❖ 水准测量劳动强度大、速度慢，特别是在山区尤为突 出。其另一个显著缺点是系统误差（特别是大气折光 误差）累积严重。
精密几何水准测量
➢精密高程测量的中误差通常不能超过0.1~精度水准仪；研制专用的分划 尺和照准目标；研制能以足够精密、平稳地调整仪器高的水 准仪支架；改进短视线几何水准测量的作业方法。
➢短视线精密几何水准测量方法（Ni007），可以确定相距 10～15m两点间的高差，中误差达到0.03～0.05mm；确定相 距几百米的两点间的高差，中误差为0.1～0.2mm。广泛用 于多种建筑物基础沉陷和施工测量中。
➢ 在露天条件进行高精度水准测量时，采用阳伞外，水准 仪最好还带上附加的热力保护罩。
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• 变形监测：就是利用测量仪器与专用仪器和方 法对变形体进行测量以得到变形大小、范围、时 空分布规律，研究变形发生的原因、变形特征及 其随空间与时间的变化规律，以便预测、预报， 以避免或尽可能减少损失。
• 任务：确定在各种荷载和外力作用下，变形体 的形状、大小及空间位置变化的空间状态和时间 特征。
在本章中主要讨论是局部性的变形观测问题。
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从其时间特性来分：有“静态”式、运动式和动态式三种：
“静态”式：是指固定参考点，其中个别点可能由于局部因 素发生变动，但这种变动没有一定的时间特性，变形监测的目 的是要查明他们的稳定性。
运动式：包括地壳应变的累积、地质构造断层两侧的相对错 动、建筑物或地表下沉等；这种变形，其总趋势是朝一个方向 。
获取几何变形量： 水平位移、垂直位移以及偏距、倾斜、扰度、
弯曲、扭转、震动、裂缝等。 获取与变形有关的影响因子（物理量）：
应力、应变、温度、气压、水位（库水位、地 下水位）、渗流、渗压、扬压力等。
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1.1.5 变形观测的重点
变形观测关心的重点是位置的变化，而非某个位置。 特点： ✓ 要进行周期观测，每一周期的观测方案，都要尽 可能一致； ✓ 动态、持续监测； ✓ 要求精度高，对于重要工程，一般要求“以当时 能达到的最高精度为标准进行变形观测设计”。
➢ 固定式静力水准仪适用于竣工后构筑物的变形观测。
流体静力水准测量
➢原理 容器分别安置在待测的平面上，两容器用软管相联，内装均质液
体测容器中液体的自由表面处于同一水平上，两平面的高差为：
Δh=H1-H2或 Δh=（a1-a2）-(b1-b2) 式中：a1、a2——容器的高度，一般a1=a2
b1、b2——容器中液面位置的读数
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主要优点： ➢能够提供变形体的整体变形状态； ➢观测量通过组成网的形式，便于进行测量结果的校核和精度的 评定； ➢灵活性大，能适用于不同的精度要求、不同形式的变形体和不 同的外界条件。 主要缺点： ➢外业工作量大、作业时间长 ➢不易实现连续监测和测量过程的自动化 ➢（与空间测量比）监测的范围相对小。
➢仪器构成： （ 1）搁支点，其作用是与被测对象接触 （ 2）盛装液体的容器及连接两容器的软管 （ 3）测微读数装置 ➢测量误差
（一）仪器误差 1．在观测点上安置液体静力水准仪的
误差 2．液体静力水准仪观测头倾斜所引起 的误差——比较小，悬挂式引起的误差 很小 3．量测设备的误差 4．观测头的组合部件由于温度变化 而产生的误差 5．液体漏损带来的误差
常规地面测量方法---精密高程测量
❖ 精密高程测量是研究垂直方向变形的主要手段，其作 业过程在过去的几十年中没有明显变化。
❖ 精密高程测量，主要用精密水准进行；也可采用液体 静力水准测量、测微水准测量或其他精密的高程测量 方法。具有精度高、稳定可靠、技术成熟等优点。
❖ 目前，国家一等水准测量的偶然误差为每公里 0.5~0.7mm，系统误差约每公里0.06mm。
变形与沉陷工程学第二章 变形观测 的基本方法
1.1 变形观测基础知识
1.1.1 变形观测的概念 1.1.2 变形观测的分类 1.1.3 变形观测的意义 1.1.4 变形观测的内容 1.1.5 变形观测的重点
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1.1.1 变形观测相关概念
• 变形：变形体在各种荷载作用下，其形状、大小 及位置在时间域和空间域中的变化。 • 变形的类型： 变形体自身的形变—伸缩、错动、弯曲和扭转; 变形体刚体位移—整体平移、转动、升降和倾斜; • 正常的变形 ---变形体的变形在允许的范围内 • 异常的变形 ---超出允许值，则可能引发灾害。
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1.2 变形观测的基本方法
1.2.1 常规大地测量方法 1.2.2 摄影测量方法 1.2.3 空间测量方法 1.2.4 特殊测量方法
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1.2.1 常规大地测量方法 •概念：用常规的大地测量仪器测量方向、角度、边 长和高差等量所采用方法的总称。 •分类：角度测量、距离测量、各种交会法、极坐标 法、卫星定位法以及几何水准法、三角高程法等。
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1.1.2 变形观测的分类
按研究范围可分为三类：全球性的、区域性的和局部性的 全球性的变形观测：主要是研究地极移动、地球旋转速度 的变化以及地壳板块的运动。 区域性的变形观测：主要研究地壳板块范围内变形状态和 板块交界处地壳的相对运动。 局部性的变形观测：主要是研究工程建筑物的沉陷、水平 位移、挠度和倾斜，滑坡体的滑动，以及采矿、采油和抽地 下水等人为因素造成的局部地壳变形。
流体静力水准测量
➢ 静力水准测量主要适用于特殊要求下的精密高程测量 （如变形监测）。静力水准测量可以采用固定式或移动 式仪器。
➢ 各种流体静力水准仪的结构本质上的区别仅在于：测定 和读取连通管中液面位置的方法不同。目前，主要采用 目视法、目视接触法、电子接触法和光电记录法等。
➢ 移动式静力水准测量，参照几何水准测量的格式进行手 簿记录并编算高差表。
动态式：是高层建筑物的摆动、桥梁的动荷载作用下的振动 等等；这种变形呈周期性，监测的目的是要获得变形的幅度和 周期的信息。
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1.1.3 变形观测的目的和意义
实用意义： 保障工程安全
科学意义： ✓ 解释变形的机理 ✓ 验证变形的假说 ✓ 检验设计是否合理 ✓ 为修改设计、制定规范提供依据
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1.1.4 变形观测的内容