變形觀測(deformation observation)

測定地面點(diǎn)或建(構(gòu))筑物在一定時間段內(nèi)垂直和水平位移的工程勘察測量工作。由于開采地下資源、深挖邊坡、巖層斷裂、滑坡和靜動荷載的變化等原因，會導(dǎo)致地面或建(構(gòu))筑物發(fā)生垂直和水平位移。不均勻和較大的位移會引起建(構(gòu))筑物上部變形，對建設(shè)和生產(chǎn)有破壞作用。因此，在施工過程中和建成以后的若干年內(nèi)，都要進(jìn)行定期監(jiān)測，以便掌握變形的發(fā)展趨勢，及時采取措施。變形觀測內(nèi)容分為垂直位移觀測、水平位移觀測、建(構(gòu))筑物上部變形觀測和觀測資料整理與分析。

垂直位移觀測又稱沉降觀測(包括回彈觀測)。通常采用精密水準(zhǔn)測量方法進(jìn)行定期復(fù)測。觀測前要在變形體上設(shè)置觀測點(diǎn)(變形觀測標(biāo)志)；在變形區(qū)附近埋設(shè)工作基點(diǎn)；在變形區(qū)以外的穩(wěn)定地區(qū)，埋設(shè)3個以上的基準(zhǔn)點(diǎn)，并通過聯(lián)測驗證其穩(wěn)定情況。以基準(zhǔn)點(diǎn)、工作基點(diǎn)和部分觀測點(diǎn)組成變形高程控制網(wǎng)，然后由高程控制點(diǎn)連測全部觀測點(diǎn)的高程。按一定周期重復(fù)觀測，經(jīng)過嚴(yán)密平差計算，得出每個觀測點(diǎn)不同時刻的高程數(shù)據(jù)，從而算出該觀測點(diǎn)在某時間段內(nèi)的垂直位移量。

水平位移觀測水平位移的方向是任意的，通常以基準(zhǔn)點(diǎn)和工作基點(diǎn)構(gòu)成高精度的變形平面控制網(wǎng)；變形區(qū)較大時，可用部分工作基點(diǎn)和部分觀測點(diǎn)組成次級變形平面控制網(wǎng)。變形平面控制網(wǎng)可布設(shè)成三角網(wǎng)、測邊網(wǎng)、邊角網(wǎng)和導(dǎo)線網(wǎng)等(見平面控制測量)。每期先觀測平面控制網(wǎng)，經(jīng)嚴(yán)密平差算出控制點(diǎn)坐標(biāo)，再連測所有觀測點(diǎn)并算出各點(diǎn)坐標(biāo)，由此得出各觀測周期間觀測點(diǎn)的水平位移情況。特定方向的水平位移觀測，常用基準(zhǔn)線法(又稱視準(zhǔn)線法)。通過基準(zhǔn)點(diǎn)的鉛垂平面為基準(zhǔn)面，定期在基準(zhǔn)點(diǎn)上測定觀測點(diǎn)的水平位移值。基準(zhǔn)點(diǎn)埋設(shè)在變形區(qū)外，垂直于位移方向的一排排觀測點(diǎn)連成直線的延長線上。基準(zhǔn)線法可分為：(1)測小角法。在基準(zhǔn)點(diǎn)上測定觀測點(diǎn)至基準(zhǔn)點(diǎn)的距離和偏離基準(zhǔn)面的小角度，從而算出觀測點(diǎn)的水平偏離值；(2)活動覘牌法。利用活動覘牌上的標(biāo)尺，直接測定偏離值。(3)激光經(jīng)緯儀準(zhǔn)直法。以激光束替代經(jīng)緯儀視線，以光電探測器替代活動覘牌測定偏離值。(4)波帶板激光準(zhǔn)直法。準(zhǔn)直系統(tǒng)由激光器點(diǎn)光源、波帶板和光電探測器組成，配合使用求定偏離值。采用強(qiáng)制對中設(shè)備，可以減少儀器和視準(zhǔn)目標(biāo)的安置誤差。

建(構(gòu))筑物上部變形觀測 主要內(nèi)容有傾斜觀測、上部位移觀測、裂縫觀測和撓度觀測。

傾斜觀測 測定建(構(gòu))筑物頂部由于基礎(chǔ)有不均勻沉降或受外力作用而發(fā)生的垂直偏差。通常在建(構(gòu))筑物頂部和底部設(shè)置觀測點(diǎn)，定期觀測其相對位移值；也可以直接觀測頂部中心相對于底部中心的位移值。然后推算建(構(gòu))筑物的傾斜度。

上部位移觀測 測定建(構(gòu))筑物上部因受側(cè)向荷載所引起的水平位移量，或高層建筑和高聳構(gòu)筑物在風(fēng)振、地震、日照等外力作用下的擺動和扭曲位移量。觀測點(diǎn)的設(shè)置根據(jù)變形體的情況和位移方向等因素而定。

裂縫觀測 測定建(構(gòu))筑物因不均勻沉降而引起的墻、梁(構(gòu)件)開裂。一般在裂縫兩側(cè)設(shè)觀測標(biāo)志，定期觀測其位置變化，測出裂縫的大小和走向。

撓度觀測 測定建(構(gòu))筑物的構(gòu)件受力后發(fā)生撓波bo曲的程度。通常測定構(gòu)件各橫截面的中心在垂直于軸線方向上的位移。

觀測資料整理與分析 驗證是否存在變形，為分析變形的成因提供基礎(chǔ)資料。首先要對基準(zhǔn)點(diǎn)和工作基點(diǎn)的多次觀測成果，用數(shù)理統(tǒng)計方法進(jìn)行穩(wěn)定性分析，篩選出變形控制網(wǎng)中的穩(wěn)定點(diǎn)和非穩(wěn)定點(diǎn)。若變形控制網(wǎng)中的點(diǎn)都是穩(wěn)定的，用秩虧自由網(wǎng)平差法處理控制點(diǎn)各期觀測數(shù)據(jù)；若控制網(wǎng)中含有穩(wěn)定點(diǎn)和非穩(wěn)定點(diǎn)，就用擬穩(wěn)平差法處理觀測數(shù)據(jù)。然后每次都利用控制網(wǎng)的當(dāng)期平差結(jié)果和至觀測點(diǎn)的觀測值，計算諸觀測點(diǎn)的成果。分別整理觀測點(diǎn)的各期成果，以時間、荷載或其他有關(guān)物理量為橫坐標(biāo)，以累計變形量為縱坐標(biāo)，繪出觀測點(diǎn)的變形過程線。變形范圍較廣時，可以在觀測點(diǎn)平面圖上繪出由各種變形因素引起的變形量等值線圖，以利于了解變形的幅度、趨勢和影響范圍。必要時按最小二乘法和統(tǒng)計檢驗原理，擬合出變形量的回歸方程，找出變形規(guī)律，提供變形預(yù)報和發(fā)展趨勢。

展望 隨著高大建筑的增多、地下資源開采日漸擴(kuò)大，變形觀測工作越來越受重視。觀測方法已經(jīng)逐步應(yīng)用微水準(zhǔn)儀、靜力水準(zhǔn)儀、電磁波測距儀、激光測距儀、自動準(zhǔn)直儀、電子測斜儀、位移傳感器、全息測量儀和近景攝影測量技術(shù)，使變形觀測過程日趨自動化。統(tǒng)計分析方法也在由單一變量發(fā)展為多變量動態(tài)分析，對建(構(gòu))筑物的安全，將提供更可靠的預(yù)報。