精密水准测量在沉降监测中的运用汇编.docx

矿业与煤炭学院《精密水准测量在地面沉降监测中的应用》班级：13级测绘一班 姓名：张世杰学号：1372143115 指导教师：孙同贺精密水准测量在地面沉降监测中的应用摘要：地面沉降是自然及人类活动引起地层的压缩、变形，导致地表标高发生局部变形的运动。地面沉降监测的方法中，利用精密水准测量的方法完成地面沉降监测工作，具有前期投入小、施工过程简单，经济效益良好的特点，能够为区域地质灾害的研究与预防提供了可靠的基础资料。关键词：地面沉降;精密水准测量;变形监测引言地面沉降又称为地面下沉或地陷，随着矿产资源的开采（油、气、水、金属矿、煤、岩盐等）、地下及地表构造物的建设以及地震等因素的影响，引起地层的压缩、变形，导致地表标高发生局部变形的运动。随着对地面沉降的深入研究，各种大范围地表沉降监测手段不断涌现。武百超、邹徐文等利用 GPS/INSAR数据融合的方法完成了大范围地表沉降监测的工作；中科院地质与地球物理研究所利用 GPS 对天津市市区地面沉降进行了长期的观测；北京市通过建设期、动态监测。以上提到的大范围地面沉降方法针对的监测对象多为特大型、巨大型城市，其观测系统建立较为复杂，成本压力巨大，不太适合中等城市的实际需求。精密水准测量作为传统的地面沉降监测方法，具有前期投入小、施工过程简单，精度能够满足工程设计需要的特点。随着电子水准仪的不断普及，水准测量中人为误差得到减小，劳动强度大大降低，为精密水准测量的大量应用创造了良好的技术条件。本文以临汾市尧都区地面沉降监测为例，介绍精密水准测量在地面沉降监测中的具体应用。1 地面沉降监测网的布设方案1.1布设原则一个区域内的地面沉降监测一般要求采用统一的布设标准，通过定期观测，确定区内的地面沉降量，为科学合理决策提供可靠的理论依据。临汾市地面沉降监测网采用 1985 国家高程基准，按照二等水准的要求统一布设，观测周期为一年，之前已进行了两次观测。1.2水准网布设水准网布设前，对临汾市尧都区各地面沉降区进行实地调查，取得第一手地面沉降资料，结合该区域地质、水文、地震、气象、土壤冻结及地下水位深度等资料，进行了水准监测网的设计。2 精密水准测量2.1精度指标根据《地面沉降水准测量规范》DZ0154-95和《国家一、二等水准测量规范》GB12897-2006要求，二等水准测量每千米水准测量的偶然中误差M△和每千米水准测量全中误差 MW 不应超过表 1 规定的数值。表1单位：毫米测量等级二等M△1.0MW2.0每千米水准测量偶然中误差 M △计算：M△ =±√ 〔△△/R〕/（４·n）（1）式中：△——测段往返测高差不符值，单位为毫米（mm）；R ——测段长度，单位为千米（Km）； n ——测段数。每千米水准测量的全中误差 MW 计算：MW = ±√ 〔WW/F〕/ N（2）式中：W ——经过各项改正后的水准环闭合差，单位为毫米（mm）；F ——水准环线周长，单位为千米（Km）；N ——水准环数。往返测高差不符值，环闭合差和检测高差之差的限差应不超过表 2 的规定：表2单位：毫米测段、区段、附合路线环闭检测已测测等级路线往返测闭合差合差段高差之差高差不符值4 √k√二等4 √F6 √R4 L注：k ——测段、区段或路线长度，单位为千米（Km）； n ——测段数。L ——附合路线长度，单位为千米（Km）；F ——环线长度，单位为千米（Km）；R ——检测测段长度，单位为千米（Km）。2.2水准线路设计根据《地面沉降水准测量规范》DZ0154-95 对水准线路选定要求，结合临汾市尧都区实际情况，水准路线设计时主要遵循以下要求：第一，针对临汾市尧都区存在的构造带和断裂带、采煤形成的采空区、深井等可能引起地面沉降的特征区域，水准路线的布设要求尽可能穿过以上区域；第二，考虑到尧都区地形起伏较大，为方便观测，水准路线尽量沿着公路布设，对没有铺装路面的区域，选择坡度较小的道路布设，以减少测站数，提高观测效率；第三，尽量选择大型车辆、地面震动较少的区域布设水准路线；第四，水准路线的布设避免跨越较大区域的水面、湖泊等区域。当测段长度小于 0.1Km 时，按 0.1Km 计算；2.3水准观测本项目采用一台DiNi 12和一台DiNi 03型数字水准仪按二等水准要求进行施测，观测数据自动储存在PCMCIA 卡上。结合临汾市尧都区具体的地质和交通情况，布设的地面沉降监测水准路线如图 1。观测采用单路表3单位：毫米等级仪器类别测段长度前后视距差任意测站上前视线数字水准仪后视距累计差高度重复测量次数二等DSZ1、DS1≥3且≤50≤1.5≤6.0≤2.8且≥0.55≥2次注：几何法数字水准仪视线高度的高端限差一、二等允许到 2.85m，相位法数字水准仪重复测量次数可以上表数值减少一次，所有数字水准仪，在地面震动较大时