垂直位移.pptx
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,工程测量学,第10章垂直位移与水平位移观测,分节目录(1/2),10.2垂直位移观测,10.3地面倾斜观测,10.4水平位移观测网及观测标志,10.1垂直位移监测网(点)布设及观测标志,10.6视准线法测量水平位移,10.5水平位移测量技术概述,10.1-10.3节小结和思考题,10.4-10.6节小结和思考题,分节目录(2/2),10.7激光准直测量,10.8引张线法测量水平位移,10.9建(构)筑物主体倾斜和挠度测量,10.10裂缝测量,10.7-10.10节小结和思考题,10.1垂直位移监测网(点)布设及观测标志,位移观测应该在基坑开挖之前进行,而且贯穿于整个施工过程中,并延续到建成后若干年,直至沉降现象基本停止为止。
地面垂直位移观测也是要在地面移动之前进行首次观测,然后在移动过程中定期进行观测,直至地面移动基本停止,地表面趋于稳定为止。
10.1垂直位移监测网(点)布设及观测标志,一、垂直位移监测网(点)布设二、水准基点标志和结构和埋设三、沉陷观测点标志的结构和埋设,10.1垂直位移监测网(点)布设及观测标志,一、垂直位移监测网(点)布设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。
10.1垂直位移监测网(点)布设及观测标志,一、垂直位移监测网(点)布设建(构)筑物的垂直位移测量包括:
基础的沉陷观测建(构)筑物本身的变形观测,10.1垂直位移监测网(点)布设及观测标志,一、垂直位移监测网(点)布设在拟定垂直位移测量观测点的布置方案时,通常由设计部门提出要求,由施工的组织计划者和测量人员一起提出布设方案,在施工期间进行埋设。
观测点应有足够的数量,以便测出整个基础的沉陷、倾斜与弯曲,且能绘制出沉陷等值曲线图。
10.1垂直位移监测网(点)布设及观测标志,一、垂直位移监测网(点)布设还应根据建(构)筑物的形状大小、使用性质、结构特征,以及建(构)筑物场地的地质条件等情况,选择观测点的埋设形式和观测点标志。
观测点应牢固地与建筑物结合在一起,便于观测,且尽量保证在整个沉陷变形观测期间不受损害。
10.1垂直位移监测网(点)布设及观测标志,一、垂直位移监测网(点)布设对于工业与民用建筑物,通常在其4个角点、中点、转角处布置观测点;沿建筑物周边每隔1020m布置一个观测点;设置有伸缩缝的建筑物,或者在新建与原有建筑物的连接处,在其两侧或伸缩缝的任意一侧布置观测点。
10.1垂直位移监测网(点)布设及观测标志,一、垂直位移监测网(点)布设对于宽度大于15m的建筑物,在其内部有承重墙或支柱时,应在该部位尽可能布置观测点。
为了查明建筑物基础的纵向和横向的弯曲和曲折,在其纵横轴线上也应埋设观测点。
对于一般的工业建筑物来说,除了在立柱的基础上布设观测点之外,其主要设备基础的四周以及动荷载四周,地质条件不良处也应布置观测点。
10.1垂直位移监测网(点)布设及观测标志,一、垂直位移监测网(点)布设垂直位移测量与一般水准测量相比,具备的特点:
观测工作局限在某个固定的范围内观测路线相对固定观测工作重复进行观测精度要求高,视距短有时一次安置仪器可以观测多个前视点,10.1垂直位移监测网(点)布设及观测标志,一、垂直位移监测网(点)布设为了减少测量系统误差的影响,一般采取“三固定”的措施:
固定仪器、固定观测路线、固定观测人员JGJ8-2007建筑变形测量规范:
3010一个周期的观测应在短的时间内完成。
不同周期观测时,宜采用相同的观测网形、观测路线和观测方法,并使用同一测量仪器和设备。
对于特级和一级变形观测,宜固定观测人员、选择最佳观测时段、在相同的环境和条件下观测。
10.1垂直位移监测网(点)布设及观测标志,一、垂直位移监测网(点)布设水准基点、工作基点和观测点必须组成附合水准路线、闭合水准路线或者水准网进行观测,以便对观测成果有可靠的检核和平差计算。
10.1垂直位移监测网(点)布设及观测标志,二、水准基点标志的结构和埋设为了测定地面和建(构)筑物的垂直位移,需要在远离移动变形区的稳固地点设置水准基点,在移动变形区范围内(或变形体上)设置观测点,以水准基点为依据测定移动变形区内的观测点的垂直位移。
为了检查水准基点本身是否稳定不动,其高程是否变动,可将其成组埋设,通常每组设三个点,形成一个边长约100m的等边三角形。
在三角形的中心与三点等距的地方设置固定测站,在此测站上可以经常观测三点间的高差,由此便可判断出水准基点高程有无变动。
10.1垂直位移监测网(点)布设及观测标志,二、水准基点标志的结构和埋设水准基点是沉陷观测的基准点,它的构造与埋设必须保证稳定不变和长久保存。
根据建(构)筑物场地的地质情况、建(构)筑物使用的重要性和使用年限,水准基点可分为长期的和简单的两种。
10.1垂直位移监测网(点)布设及观测标志,二、水准基点标志的结构和埋设钢管式基岩标在覆盖层较厚的平坦地区,采用钻孔穿过土层和风化岩层达到基岩埋设钢管标志。
10.1垂直位移监测网(点)布设及观测标志,二、水准基点标志的结构和埋设深埋双金属标在常年温度变化幅度很大的地方,当岩石上部土层较深时,为了避免由于温度变化大对标志高程的影响,可采用深埋双金属标。
由膨胀系数不同的两根金属管(例如钢和铝)组成,在两根管的顶部装有读数设备,计算金属管本身长度的变化,10.1垂直位移监测网(点)布设及观测标志,二、水准基点标志的结构和埋设设以钢、铝制成的两根金属管,原长均为L0,受热后各自伸,长:
t标志各层高程处温度改变的平均值,其数值不知。
两金属管之长度差值:
10.1垂直位移监测网(点)布设及观测标志,二、水准基点标志的结构和埋设,已知钢的膨胀系数为0.000012/,铝的线膨胀系数为0.000024/,则得:
可见,采用钢管和铝管作标志,测得值,即可知道各金属管受温度变化而引起的长度变化。
钢铝,钢,L钢,钢铝,铝,L铝,10.1垂直位移监测网(点)布设及观测标志,二、水准基点标志的结构和埋设在矿山和城市建筑物区,进行地面和建筑物基础沉陷观测时,水准基点标志可以设成简单的形式。
亦可利用稳固的永久建筑物设立墙脚水准标石。
10.1垂直位移监测网(点)布设及观测标志,二、水准基点标志的结构和埋设如果布设的水准基点与沉陷观测点之间的距离较远,往往在水准基点和沉陷观测点之间布置联系点,称为工作基点。
工作基点与水准基点构成水准监测网,工作基点应尽可能靠近监测对象,只要保证在每次观测期间稳定即可,工作基点的标志采用浅埋混凝土标。
工作基点,基准点,基准点,工作基点,10.1垂直位移监测网(点)布设及观测标志,三、沉陷观测点标志的结构和埋设工业与民用建筑物,10.1垂直位移监测网(点)布设及观测标志,三、沉陷观测点标志的结构和埋设工业与民用建筑物,10.1垂直位移监测网(点)布设及观测标志,三、沉陷观测点标志的结构和埋设工业与民用建筑物,10.1垂直位移监测网(点)布设及观测标志,三、沉陷观测点标志的结构和埋设工业与民用建筑物,10.1垂直位移监测网(点)布设及观测标志,三、沉陷观测点标志的结构和埋设对于混凝土坝,为了测定基础沉陷和混凝土坝体本身在垂直方向的伸缩,须在基础岩石和坝顶混凝土面上埋设沉陷观测点基础沉陷观测一般在基础廊道内进行。
根据廊道底面浇筑的混凝土板厚薄不同,以及廊道断面尺寸大小,可选择不同的标志点。
10.1垂直位移监测网(点)布设及观测标志,三、沉陷观测点标志的结构和埋设混凝土坝对于基础地质条件较差,廊道混凝土底板较厚的重点坝段,可埋设内外钢管标点。
测量钢管的温度变化计算钢管长度改正数,10.1垂直位移监测网(点)布设及观测标志,三、沉陷观测点标志的结构和埋设混凝土坝当廊道底板很薄时,混凝土底面的沉陷即可代表基础沉陷,这时可在混凝土底板上埋设混凝土嵌心标点。
大坝坝顶混凝土面上的垂直位移观测点以及厂房水轮机平台等附属工程的观测点,均可采用混凝土嵌心标点。
10.1垂直位移监测网(点)布设及观测标志,三、沉陷观测点标志的结构和埋设混凝土坝当基础廊道内没有条件埋设水准标点或基础廊道的高度低于3m、无法竖立水准尺时,可在高出廊道底板1.4m处的侧墙上埋设墙上标点。
10.1垂直位移监测网(点)布设及观测标志,三、沉陷观测点标志的结构和埋设矿区地表沉陷,盆地,I,I,A,A,采空区,采空区边界,地表,I,I,内边缘区外边缘区,I,I,A,B,A,B,10.1垂直位移监测网(点)布设及观测标志,三、沉陷观测点标志的结构和埋设矿区地表沉陷可采用预制的混凝土桩或在现场挖坑浇筑的混凝土桩。
10.2垂直位移观测,垂直位移观测包括:
基坑回弹观测地基土分层沉降观测建筑物基础及建筑物本身的沉降观测地表沉降观测等一、基坑回弹观测二、沉陷观测
(一)基准点观测
(二)观测点观测,10.2垂直位移观测,一、基坑回弹观测建(构)筑物基础施工时,首先是开挖基坑,基坑工程是一种临时性工程。
10.2垂直位移观测,一、基坑回弹观测深埋大型基础在基坑开挖后,卸除地基图自重而引起基坑内外影响范围内岩土层相对于开挖前回弹。
为了观测基坑开挖过程中地基的回弹现象,在施工前应布设地基回弹观测的工作基点和工作测点(统称为观测点)。
10.2垂直位移观测,一、基坑回弹观测对于建造在深度为810m以上的基坑中的基础,需要测定基坑的回弹。
观测时所用的标志埋设在基础各部分预留的钻孔中,标志顶部高程应低于基坑底0.5m左右。
10.2垂直位移观测,一、基坑回弹观测埋设时先将标志(一般为一节钢管,管顶焊一半圆形端头,管壁钻有孔眼)吊入钻孔底部,浇注水泥砂浆,使标志与土层(岩层)固结。
10.2垂直位移观测,一、基坑回弹观测钻孔内埋设的标志高程变化的观测一般是采用特制的钢尺(或钢线尺)悬吊重锤与标志顶接触的方法进行。
测量时需要自制悬挂的重锤,钢管和重锤的直径不能相差过大,以便使重锤与测点标志很好地接触,测量时还需多次将重锤拉上放下进行检查。
10.2垂直位移观测,二、沉陷观测沉陷观测是定期测量建(构)筑物(或地表)变形测量观测点(简称工作测点)的高程变化,得到其沉陷量,并计算其沉陷速度。
10.2垂直位移观测,二、沉陷观测工业与民用建筑物沉陷观测的水准线路应从一水准点开始到另一水准点,形成闭合线路。
1,7,9,14,11,1213,16,5,42,6,3,10,8,15,工作基点,基准点,10.2垂直位移观测,二、沉陷观测为了测定混凝土坝的基础沉陷和混凝土坝体本身在垂直方向的伸缩,在基础与坝顶面埋设了沉陷观测点。
为了测定这些观测点的沉陷,在靠近坝的下游两岸设置工作基点。
而工作基点的变动情况,要由离坝较远的水准基点来进行联测检验。
前一种观测称为观测点观测;后一种观测称为基准点观测。
10.2垂直位移观测,二、沉陷观测
(一)基准点观测作业方法基本上按一等水准测量规定进行,由于工作条件的不同,操作方法上也有其特点。
由水准基点到工作基点的联测,每年进行1次(或2次),尽可能固定观测的月份,即选择外界条件相近的情况进行观测,以减少外界条件对观测成果的影响。
10.2垂直位移观测,二、沉陷观测
(一)基准点观测水准环线是分段(例如每段1km左右)进行观测,往、返观测的高差加标尺长度改正后计算往返测高差较差,各段往、返测高差较差不得超过,Lkm,d限2mm,10.2垂直位移观测,二、沉陷观测
(一)基准点观测加标尺长度改正后的往返测高差-高差中数-环线闭合差-按各测段线路长度进行分配水准基点的高程-工作基点和沿线各水准点的高程-与各点的首次观测高程比较,可得到工作基点和沿线各水准点高程的变化值-坝址下游地面的沉陷情况,10.2垂直位移观测,二、沉陷观测
(一)基准点观测按照上述规定所施测的精密水准测量,根据经验,高程的传递精度可以达到0.5mm/km的要求。
每公里水准测量高差中数的中误差可按下式计算:
pdd,4n,km,p1(i1,2,n),Li,i,n水准环线的测段数Li各测段的线路长度,kmdi各测段往返测高差较差,mm它们的权各为pi/2,10.2垂直位移观测,二、沉陷观测
(二)观测点观测混凝土坝观测点的沉陷是根据两岸的工作基点来测定的。
对于建筑在基岩上的混凝土坝,沉陷观测中误差要求不超过1mm。
一般采用精密水准仪,按二等水准测量操作规定进行施测。
由于沉陷观测在施工过程中就开始,因此受施工干扰大,而且大部分观测是在廊道内进行,有的廊道高度不够,有的廊道底面呈梯状等,使得立尺、架设仪器和观测都受到一定限制。
10.2垂直位移观测,二、沉陷观测
(二)观测点观测工作基点的高程-各沉陷观测点的高程-各观测点相对于该点首次观测的沉陷量(符号规定:
下沉为正;上升为负)。
工作基点本身逐年也会有些下沉,但各次沉陷观测点高程仍以工作基点的首次高程作为起算高程,而将工作基点各年的下沉量视为一常数,在分析资料时一并考虑。
10.2垂直位移观测,二、沉陷观测
(二)观测点观测附合水准路线上一测站高差中数的中误差可按下式计算:
n附合水准路线的测段数Ni各测段的测站数di各测段往返测高差较差,mm它们的权各为pi/2,胜文,10.2垂直位移观测,二、沉陷观测
(二)观测点观测在矿区,地下矿物采出后,周围岩层向采空区移动,随着采空区面积的扩大,岩层的下沉,地表将产生向采空区方向的弯曲,一直线上,形成一条观测线。
观测线应尽量通过下沉量及其变化最大的地点,并贯穿整个沉陷范围。
而形成凹地,一般叫移动盆地。
为了观测矿区的地表沉陷,应在预计的地表沉陷区域内,沿矿层走向方向和倾向方I向布设若干观测点。
这些观测点最好布设在,盆地,I,A,A,采空区,采空区边界,地表,I,I,内边缘区外边缘区,10.2垂直位移观测,二、沉陷观测
(二)观测点观测为了测定观测点的沉陷量,应在沉陷范围以外50100m处设立控制点。
一般在观测线的每端(沉陷范围以外)应不少于2个控制点,其间距应不少于50m。
如因条件限制,也可只在一端设立控制点,但数目应不少于3个。
观测线上观测点间距与开采深度有关,可参考下表。
10.2垂直位移观测,二、沉陷观测
(二)观测点观测开采前测定控制点和观测点高程时,自矿区高程控制点起引测,应组成水准网,按三等水准测量的要求进行。
而沉陷期间和采后测定观测点高程时,以观测线控制点为起点和终点,采用单程附合水准路线或往返测水准支线,按四等水准测量的要求进行。
10.2垂直位移观测,二、沉陷观测
(二)观测点观测观测点沉陷观测分全面观测和巡视测量两种。
在采前、采后和地表沉陷活跃期应作全面观测。
全面观测除由控制点测出该观测线上各观测点的高程外,还要测出各观测点间的水平距离和观测点偏离观测线的水平距离;全面观测的周期视回采工作速度而定,在沉陷活跃期一般每12个月观测一次。
为了掌握开采后地表是否开始沉陷和停采后地表是否停止沉陷,需要作巡视测量。
10.2垂直位移观测,二、沉陷观测
(二)观测点观测地面沉陷还可应用倾斜仪进行观测。
例如,某矿区沿地形轮廓放置一系列倾斜仪,那么它可以取代水准测量来确定地表下沉。
2,22,S34,3,S1223,2,1,4,S,h,10.2垂直位移观测,二、沉陷观测
(二)观测点观测分层沉陷观测测定高层和大型建(构)筑物地基内部各分层土和公路、铁路路基内各分层的沉陷量、下沉速度以及有效压缩层的厚度,以获取基础内部压实和沉陷情况的信息。
10.2垂直位移观测,二、沉陷观测
(二)观测点观测某海岛上挖填的地基基础各分层沉陷观测点布设示意图,B、C用水准测量,A采用分层沉降仪观测,
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