《变形观测土木》PPT课件.ppt

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1、变形观测与数据处理变形观测与数据处理主讲教师：高飞1/30/20231合肥工业大学土木学院测量工程系变形观测与数据处理变形观测与数据处理课程性质：课程性质：土木工程专业选修课土木工程专业选修课学时数：学时数：24 24 学时学时教材及主要参考书教材及主要参考书1 1 工程测量学工程测量学第三版，测绘出版社第三版，测绘出版社 2 2 工程测量学工程测量学张正禄，武汉大学出版社张正禄，武汉大学出版社 3 3变形监测与数据处理变形监测与数据处理黄声享，武汉大学出版社黄声享，武汉大学出版社 4 4变形监测理论与应用变形监测理论与应用侯建国，测绘出版社侯建国，测绘出版社 5 5 建（构）筑物变形监测建（

2、构）筑物变形监测高飞，合肥工大讲义高飞，合肥工大讲义1/30/20232合肥工业大学土木学院测量工程系第一章第一章 变形监测概述变形监测概述第二章第二章 垂直位移与水平位移观测垂直位移与水平位移观测第三章第三章 变形监测新技术与变形监测新技术与工程实例工程实例第四章第四章 变形监测数据处理变形监测数据处理本课程的主要内容本课程的主要内容1/30/20233合肥工业大学土木学院测量工程系 1.1 1.1 变形测量的意义、目的和内容变形测量的意义、目的和内容 1.2 1.2 变形监测的特点变形监测的特点1.3 1.3 变形监测技术和方法变形监测技术和方法1.41.4 变形监测数据分析变形监测数据分

3、析 第第1章章变形监测概述变形监测概述1/30/20234合肥工业大学土木学院测量工程系1.1 1.1 变形测量的意义、目的和内容变形测量的意义、目的和内容 一、变形与变形监测一、变形与变形监测 工程建（构）筑物的变形监测，在我国还是一门工程建（构）筑物的变形监测，在我国还是一门比较年轻的科学。它是随着我国建设事业的发展而兴比较年轻的科学。它是随着我国建设事业的发展而兴起的，并向着多学科融合的起的，并向着多学科融合的边缘科学边缘科学方向发展。方向发展。高层（高层（超高层超高层）民用建筑物）民用建筑物大型大型水工建筑物水工建筑物大坝大坝 交通建（构）筑物交通建（构）筑物大型桥梁大型桥梁工业建筑群

4、工业建筑群 （如上海宝钢、（如上海宝钢、核电站核电站等）等）现代科学试验设备现代科学试验设备高科技高科技 1/30/20235合肥工业大学土木学院测量工程系例如：例如：上海金贸大厦上海金贸大厦高高420.5m420.5m、8888层；层；深圳地王大厦深圳地王大厦高高324.8m324.8m；大型电视塔大型电视塔北京北京 上海上海 天津等；天津等；上海环球金融中心上海环球金融中心101101层，高度达层，高度达492m492m。高层（超高层）民用建筑物高层（超高层）民用建筑物 1/30/20236合肥工业大学土木学院测量工程系上海上海金贸大厦金贸大厦高高420.5m m8888层层钢钢-混结构混

5、结构建成于建成于19981998年年1/30/20237合肥工业大学土木学院测量工程系深圳深圳地王大厦地王大厦高高324.8m324.8m(塔顶高塔顶高384m)384m)6969层层钢钢-混结构混结构建成于建成于19961996年年1/30/20238合肥工业大学土木学院测量工程系高高380m380m(天线顶部天线顶部405m)405m)建成于建成于19971997年年北京北京中央广播中央广播电视塔电视塔1/30/20239合肥工业大学土木学院测量工程系1.1.阿拉伯联合酋长国阿拉伯联合酋长国迪拜迪拜塔塔828米米2.2.广州电视塔广州电视塔600米；米；3.3.加拿大多伦多电视塔为加拿大多

6、伦多电视塔为553米；米；4.4.莫斯科奥斯坦基诺电视塔为莫斯科奥斯坦基诺电视塔为540米；米；5.5.上海东方明珠电视塔为上海东方明珠电视塔为468米；米；6.6.吉隆坡梅纳拉电视塔为吉隆坡梅纳拉电视塔为421米；米；7.7.天津电视塔为天津电视塔为415米；米；8.8.北京中央广播电视塔为北京中央广播电视塔为405米米世界八大高塔世界八大高塔1/30/202310合肥工业大学土木学院测量工程系哈利法塔（哈利法塔（BurjKhalifaTower）原名）原名迪拜迪拜塔塔（BurjDubai），位于），位于阿拉伯联合酋长国阿拉伯联合酋长国。2004年年9月月21日开始动工，日开始动工，2010

7、年年1月月4日竣工启用，日竣工启用，耗资耗资10亿美元。亿美元。168层，钢混结构层，钢混结构总高总高828米米=601+227米米阿拉伯联合酋长国阿拉伯联合酋长国迪拜迪拜塔塔1/30/202311合肥工业大学土木学院测量工程系于2009年9月竣工，广州电视观光塔整体高度达到600米，取代加拿大的西恩塔成为世界第一高自立式电视塔。其中塔身主体450米(塔顶观光平台最高处454米)，天线桅杆150米，总高度600米。广州塔（小蛮腰）1/30/202312合肥工业大学土木学院测量工程系上海广播电视塔上海广播电视塔(东方明珠东方明珠)总高度总高度468米米(118米米+350米米)建成于建成于199

8、4年年10月月1/30/202313合肥工业大学土木学院测量工程系天津天津央广播电视塔央广播电视塔总高总高415.2m415.2m建成于建成于19911991年年1010月月1/30/202314合肥工业大学土木学院测量工程系上上海海环环球球金融中心金融中心高高492m492m，101101层层钢钢-混结构混结构20082008年建成年建成1/30/202315合肥工业大学土木学院测量工程系武汉长江大桥武汉长江大桥南京长江大桥南京长江大桥195719681/30/202316合肥工业大学土木学院测量工程系九江长江大桥九江长江大桥润扬长江大桥润扬长江大桥1/30/202317合肥工业大学土木学院

9、测量工程系芜湖湖长江大江大桥安安徽徽省省芜湖湖市市的的芜湖湖长江江大大桥，全全长10616米米，是是目目前前中中国国最最长的的公公铁两两用用桥。跨跨江江主主桥长2193米米，大大桥主主跨跨312米米，是是我我国国迄迄今今为止止公公铁两两用用桥中中跨跨度最大的度最大的桥梁梁1/30/202318合肥工业大学土木学院测量工程系铜陵铜陵长江大江大桥安庆安庆长江大江大桥1/30/202319合肥工业大学土木学院测量工程系万里长江第一坝万里长江第一坝葛洲坝葛洲坝1/30/202320合肥工业大学土木学院测量工程系葛洲坝葛洲坝发电厂房与泄洪闸发电厂房与泄洪闸1/30/202321合肥工业大学土木学院测量工

10、程系长江三峡水电枢纽长江三峡水电枢纽三峡大坝全景三峡大坝全景1/30/202322合肥工业大学土木学院测量工程系三峡大坝三峡大坝施工现场施工现场1/30/202323合肥工业大学土木学院测量工程系长江三峡水电枢纽长江三峡水电枢纽三峡大坝卫星影像图三峡大坝卫星影像图1/30/202324合肥工业大学土木学院测量工程系安徽安徽佛子岭水电大坝佛子岭水电大坝新中国第一坝新中国第一坝始建于始建于1952年年建成于建成于1954年年2005年国家投资年国家投资1.66亿对其进行检测加固亿对其进行检测加固1/30/202325合肥工业大学土木学院测量工程系安徽金寨安徽金寨梅山水电大坝梅山水电大坝1/30/2

11、02326合肥工业大学土木学院测量工程系利用全自动全站仪利用全自动全站仪进行大坝监测进行大坝监测1/30/202327合肥工业大学土木学院测量工程系利用近景摄影测量方法利用近景摄影测量方法进行大坝监测进行大坝监测1/30/202328合肥工业大学土木学院测量工程系浙江秦山核电站1/30/202329合肥工业大学土木学院测量工程系北京正负电子对撞机北京正负电子对撞机1/30/202330合肥工业大学土木学院测量工程系中国科技大学中国科技大学同步辐射加速器同步辐射加速器1/30/202331合肥工业大学土木学院测量工程系中科院合肥等离子研究所中科院合肥等离子研究所托托特特马克装置克装置（用于等离子

12、研究的核聚变装置）（用于等离子研究的核聚变装置）1/30/202332合肥工业大学土木学院测量工程系巨型对天射电望远镜巨型对天射电望远镜1963年美国安装在波多黎各的阿雷西博射电天文台的著名抛物面射电望远镜(直径305米)1/30/202333合肥工业大学土木学院测量工程系当当变变形形值值在在一一定定限限度度之之内内时时，可可认认为为是是正正常常现现象象，如如果果超超过过了了规规定定的的限限度度，就就会会影影响响建建筑筑物物的的正正常常使使用用，严严重重时时还还会会危危及及建建筑筑物物的的安安全全和和人人民民生生命命财财产产的安全。的安全。因因此此，在在工工程程建建（构构）筑筑物物的的施施工工

13、、使使用用和和运运营营期间，必须对它们进行必要的期间，必须对它们进行必要的变形监测变形监测。一、变形与变形监测一、变形与变形监测变形变形由于各种相关因素的影响，这些工程建筑物及精密设备都有可能随时间的推移发生沉降、位移、挠曲、倾斜及裂缝等现象，这些现象统称为变形。1/30/202334合肥工业大学土木学院测量工程系 变形监测变形监测包括包括内部监测内部监测和和外部监测外部监测两部分。两部分。内部变形监测内部变形监测内容主要有工程建筑物的内部应力、内容主要有工程建筑物的内部应力、温度变化的测量，动力特性及其加速度的测定等；温度变化的测量，动力特性及其加速度的测定等；外部变形监测又称变形观测外部变

14、形监测又称变形观测，其主要内容有建（构），其主要内容有建（构）筑物的沉降观测、位移观测、倾斜观测、裂缝观测、筑物的沉降观测、位移观测、倾斜观测、裂缝观测、挠度观测等。挠度观测等。工程建筑物的内外部变形观测之间有着密切的联系，工程建筑物的内外部变形观测之间有着密切的联系，一般应同时进行，以便一般应同时进行，以便互相验证和补充互相验证和补充。一、变形与变形监测一、变形与变形监测 所谓变形监测，所谓变形监测，就是利用专门的仪器和设备测定建就是利用专门的仪器和设备测定建（构）筑物及其地基在建（构）筑物荷载和外力作用（构）筑物及其地基在建（构）筑物荷载和外力作用下随时间而变形的测量工作。下随时间而变形的

15、测量工作。1/30/202335合肥工业大学土木学院测量工程系一、变形与变形监测一、变形与变形监测 从广义上说，从广义上说，变形监测的研究范围应包括：变形监测的研究范围应包括：（1 1）全球性变形测量：）全球性变形测量：研究地极移动、地球自转研究地极移动、地球自转速度以及地壳板块运动等变形测量工作。速度以及地壳板块运动等变形测量工作。（2 2）区域性变形测量：）区域性变形测量：研究同一地壳板块范围内研究同一地壳板块范围内的变形状态，以及相邻板块交界处的相对变形测量的变形状态，以及相邻板块交界处的相对变形测量工作。工作。（3）局部性变形测量：）局部性变形测量：研究工程建（构）筑物的研究工程建（构

16、）筑物的变形、基坑或山体滑坡变形、地表沉陷变形，以及变形、基坑或山体滑坡变形、地表沉陷变形，以及工业设备构件的形位变形监测等工业设备构件的形位变形监测等是本课程学习的重点内容。是本课程学习的重点内容。1/30/202336合肥工业大学土木学院测量工程系二、变形产生的原因与类型二、变形产生的原因与类型1.1.变形产生的原因变形产生的原因 (1)1)自然条件及其变化自然条件及其变化 建筑物地基的工程地质、水文地质、大气温度的建筑物地基的工程地质、水文地质、大气温度的变化，以及相邻建筑物的影响等。变化，以及相邻建筑物的影响等。例如，由于地基下的地质条件不同会引起建筑物的例如，由于地基下的地质条件不同

17、会引起建筑物的不均匀沉不均匀沉降，使其产生倾斜或裂缝；降，使其产生倾斜或裂缝；由于温度和地下水位的季节性和周由于温度和地下水位的季节性和周期性的变化，而引起建筑物的期性的变化，而引起建筑物的规律性变形规律性变形；新建的相邻大型建；新建的相邻大型建筑物改变了原有建筑物周边的土壤平衡，使地面产生筑物改变了原有建筑物周边的土壤平衡，使地面产生不均匀沉不均匀沉降甚至出现地面裂缝降甚至出现地面裂缝，从而给原有建筑物造成危害等。，从而给原有建筑物造成危害等。(2)(2)与建筑物本身相联系的原因与建筑物本身相联系的原因 如建筑物本身的荷重、建筑物的结构、形式以及动荷载的如建筑物本身的荷重、建筑物的结构、形式

18、以及动荷载的作用、工艺设备的重量等。作用、工艺设备的重量等。1/30/202337合肥工业大学土木学院测量工程系二、变形产生的原因与类型二、变形产生的原因与类型1.1.变形产生的原因变形产生的原因 (1)(1)自然条件及其变化自然条件及其变化 （地质、水文、气象、相邻建筑物的影响）（地质、水文、气象、相邻建筑物的影响）(2)(2)与建筑物本身相联系的原因与建筑物本身相联系的原因 （结构形式、本身荷重、动态荷载）（结构形式、本身荷重、动态荷载）此外，由于勘测、设计、施工以及运营管理方面的此外，由于勘测、设计、施工以及运营管理方面的工作缺陷工作缺陷，还会引起建筑物产生，还会引起建筑物产生额外变形额

19、外变形。通常，这些大型建（构）筑物变形的原因都是互相通常，这些大型建（构）筑物变形的原因都是互相联系的，并联系的，并贯穿于建（构）筑物的施工和运营管理阶贯穿于建（构）筑物的施工和运营管理阶段段。1/30/202338合肥工业大学土木学院测量工程系二、变形产生的原因与类型二、变形产生的原因与类型2.2.变形的类型变形的类型 (1)1)按按变形性质变形性质可以分为可以分为周期性变形周期性变形和和瞬时变形瞬时变形 (2)(2)按按变形状态变形状态则可分为则可分为静态变形静态变形和和动态变形动态变形 静态变形静态变形:是指变形监测结果仅表示为时间的函数；是指变形监测结果仅表示为时间的函数；动态变形动态

20、变形 是指在外力作用下产生的变形，它是以外力为函是指在外力作用下产生的变形，它是以外力为函数来表示的动态系统对于时间的变化，其观测结果数来表示的动态系统对于时间的变化，其观测结果是表示建筑物在某个时刻的瞬时变形。是表示建筑物在某个时刻的瞬时变形。1/30/202339合肥工业大学土木学院测量工程系 是周期性地对拟定的观测点进行重复观是周期性地对拟定的观测点进行重复观测，求得其在两个观测周期间的变化量；或测，求得其在两个观测周期间的变化量；或采用自动遥测记录仪监测建（构）筑物的瞬采用自动遥测记录仪监测建（构）筑物的瞬时变形。时变形。三、变形监测的主要任务三、变形监测的主要任务 至于变形观测的具体

21、方法，则要根据建至于变形观测的具体方法，则要根据建（构）筑物的性质、观测精度、周围的环境以（构）筑物的性质、观测精度、周围的环境以及对观测的要求来选定，这将在以后各章节中及对观测的要求来选定，这将在以后各章节中详细介绍。详细介绍。1/30/202340合肥工业大学土木学院测量工程系四、变形监测的目的和意义四、变形监测的目的和意义(一一)变形监测的意义变形监测的意义 根据前面的分析可知，建（构）筑物产根据前面的分析可知，建（构）筑物产生变形的因素是多方面的，而且多数变形由生变形的因素是多方面的，而且多数变形由客观自然条件及其变化所造成，因此建（构）客观自然条件及其变化所造成，因此建（构）筑物产生

22、筑物产生变形是不可避免的。变形是不可避免的。当建筑物在施工和运营理过程中，产生当建筑物在施工和运营理过程中，产生不利于建筑物稳定的变化因素时，变形就必不利于建筑物稳定的变化因素时，变形就必然要发生。然要发生。当当变形值超过允许的限值变形值超过允许的限值，建筑物就可，建筑物就可能出现危险甚至破坏，给人民的生命财产造能出现危险甚至破坏，给人民的生命财产造成极大的损失。成极大的损失。1/30/202341合肥工业大学土木学院测量工程系1.1.国外出现的典型实例国外出现的典型实例(1)(1)法国马尔巴塞大坝（法国马尔巴塞大坝（MalpassetMalpasset），这座这座高高67m67m的拱坝建成的

23、拱坝建成5 5年后，于年后，于19591959年年1212月倒塌，月倒塌，其下游其下游10km10km处的费雷加斯城在处的费雷加斯城在4545分钟内被滚分钟内被滚滚而下的洪水夷为平地。滚而下的洪水夷为平地。(2)(2)意大利意大利262m262m高的瓦依昂（高的瓦依昂（VajontVajont）拱坝拱坝19631963年因上游库岸大滑坡，导致涌浪翻坝且年因上游库岸大滑坡，导致涌浪翻坝且水库淤满而失效。水库淤满而失效。四、变形监测的目的和意义四、变形监测的目的和意义 1/30/202342合肥工业大学土木学院测量工程系四、变形监测的目的和意义四、变形监测的目的和意义 2.2.国内出现的典型实例国

24、内出现的典型实例 (1)(1)我国板桥和石漫滩两座土坝我国板桥和石漫滩两座土坝19751975年洪水破坝失事，年洪水破坝失事，造成灾害。造成灾害。(2)(2)在城市民用建筑方面，浙江某地一座住宅楼因其旁在城市民用建筑方面，浙江某地一座住宅楼因其旁边（仅相隔边（仅相隔1m1m多）新建高层建筑物的影响，造成地面开多）新建高层建筑物的影响，造成地面开裂，该裂，该6 6层住宅楼发生严重倾斜，其顶部靠向新建高层建层住宅楼发生严重倾斜，其顶部靠向新建高层建筑成为危房而拆除。筑成为危房而拆除。(3)(3)由于地下水位的严重下降，某大城市建于上世纪初由于地下水位的严重下降，某大城市建于上世纪初的一栋大型建筑，

25、原来的一楼下沉为地下室。的一栋大型建筑，原来的一楼下沉为地下室。(4)(4)桥梁的倒塌事故，如以桥梁的倒塌事故，如以四川彩虹桥四川彩虹桥为代表的多处桥为代表的多处桥梁倒塌失事，给国家和地方造成了巨大的损失。梁倒塌失事，给国家和地方造成了巨大的损失。1/30/202343合肥工业大学土木学院测量工程系四、变形监测的目的和意义四、变形监测的目的和意义 2.2.国内出现的典型实例国内出现的典型实例 (5)2007(5)2007年年1111月月2020日湖北省恩施市高日湖北省恩施市高阳寨隧道崩塌，证实阳寨隧道崩塌，证实3131人死亡、人死亡、1 1人失人失踪。踪。0808年杭州地铁塌陷、年杭州地铁塌陷

26、、0909年合肥四年合肥四牌楼道路下穿工程塌陷等。牌楼道路下穿工程塌陷等。(6)2007(6)2007年年1111月月2424日下午日下午3 3点山西省点山西省侯马市西客站候车大厅举行封顶典礼，侯马市西客站候车大厅举行封顶典礼，2525日凌晨日凌晨1 1点倒塌。点倒塌。1/30/202344合肥工业大学土木学院测量工程系四、变形监测的目的和意义四、变形监测的目的和意义 2.2.国内出现的典型实例国内出现的典型实例 （7）2010年11月26日20：30左右，南京市内环西线南延工程发生钢箱梁倾覆事故，导致7名施工人员经抢救无效死亡，3人受伤。1/30/202345合肥工业大学土木学院测量工程系昆

27、明新机场在建桥梁垮塌7人死亡34人受伤。2010年1月3日下午，昆明新机场配套引桥工程在混凝土浇筑施工中发生支架垮塌事故。四、变形监测的目的和意义四、变形监测的目的和意义 1/30/202346合肥工业大学土木学院测量工程系 为此，对于大型建（构）筑物的灾害为此，对于大型建（构）筑物的灾害变形监测与防治已越来越受到全社会的普变形监测与防治已越来越受到全社会的普遍关注和重视。遍关注和重视。经过经过20多年的努力，广大测量科技工多年的努力，广大测量科技工作者和工程技术人员在变形监测领域取得作者和工程技术人员在变形监测领域取得了丰硕的研究成果，并发挥了巨大的社会了丰硕的研究成果，并发挥了巨大的社会效

28、益。效益。四、变形监测的目的和意义四、变形监测的目的和意义 1/30/202347合肥工业大学土木学院测量工程系 例一例一:四、变形监测的目的和意义四、变形监测的目的和意义 1985年年6月月12日长江三峡新滩大滑坡的成日长江三峡新滩大滑坡的成功预报，确保灾害损失减少到最低限度。功预报，确保灾害损失减少到最低限度。它不仅使滑坡区内它不仅使滑坡区内457户计户计1371人在滑坡人在滑坡前夕全部安全撤离，无一人伤亡，而且使正在前夕全部安全撤离，无一人伤亡，而且使正在险区长江上、下游航行的险区长江上、下游航行的11艘船只及时避险。艘船只及时避险。为国家减少直接经济损失为国家减少直接经济损失8700万

29、元，被誉为我万元，被誉为我国滑坡变形监测预报研究史上的奇迹。国滑坡变形监测预报研究史上的奇迹。1/30/202348合肥工业大学土木学院测量工程系 例二例二:四、变形监测的目的和意义四、变形监测的目的和意义 1998年长江流域大洪水，湖北隔河岩大年长江流域大洪水，湖北隔河岩大坝成功利用坝成功利用GPS自动化变形监测系统在抗洪自动化变形监测系统在抗洪错峰中发挥了巨大作用，确保了长江安全渡错峰中发挥了巨大作用，确保了长江安全渡汛，避免了荆江大堤灾难性的分洪。汛，避免了荆江大堤灾难性的分洪。1/30/202349合肥工业大学土木学院测量工程系隔河岩大坝GPS监测系统1/30/202350合肥工业大学

30、土木学院测量工程系隔河岩大坝GPS监测系统1/30/202351合肥工业大学土木学院测量工程系香港青马大桥变形监测1/30/202352合肥工业大学土木学院测量工程系1/30/202353合肥工业大学土木学院测量工程系1/30/202354合肥工业大学土木学院测量工程系除除了了这这些些为为保保证证大大型型建建（构构）筑筑物物安安全全运运营营所所进进行行的的变变形形监监测测工工作作以以外外，还还有有许许多多测测绘绘、土土木木建建筑筑、铁铁路路、桥桥梁梁和和水水利利工工程程等等相相关关领领域域的的科科研研部部门门为为了了对对新新型型、高高耸耸或或巨巨型型工工程程建建筑筑物物的的设设计计理理论论以以

31、及及古古建建筑筑保保护护进进行研究，也开展了大量的变形监测工作。行研究，也开展了大量的变形监测工作。四、变形监测的目的和意义四、变形监测的目的和意义(一一)变形监测的意义变形监测的意义(二二)变形监测的目的变形监测的目的1/30/202355合肥工业大学土木学院测量工程系1/30/202356合肥工业大学土木学院测量工程系1/30/202357合肥工业大学土木学院测量工程系四、变形监测的目的和意义四、变形监测的目的和意义(二二)变形监测的目的变形监测的目的综上所述，综上所述，建（构）筑物变形监测的目的有二：建（构）筑物变形监测的目的有二：(1)监测监测以保证建（构）筑物的安全为目的以保证建（构

32、）筑物的安全为目的通通过过变变形形观观测测取取得得的的资资料料，可可以以监监视视工工程程建建筑筑物物的的变变形形的的空空间间状状态态和和时时间间特特性性；在在发发生生不不正正常常现现象象时时，可可以以及及时时分分析析原原因因，采采取取措措施施，防防止止事事故故发发生生，以以保保证建（构）筑物的安全。证建（构）筑物的安全。（变形的几何分析）（变形的几何分析）(2)科研科研以积累资料、优化设计为目的以积累资料、优化设计为目的通通过过施施工工和和运运营营期期间间对对建建筑筑物物的的观观测测，分分析析研研究究其其资资料料，可可以以验验证证设设计计理理论论，所所采采用用的的各各项项参参数数与与施施工工措

33、措施施是是否否合合理理，为为以以后后改改进进设设计计与与施施工工方方法法提提供供依依据。据。（变形的物理解释）（变形的物理解释）1/30/202358合肥工业大学土木学院测量工程系由由此此可可见见，通通过过变变形形监监测测，可可以以检检查查各各种种工工程程建建筑筑物物及及其其地地质质构构造造的的稳稳定定性性，及及时时发发现现问题，确保工程质量和使用安全；问题，确保工程质量和使用安全；更更好好地地了了解解建建（构构）筑筑物物变变形形的的机机理理，验验证证有有关关工工程程设设计计的的理理论论和和地地壳壳运运动动的的假假说说，建建立正确的变形预报理论和方法；立正确的变形预报理论和方法；以以及及对对某

34、某种种工工程程的的新新结结构构、新新材材料料和和新新工工艺的性能作出科学的客观评价。艺的性能作出科学的客观评价。四、变形监测的目的和意义四、变形监测的目的和意义(二二)变形监测的目的变形监测的目的1/30/202359合肥工业大学土木学院测量工程系四、变形监测的目的和意义四、变形监测的目的和意义(二二)变形监测的目的变形监测的目的为为了了达达到到此此目目的的，应应在在工工程程建建筑筑物物设设计计阶阶段段，在在调调查查建建筑筑物物地地基基承承载载性性能能、研研究究自自然然因因素素对对建建筑筑变变形形影影响响的的同同时时，就就着着手手拟拟定定变变形形观观测测的的设设计计方方案案，并并将将其其作作为

35、为工工程程建建筑筑物物的的一一项项设设计计内内容容，以以便便在在施施工工时时，就就将将观观测测标标志志和和设设备备埋埋置置在在设设计计位位置置上上，从从建建筑筑物物开开始始施施工工就就进进行行观观测测，一一直直持持续续到到变变形形终终止止为止。为止。1/30/202360合肥工业大学土木学院测量工程系随随着着我我国国经经济济建建设设的的蓬蓬勃勃发发展展，带带动动了了许许多关系到国计民生的大型基础设施的建设。多关系到国计民生的大型基础设施的建设。例如例如:(1)兴兴建建了了众众所所周周知知的的葛葛洲洲坝坝和和长长江江三三峡峡大大坝坝等许多大型水电枢纽工程；等许多大型水电枢纽工程；(2)已已建建成

36、成或或在在建建中中的的数数十十座座长长江江大大桥桥和和跨跨海大桥，以及高速铁路的建设；海大桥，以及高速铁路的建设；(3)许许多多大大型型工工业业厂厂房房分分布布祖祖国国各各地地，高高层层民民用用建建筑筑和和超超高高层层建建筑筑已已如如雨雨后后春春笋笋般般地地耸耸立立在大江南北、各大城市。在大江南北、各大城市。五、五、我国建（构）筑物变形监测概况我国建（构）筑物变形监测概况 1/30/202361合肥工业大学土木学院测量工程系上上述述大大型型基基础础设设施施的的建建设设，不不仅仅推推动动了了我我国国经经济济建建设设和和现现代代化化建建设设的的进进一一步步发发展展，使使农农村村脱脱贫贫致致富富、工

37、工业业逐逐步步强强大大、城城市市更更加加繁繁荣荣，也也促促进进了了我我国国在在土土木木、水水利利、交交通通设设计计和和建建筑筑新新材材料料方方面面的的研研究究、施施工工技技术术和和工工艺艺方方面面的的创创新等等。新等等。同同时时，因因建建（构构）筑筑物物越越来来越越高高、规规模模越越来来越越大大，为为保保证证这这些些建建（构构）筑筑物物的的安安全全使使用用以以及及设设备备正正常常运运转转，对对变变形形监监测测工工作作也也就就提提出出了更高的要求。了更高的要求。五、五、我国建（构）筑物变形监测概况我国建（构）筑物变形监测概况 1/30/202362合肥工业大学土木学院测量工程系(1)(1)利利用

38、用常常规规的的水水准准仪仪、经经纬纬仪仪等等测测量量仪仪器器进进行的传统变形观测方法；行的传统变形观测方法；(2)(2)激光准直；激光准直；(3)(3)近景摄影测量；近景摄影测量；(4)(4)各类位移传感器；各类位移传感器；(5)(5)数字水准仪；数字水准仪；(6)(6)全自动电子全站仪全自动电子全站仪（测量机器人）（测量机器人）；(7)(7)三维立体激光扫描仪；三维立体激光扫描仪；(8)(8)全球卫星导航定位系统（全球卫星导航定位系统（GNSS）1.变形监测工作发展过程变形监测工作发展过程五、五、我国建（构）筑物变形监测概况我国建（构）筑物变形监测概况 1/30/202363合肥工业大学土木

39、学院测量工程系 我国建（构）筑物变形监测概况我国建（构）筑物变形监测概况 利利用用上上述述测测量量新新技技术术,可可进进行行全全天天候候自自动动变变形形监监测测，测测量量仪仪器器和和测测量量手手段段的的不不断断更更新新，新新技技术术和和相相关关学学科科的的不不断断融融合合，使使得得人人们们对对变变形观测和变形分析的研究也越来越深入。形观测和变形分析的研究也越来越深入。1/30/202364合肥工业大学土木学院测量工程系 我国建（构）筑物变形监测概况我国建（构）筑物变形监测概况 在在我我国国最最早早系系统统地地开开展展变变形形监监测测工工作作的的应应是是位位于于东东北北地地区区的的丰丰满满水水电

40、电大大坝坝，在在分分析析变变形形数数据据的的基基础础上上，确确定定加加固固方方案案，延延长长了了大大坝坝的的使用寿命。使用寿命。位位于于我我国国南南北北交交通通命命脉脉上上的的武武汉汉长长江江大大桥桥、南南京京长长江江大大桥桥等等其其它它特特大大型型桥桥梁梁的的变变形形监监测测，在在建建设设之之初初就就引引起起了了国国家家主主管管部部门门的的高高度度重重视视，建立了比较完善的变形监测系统。建立了比较完善的变形监测系统。1/30/202365合肥工业大学土木学院测量工程系 我国建（构）筑物变形监测概况我国建（构）筑物变形监测概况 在在我我国国变变形形监监测测领领域域，最最受受人人们们关关注注的的

41、是是葛葛洲洲坝坝和和三三峡峡水水利利枢枢纽纽工工程程，由由于于大大坝坝的的性性质质和和可可能能造造成成的的危危害害程程度度决决定定了了变变形形监监测测工工作作在在这样一个举世瞩目的特大工程中的地位。这样一个举世瞩目的特大工程中的地位。在在葛葛洲洲坝坝和和三三峡峡大大坝坝建建设设和和运运营营管管理理过过程程中中，庞庞大大完完善善的的变变形形监监测测系系统统（包包括括：各各种种测测量量仪仪器器设设备备、测测量量标标志志点点位位以以及及雄雄厚厚的的测测量量科科研研技技术术力力量量等等）几几乎乎涵涵盖盖了了当当今今国国内内外外各各种种变变形形监监测测的的手手段段和和方方法法，提提供供了了大大量量丰丰富

42、富可可靠靠的的变变形形监监测测数数据据，为为确确保保大大坝坝的的安安全全建建设设和和运运营营起到了极其重要的作用。起到了极其重要的作用。1/30/202366合肥工业大学土木学院测量工程系 我国建（构）筑物变形监测概况我国建（构）筑物变形监测概况 随随着着近近年年来来大大型型工工业业厂厂房房建建筑筑和和城城市市高高层层、超超高高层层民民用用建建（构构）筑筑物物的的日日益益增增多多，这这些些位位于于人人口口密密集集、城城市市中中心心地地带带的的巨巨型型建建筑筑物物，其其可可能能存存在在的的安安全全隐隐患患，越越来来越越受受到到各各个个国国家家有关部门的高度重视。有关部门的高度重视。1/30/20

43、2367合肥工业大学土木学院测量工程系 我国建（构）筑物变形监测概况我国建（构）筑物变形监测概况 我我国国为为保保证证这这些些高高层层建建筑筑物物的的安安全全施施工工和和使使用用，制制定定了了相相应应的的法法律律和和法法规规，确确保保变变形形监监测测工工作作纳纳入入有有序序轨轨道道，并并贯贯穿穿于于高高层层、超超高高层层等等大大型型建建（构构）筑筑物物的的勘勘测测、设设计计、施施工工和和运运营管理的各个阶段。营管理的各个阶段。国国家家建建设设部部于于19981998年年颁颁布布实实施施了了建建筑筑变变形形测测量量规规程程（中中华华人人民民共共和和国国行行业业标标准准JGJJGJT T 8 89

44、797），进进一一步步规规范范了了变变形形观观测测工工作作，使使大大型型建建（构构）筑筑物物的的变变形形监监测测工工作作有有了了技技术术保障。（保障。（20082008年修订）年修订）1/30/202368合肥工业大学土木学院测量工程系2高层建（构）筑物的变形特点高层建（构）筑物的变形特点 关关于于高高层层建建筑筑和和超超高高层层建建筑筑的的划划分分，就就我我国国而而言言，大大体体上上可可以以这这样样划划分分：4 4层层以以下下为为一一般般建建筑筑；5 58 8层层为为多多层层建建筑筑；9 92020层层为为高高层层建建筑筑；2020层层以以上上为为超超高高层建筑。层建筑。（1）基础较深，需进

45、行基坑回弹测量 从从结结构构设设计计的的角角度度出出发发，高高层层建建筑筑为为减减少少本本身身对对地地基基产产生生的的附附加加荷荷载载，从从而而减减小小总总沉沉降降量量及及沉沉降降差差。当当土土质质较较好好时时，可可加加大大埋埋深深，利利用用天天然然地地基基。当当地地基基深深挖挖后后，土土的的自自重重失失去去平平衡衡，会会产产生生基基坑坑地地面面隆隆起起变变形，需进行形，需进行基坑回弹测量基坑回弹测量。五、五、我国建（构）筑物变形监测概况我国建（构）筑物变形监测概况 1/30/202369合肥工业大学土木学院测量工程系序号序号建筑名称建筑名称建筑地址建筑地址建成年代建成年代高度高度(m)层数层

46、数结构结构1台北台北101大厦大厦中国台北中国台北2005508101S+C2佩特纳斯大厦佩特纳斯大厦吉隆坡吉隆坡199845295S+C3西尔斯大厦西尔斯大厦芝加哥芝加哥1974443110S+C4金茂大厦金茂大厦上海上海1998420.588S+C5国际金融中心国际金融中心香港香港2003413.890S+C6中信广场中信广场广州广州1997391.180C7地王大厦地王大厦深圳深圳199638481S+C8帝国大厦帝国大厦纽约纽约1931381102S9中环广场中环广场香港香港199237478S10中国银行大厦中国银行大厦香港香港198936972S+C11世贸大厦世贸大厦1 1号楼号

47、楼纽约纽约1972417110S12世贸大厦世贸大厦2 2号楼号楼纽约纽约1973415110S世界十大高层建筑物世界十大高层建筑物 1/30/202370合肥工业大学土木学院测量工程系国际部分最高层建筑国际部分最高层建筑 台北101大厦508米2005年建成佩特纳斯大厦 452米，95层1998年建成纽约世贸大厦 417米，101层1972年建成1/30/202371合肥工业大学土木学院测量工程系2高层建（构）筑物的变形特点高层建（构）筑物的变形特点（1）基础较深，需进行基坑回弹测量（2）沉降量较大，需进行沉降观测 高高层层建建筑筑由由于于层层数数多多，荷荷重重大大。因因此此，沉沉降量也较大

48、。降量也较大。例例如如上上海海有有的的建建筑筑物物下下沉沉量量达达180180厘厘米米。高高层层建建筑筑对对差差异异沉沉降降极极为为敏敏感感，不不仅仅本本身身下下沉沉，而而且且对对邻邻近近建建筑筑物物也也有有影影响响。所所以以，在在施施工工期期间和竣工之后都要定期进行沉降观测。间和竣工之后都要定期进行沉降观测。五、五、我国建（构）筑物变形监测概况我国建（构）筑物变形监测概况 1/30/202372合肥工业大学土木学院测量工程系2高层建（构）筑物的变形特点高层建（构）筑物的变形特点（1）基础较深，需进行基坑回弹测量（2）沉降量较大，需进行沉降观测（3）楼体高力矩大，需进行倾斜观测高高层层建建筑筑

49、除除在在设设计计时时注注意意控控制制水水平平荷荷载载产产生生的的位位移移，施施工工时时要要分分层层计计算算逐逐层层调调整整外外，建建成成之之后后仍仍要要进进行行倾倾斜斜监监测测。其其倾倾斜斜与与地地基基和和整整体刚度有关。体刚度有关。例例如如意意大大利利的的古古建建筑筑比比萨萨斜斜塔塔，8 8层层高高54m54m。从从19181918年年开开始始倾倾斜斜观观测测，建建成成至至今今630630多多年年共共倾斜倾斜4.40m4.40m。五、五、我国建（构）筑物变形监测概况我国建（构）筑物变形监测概况 1/30/202373合肥工业大学土木学院测量工程系意大利比萨斜塔意大利比萨斜塔苏州虎丘塔苏州虎丘

50、塔1/30/202374合肥工业大学土木学院测量工程系2高层建（构）筑物的变形特点高层建（构）筑物的变形特点（1）基础较深，需进行基坑回弹测量（2）沉降量较大，需进行沉降观测（3）楼体高力矩大，需进行倾斜观测（4）风荷载大，需进行风振测量高高层层建建筑筑在在风风荷荷载载作作用用下下，受受振振动动而而变变形形，特别在台风地区更为明显。特别在台风地区更为明显。例例如如美美国国纽纽约约的的“帝帝国国大大厦厦”102102层层，高高381m381m，在在最最大大风风力力117.3m/s117.3m/s时时，其其最最高高点点要要偏偏离离16.5cm16.5cm，在在偏偏离离处处还还要要引引起起振振幅幅为