工民建变监测及控制.doc

目录 第一章 概述 4 1.1变形及变形监测 4 1.1.1变形及变形监测概念、意义 4 1.1.2沉陷及变形的危害 5 1.2变形观测及沉陷工程研究的对象及特点 9 1.3变形观测与邻近学科的关系 11 1.4变形观测及矿山开采沉陷研究现状 13 1.4.1变形观测研究现状 13 1.4.2矿山开采沉陷研究现状 17 第一篇 工业与民用建构筑物变形监测及控制 26 第二章 变形体的变形规律 27 2. 1 岩石的物理力学性质 27 2.1.1 岩石的物理性质 27 2.1.2 岩石的力学性质 30 2.2 工民用建筑物变形规律及影响因素 35 2.2.1 建筑物变形的特征 35 2.2.2 建筑物变形的影响因素 37 2.3 大坝变形规律及影响因素 38 2.3.1 大坝变形的特征 38 2.3.2 大坝变形的影响因素 38 2.3.3 大坝沉陷的一般规律 41 2.3.4 大坝水平移动规律 42 2.4 地下水开采引起的地表变形规律及影响因素 44 2.4.1 地下水开采引起地表变形的因素 44 2.4.2 地下水开采引起地表变形的机理分析 45 第三章 变形观测方法及变形观测网设计 48 3.1变形观测的意义、内容 48 3.2变形观测的周期及其精度要求 49 3.2.1变形观测的周期 49 3.2.2变形观测的精度 51 3.3变形观测方法及仪器 55 3.3.1常规的大地测量方法 56 3.3.2 特殊测量方法 60 3.3.3 地面三维激光扫描技术 67 3.3.4 数字化近景摄影测量方法 68 3.3.5 InSAR监测技术 68 3.3.6空间测量技术 69 3.4变形观测网设计 70 3.4.1 变形观测网 70 3.4.2变形观测控制网的优化设计 72 3.4.3变形观测网等级的设计 81 3.5 变形监测实例 81 3.5.1工业与民用建筑物变形观测实例 81 3.5.2基坑工程变形观测 83 3.5.3大坝变形观测网设计 88 3.5.4桥梁变形观测设计与实现 93 第四章 变形观测数据处理与预报 98 4.1基本理论 98 4.1.1经典平差 98 4.1.2秩亏自由网平差 98 4.1.3拟稳平差 105 4.2基准变换－相似变换法 107 4.2.1基准变换－相似变换法 108 4.2.2最小范数条件与参考系 110 4.3监测网的稳定性分析与位移值的计算 117 4.3.1基准的稳定性分析 117 4.3.2 不稳定点的计算 121 4.4变形模型及其分析 121 4.4.1变形模型 121 4.4.2变形模型的检验 122 4.4.3变形模型应用 123 4.5 观测资料整理分析 127 4.6 工程变形机理分析及预报 132 第五章 工程变形控制 138 5.1工民用建筑物沉降控制 138 5.1.1 概述 138 5.1.2 建筑物沉降计算方法介绍 139 5.1.3 建筑物沉降控制方法 140 5.2大坝变形控制 144 5.2.1概述 144 5.2.2大坝破坏的原因 146 5.2.3 大坝的检测和维修 146 5.3地下水开采引起的地表沉降控制 148 5.3.1 地下水人工回灌的条件 149 5.3.2 地下水人工回灌的方法 150 5.3.3 对人工回灌水水质要求 151 5.4滑坡防治 152 5.4.1 概述 152 5.4.2 滑坡定义及分类 152 5.4.3 边坡滑移产生的机制 152 5.4.4 边坡的稳定性评价和预测预报 154 5.4.5 边坡移动和破坏的防治 155 第一章 概述 1.1变形及变形监测 1.1.1变形及变形监测概念、意义 变形是变形体在外力作用或者内力平衡受到破坏条件下，物体在形状、大小、空间位置变化的空间状态和时间特征。变形体的变形可分为两类：变形体自身的形变和变形体的刚体位移。自身形变包括：伸缩、错动、弯曲和扭转四种变形；而刚体位移则含整体平移、整体转动、整体升降和整体倾斜四种变形。 引起物体变形的原因很多，不同外力引起的变形不同。变形的主要原因可归结为自然的和人为的。自然引起的变形如地震、构造运动、新沉积地层、风、雪载荷等；人为因素引起的变形有：矿山开采、地下工程开挖、地下水抽汲、油气开采、深基坑开挖、各种建筑工程等（图1-1）。这些变形对人类造成了巨大的危害，人们一直在研究控制这些灾害的方法。本书主要讲述建筑物变形、大坝变形、地下水抽汲沉陷、矿山开采沉陷等相关变形监测的理论、方法及变形规律、控制技术。 图1-1引起变形的原因 变形监测（也称变形观测）是指对各类工程及其地基、建筑基坑或一定范围内的岩体及土体的位移、沉降、倾斜、挠度、裂缝进行监测，并对相关影响因素（如，地下水、温度、应力应变等）进行监测，并提供变形分析预报的过程。 由于变