工程建筑物變形監(jiān)測(cè)技術(shù)研究綜述

陸藝雙

（特變電工沈陽(yáng)電力勘測(cè)設(shè)計(jì)有限公司，沈陽(yáng)110026）

工程建筑物變形監(jiān)測(cè)技術(shù)研究綜述

陸藝雙

（特變電工沈陽(yáng)電力勘測(cè)設(shè)計(jì)有限公司，沈陽(yáng)110026）

變形監(jiān)測(cè)技術(shù)及其方法正在由之前傳統(tǒng)的、單一的監(jiān)測(cè)模式向著立體式交叉市場(chǎng)的空間模式發(fā)展，自從網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、現(xiàn)代化技術(shù)的出現(xiàn)，一些高科技的儀器也出現(xiàn)在變形監(jiān)測(cè)中，比如高精度測(cè)量?jī)x器、三維激光掃描技術(shù)，等等。這些技術(shù)手段的引入受到了廣大研究人員的關(guān)注和重視，現(xiàn)如今已經(jīng)成為非常普遍的現(xiàn)代變形監(jiān)測(cè)方法。

工程建筑物；變形監(jiān)測(cè)技術(shù)；傳統(tǒng)大地監(jiān)測(cè)法；現(xiàn)代自動(dòng)化監(jiān)測(cè)法

現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)的發(fā)展以及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷更新，這些技術(shù)的出現(xiàn)為變形分析以及變形預(yù)報(bào)提供了更為堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支持。本文從工程建筑物的變形監(jiān)測(cè)技術(shù)入手，分析了現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)在工程建筑物變形監(jiān)測(cè)領(lǐng)域中的應(yīng)用。

1　變形監(jiān)測(cè)方法

1.1變形監(jiān)測(cè)非大地監(jiān)測(cè)方法

我們?cè)谑褂米冃伪O(jiān)測(cè)的非大地觀測(cè)儀器時(shí)，需要將其固定在變形的形體上或者是與之接近的區(qū)域內(nèi)，不管怎樣安排監(jiān)測(cè)儀器，都要求變形監(jiān)測(cè)儀器要直接接觸到觀測(cè)部位，一部分監(jiān)測(cè)儀器的結(jié)果是相鄰觀測(cè)標(biāo)志或者是位置的一個(gè)位移，而另一部分儀器的最終觀測(cè)結(jié)果是可以直接測(cè)定物理量，進(jìn)而間接求算幾何量，像后面的這類儀器是比較多的，而且儀器的類型也非常多，一般可以分為機(jī)械類、物理類，等等。

1.2變形監(jiān)測(cè)傳統(tǒng)大地測(cè)量方法

大地測(cè)量方法最終獲得的觀測(cè)結(jié)果，其幾何意義不僅明確，而且還非常的直觀，因此從古至今都被廣泛的運(yùn)用在各類的工程建筑物的變形觀測(cè)中，比如用于沉降觀測(cè)的幾何水準(zhǔn)測(cè)量，用于位移觀測(cè)的三角測(cè)量，用于撓度觀測(cè)的精密水準(zhǔn)測(cè)量，等等。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，在工程測(cè)量領(lǐng)域也出現(xiàn)了很多新的測(cè)量技術(shù)，但是在絕大多數(shù)情況下，傳統(tǒng)的大地測(cè)量方法始終是變形觀測(cè)的主要手段之一，而且在一些觀測(cè)項(xiàng)目上，常規(guī)的大地測(cè)量方法與現(xiàn)代化的空間定位技術(shù)相比還是有著極其顯著的優(yōu)勢(shì)，比如在建筑物基礎(chǔ)沉降等方面。精密水準(zhǔn)測(cè)量還是當(dāng)前精度最高且成果最可靠的方法，但是傳統(tǒng)的大地測(cè)量檢測(cè)方法也有其弊端存在，傳統(tǒng)的大地測(cè)量檢測(cè)方法會(huì)受到地形等地質(zhì)條件的制約，并不適合實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)。

1.3變形監(jiān)測(cè)現(xiàn)代測(cè)量方法

1.3.1基于全站儀的變形監(jiān)測(cè)

全站儀變形監(jiān)測(cè)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)主要在于它的自動(dòng)化程度高、精度高、三維監(jiān)測(cè)技術(shù)，因此它在變形監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用范圍非常廣泛。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及研究人員的不斷研究，現(xiàn)如今全站儀正向著智能化的方向發(fā)展，如新研制出的帶馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的全站儀在結(jié)合了激光技術(shù)以及CCD技術(shù)之后，可以實(shí)現(xiàn)測(cè)量過(guò)程的全自動(dòng)化，因此也被業(yè)內(nèi)人士稱為測(cè)量機(jī)器人。測(cè)量機(jī)器人可以自動(dòng)搜索觀測(cè)目標(biāo)，而且在較短時(shí)間內(nèi)完成目標(biāo)點(diǎn)的觀測(cè)，測(cè)量機(jī)器人與測(cè)量數(shù)據(jù)處理分析軟件系統(tǒng)相結(jié)合則能夠進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)變形監(jiān)測(cè)的自動(dòng)化。

1.3.2基于GPS的變形監(jiān)測(cè)

GPS的使用是測(cè)量技術(shù)的又一項(xiàng)突破性的變革，GPS具有精度高、實(shí)時(shí)性、全天候作業(yè)等優(yōu)點(diǎn)，再加上實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量技術(shù)是以載波相位觀測(cè)量為根據(jù)的實(shí)時(shí)差分GPS測(cè)量技術(shù)。GPS與計(jì)算機(jī)技術(shù)、空間分析技術(shù)進(jìn)行集成能夠?qū)崿F(xiàn)變形分析的自動(dòng)化，這樣也能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程在線網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)監(jiān)控，因此很多研究人員致力于實(shí)用性強(qiáng)、成本低的GPS的變形監(jiān)測(cè)技術(shù)，希望可以推動(dòng)GPS變形監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用范圍；還有一部分研究人員比較重視研究GPS垂直位移監(jiān)測(cè)精度的研究，其研究目的是為了發(fā)揮其測(cè)定三維位移的優(yōu)越性。

2　變形監(jiān)測(cè)分析

隨著我國(guó)變形監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的采集方法也隨著技術(shù)手段的更新而不斷成熟，但是從監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)際信息情況來(lái)看，變形監(jiān)測(cè)技術(shù)依舊是變形監(jiān)測(cè)領(lǐng)域所關(guān)注的重點(diǎn)。在對(duì)變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的時(shí)候，研究人員希望通過(guò)適當(dāng)?shù)姆椒▉?lái)提取出能夠真實(shí)反映變形體變形規(guī)律的有效信息，這也能夠?yàn)楣こ淘O(shè)計(jì)以及災(zāi)害的防治提供強(qiáng)有力的科學(xué)依據(jù)。

3　變形分析與預(yù)報(bào)的數(shù)學(xué)模型

變形分析建模主要是運(yùn)用數(shù)學(xué)模型來(lái)模擬、揭示變形體的變形規(guī)律，其最終目的在于理解和預(yù)測(cè)變形體的動(dòng)態(tài)變形規(guī)律。變形分析模型會(huì)根據(jù)分析目的的不同，分為幾個(gè)分析模型和物理分析解釋模型。比如FIG變形分析專門委員會(huì)就對(duì)其進(jìn)行了變形模型的分類，如圖1所示。

圖1　變形模型分類Fig.1 Deformationmodelclassification

4　結(jié)語(yǔ)

工程變形監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展是隨著我國(guó)工程建筑物的發(fā)展而發(fā)展的，其發(fā)展方向主要是通過(guò)多傳感器的集成系統(tǒng)，對(duì)變形體進(jìn)行一個(gè)實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，從而進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了內(nèi)外業(yè)的一體化，自動(dòng)化的數(shù)據(jù)處理，智能化的監(jiān)測(cè)，再加上數(shù)字化的輸出結(jié)果和可視化的監(jiān)測(cè)信息，使得工程變形監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展前景越來(lái)越好。當(dāng)前，我國(guó)已經(jīng)開(kāi)展了工程安全監(jiān)測(cè)等方面的工作，除此之外，利用現(xiàn)代化的系統(tǒng)作為指導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于變形分析與預(yù)報(bào)來(lái)說(shuō)也是一個(gè)非常好的研究方向，這一方向會(huì)涉及很多非線性學(xué)科的內(nèi)容，比如信息論、控制論、突變論、分形、混沌理論、系統(tǒng)論，等等。人們?cè)趯?duì)自然災(zāi)害的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)研究上，已經(jīng)開(kāi)始運(yùn)用突變理論進(jìn)行滑坡危險(xiǎn)性的預(yù)測(cè)。

總地來(lái)講，隨著現(xiàn)代化測(cè)量技術(shù)的發(fā)展以及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的提高，各種新的理論和方法都為變形分析和變形預(yù)報(bào)提供了有效的技術(shù)支持。

［1］李忠仁.高層建筑的變形監(jiān)測(cè)［C］//重慶市測(cè)繪學(xué)會(huì)第三屆優(yōu)秀論文評(píng)選獲獎(jiǎng)?wù)撐聂?005-2006年度學(xué)術(shù)交流會(huì)論文選編.2008.

［2］張雷，李立新，劉益瓏.預(yù)應(yīng)力管樁(PHC)施工監(jiān)測(cè)及施工優(yōu)化［C］//全國(guó)巖土與工程學(xué)術(shù)大會(huì)論文集（上冊(cè)）.2003.

［3］陳佳佳，陳偉清.工程建筑變形監(jiān)測(cè)及數(shù)據(jù)處理方法探討［C］//全國(guó)測(cè)繪科技信息網(wǎng)中南分網(wǎng)第二十四次學(xué)術(shù)信息交流會(huì)論文集.2010.

［4］賀國(guó)元，張澤淵，史芳.門架雙樁——錨桿技術(shù)在基坑支護(hù)中的應(yīng)用［C］//全國(guó)巖土與工程學(xué)術(shù)大會(huì)論文集（下冊(cè)）.2003.

［5］邱冬煒.熱力管線穿越地鐵隧道工程變形監(jiān)測(cè)［C］//中國(guó)測(cè)繪學(xué)會(huì)第九次全國(guó)會(huì)員代表大會(huì)暨學(xué)會(huì)成立50周年紀(jì)念大會(huì)論文集.2009.

Research summary on deformation monitoring technology of engineering works

LUYi-shuang
(TBEA Shenyang Electric Power Survey anDDesign Co.,Ltd.,Shenyang110026,China)

The deformation monitoring technology anDmethods are developeDfromtraditional,singlemonitoringmode to three-dimensional crossmarket spacemode,since the emergence of the network technology,some high-tech equipment also appears in the deformation monitoring,such as high-precision measuring instruments,three-dimensional laser scanning technology anDso on.The introduction of these technicalmeanshasattracteDconcern anDattention of themajority of researchers,which noWhasbecome very commonmodernmethodsofdeformationmonitoring.

Engineering works;Deformation monitoring technology;Traditional grounDmonitoring method;Modern automaticmonitringmethod

TU196

A

1674-8646（2016）03-0146-02

2016-01-19