現(xiàn)代變形監(jiān)測技術(shù),合肥工業(yè)大學(xué)土木與水利工程學(xué)院,土木工程專業(yè),第一章 變形監(jiān)測概述 第二章 垂直位移與水平位移觀測 第三章 變形監(jiān)測新技術(shù)與工程實例 第四章 變形監(jiān)測數(shù)據(jù)處理基礎(chǔ),本課程主要內(nèi)容,現(xiàn)代變形監(jiān)測技術(shù),第4章 變形監(jiān)測數(shù)據(jù)處理,現(xiàn)代變形監(jiān)測技術(shù),§4.1 概述 §4.2 變形觀測數(shù)據(jù)處理的主要內(nèi)容 §4.3 觀測基準點穩(wěn)定性分析 §4.4 回歸分析原理 §4.5 變形量的統(tǒng)計規(guī)律及成因分析,§4.1 概述, 變形觀測能否在工程運營管理中，起到指導(dǎo)工程安全使用和充分發(fā)揮工程效益的作用，除了現(xiàn)場觀測取得第一手資料外，還必須進行觀測資料的整理、分析。 變形監(jiān)測技術(shù)資料整理、分析，主要包括以下幾方面的內(nèi)容：,一、變形監(jiān)測技術(shù)資料的編制二、觀測資料的整理和整編三、變形監(jiān)測資料的分析,一、變形監(jiān)測技術(shù)資料的編制,§4.1 概述,變形監(jiān)測技術(shù)資料主要包括：1變形監(jiān)測技術(shù)方案設(shè)計（監(jiān)測方案編制）；2變形監(jiān)測工作技術(shù)總結(jié)；3變形觀測數(shù)據(jù)、計算、分析等成果的編制與匯總。,監(jiān)測方案是指導(dǎo)監(jiān)測工作具體實施的主要技術(shù)文件，應(yīng)在項目開始前，認真研究工程規(guī)模和重點、技術(shù)關(guān)鍵和難點、工作環(huán)境與條件，并盡可能多地收集現(xiàn)有技術(shù)資料，在此基礎(chǔ)上進行編制。,一、變形監(jiān)測技術(shù)資料的編制,（一）變形監(jiān)測技術(shù)方案設(shè)計（監(jiān)測方案編制）1變形監(jiān)測監(jiān)測方案編制原則 （1）監(jiān)測方案應(yīng)以安全監(jiān)測為目的，根據(jù)不同的工程性質(zhì)和施工方法，確定監(jiān)測對象；針對監(jiān)測對象安全穩(wěn)定的主要指標(biāo)進行方案設(shè)計。 （2）根據(jù)監(jiān)測對象的重要性確定監(jiān)測規(guī)模和具體內(nèi)容。 （3）在條件允許的前提下應(yīng)盡可能采用先進的監(jiān)測技術(shù)，確保監(jiān)測效率和精度；為增強成果的可靠性，可根據(jù)需要采用多種方法，相互比較與驗證。,§4.1 概述,一、變形監(jiān)測技術(shù)資料的編制,§4.1 概述,（一）變形監(jiān)測技術(shù)方案設(shè)計（監(jiān)測方案編制）1變形監(jiān)測監(jiān)測方案編制原則 （4）監(jiān)測方案在滿足監(jiān)測性能和精度的前提下，應(yīng)考慮臨時監(jiān)測項目和永久監(jiān)測項目之間的銜接，應(yīng)力求減少監(jiān)測成本，提高監(jiān)測工作的效益。 （5）在滿足工程安全的前提下，監(jiān)測點位布設(shè)和監(jiān)測周期的確定應(yīng)盡量與工程現(xiàn)場條件和施工進度協(xié)調(diào)一致，減少交叉影響。 （6）監(jiān)測方案的編制應(yīng)按照國家現(xiàn)行的有關(guān)規(guī)定、規(guī)范和標(biāo)準執(zhí)行。,一、變形監(jiān)測技術(shù)資料的編制,（一）變形監(jiān)測技術(shù)方案設(shè)計（監(jiān)測方案編制）1變形監(jiān)測監(jiān)測方案編制原則 2監(jiān)測項目的確定監(jiān)測具體項目的選擇與確定，應(yīng)考慮如下因素： （1）工程地質(zhì)條件與水文地質(zhì)條件； （2）工程規(guī)模與技術(shù)難點，包括：工程結(jié)構(gòu)設(shè)計形式、地基基礎(chǔ)深度、施工工藝與方法，以及工程進度； （3）工程施工的氣象條件與周邊的環(huán)境，包括與周圍地面和地下建筑物、構(gòu)筑物的相對關(guān)系等。,§4.1 概述,一、變形監(jiān)測技術(shù)資料的編制,（一）變形監(jiān)測技術(shù)方案設(shè)計（監(jiān)測方案編制）3監(jiān)測方案編制的步驟 （1）收集監(jiān)測工作所需的基礎(chǔ)技術(shù)資料； （2）現(xiàn)場踏勘，了解掌握周圍環(huán)境； （3）編制監(jiān)測方案初稿； （4）會同有關(guān)部門（包括甲方、施工方、監(jiān)理方等）確定各類監(jiān)測項目和數(shù)據(jù)的控制基準； （5）監(jiān)測方案上報審查、修改完善、報批執(zhí)行。,§4.1 概述,一、變形監(jiān)測技術(shù)資料的編制,（一）變形監(jiān)測技術(shù)方案設(shè)計（監(jiān)測方案編制）4編制監(jiān)測方案的基礎(chǔ)資料 （1）有關(guān)圖紙資料：地形圖、工程設(shè)計圖等； （2）地質(zhì)水文勘查報告； （3）工程施工技術(shù)方案和施工組織設(shè)計資料； （4）最新監(jiān)測儀器信息以及類似工程的經(jīng)驗資料等； （5）國家現(xiàn)行的有關(guān)規(guī)定、標(biāo)準規(guī)范和項目合同等。,§4.1 概述,（一）變形監(jiān)測技術(shù)方案設(shè)計（監(jiān)測方案編制）5監(jiān)測方案的主要內(nèi)容 （1）工程概況； （2）監(jiān)測工作的目的與意義； （3）監(jiān)測工作執(zhí)行的技術(shù)標(biāo)準； （4）監(jiān)測的具體項目與測量點位的布設(shè)（包括圖件） （5）各監(jiān)測項目的觀測周期與頻率； （6）監(jiān)測儀器設(shè)備、精度，以及具體觀測方法； （7）監(jiān)測人員的配置、分工與工作職責(zé)； （8）監(jiān)測資料的整理、數(shù)據(jù)處理與變形分析方法； （9）監(jiān)測工作進度、工期、上報的對象與時限； （10）項目管理與質(zhì)量控制制度、注意事項及建議等。,§4.1 概述,一、變形監(jiān)測技術(shù)資料的編制,（一）變形監(jiān)測技術(shù)方案設(shè)計（監(jiān)測方案編制） （二）變形監(jiān)測工作技術(shù)總結(jié)除上述監(jiān)測方案的主要內(nèi)容外，應(yīng)對具體變形監(jiān)測的數(shù)據(jù)進行處理，并評定其精度；分析成果可靠性，并對建筑物的安全進行評估預(yù)測。在技術(shù)總結(jié)中，還應(yīng)包括在監(jiān)測工作中出現(xiàn)的問題和解決的措施、質(zhì)量檢查和監(jiān)督部門對監(jiān)測成果的檢查驗收報告等。 （三）變形觀測數(shù)據(jù)、計算、分析等成果的編制與匯總。,§4.1 概述,一、變形監(jiān)測技術(shù)資料的編制 二、觀測資料的整理和整編,主要工作是對現(xiàn)場觀測所取得的資料加以整理、編制成圖和說明，使他們成為可供使用的成果。其具體內(nèi)容應(yīng)包括：,1. 校核各項原始記錄，檢查各觀測周期變形觀測值的計算是否有錯誤；2. 對各種變形值按時間逐點填寫觀測數(shù)值表、存檔或建立數(shù)據(jù)庫;3.繪制各種變形過程線，建筑物（或基礎(chǔ)）變形分布圖。,§4.1 概述,變形觀測資料整編工作的主要內(nèi)容是將變形觀測值繪制成各種便于分析的圖表，包括：,（一）觀測點變形過程線某觀測點的變形過程線是以時間為橫坐標(biāo)，以累計變形值（位移、沉陷、傾斜、撓度等）為縱坐標(biāo)繪制成的曲線。觀測點變形過程線可直觀地反映出變形的趨勢、規(guī)律和幅度，對于初步判斷建筑物的工作情況是否正常是非常有用的。,§12.1 概述,二、觀測資料的整理和整編,觀測點沉降量計算表(單位:厘米),觀測點變形過程曲線圖,（一）觀測點變形過程線,（二）建筑物變形分布圖常用的變形分布圖有： 1變形值剖面分布圖這種圖是根據(jù)某一剖面上各觀測點的變形值繪制而成的。分水平剖面圖和豎直剖面圖，能更直觀的反映同一水平上的位移、沉降和撓曲的情況。 2建筑物（或基礎(chǔ)）沉降等值線圖為了了解建筑物或基礎(chǔ)的沉降情況，需繪制沉降等值線圖，以及建筑物周邊地面的等降曲線圖。,二、觀測資料的整理和整編,§4.1 概述,變形觀測點布置及沉降曲線圖,注：圖中括號前數(shù)字是觀測點編號；括號內(nèi)數(shù)字是沉降量（單位：mm）,三、變形監(jiān)測資料的分析,該階段是分析歸納建筑物變形過程、變形規(guī)律、變形幅度、分析變形的原因，變形值與引起變形因素之間的關(guān)系，最好能找出它們之間的函數(shù)關(guān)系表達式，進而判斷建筑物的工作情況是否正常。在積累大量觀測數(shù)據(jù)后，就可以進一步找出建筑物變形的內(nèi)在原因和規(guī)律，從而修正設(shè)計的理論以及所采用的各類經(jīng)驗公式等。,一、變形監(jiān)測技術(shù)資料的編制 二、觀測資料的整理和整編,§4.1 概述,三、變形監(jiān)測資料的分析具體內(nèi)容包括：,成因分析（定性分析）：成因分析是對結(jié)構(gòu)本身(內(nèi)因)與作用在結(jié)構(gòu)物上的荷載（外因），加以分析、研究，確定變形值變化的原因和規(guī)律性。,一、變形監(jiān)測技術(shù)資料的編制 二、觀測資料的整理和整編,§4.1 概述,三、變形監(jiān)測資料的分析具體內(nèi)容包括：成因分析（定性分析）,統(tǒng)計分析 (定量分析)：根據(jù)成因分析的結(jié)果和其他相關(guān)影響，對實測數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，剔除粗差和系統(tǒng)誤差的影響，找出分布規(guī)律，從而導(dǎo)出變形值與引起變形的有關(guān)因素之間的函數(shù)關(guān)系。,§4.1 概述,三、變形監(jiān)測資料的分析具體內(nèi)容包括：成因分析（定性分析）統(tǒng)計分析（定量分析),變形預(yù)報和安全判斷：在變形分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)求得的變形值與引起變形因素之間的函數(shù)關(guān)系，預(yù)報未來變形值的范圍、判斷建筑物的安全程度。,§4.1 概述,§4.2 變形觀測數(shù)據(jù)處理的主要內(nèi)容,一變形觀測數(shù)據(jù)處理基礎(chǔ)1. 測量平差的相關(guān)知識 （測量誤差理論）:(1)變形控制網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計（最高精度、最小成本）；(2)具有固定基準的經(jīng)典測量平差(最小二乘法)；(3)缺乏起算數(shù)據(jù)的秩虧自由網(wǎng)平差（廣義逆矩陣）。,2.數(shù)學(xué)和數(shù)理統(tǒng)計的有關(guān)理論:(1)隨機變量及其概率分布；(2)假設(shè)檢驗原理與方法（穩(wěn)定性檢驗等）；(3)隨機過程及其特征；(4)模糊數(shù)學(xué)。,一變形觀測數(shù)據(jù)處理基礎(chǔ),二變形觀測數(shù)據(jù)預(yù)處理1. 檢查、計算各項觀測數(shù)據(jù)是否滿足規(guī)范要求；2.基準點(或工作基點)穩(wěn)定性檢驗;,3.回歸分析;4. 系統(tǒng)誤差判別和檢查;5. 數(shù)據(jù)篩選與粗差探測;(1)擬合、推估、配置、濾波（平滑）；(2)頻譜分析法（等時動態(tài)）；(3)小波分析法（非平穩(wěn)、不等時）。,§4.2 變形觀測數(shù)據(jù)處理的主要內(nèi)容,一變形觀測數(shù)據(jù)處理基礎(chǔ) 二變形觀測數(shù)據(jù)預(yù)處理,三變形分析、預(yù)報建模理論與方法1. 曲線擬合與多元回歸分析法（靜態(tài)）；2. 時間序列分析模型(自相關(guān)、動態(tài)模型ARMA);3. Kalman濾波模型(60年代，實時、動態(tài)、遞推);3. 頻譜分析模型(等時動態(tài));4. 灰色系統(tǒng)分析模型(華中理工大學(xué)鄧聚龍82年);5. 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析模型(80年代，非線性、動態(tài))；6. 遺傳算法分析模型。,§4.2 變形觀測數(shù)據(jù)處理的主要內(nèi)容,1變形監(jiān)測技術(shù)資料主要包括哪些內(nèi)容？ 2變形監(jiān)測方案編制的步驟和主要內(nèi)容。 3簡述建筑物變形觀測資料整理和整編的主要內(nèi)容和步驟。 4簡述建筑物變形觀測資料分析的主要目的和主要內(nèi)容。 5定性分析？統(tǒng)計分析？ 6. 分析說明不同工程（如高層建筑、橋梁、大壩、地鐵等）施工期間安全監(jiān)測的主要內(nèi)容、方法，以及主要數(shù)據(jù)處理成果。,第四章 重點內(nèi)容與思考題,現(xiàn)代變形監(jiān)測技術(shù),感謝聆聽！,