　圖2-1所示水準(zhǔn)網(wǎng)中，假定P3點(diǎn)高程已知為H3，待定點(diǎn)P1、P2的高程平差值為</p><p><b>　　圖2-1 水準(zhǔn)網(wǎng)</b></p><p>　　各段路線長度均為S，高差均為等權(quán)觀測，誤差方程</p><p>　　（2-1） &l

36、t;/p><p><b>　　的矩陣形式為</b></p><p><b>　　法方程及顯示為</b></p><p><b>　　（2-2）</b></p><p>　　在誤差方程系數(shù)陣B中，存在一個二階行列式不等于零，如，故B的秩R（B）=2，即B為滿秩陣。由此，法方程系數(shù)陣的

37、秩R（BTB）=R（B）=2，實(shí)際上，即R（BTB）=2，N=BTB為滿秩方陣。法方程有唯一解為</p><p><b>　　（2-3）</b></p><p>　　這就是經(jīng)典自由平差的情況。</p><p>　　2.1.2秩虧自由網(wǎng)的認(rèn)識</p><p>　　在2.1.1中間接平差函數(shù)模型還可以用下面的方式組成：先設(shè)P

38、3點(diǎn)的平差值參與列誤差方程，然后再令，將作為參數(shù)的條件方</p><p><b>　　于是其函數(shù)模型為</b></p><p><b>　　（2-4）</b></p><p><b>　?。?-5）</b></p><p>　　式中CT=[0 0 1]，其顯示為</p

39、><p><b>　?。?0）</b></p><p>　　將（2-5）式代入（2-4）式即得（2-1）式，可見兩種函數(shù)模型等價(jià)，平差結(jié)果也相同。</p><p>　?。?-4）式表示水準(zhǔn)網(wǎng)在沒有起始高程的情況下列出的誤差方程，（2-5）式為給定起始高程的條件方程。</p><p>　　在這種情況下，誤差方程（2-4）的系

40、數(shù)陣的行列式等于零，即</p><p>　　其中有二階行列式不等于零。故R（B）=2，數(shù)2為網(wǎng)中的必要觀測數(shù)，B為秩虧陣，其列虧數(shù)=3-2=1，表示缺少一個起始高程，轉(zhuǎn)換成附有限制條件的間接平差問題，可以求其唯一解。</p><p>　　沒有起始數(shù)據(jù)參與的并以待定點(diǎn)的坐標(biāo)為待定參數(shù)的控制網(wǎng)，也是自由網(wǎng)，是一種具有特殊用途的控制網(wǎng)，變形監(jiān)測通常是此種網(wǎng)。此時(shí)的誤差方程如（2-4）式，系數(shù)陣列

41、B是列虧陣，由此所得到的法方程系數(shù)</p><p>　　也是秩虧陣。即 ，R（N）=R（B）=2,像這種網(wǎng)稱為秩虧自由網(wǎng)[6]。</p><p>　　2.1.3秩虧網(wǎng)的特點(diǎn)</p><p>　　秩虧自由網(wǎng)中沒有起算數(shù)據(jù)。一般設(shè)網(wǎng)中全部待定坐標(biāo)數(shù)為，必要觀測數(shù)為，全部觀測數(shù)為，則B為×階矩陣，其秩R（B）=<，列虧數(shù)=－，秩虧自由網(wǎng)的法方程系數(shù)陣奇異，

42、即 =0，N的逆陣N-1窮解不存在，法方程有無且是秩虧陣，其秩R（N）=R（B）=<,秩虧數(shù)仍然是=－。</p><p>　　2.2秩虧自由網(wǎng)平差的原理</p><p>　　設(shè)個坐標(biāo)參數(shù)的平差值為，觀測向量為，函數(shù)模型為</p><p><b>　　（2-6）</b></p><p>　　其中R（B）=<，=

43、－，相應(yīng)的誤差方程為</p><p><b>　?。?-7） </b></p><p><b>　　式中</b></p><p><b>　　，</b></p><p>　　秩虧自由網(wǎng)平差的函數(shù)模型是具有系數(shù)陣秩虧的間接平差模型。隨機(jī)模型仍然是</p><

44、;p><b>　?。?-8）</b></p><p>　　按最小二乘原理，在VTPV=min下，由（2-7）式可以組成法方程為</p><p><b>　?。?-9）</b></p><p>　　由于R（BTPB）=R（N）=<，N-1不存在，方程（2-9）不具有唯一解，這是因?yàn)閰?shù)必須在一定的坐標(biāo)基準(zhǔn)下才能唯

45、一確定。坐標(biāo)基準(zhǔn)個數(shù)即為秩虧數(shù)。設(shè)由個坐標(biāo)基準(zhǔn)條件，其形式為</p><p><b>　　（2-10）</b></p><p>　　基準(zhǔn)條件，也就是所選的個參數(shù)之間存在的個約束條件，這就是基準(zhǔn)秩虧所致[6]。</p><p>　　2.3秩虧自由網(wǎng)的平差計(jì)算以及精度估計(jì)</p><p>　　附加的基準(zhǔn)條件（2-10）式與法

46、方程（2-9）式線性無關(guān)，這一要求等價(jià)與滿足下列關(guān)系：</p><p>　　NS=0 （2-11）</p><p>　　因N=BTPB，故亦有</p><p>　　BS=0 (2-12) </p><p>　　聯(lián)合解算（2-7）式和

47、（2-10）式，次即附有限制條件的間接平差問題，在</p><p><b>　　下得法方程為</b></p><p><b>　?。?-13）</b></p><p>　　將上式的第一個方程兩邊左乘，顧及（2-12）式得</p><p><b>　　STSK=0</b><

48、/p><p>　　因矩陣STS正則，故有</p><p>　　K=0 （2-14） </p><p>　　將（2-13）式中第二式左乘S并與第一式相加，考慮K=0，得</p><p><b>　?。?-15）</b></p><p>

49、;<b>　　其解為</b></p><p><b>　?。?-16）</b></p><p><b>　　式中</b></p><p><b>　　的協(xié)因數(shù)為</b></p><p><b>　　（2-17）</b></p&g

50、t;<p><b>　　單位權(quán)中誤差為</b></p><p><b>　?。?-18）</b></p><p>　　2.4自由網(wǎng)參考系S的確定</p><p>　　秩虧自由網(wǎng)的平差基準(zhǔn)條件有多種取法，例如高程網(wǎng)中去平差后一點(diǎn)的高程改正數(shù)為零，平面網(wǎng)中取平差后兩點(diǎn)的坐標(biāo)改正數(shù)為零等。這種選取的方法屬于經(jīng)典自由

51、網(wǎng)平差的基準(zhǔn)。對于監(jiān)測網(wǎng)中比較典型的參考系陣列：</p><p>　　1）水準(zhǔn)網(wǎng)平差：秩虧水準(zhǔn)網(wǎng)的=1，S的表達(dá)式可取為</p><p>　　代入（2-10）式，其基準(zhǔn)條件方程為</p><p>　　即所有的高程平差改正數(shù)之和為零。</p><p>　　2）測邊網(wǎng)平差：秩虧測邊網(wǎng)的=3，S的表達(dá)式可取為</p><p>

52、;　　式中m為網(wǎng)中全部點(diǎn)數(shù)，=2m?；鶞?zhǔn)條件方程（2-10）的顯示為</p><p>　　式中第一個方程式縱坐標(biāo)基準(zhǔn)條件，第二個方程是橫坐標(biāo)基準(zhǔn)條件，第三個方程是方位角基準(zhǔn)條件。</p><p>　　3）測角網(wǎng)平差：秩虧測邊網(wǎng)的=4，S的表達(dá)式可取為</p><p><b>　　基準(zhǔn)條件顯示為</b></p><p>　

53、　式中第一個方程式縱坐標(biāo)基準(zhǔn)條件，第二個方程是橫坐標(biāo)基準(zhǔn)條件，第三個方程是方位角基準(zhǔn)條件，第四個是邊長基準(zhǔn)條件[6]。</p><p>　　基準(zhǔn)點(diǎn)的設(shè)置及穩(wěn)定性分析</p><p>　　在安全監(jiān)測中，基準(zhǔn)系統(tǒng)的建立是極為重要的內(nèi)容，正在引起觀測人員的足夠的重視和關(guān)注。變形監(jiān)測各觀測點(diǎn)獲的變形量是相對于各自基準(zhǔn)點(diǎn)而言的。如果在觀測期間基準(zhǔn)點(diǎn)不同程度地發(fā)生變化，則各期變形量值中將包括有基點(diǎn)的變

54、形量在內(nèi)，以這種變形量值分析建筑體的變化規(guī)律，就容易產(chǎn)生失真和歪曲?；鶞?zhǔn)點(diǎn)在變形區(qū)越內(nèi)，如果離得太遠(yuǎn)，基準(zhǔn)點(diǎn)穩(wěn)定了，但觀測誤差會增大。如果離得太近，則基準(zhǔn)點(diǎn)不穩(wěn)定，同樣會影響觀測精度。再加上施工區(qū)的情況比較復(fù)雜因此基準(zhǔn)點(diǎn)的穩(wěn)定性十分重要，基準(zhǔn)點(diǎn)的布設(shè)要合理的設(shè)計(jì)好。</p><p>　　3.1基準(zhǔn)點(diǎn)以及觀測點(diǎn)的選擇與設(shè)置</p><p>　　3.1.1建筑變形測量規(guī)程對變形點(diǎn)的要求<

55、/p><p>　　1）基準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)選設(shè)在變形影響范圍以外便于長期保存的穩(wěn)定位置。使用時(shí)，應(yīng)作穩(wěn)定性檢驗(yàn)，并以穩(wěn)定或相對穩(wěn)定的點(diǎn)作為觀測變形的參考點(diǎn)[7]。</p><p>　　2）工作基準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)選設(shè)在靠近觀測目標(biāo)且便于聯(lián)測觀測點(diǎn)的穩(wěn)定或相對穩(wěn)定的位置。測定總體變形的工作基準(zhǔn)點(diǎn)，當(dāng)按兩個層次布網(wǎng)觀測時(shí)，使用前應(yīng)利用基準(zhǔn)點(diǎn)或檢核點(diǎn)對其進(jìn)行穩(wěn)定性檢測。測定區(qū)段變形的工作基準(zhǔn)點(diǎn)可以直接用作起算點(diǎn)。每一測區(qū)的

56、基準(zhǔn)點(diǎn)不少于2個，每一測區(qū)的工作基準(zhǔn)點(diǎn)不應(yīng)少于2個[7]。</p><p>　　3) 一般一個測區(qū)的水準(zhǔn)基準(zhǔn)點(diǎn)不少于3個；對于小測區(qū)，當(dāng)確認(rèn)點(diǎn)位穩(wěn)定可靠時(shí)可以少于3個，但連同工作基準(zhǔn)點(diǎn)不能少于3個。水準(zhǔn)基準(zhǔn)點(diǎn)的標(biāo)石應(yīng)埋在基巖層或原狀土中。在建筑區(qū)內(nèi)，點(diǎn)位與鄰近建筑物的距離應(yīng)大于建筑物基礎(chǔ)最大寬度的兩倍，其標(biāo)石埋深大于鄰近建筑物基礎(chǔ)的深度。在建筑物內(nèi)部的點(diǎn)位，其標(biāo)石埋深應(yīng)大于地基土壓縮層的深度[7][8]。<

57、/p><p>　　4）作為工作基準(zhǔn)點(diǎn)的水準(zhǔn)點(diǎn)的位置與臨近建筑物的距離不得小于建筑物基礎(chǔ)深度的倍，工作基準(zhǔn)點(diǎn)可以在永久建筑物墻體或基礎(chǔ)上設(shè)置[7]。</p><p>　　5）觀測點(diǎn)的位置，對建筑物應(yīng)選在墻角、柱基、裂縫高低層建筑物、新舊建筑物、裂縫、縱橫墻等交接處兩側(cè)；地下管線應(yīng)選在端點(diǎn)、轉(zhuǎn)角點(diǎn)以及必要的中間部位；護(hù)坡工程應(yīng)按待測坡面成排布點(diǎn)；測定深層側(cè)向位移的點(diǎn)位與數(shù)量，應(yīng)按工程需要確定。&l

58、t;/p><p>　　3.1.2基準(zhǔn)點(diǎn)的選擇與建立</p><p>　　建筑物監(jiān)測通常在較小的范圍內(nèi)進(jìn)行，監(jiān)測的對象也是有一定大小的建筑體。要想選擇“絕對”的穩(wěn)定基準(zhǔn)是不太現(xiàn)實(shí)的，而對于這種“絕對穩(wěn)定”基準(zhǔn)的高精度檢核，目前尚存在諸多困難。但是，能滿足建筑物本身安全監(jiān)測需要的“相對穩(wěn)定基準(zhǔn)”則是不難解決的。相對穩(wěn)定基準(zhǔn)的選取，主要體現(xiàn)在以下兩個方面：其一是在建筑物附近的一定區(qū)域內(nèi)，變形量甚微之

59、處，也就是以此區(qū)域?yàn)閰⒖嘉?，要求基?zhǔn)點(diǎn)的變形量與區(qū)域整體完全一致。其二，應(yīng)考慮方便于變形監(jiān)測工作，不要離監(jiān)測物很遠(yuǎn)，以免檢測時(shí)基準(zhǔn)值的傳遞而使精度損失過大。</p><p>　　在安全監(jiān)測中，由于建筑物或所監(jiān)測對象的不同和外部環(huán)境條件的不同，參考基準(zhǔn)的選擇也可以根據(jù)實(shí)際情況而定。通?；鶞?zhǔn)點(diǎn)的選取可以采用埋設(shè)很深且位于變形區(qū)域以外的鋼標(biāo)系統(tǒng)，也可以選用以遠(yuǎn)離變形區(qū)的基巖點(diǎn)為參考基準(zhǔn)來布設(shè)監(jiān)測網(wǎng)建立基準(zhǔn)的形式，還可以

60、采用高精度的GPS監(jiān)測網(wǎng)來實(shí)施基準(zhǔn)體系的構(gòu)建。不管采用那種方式，安全監(jiān)測系統(tǒng)的基準(zhǔn)應(yīng)考慮滿足如下基點(diǎn)的要求。</p><p>　　長期穩(wěn)定可靠，相對變形量微小</p><p>　　自然界的各種物體時(shí)刻處于活動中的，絕對穩(wěn)定不動的物體是難以尋找到的，即使是穩(wěn)固的巖體，仍然會因地殼板塊的漂移而變動著。對于建筑物的安全監(jiān)測而言，主要考察建筑物相對于基礎(chǔ)及周圍局部范圍地層的變形情況，以此判斷工作狀

61、況是否安全。因此，參考基準(zhǔn)可以考慮選擇在遠(yuǎn)離建筑物及位于受影響基礎(chǔ)地層外的相對穩(wěn)定處。</p><p>　　應(yīng)考慮監(jiān)測中的使用方便和能夠檢核</p><p>　　參考基準(zhǔn)點(diǎn)是為安全監(jiān)測服務(wù)的且作為安全監(jiān)測系統(tǒng)的基準(zhǔn)，因此在監(jiān)測工</p><p>　　作中應(yīng)能方便使用。此外參考基準(zhǔn)還需要檢核且是十分必要的，在實(shí)際工作中不可能永遠(yuǎn)保證參考基準(zhǔn)點(diǎn)的穩(wěn)固不變，通過檢核才能及

62、時(shí)發(fā)現(xiàn)其變動情況，以采取措施，保證安全監(jiān)測工作的正常進(jìn)行和監(jiān)測資料的正確有效。例如，在高程基準(zhǔn)點(diǎn)的設(shè)置中，采用深埋雙金屬標(biāo)，通過測定不同金屬管的相對高程變化量并對高程修正，克服溫度引起的變形，進(jìn)行穩(wěn)定性的檢核。</p><p>　　要詳細(xì)設(shè)計(jì)參考基準(zhǔn)與工作基準(zhǔn)點(diǎn)聯(lián)系的優(yōu)化方案和實(shí)施辦法</p><p>　　一個建筑物的安全監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)該建立統(tǒng)一的參考基準(zhǔn)系統(tǒng)并以此為基準(zhǔn)進(jìn)行監(jiān)測，才能實(shí)現(xiàn)監(jiān)測

63、資料的統(tǒng)一性。在實(shí)際的工作中布設(shè)的多種監(jiān)測項(xiàng)目，如視準(zhǔn)線、引張線等獨(dú)立系統(tǒng)的基點(diǎn)，都是工作基準(zhǔn)點(diǎn)。為把這些系統(tǒng)的監(jiān)測值統(tǒng)一起來納入到同一個參考基準(zhǔn)體系下的變形值，則必須構(gòu)建參考基準(zhǔn)與工作基準(zhǔn)點(diǎn)間精密聯(lián)測體系。聯(lián)測體系的建立應(yīng)視具體的工程的實(shí)際情況而定，此外必須考慮精度能否滿足要求，因此在方案的選擇時(shí)，應(yīng)進(jìn)行精度的論證工作。對監(jiān)測控制網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)就要有明確的優(yōu)化目標(biāo)，特別在點(diǎn)位的選擇、圖形質(zhì)量以及用于檢測的控制點(diǎn)的精度和誤差橢圓的確定等問

64、題，都必須以能滿足工作基點(diǎn)檢測的要求為目的來優(yōu)化控制網(wǎng)[3]。</p><p>　　3.2基準(zhǔn)的穩(wěn)定性分析</p><p>　　由于參考點(diǎn)往往布設(shè)在遠(yuǎn)離變形體的穩(wěn)定的地層或基巖上，保證了變形體上的監(jiān)測點(diǎn)測定的位移是絕對位移。但是參考點(diǎn)也可能因?yàn)槟承┮蛩囟l(fā)生移動，這些因素包括埋設(shè)地層的不穩(wěn)定、對變形影響范圍的估計(jì)不足以及其他的人為因素等。在變形觀測的過程中，為了能夠發(fā)現(xiàn)不穩(wěn)定的參考點(diǎn)，通常

65、布設(shè)多個參考點(diǎn)，且構(gòu)成一個參考網(wǎng)。通過定期對參考網(wǎng)的復(fù)測來檢查參考點(diǎn)是否穩(wěn)定，并將不穩(wěn)定的點(diǎn)剔除。避免使不穩(wěn)定的參考點(diǎn)給變形計(jì)算帶來偏差。如果一個參考點(diǎn)發(fā)生了較大的移動，那么發(fā)現(xiàn)和尋找這種不穩(wěn)定的參考點(diǎn)是件很容易的事，無論是從復(fù)測資料的坐標(biāo)平差結(jié)果還是從復(fù)測觀測值的比較途徑都可以達(dá)到這個目的。但是當(dāng)參考點(diǎn)的位移不大時(shí)，這種情況出現(xiàn)在一些非人為所破壞因素的影響下，如地下水位的升降溫度變化，對變形影響范圍估計(jì)不足以及別的變形影響等，直接從復(fù)

66、測資料判斷參考點(diǎn)的穩(wěn)定性比較困難，因而需要一種發(fā)現(xiàn)位移較小的參考點(diǎn)的方法。因此本節(jié)主要介紹基于統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)參考點(diǎn)穩(wěn)定性分析的方法——平均間隙法[2]。</p><p>　　3.2.1平均間隙法的基本思想</p><p>　　先進(jìn)行兩周期圖形一致性檢驗(yàn)，如果檢驗(yàn)通過，則確認(rèn)所有參考點(diǎn)是穩(wěn)定的。否則，就要找出不穩(wěn)定的點(diǎn)。尋找不穩(wěn)定的點(diǎn)的方法是“嘗試法”，依次去掉每一點(diǎn)，計(jì)算圖形不一致性減少的程度，

67、使圖形不一致性減少最大的那一點(diǎn)是不穩(wěn)定的點(diǎn)。排除不穩(wěn)定點(diǎn)后再重復(fù)上述過程，直到圖形一致性通過檢驗(yàn)為止[2]。</p><p>　　3.2.2平均間隙法的原理</p><p>　　通過兩期觀測，可分別進(jìn)行平差，得出各點(diǎn)兩期的坐標(biāo)值，而且這些點(diǎn)的坐標(biāo)值對同名點(diǎn)各不相同（這時(shí)兩期的近似坐標(biāo)應(yīng)相同）。如果各點(diǎn)（包括原來認(rèn)為不動的基準(zhǔn)點(diǎn)和可能動的移動物體上的點(diǎn)）在兩期觀測期間沒有移動，在同名點(diǎn)的坐標(biāo)

68、差只反映觀測誤差，因此通過這些坐標(biāo)即可得到觀測值的一個經(jīng)驗(yàn)方差[9]。</p><p>　　這個方差可由兩期觀測值改正數(shù)得到，即通常使用經(jīng)驗(yàn)方差進(jìn)行比較和檢驗(yàn)。若，，說明平差后，觀測值改正數(shù)與未知數(shù)及觀測值平差值是相互獨(dú)立的，因此用這兩個方差的比構(gòu)成的統(tǒng)計(jì)量服從分布。用此量進(jìn)行檢驗(yàn)，看出這兩個方差是否相等，即是否出自同一統(tǒng)計(jì)體，如果是，則表示坐標(biāo)值的差完全由觀測誤差所引起的，因此判斷點(diǎn)位確實(shí)沒有移動，否則點(diǎn)位產(chǎn)生

69、移動。</p><p>　　3.2.3平均間隙法具體的檢驗(yàn)過程</p><p>　　現(xiàn)考慮用某兩周期的成果進(jìn)行穩(wěn)定性檢驗(yàn)。設(shè)這兩周期分別為第1，周期</p><p>　　根據(jù)每一周期觀測的成果，按秩虧自由網(wǎng)平差的方法進(jìn)行平差，由平差改正數(shù)可以計(jì)算單位權(quán)方差的估值</p><p><b>　?。?-1）</b></p

70、><p>　　式（3-1）中分別用上表與下表1，表示不同的兩周期觀測的成果。一般情況下兩個不同周期觀測的精度是相等的。可以將與聯(lián)合起來求一個共同的單位權(quán)方差估值，亦即</p><p><b>　?。?-2）</b></p><p><b>　　式中，</b></p><p>　　如果作假設(shè)“兩次觀測周期

71、間點(diǎn)位沒有變動”，則可以從兩個周期所求得的坐標(biāo)差計(jì)算另一方差估值</p><p><b>　?。?-3）</b></p><p>　　式中， ; 為獨(dú)立的的個數(shù)。</p><p>　　可以證明方差估值與是統(tǒng)計(jì)獨(dú)立的。</p><p>　　利用檢驗(yàn)法，我們可以組成統(tǒng)計(jì)量</p><p><b&

72、gt;　?。?-4）</b></p><p>　　在原假設(shè)（兩次觀測期間點(diǎn)位沒有變動），統(tǒng)計(jì)量服從自由度為、的分布，故可以用下式</p><p><b>　?。?-5）</b></p><p>　　來檢驗(yàn)點(diǎn)位是否有變動。置信水平通常取0.05或0.1，有與自由度、可以從（概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)）中查得分位值。</p><

73、;p>　　當(dāng)統(tǒng)計(jì)量小于相應(yīng)分位值時(shí)，接受原假設(shè)，即認(rèn)為點(diǎn)位是穩(wěn)定的，穩(wěn)定性分析即完成。</p><p>　　當(dāng)統(tǒng)計(jì)量大于相應(yīng)分位值時(shí)，則必須拒絕原假設(shè)，亦即認(rèn)為點(diǎn)位發(fā)生了變動。在這種情況下，不一定是所有的點(diǎn)位都發(fā)生了變動，為此，必須用平均間隙法進(jìn)一步搜索不穩(wěn)定的點(diǎn)[9]。</p><p>　　從上述的檢驗(yàn)的方法看出，整體檢驗(yàn)利用構(gòu)成檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量，這個量反映了每周期圖形的整體一致性，若兩

74、周期的圖形的整體一致性好，則就小；反之，就大。所以整體性檢驗(yàn)又叫 一致性檢驗(yàn)。</p><p>　　首先將監(jiān)測網(wǎng)的點(diǎn)分成兩組：穩(wěn)定點(diǎn)組（組）和不穩(wěn)定點(diǎn)組（組）。組中可能既有穩(wěn)定點(diǎn)，又有不穩(wěn)定點(diǎn)，通過檢驗(yàn)來看組的點(diǎn)是否真的都是穩(wěn)定點(diǎn)。對組進(jìn)行圖形一致性檢驗(yàn)。</p><p>　　將、按、組排序并分塊為：</p><p><b>　?。?-6）</b&g

75、t;</p><p><b>　?。?-7）</b></p><p>　　由于、是相關(guān)的，也即，不能反映組圖形一致性，它受組的影響。因此作如下變換：</p><p><b>　?。?-8）</b></p><p><b>　?。?-9）</b></p><p

76、><b>　　由此獲得</b></p><p><b>　　（3-10）</b></p><p>　　就將分成了兩個獨(dú)立項(xiàng)，第一項(xiàng)表達(dá)了組點(diǎn)的圖形一致性。</p><p><b>　　令</b></p><p><b>　?。?-11）</b><

77、;/p><p>　　即可構(gòu)成組點(diǎn)的穩(wěn)定性檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量</p><p><b>　?。?-12）</b></p><p>　　若統(tǒng)計(jì)量小于相應(yīng)分位值時(shí)，即認(rèn)為組點(diǎn)位是穩(wěn)定的</p><p>　　若統(tǒng)計(jì)量大于相應(yīng)分位值時(shí)，即認(rèn)為組中含有不穩(wěn)定點(diǎn)。</p><p>　　若整體檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)網(wǎng)中有不穩(wěn)定點(diǎn)，到底有多少

78、不穩(wěn)定的點(diǎn)，我們需要一個一個的搜索，我們首先搜索出一個不穩(wěn)定的點(diǎn)，然后檢驗(yàn)剩下的點(diǎn)是否還有不穩(wěn)定點(diǎn)，如果還有不穩(wěn)定的點(diǎn)，在搜索下一個，依次類推，直到剩下的點(diǎn)中沒有不穩(wěn)定的點(diǎn)止。</p><p>　　若要考查第是否為穩(wěn)定點(diǎn)的，我們把監(jiān)測點(diǎn)分為兩組</p><p>　　組：1，2，…，-1，+1，…，</p><p><b>　　組：</b><

79、;/p><p>　　然后計(jì)算，將其作為判斷是否是穩(wěn)定的指標(biāo)。對于每一個點(diǎn)，都這樣進(jìn)行分組和計(jì)算，相應(yīng)的得到個指標(biāo)，選擇指標(biāo)最大的點(diǎn)作為可能的不穩(wěn)定點(diǎn)，即選擇這個指標(biāo)最大的點(diǎn)作為可能的不穩(wěn)定點(diǎn)，即選擇</p><p><b>　?。?-13）</b></p><p>　　所相應(yīng)的點(diǎn)作為可能不穩(wěn)定的點(diǎn)。</p><p>　　在搜

80、索到點(diǎn)這個可能不穩(wěn)定的點(diǎn)后，再對其余的點(diǎn)的圖形一致性進(jìn)行檢驗(yàn)，如果經(jīng)檢驗(yàn)這些點(diǎn)是穩(wěn)定的，那么穩(wěn)定性分析即可結(jié)束。否則，繼續(xù)搜索第二個可能不穩(wěn)定的點(diǎn)，搜索的方法與搜索第一可能不穩(wěn)定點(diǎn)類似，從其余的個點(diǎn)中找一個點(diǎn)與已經(jīng)找出的不穩(wěn)定點(diǎn)構(gòu)成不穩(wěn)定點(diǎn)組，其余的構(gòu)成穩(wěn)定點(diǎn)組，即</p><p>　　組：1，2，…，，，…，，…，</p><p><b>　　組：，</b><

81、/p><p><b>　　相應(yīng)的計(jì)算。</b></p><p>　　如此重復(fù)，直到剩下的點(diǎn)經(jīng)檢驗(yàn)是穩(wěn)定的[2]。</p><p>　　3.3平均間隙法的計(jì)算流程圖 </p><p>　　圖3-1 平均間隙法的計(jì)算流程圖 </p><p>　　第4章 變形數(shù)據(jù)

82、的處理與檢核</p><p>　　4.1變形數(shù)據(jù)的處理</p><p>　　變形的數(shù)據(jù)主要分兩大類：監(jiān)測網(wǎng)的數(shù)據(jù)和觀測點(diǎn)的觀測數(shù)據(jù)。觀測點(diǎn)的數(shù)據(jù)在工程變形監(jiān)測主要包括水平位移、垂直位移，偏距、土體的深層位移、撓度、彎曲、扭轉(zhuǎn)、震動、裂縫等的測量，還包括與變形的物理量的監(jiān)測，如應(yīng)力、應(yīng)變、溫度、氣壓、水位等的變形監(jiān)測數(shù)據(jù)。通常的變形監(jiān)測主要就是水平位移和垂直位移，基坑和大壩變形還會增加土體的

83、深層位移（在工程測量中通常稱測斜）。</p><p>　　不同的觀測數(shù)據(jù)和不同的觀測方法數(shù)據(jù)的處理方法也會不同。本節(jié)主要討論一下水平位移、垂直位移、土體的深層位移的數(shù)據(jù)處理。</p><p>　　4.1.1水平位移觀測方法及數(shù)據(jù)的處理</p><p>　　水平位移采用測小角法，角度觀測n（依觀測的精度?。y回，距離按1/2000的精度測量，測小角法是利用精密經(jīng)緯儀精

84、確地測出基準(zhǔn)線與置鏡點(diǎn)到觀測點(diǎn)視線之間所夾的微小角度 (如圖4-1所示)，并按下式計(jì)算偏移值：</p><p><b>　　（4-1）</b></p><p>　　式中為端點(diǎn)A到觀測點(diǎn)P的距離，ρ=206265；</p><p>　　每次變化量很小可以忽略不計(jì)第一次觀測后認(rèn)為是不變量。</p><p>　　圖4-1 測小

85、角原理圖</p><p>　　數(shù)據(jù)處理時(shí)由（4-1）式可以計(jì)算出第次偏移值，第次偏移值</p><p><b>　　變化量</b></p><p><b>　?。?-2）</b></p><p><b>　　累計(jì)偏移量</b></p><p><b

86、>　?。?-3）</b></p><p>　　以此類推直到計(jì)算到結(jié)束時(shí)。</p><p>　　4.1.2垂直位移觀測方法及數(shù)據(jù)的處理</p><p>　　沉降觀測的儀器設(shè)備根據(jù)沉降觀測精度要求的特點(diǎn)，為能夠精確地反映出建（構(gòu)）筑物在不斷加荷載的情況下或基坑開挖對建筑的影響沉降情況，一般規(guī)定測量的誤差應(yīng)小于變形值的1/10～1/20，為此要求沉降觀測

87、應(yīng)使用精密水準(zhǔn)儀(S1或S05級)，水準(zhǔn)尺也應(yīng)使用受環(huán)境及溫差變化影響小的銦瓦尺。在首次觀測前要對所用儀器的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行檢測校正，必要時(shí)經(jīng)計(jì)量單位予以鑒定。連續(xù)使用3～6個月后重新對所用儀器、設(shè)備進(jìn)行檢校</p><p>　　沉降觀測的時(shí)間要求首次觀測必須按時(shí)進(jìn)行，其他各階段的復(fù)測，根據(jù)工程進(jìn)展情況必須定時(shí)進(jìn)行，不得漏測或補(bǔ)測。這樣，才能得到準(zhǔn)確的沉降情況或規(guī)律。相鄰的兩次時(shí)間間隔稱為一個觀測周期，一般高層建筑物

88、的沉降觀測按一定的時(shí)間段為一觀測周期(如：30天/次)或按建筑物的加荷情況每升高一層(或數(shù)層)為一觀測周期，無論采取何種方式都必須按施測方案中規(guī)定的觀測周期準(zhǔn)時(shí)進(jìn)行。</p><p>　　觀測點(diǎn)位的布設(shè)為了能夠反映出建（構(gòu)）筑物的準(zhǔn)確沉降情況，沉降觀測點(diǎn)要埋設(shè)在最能反映沉降特征且便于觀測的位置。一般要求建筑物上設(shè)置的沉降觀測點(diǎn)縱橫向要對稱，且相鄰點(diǎn)之間間距以15～30米為宜，均勻地分布在建筑物的周圍。通常情況下，

89、建筑物設(shè)計(jì)圖紙上有專門的沉降觀測點(diǎn)布置圖。此外，埋設(shè)的沉降觀測點(diǎn)要符合各施工階段的觀測要求，特別要考慮到裝修裝飾階段，是否會因墻或柱飾面施工而破壞或掩蓋住觀測點(diǎn)，不能連續(xù)觀測而失去觀測意義?！?lt;/p><p>　　沉降觀測自始至終要按基準(zhǔn)點(diǎn)、工作基點(diǎn)和被觀測物的沉降觀測點(diǎn)，點(diǎn)位要穩(wěn)定；所用儀器、設(shè)備要穩(wěn)定；觀測人員要穩(wěn)定；觀測時(shí)的環(huán)境條件基本一致；觀測路線、鏡位、程序和方法要用固定的方法觀測。</p>

90、<p>　　沉降觀測精度的要求：根據(jù)建筑物的特性和建設(shè)、設(shè)計(jì)單位的要求選擇沉降觀測精度的等級。在無特殊要求情況下，一般高層建（構(gòu)）筑物采用二等水準(zhǔn)測量的觀測方法就能滿足沉降觀測的要求。　　</p><p>　　沉降觀測成果整理及計(jì)算要求：原始數(shù)據(jù)要真實(shí)可靠，記錄計(jì)算要符合施工測量規(guī)范的要求，按照依據(jù)正確、嚴(yán)謹(jǐn)有序、步步校核、結(jié)果有效的原則進(jìn)行成果整理及計(jì)算?！?lt;/p><p>

91、;　　建立水準(zhǔn)控制網(wǎng)：根據(jù)工程的特點(diǎn)布局、現(xiàn)場的環(huán)境條件制訂測量施測方案，由建設(shè)單位提供的水準(zhǔn)控制點(diǎn)(或城市精密導(dǎo)線點(diǎn))根據(jù)工程的測量施測方案和布網(wǎng)原則的要求建立水準(zhǔn)控制網(wǎng)。要求：a.一般高層建筑物周圍要布置3個以上水準(zhǔn)點(diǎn)，其間距不大于100米；b.在場區(qū)內(nèi)任何地方架設(shè)儀器至少后視到2個水準(zhǔn)點(diǎn)，并且場區(qū)內(nèi)各水準(zhǔn)點(diǎn)構(gòu)成閉合圖形，以便閉合檢校；c.各水準(zhǔn)點(diǎn)要設(shè)在建筑物開挖、地面沉降和震動區(qū)范圍之外，水準(zhǔn)點(diǎn)的埋深要符合二等水準(zhǔn)測量的要求(大于

92、1.5米)?！　?lt;/p><p>　　如圖4-2為某大學(xué)的一教學(xué)樓的沉降觀測觀測點(diǎn)布置圖和觀測路線圖。1，2，3，4，5，6為觀測點(diǎn)，z1，z2，z3，z4，z5，z6為轉(zhuǎn)點(diǎn)。觀測數(shù)據(jù)的平差計(jì)算時(shí)只把閉合路線z1 z2 z3 z4 z5 z6上的觀測數(shù)據(jù)參加閉合差的分配計(jì)算。支線上的1，2，…，6點(diǎn)觀測數(shù)據(jù)不參加閉合差的分配計(jì)算。把第次的高程值減去 第次的高程值即為沉降量。表達(dá)

93、式為：</p><p><b>　?。?-4）</b></p><p>　　圖4-2 沉降觀測示意圖</p><p>　　4.1.3測斜的方法以及數(shù)據(jù)的處理</p><p>　　深層水平位移監(jiān)測是觀測支護(hù)結(jié)構(gòu)各深度的水平位移量，用以監(jiān)測支樁或土體的變形。當(dāng)測出支護(hù)結(jié)構(gòu)在沒有外界荷載作用下位移急劇增大則表示土體臨近破壞。其

94、量測方法是：</p><p>　　1）首先在預(yù)定位置埋設(shè)足夠深（以達(dá)到不動點(diǎn)為止）鉛直的測斜管，管內(nèi)有互成90°的四個導(dǎo)槽，使其中一對互成180°的導(dǎo)槽與土體變形方向一致（與基坑邊垂直）。</p><p>　　2）放入帶有導(dǎo)輪的測斜儀沿導(dǎo)槽滑動，由于測斜儀能反應(yīng)出測管與重力線之間的傾角，因而能測出測斜儀所在位置測管在土體作用下的傾斜度，換算成該位置測斜儀上下導(dǎo)輪間（或分

95、段長度）的位置偏差Δd: </p><p><b>　　Δd=Lsin</b></p><p>　　式中，L為量測點(diǎn)的分段長度。自下而上累加可知各點(diǎn)處的水平位置：</p><p><b>　　（4-5）</b></p><p>　　與初次位置測值相減既為各點(diǎn)本次量測的

96、水平位移。</p><p>　　深層土體位移一般采用BC-1型應(yīng)變式測斜儀施測。BC-1型應(yīng)變式測斜儀的性能指標(biāo)見下表：</p><p>　　BC-1型應(yīng)變式測斜儀的主要性能指標(biāo)：</p><p><b>　　圖4-3測斜原理圖</b></p><p>　　4.2變形數(shù)據(jù)的檢核</p><p>　

97、　4.2.1變形數(shù)據(jù)檢核的意義</p><p>　　受觀測條件的影響，任何變形監(jiān)測資料可能存在誤差，只是誤差的大小和性質(zhì)不同而已。在測量中我們一般把誤差分為三類：粗差、偶然誤差、系統(tǒng)誤差。在變形監(jiān)測中觀測中的誤差是不允許存在的，系統(tǒng)誤差可以通過一定的觀測程序得到消除或減弱。如果在監(jiān)測資料中存在粗差或系統(tǒng)誤差，就會對后續(xù)的變形分析和解釋帶來困難，甚至得出錯誤的結(jié)論。同時(shí)，在變形監(jiān)測中，由于變形量本身較小，臨近于測量

98、誤差的邊緣，為了變形與誤差，提取變形特征，必須消除較大的誤差，提高測量精度，從而盡可能的減少觀測誤差對變形分析的影響。所以對監(jiān)測資料的檢核就非常重要了[2]。</p><p>　　4.2.2變形數(shù)據(jù)檢核的方法</p><p>　　監(jiān)測資料檢核的方法很多，要依據(jù)實(shí)際的情況而定。一般來說，任一觀測元素（如高差、方向值、偏移值等）在野外觀測中都均有本身的觀測檢核方法，如水準(zhǔn)線路的閉合差、兩次讀數(shù)

99、差都要滿足規(guī)范的限差。</p><p>　　室內(nèi)的檢核業(yè)很重要，具體有：</p><p>　　1）校核各項(xiàng)原始記錄，檢查各次變形值的計(jì)算是否有誤?？赏ㄟ^不同的方法的驗(yàn)算，不同的人員的重復(fù)計(jì)算來消除監(jiān)測中可能帶有的誤差。</p><p>　　2）原始資料的統(tǒng)計(jì)分析。對監(jiān)測網(wǎng)觀測資料按第三章的方法進(jìn)行檢驗(yàn)。</p><p>　　3）原始實(shí)測值的邏

100、輯分析。根據(jù)監(jiān)測點(diǎn)的內(nèi)在的物理意義來分析原始實(shí)測資料的可靠性。一般主要是下面了兩種分析：一致性分析和相關(guān)性分析。</p><p>　　4.2.3利用數(shù)學(xué)模型—線性回歸模型進(jìn)行資料的檢核</p><p>　　一元回歸處理的是兩個變量之間的關(guān)系，即兩個變量和間若存在一定的關(guān)系，則通過試驗(yàn)，分析所得數(shù)據(jù)，找出兩者之間的關(guān)系的經(jīng)驗(yàn)公式。如果兩個變量的關(guān)系是線性的，那就是一元線性回歸分析研究的對象。

101、</p><p>　　一元線性回歸的數(shù)學(xué)模型為</p><p>　　=1，2，…， （4-6）</p><p>　　式中，，，…，是隨機(jī)誤差，一般滿足是獨(dú)立的，且服從同一正態(tài)分布。</p><p>　　為了估計(jì)（4-6）式中的參數(shù)，，用最小二乘法求得他們的估值分別為，，則可以得一元線性回歸方程</p><

102、;p><b>　?。?-7）</b></p><p>　　，叫做回歸方程的回歸系數(shù)。</p><p><b>　　若記</b></p><p><b>　　（4-8）</b></p><p><b>　?。?-9）</b></p>&l

103、t;p>　　求回歸直線的前提是變量和必須存在線性相關(guān)，否則所配直線就無實(shí)際意義，線性相關(guān)的指標(biāo)是相關(guān)系數(shù)，它可以用下式計(jì)算</p><p><b>　?。?-10）</b></p><p><b>　　其估值為</b></p><p><b>　　（4-11）</b></p>&l

104、t;p>　　式中，為自變量的平均值；為因變量的平均值。當(dāng)愈接近時(shí)，表明隨機(jī)變量與相關(guān)愈密切。表4-1為相關(guān)系數(shù)檢驗(yàn)的臨界表。當(dāng)按（4-11）式計(jì)算的估值大于表中的相應(yīng)值時(shí)，即可認(rèn)為隨機(jī)變量之間線性相關(guān)密切，此時(shí)配置回歸直線才有價(jià)值</p><p><b>　　由最小二乘估計(jì)得</b></p><p>　　， （4-12

105、）</p><p><b>　　式中， </b></p><p>　　于是求得回歸直線方程（4-7）式[10]。</p><p>　　然后由回歸方程計(jì)算出理論值，再和實(shí)際值相比較看相差較大的可以立即進(jìn)行復(fù)測，以免以后產(chǎn)生疑問。</p><p>　　表4-1 相關(guān)系數(shù)檢驗(yàn)法的臨界值</p><p>

106、　　第5章 變形數(shù)據(jù)處理與檢驗(yàn)方法在工程實(shí)例中的應(yīng)用</p><p>　　工業(yè)與民用建筑的變形，主要包括基礎(chǔ)的沉降變形和建筑物本身的變形。而沉降變形又有均勻沉降與不均勻沉降，對于均勻沉降則要預(yù)知沉降速率以及最終沉降量；對于不均勻沉降則要預(yù)知沉降差異量以及最終沉降狀態(tài)。基于上面所論述的變形分析方法并結(jié)合具體的沉降變形特征，可以對沉降變形作出具體分析研究。因本課題的實(shí)用性比較強(qiáng)和實(shí)際監(jiān)測過程中的情況較復(fù)雜所以以工程實(shí)

107、例來更加直接的來闡述數(shù)據(jù)的處理和檢驗(yàn)方法的應(yīng)用。</p><p><b>　　5.1工程的概況</b></p><p>　　宜興市人民醫(yī)院擬建病房南樓位于宜興市通貞觀路，主樓高二十二層，總建筑面積67600多平方米。由江蘇省建筑設(shè)計(jì)院有限公司設(shè)計(jì)，江蘇省建苑巖土工程勘測有限公司勘察，并作基坑的變形監(jiān)測。 基坑挖深約6.0米，在西南角有電梯井挖深直12m左右。</

108、p><p>　　5.2監(jiān)測依據(jù)、方法、觀測周期</p><p>　　監(jiān)測依據(jù)：1）監(jiān)測技術(shù)要求；2）相關(guān)設(shè)計(jì)圖紙；3）國家相關(guān)規(guī)范、規(guī)程、標(biāo)準(zhǔn)或地方規(guī)程：</p><p>　　表5-1國家相關(guān)規(guī)范、規(guī)程、標(biāo)準(zhǔn)或地方規(guī)程</p><p>　　本工程的監(jiān)測方法：水平位移采用測小角法，沉降按二等水準(zhǔn)測量，土體的深層位移采用ZW2000型(編號CCX00

109、1)位移計(jì)采集。</p><p>　　監(jiān)測周期：第一階段為基坑土方開挖～底板澆筑完成期間。這期間的監(jiān)測是整個監(jiān)測過程的重點(diǎn)及關(guān)鍵，監(jiān)測頻率為每天一次；第二階段為地下主體工程施工期間，監(jiān)測頻率為每四天觀測一次；后期依據(jù)工程需要。</p><p>　　5.3監(jiān)測的數(shù)據(jù)及處理方法</p><p>　　在遠(yuǎn)離本基坑（40m外）的地方設(shè)置基本水準(zhǔn)點(diǎn)BM1～BM4；基本方位控制

110、點(diǎn)，設(shè)置PG1～PG6（一般以遠(yuǎn)處的較尖的穩(wěn)定的天線等）。由附圖可以看出觀測點(diǎn)一般布設(shè)在建筑的轉(zhuǎn)交處，比較危險(xiǎn)的地方加密觀測點(diǎn)。</p><p>　　由于本工程的數(shù)據(jù)較多，我們?nèi)∑渲械膬善谶M(jìn)行分析計(jì)算:把測量的沉降數(shù)據(jù)按第四章的平差方法進(jìn)行平差計(jì)算把高程值輸入Excel表格，如圖5-1。</p><p>　　再由Excel生成沉降變化量圖，能更加直接形象的反映沉降變化情況。水平位移、土體的

111、深層位移業(yè)可以類似的生成相應(yīng)的圖表。</p><p>　　圖5-1 沉降曲線圖</p><p>　　5.4監(jiān)測數(shù)據(jù)—沉降數(shù)據(jù)的檢核</p><p>　　表5-2 沉降記錄表格</p><p>　　表5-2鶴樓上的三個沉降點(diǎn)C18 、C19、 C20其中的一段時(shí)間的監(jiān)測數(shù)據(jù)為了分析他們之間互相進(jìn)行檢核的可能性，首先計(jì)算他們的相關(guān)度。利用（4-1

112、1）式計(jì)算他們之間相關(guān)系數(shù)的估值。 </p><p>　　圖5-2 線性回歸計(jì)算示例圖</p><p>　　我采用了Excel進(jìn)行的計(jì)算其過程為：以圖5-2來進(jìn)行說明，在C34中輸入=AVERAGE（C9︰C33）得到值，同理得到的值。在F9中輸入=C9-（-0.16），回車，用鼠標(biāo)拖住下拉就計(jì)算了。在G9中輸入=G9-（-0.25），回車，用鼠標(biāo)拖住下拉就計(jì)算了，依次類推，在H9中輸入=

113、H9-（-0.22），在I9中輸入=F9*G9，得到的值，在J9中輸入=F9*F9的到，在K9中輸入=G9*G9得到。在I35中輸入=SUM（I9︰I33）得到，同理的到、。</p><p>　　最后由（4-11）式得到：C18點(diǎn)與C19的相關(guān)系數(shù)估值：=0.577</p><p>　　同理得到C20與C19的相關(guān)系數(shù)估值：=0.612</p><p>　　由表4-

114、1查得，自由度n-2=23時(shí)置信水平5%、1%相應(yīng)的相關(guān)系數(shù)臨界值為0.396、0.505.因?yàn)?，均大于臨界值，故C18、C19、C20三點(diǎn)聯(lián)系密切。</p><p>　　由(4-12)和(4-7)式得到回歸方程：</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　表5-3是由回歸方程（5-1）計(jì)算值與實(shí)際測量值的比較<

115、/p><p>　　表5-3 點(diǎn)位C19的計(jì)算值和觀測值比較</p><p>　　由表5-3知絕大多數(shù)差值均在精度要求范圍之內(nèi)，個別值（差值0.2）有些大但是滿足精度要求。我們算出以后有去現(xiàn)場復(fù)測了一遍，觀測值是-0.38，經(jīng)過分析，可能是因?yàn)楫?dāng)天基坑開挖的速度較快。</p><p><b>　　第6章 總結(jié)及展望</b></p>&

116、lt;p><b>　　6.1對本文的總結(jié)</b></p><p>　　工程建筑物的變形分析與預(yù)測是保證工程建筑物安全建設(shè)與運(yùn)營的一項(xiàng)重要內(nèi)容。工程建筑物在建設(shè)過程中和建成后一般都需要進(jìn)行變形監(jiān)測，在變形監(jiān)測過程中需要記錄大量的變形以及相關(guān)因素等方面的數(shù)據(jù)。利用變形監(jiān)測所得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行變形模型的分析以及變形預(yù)測是變形監(jiān)測的重要組成部分，變形分析以及預(yù)測的科學(xué)性和準(zhǔn)確性將直接影響到工程建筑