1、工程变形监测技术应用的探究摘要：目前，我国的现代测量技术在不断发展，计算机的应用水平也显著提高，多种理论以及技术方法的研究为变形分析以及变形的预报提供了可靠有利的保障。本篇文章介绍了变形监测的基本内容，并阐述了变形监测技术的应用以及发展趋势。 关键词：变形监测； 监测方法；数据处理 中图分类号：TN931.3 文献标识码：A 近年来，我国的城市建设飞速发展，高层建筑如雨后春笋，在工程建筑的过程中，监测工作是必不可少的环节之一。之所以进行工程建筑物的监测工作，是为了把握工程建筑物发生变形的规律，及时发现存在的弊端并进行有效的分析，从而采取可行的措施，确保工程建筑物的安全性。在 1980 年以前进
2、行变形监测，多应用常规的大地测量以及个别特殊的测量技术，虽然此类测量可以提供变形体整体的绝对变形数据，但是其外业的工作量比较大，受到地形条件的限制，不太容易进行自动化的监测。 随着变形监测技术以及相关方法的不断进步与发展，由原来较为传统的单一的监测模式向着立体交叉的空间模式进步。监测数据在分析处理方面的技术与方法得到不断进步，采用高精度测量仪器进行地面监测，使用近景数字摄影的方法进行测量，GPS 监测系统的应用以及三维激光扫描技术的方式对工程建筑物进行相关数据的采集，从而成为我国现代较为有效可行的监测方法。 一 变形监测基本概念 变形是指某物体在各种的荷载作用之下，它的大小、形状以及其位置在一
3、定时间领域和空间领域的变化，这种现象在自然界中普遍存在。而所谓的变形监测，则是指通过利用测量和专用的仪器及方法对某物体的变形现象进行监测工作，从而确定在不同外力和荷载的作用下，此物体的大小、形状以及其位置发生变化的时间特性以及空间状态。 二 变形监测的内容 工程中变形监测的内容是需要依据工程现场中变形体的地基与性质的情况来制定的，所以其具有的针对性非常强。变形监测既要有全面的考虑，还要有重点，从而能够明确地反映出工程中变形体的变化情况，达到了解工程中变形体的变化规律、监视变形体安全的目的。 1 民用和工业建筑工程中的主要观测内容是观察测量建筑物的垂直位移和水平位移。主要的工作内容是建筑物本身和
4、基础的沉陷观察与勘测。建筑物的观测的主要观测内容是观察测量建筑物的裂缝与倾斜。建筑物基础观测的主要内容是观察勘测建筑物的不均匀与均匀沉陷。 2 水工建筑工程中的主要观测内容是观察勘测工程项目中的渗透、裂缝、垂直位移和水平位移。例如，在混凝土重力坝建筑工程中，因为外界环境等因素的综合作用，所以混凝土重力坝建筑工程的主要观测内容主要为伸缩缝、水平位移和垂直位移的观察和测量勘测，此类观测的内容成为外部变形勘测。 3 建筑工程地面沉降观测。由于某些城市建立在冲积层之上，加之因过度开采地下水，影响到了城市地下的土层结构，有可能导致城市地面发生沉降现象。或者某出去地下采矿地区的城市，过度的采掘地下大量的煤
5、等资源，同样可能会导致城市地表发生沉降现象。这样深深的危及到周围环境或建筑物的安全。因此，必须定期地这类地区进行观测勘测，掌握此地区地表回升和沉降的规律，采取相应的防护措施。 三 变形监测的目的和意义 对工程和工程建筑物的变形情况进行科学合理的分析以及预报，对其施工以及运营管理进行精确的预测，对预防自然灾害和了解变形机理是十分必要的。进行变形监测，可以判断工程建筑物是否安全，也可以对设计以及施工进行检验。变形监测是融合了诸多学科知识于一身，其中包括水文、地质、结构力学、计算机等众多学科的知识。变形监测可以有助于建筑物及地质构造的稳固性，对其安全性能进行诊断，及时发现存在的问题从而采取有效可行的
6、措施。 四 变形监测技术应用及其发展 1 变形监测方案的设计 变形监测的首要工作是合理的设计变形监测方案。例如设计监测网，设计方案的主要内容有：观测方法的选择；最优选择观测方案；监测网质量标准的确定；点位的最佳布设。通过近几年变形监测技术的不断发展，监测网优化设计和变形监测方案设计的研究更为全面、深入，获得了很多的实用效益和理论研究成果。 2 变形监测方法的发展趋势 1）传统地面变形观测方法的发展与完善，最为明显的进步是全站型仪器的广泛应用，尤其是全自动跟踪全站仪的应用，为室内监测或者局部的工程变形自动监测提供了很好的技术方法，它能够在一定范围内进行圈方位、全天候、无人值守的自动监测。 2）地
7、面摄影勘测技术在变形监测中的应用，由于地面摄影的距离不能相对较远，精度也相对较低，所以其使得地面摄影勘测技术的应用受到局限，仅应用于船闸、高塔、古建筑、边坡体、烟囱等的变形监测。近些年发展起来的实时摄影勘测和数字摄影勘测技术在变形监测中的全面、深入的应用开拓了更为广泛的发展前景，而地面的三维激光扫描系统将会成为变形监测领域的一种相当重要的技术。 3）导航技术与 GPS 卫星定位和现代的通信技术相结合，给空间定位技术带来革命性的变化。使用 GPS 同时测量定位三维坐标的方法使测绘定位技术从近海、陆地扩展到整个外层空间和海洋，从静态测量扩展到动态测量，从事后应用扩展到实时导航和定位，精度扩展到米级
8、、厘米级，甚至是亚毫米级，从而拓宽了其在建筑工程中的作用和应用范围。随着计算机技术、数据通讯技术和以 GPS 卫星定位技术为代表的空间定位技术的不断完善和发展，使得 GPS 定位方法从原有周期性观测向自动监测、实时、连续、高精度转变成为可能。 3 GPS 卫星定位技术用于变形监测的作业方式 1）传统的变形监测与周期性的变形监测并没有很大区别，因为工程中的有些变形体的变形速度非常的缓慢，在相对时间范围内可以认为是稳定的，其监测的频率可以是几个月，也可以是几年。当前大多使用的GPS 静态相对定位法对变形体进行测量，所以对数据的分析与处理大多都是事后的。 2）连续性变形监测指的是使用固定监测仪器对需
9、要监测工程中的变形体进行较长时间的数据采集，得到变形数据序列。虽然连续性监测方法也是对变形体进行反复性的观测勘测，但是连续性监测方法得到观测数据是连续的，且具有很高的时间分辨率，从而能够观察出工程中变形体的变形情况。根据工程中被测变形体的不同特征，连续性监测可是使用动态相对定位和静态相对定位两种方法进行观测。 对动态监测领域，传统的监测大多使用激光干涉仪、加速度计等测量设备勘测工程中建筑的结构振动特性。但是，随着社会经济的不断发展，高层的建筑工程越来越多，对自动化监测程度、实时性和连续性程度的要求也越来越高，传统测量技术受到了很大的局限。GPS 卫星定位技术作为一种新方法，因为其软件和硬件的不
10、断完善和发展，在高层建筑或者大规模建筑工程的动态变形监测展现出其更为独特的优越性。 4 变形监测技术的发展趋势 随着科学技术的不断发展与创新，监测技术将向着高连续性、强时效性、高效率、自动化的方向发展，通过技术的改善与提高，在恶劣的环境下，先进的监测仪器也可以继续使用，通过有效的变形监测，为研究分析工作提供大量有用数据，变形监测技术对于数据的处理和分析工作向着智能化、自动化、网络化以及系统化发展，相关的系统软件开发也会向着多种模式发展，不断创新，与时俱进。 五 结束语 近年来，我国已展开研究工程安全监测以及分析预报综合信息系统的工作。凭借先进科学技术的不断发展以及计算机应用水平的提高，以实现我
11、国智能化的监测工作，自动化的数据处理以及数字化结果输出，使得监测工作所获数据进行可视性的信息管理，推进变形监测的信息共享以及网络化的传播。 参考文献 1胡友健,梁新美,许成功.论 GPS 变形监测技术的现状与发展趋势J. 2006, 31(5): 155-157. 2卫建东.现代变形监测技术的发展现状与展望J.测绘科学, 2007, 32(6): 10-13. 3王晓华,胡友健,柏柳.变形监测研究现状综述J.测绘科学, 2006, 31(2): 130-132. 4黄声享,尹晖,蒋征.变形监测数据处理M.武汉:武汉大学出版社, 2003. 5陈永奇,吴子安,吴中如.变形监测分析与预报M.北京:测绘出版社, 1995. 6张正禄,黄全义,文鸿雁等.工程的变形监测分析与预报M.北京:测绘出版社, 2007.
