沉降观测.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,沉降观测,前 述,建设工程质量与建设各方、检测监测方的关系,-,案例,建筑终生负责制的概念,“,楼倒倒,”,2009年6月27日,，上海一栋竣工未交付使用的高楼整体倒覆，官方以两次堆土施工为缘由，遭网友抨击，故得此称号。,各种各样的,楼XX,与,检测,/,监测,的关系？,不胜枚举,楼脆脆,(,强度？刚度？稳定性？）,楼垮垮,(,强度？刚度？稳定性？,）,浙江桐乡“楼薄薄”：业主丈量大约,9cm,（国标不小于,10cm,，不含保护层）厚的楼板,如果建设工程出了问题，那么,设计单位,、,施工单位,之外承担责任的不应该是,监管单位,吗？,检测、监测单位,应该具备什么样的,职业道德,？应该具备什么样的,业务能力和素质？,来监控建筑的建设质量？,建筑工程质量安全终生负责制,建 筑 终 生 负 责 制,美国老人就轮椅质量问题获厂家赔偿数万美元。,建筑终生负责制在国外已成为行业惯例，中国上世纪60、70年代引入。,建筑质量安全问题及事故不胜枚举-事关人民群众的,切身利益,和,生命财产安全,。,建筑终生负责制不是字面上的对建筑终生负责，,而是如同商品有一定的保修期限。,建筑工程,五方责任主体包括：建设方、,勘察方、规划设计方、施工方、监理方等，在该建筑的,设计年限内对建筑的使用安全负责,。旨在提高建筑人员对质量的责任心，以此保证建筑质量。,2010年6,月住建部关于进一步强化住宅工程质量管理和责任的通知，,明确要求住宅工程实行质量终生负责制,。,相关单位的法定代表人、工程项目负责人、工程技术负责人,、,注册执业人员,，,在工程设计使用年限内,，,要按各自职责,对工程质量承担相应责任，,对所承担的住宅质量工程负终生责任,。,建筑工程项目负责人质量终身责任追究。,住宅建成后建设单位须,在每栋建筑物明显部位永久标注建设、勘察、设计、施工、监理单位的名称及主要负责人的姓名，接受社会监督,。,建 筑 终 生 负 责 制,建 筑 终 生 负 责 制,工程检测机构,依法对其,检测的数据、检测报告,的,真实性和准确性,负责，造成损失的要依法,承担相应赔偿及其他法律责任,。,不得转包，不能与承接工程建设的各方有隶属关系或其他利害关系。,建筑工程竣工验收合格后，建设单位应当在建筑物明显部位设置永久性标牌，载明建设、勘察、设计、施工、监理单位名称和项目负责人姓名,内 容 提 要,第一讲、建筑沉降原理、基本概念,第二讲、水准测量基本理论和方法,第三讲测量误差理论基础,第四讲、建筑物沉降观测方法及实例,第一讲 建筑沉降,原理、基本概念,学习要求,内容：,理解,建筑沉降、沉降差、挠度、相邻地基沉降和场地地面沉降的基本概念,；,熟悉,建筑沉降观测意义；,熟悉,建筑沉降的常用观测方法；,熟悉,国家关于建筑沉降观测的相关规范；,了解,我省当前建筑沉降观测的状况。,重点：,建筑沉降的基本概念以及沉降观测在城市和经济建设中的重要意义；常用的沉降观测方法,。,难点：,建筑沉降差、不均匀沉降的概念及其对建筑安全的重要意义。,1.1,建筑沉降观测概述,变形,-,是一种普遍存在的现象，大致地球板块运动、地壳变形，小至工程实践中常见的混凝土收缩或沉降变形。,变形测量,-,是利用相关专业,仪器,和方法,对建（构）筑物及其地基一定范围内的岩土体,的变形现象（如沉降、位移等）所进行,监视观测,的工作。,变形测量分类,分为,自身形体的变化,（伸缩、错动、弯曲和扭转）,变形体的刚体变化,（包括变形体的整体平移、转动、升降和倾斜）；,按时间连续性分,动态变形测量,（持续性测量得某一时刻的瞬时变形值，用自动化程度高的设备如全站仪、,GNSS,、近景摄影测量、自动记录仪等）和,静态变形测量,（进行周期性的测量，从而得某一时间段内的变形值,-,量值、速率等）。,一、建 筑 沉 降 观 测,建筑变形测量,-对建筑的地基、基础和上,部,结构及其场地受各种作用力而产生的,形状,及位置变化,进行观测，并对观测,结果进行处理和分析,的工作。,（变形与形变）,建筑变形观测包括,：,沉降观测,、位移观测（水平位移、倾斜、挠度）、特殊变形观测（风振、,日照、等,动态）,建筑变形的原因主要有,：,工程,在,建设与运行期间,，受各种因数的影响，其,形状及位置,会,随时间的变化,而变化。,地质勘察不准确、设计失误、施工质量差和施工方法、,施工程序错误；,建筑物自,重、使用荷载、动荷载,（风力、震动）、地下水位变化,等,。（,宏观方面）,建筑沉降观测概述,对于,大型工厂柱基,、,重型设备基础,、振,动较大的连续性生产车间,、,高层建筑物,以及,不良地基上的建筑物,等，在,建造和使用期间,（,营运）,，由于,荷载的增加,和,连续性的生产,，会引起建筑物的沉降。,如果,不均匀沉降,，建筑物还会发生,倾斜,、产生,裂缝甚至倒塌,。,建筑物的,变形在一定范围内时是安全的,，,可视为正常现象,；,但如果,超过某一限度,就会,影响,建筑物的,正常使用,，,严重的会危及建筑物的安全,，造成巨大损失,。,（如驾车的时速与安全距离限制）,建筑沉降观测概述,严格地说，建筑物的变形是,垂直方向和水平方向同时并存,的，尤其是，,不均匀的垂直位移,往往伴随着,主体的倾斜,、,水平位移,等,。,为了便于归纳，,建筑变形测量规范中对“垂直位移”和“水平位移”分别以“沉降”和“位移”(非竖向变形）进行归类,。,建筑沉降观测概述,1.2,建筑沉降观测意义,/,目的,1、,实用,层面上,：及时了解在,施工,和,营运期间,各种建筑物和地质构造的稳定性（,安全,），为安全诊断提供必要的信息；,通过对变形观测数据的分析,处理，,掌握建筑物的变形情况,，以便及时,发现问题并采取有效措施，保证工程质量,和,生产安全,;,2、,科学层面上,：更好地理解变形的机理，反馈为建筑的设计、施工、管理及科学研究提供可靠资料。（,验证设计、施工是否科学合理，为今后建筑物结构,和,地基基础的设计积累资料）,。,1.3,沉降观测的原理,定期,地测量,观测点,相对于,稳定的水准点间,的,高差,h,，,并,计算观测点的高程,H,；,将,不同时间,所得,同一观测点的高程加以比较,，,从而求得,观测点在该时间段内的,高程变化,-,沉降量,。,时间-累计沉降曲线,图,1.4,建筑沉降的基本概念,两建筑物沉降案例,意大利比萨斜塔,地面沉降造成的昆明妙湛寺金刚塔整体下沉,身边的建筑,整体沉降,-,案例一,昆明妙湛寺位于官渡古镇，金刚塔由墩台、主塔和四小塔组成，整体用规则砂石砌筑。墩台呈正方形，每边宽9.8m，高4.7m，中央建喇嘛式主塔一座，总高17.13m。墩台现地面低于周围地面1.6米，在地下水位线260mm以下，造成塔基长期浸泡在水中。（昆明市地面沉降一书采用的素材）,昆明妙湛寺金刚塔,经典的基础差异沉降,-,案例二,意大利比萨斜塔修建于1173年，1350年完工,为,八,层圆柱形建筑。开始时，,塔高设计为100米左右,，但动工五六年后，塔身从,三层开始倾斜,，因此，,实际建成塔高54.5米,。1990年，意大利政府将其关闭，开始进行整修。在其关闭之前，,塔顶已南倾3.5米。,意大利的天文学家、物理学家、数学家伽俐略，曾在斜塔的顶层做过著名的,自由落体运动,的实验（,提,出自有落体定律），让两个重量相差10倍的铁球，同时从塔顶落下，结果，两球同时着地,。,3.5,m,该,方向,倾斜,度：,工程测量规范,GB50026-2007,P259,0.003H,建筑沉降基本概念,-,垂直位移测量、建筑沉降,建筑物沉降是地基、,基础和上部结构共同作用的结果,，属于建筑物变形范畴。,垂直位移测量,-,测定变形体的,高程随时间而产生的位移大小、位移方向,，并提供,变形趋势,及其,稳定预报,而进行的测量工作。,建筑沉降,-,建筑地基、基础及地面在荷载作用下产生的竖向移动。,根据其方向，可以,分为上升,和,下沉,。,下沉,或,上升值称为,-,沉,降量,。,当数值,h,0,为下沉，反之,h,0,为上升,。,建,筑,沉,降,但是这与人们的思维习惯和常见的数学坐标轴方向相反，因此，,在日常作业中，我们一般采取,“正升负降”的表示习惯,。,实际工作中，对,资料的处理方面要,与,施工方、监理方等相关单位方充分沟通,，便于资料的分析使用，,避免造成,对建筑物的,变形状况的错误判断,。（如水科院沉降、基坑壁水平位移）,建筑沉降观测：应测定建筑,及,地基的,沉降量,、,沉降差,及,沉降速度,，并根据需要计算,基础倾斜,、,局部倾斜、相对弯曲及构件倾斜,等,。,建筑沉降基本概念,-,均匀沉降、差异沉降,均匀沉降,-,当,同一建筑物,的,不同部位,在,同一时间段内,的沉降量相同时,，表现为建筑物的均匀竖向下沉或上升，称为均匀沉降,。,差异沉降,-相反，由于建筑物的,地基条件差异,、基础及结构的,设计和施工瑕疵（失误）,、各部位,荷载差异,或者,外力/外荷载(汽车、堆载、地震）干扰,等，而造成的同一建筑物,、,构筑物上的,不同部位,（,各点）在,同一时间段内,有,明显不同的沉降,（存在的沉降量差值-沉降差,）,。参,地基基础设计规范,由于地基土中,新增加的附加应力,，,将引起地基土的变形，,导致基础沉降、倾斜、相邻基础出现沉降差,，附加应力是引起地基土变形的主要原因。,差异沉降,推算,主体倾斜值,（刚性建筑）,工程测量规范GB50026-2007,p146,例土木工程测量施工手册p452,当建筑存在沉降差异时，往往表现为建筑物出现,倾斜,，甚至由于,结构体纵向受剪切,而出现,裂缝,，将严重威胁建筑物的安全。,建筑物基础挠度观测，可与建筑物沉降观测同时进行，引入,挠度,的概念。,挠度-,建筑的基础、上部结构（主体）,或,构件（独立墙、柱）,等在弯矩作用下，因挠曲引起的,在水平方向,或,竖直方向,上,垂直于轴,线的,线位移（弯曲值）,。,建筑沉降基本概念,-,建筑基础挠度,建筑变形测量规范,p51,图片挠度,建 筑 基 础 挠 度,1.,5,建筑沉降产生的主要原因,自然条件及其变化,-,即,建筑物地基,的工程地质、水文地质、大气温度、土壤的物理性质等；,与,建筑物本身,相联系的原因,-,即建筑物,本身的荷重,、建筑物的,结构形式,及,动荷载,（如风力、震动等）的作用；,本质原因是建（构）筑物的建造时，荷载的增加，,基础将荷载传递给地基土,，地基土逐渐被压缩，,使地基土,中原有的应力状态发生改变,。地基土,受力后,产生应力和应变（,变形）,，,从而引起地基变形，其垂向变形即为沉降,。,如果,变形量,在建构筑物,容许范围内,，则不致对其使用和安全造成危害；当,外荷载引起过大的变形及过量的沉,降、,不均匀沉降,，将,影响建（构）筑物的使用,，甚至使,土体发生整体破坏而失去稳定,。,1.6,常用的沉降观测方法,水准测量方法（即几何水准测量）,-,常用；,液体静力水准测量,；,电磁波测距三角高程测量方法；（适宜高差较大，精度低，固定测站点测量）,液体静力水准测量,液体静力水准仪是一种高精密液位测量系统，该系统,适用于测量多点的相对沉降,。在使用中，,多个,静力水准的,容器,用通液管联接,（,连通器每一容器的液位由磁致伸缩式传感器测出,，传感器的浮子位置随液位的变化而同步变化，由此可测出各测点的液位变化量。,在静力水准仪的系统中，,所有各测点的垂直位移均是相对于其中的一点(又叫基准点)变化,，,该点的垂直位移是相对恒定的或者是可用其它方式准确确定,，,以便能精确,计算出静力水准仪系统各测点的沉降变化量,。静力水准仪有多种类型，包括：振弦式，电阻式，液位式等等。,用装有,联通管,的贮液容器，,根据其液面等高原理,制成的装置，进行高差测量的方法。,液体静力水准测量,在液体静力水准测量中，,首要问题是液面位置的获取,，目前主要有四类方法：目视法、目视接触法、电接触法和,传感器法,（利用液面上的浮体于位移传感器相连，当液面高度发生变化时，使得浮体升降，引起传感器的电量发生变化，从而完成非电量（升降值）向电量转换的过程）。,可以测出多个平面的高差，,适用于混泥土坝基础廊道、土石坝表面垂直位移观测和隧道,。,使用方便、劳动强度低、效率高、精度也高，容易克服障碍物之间的阻挡等特点。,液面的高差变化可以转换成传感器输出，,实现检测自动化,。,1.6.1,沉降观测方法的选取,具体工作中采用什么方法进行沉降观测，应以该方法能够反映预估的建筑物的沉降量为基本要求。,一般，我们要求观测方法的分辨率能够达到沉降量的1/10为指标进行选择,，并且考虑实际工作的方便性和适宜性因素。,参照,建筑变形测量规范,通常，建筑物沉降观测是用水准测量方法，根据水准点定期测定建筑物上所埋设的沉降观测点高程的工作。,它比较全面地反映了建筑物随着工程进展、荷载增加，观测点高程变化的实际情况，及时获取威胁建筑物安全的下沉（或上升）数据，并为以后合理设计提供资料。,1.,7,沉降观测的相关规范,现行的国家建筑物变形测量行业标准为国家建设部2007年9月4日发布，2008年3月1日开始实施的,建筑变形测量规范 JGJ 8-2007,。,该规范适用于工业与民用建筑的地基、基础、上部结构及场地的沉降观测、位移测量和特殊变形测量,。对建筑物变形观测所应采用的观测方法、仪器设备、测量精度以及各种应提交的观测数据、成果、图件和分析方法进行了规定，,是建筑物变形测量工作必须严格执行的行业技术标准,。,此外，对于该建筑变形测量规范不能覆盖的沉降观测过程中遇到的一些技术要求，应符合,工程测量规范GB500262007、,国家一、二等水准测量规范GB12897和国家三、四等水准测量规范GB12898,的相应规定。,1.4,我省建筑物沉降观测现状,云南省的建筑物沉降观测,开始于上世纪80年代,。在我省经济快速发展的近二十多年里，大量的工业建筑、高层和超高层民用建筑的建设，推动了建筑物变形，特别是沉降观测和研究的发展，,如昆明新机场等,大型建设项目,，,对建筑物的沉降观测要求极高，将极大地推动我省的建筑物变形测量技术的进步,。,云南地处多地震地区,，小震不断，破坏性地震时有发生，为保证建筑物的安全，对建设和使用过程中的建筑物变形，特别是建筑沉降的观测尤为重要。,特别是近几年在城市建成区进行的,如,高层超高层,建筑物的建设中（,如世纪广场、佳华广场等,昆钢科技大楼、万达双塔等,），除进行新建大厦的沉降观测以外，,增加了相邻地基沉降的观测,，沉降观测的内容得到了大幅度的充实，基本覆盖了建筑变形测量规范的内容。,我省建筑物沉降观测现状,另外，作为省会城市的昆明，随着城市的不断增容，城市面积不断扩大，,围海造田形成的,滇池湖滨地区,也,逐步成为当前城市建设的重要组成部分。,该区域地质条件较差，目前不具备建造高楼大厦的地质条件，即便建造较低层建筑，,软弱的回填地基存在承载力弱且承载力分布不均衡的特点,，因此,，,类似区域的建筑物迫切需要进行包括建筑物主体、相邻地基和场地地面沉降的观测。（,如滇池博欣别墅,）,回顾云南省二十多年的建筑物沉降观测历程，开展的大量民用建筑、部分工业建筑物和超高层标志性建筑的沉降观测，,取得了海量的建筑物,变形第一手观测资料,，通过对这些数据的分析，得到了建筑物的,设计、施工、地基地质条件等各方面的宝贵参数信息，为今后的设计和施工积累了大量的资料,。,同时，参与沉降观测的监测和检测单位，严格执行国家规范，取得的,可靠的观测资料真实地反映了建筑物施工过程中出现的各种变形异常，,取得的建筑物变形趋势预测结果（如土测黄河,p339),，为建筑物的后续施工方案的修改（甚至是设计方案的更改），保证建筑物安全起到了重要作用，为我省的城市和经济建设做出了巨大贡献。,二、相邻地基沉降,相邻地基沉降,-,是由于,毗邻的建筑间的,荷载差异,引起的,相邻地基土应力,（,地基土自重应力,、,附加应力,，如建筑物荷载或其它外荷载如车辆堆在货物材料）以及地基土中,水的渗流引起,的,渗透力,重新分布而产生（应变）的附加沉降,。,随着经济的发展，城市土地的稀缺高度集约化，,城市单位土地面积上的建筑荷载力在不断增加，建筑物的密集日益加剧,。新建建筑物的,荷载差异,造成的对周围环境，尤其是对相邻建筑物的影响也日益突出。为了检测和评估,新建建筑物对相邻建筑物的影响程度,，以保证这些建筑和用户的安全，相邻地基沉降的观测也越来越重要。,目前，从开展的建筑物沉降工作量来看，,施工场地周围建筑物的沉降观测占着很大比重（,主要,是,施工基坑的周围），,且往往与周边居民的利益息息相关，受到高度重视。这类沉降观测除了,经济效益外,，同时具有很高的,社会效益,，从业者除应具备很强的业务能力之外，也要有很强的,社会责任感,。,三、场地地面沉降,场地地面沉降,-,由于长期降雨、管道漏水、地下水位大幅度变化、大面积堆载、地裂缝、大面积侵蚀、砂土液化以及地下采空（石油、天然气、地下水、采矿）,等原因引起的,一定范围内的地面沉降（如天坑）,称为场地地面沉降,。,90年代开展的“昆明市地面沉降研究”是我省到目前为止开展的最大规模的城市地面沉降观测研究项目。研究区包括昆明 4个城区及呈贡县城在内的面积约 2500KM,2,的范围。,本项目承担单位是云南省地震局，采用传统的大地测量方法进行监测，以期查明昆明市地面沉降的分布范围、总体状况及沉降的量级和速率,。,水平形变监测,是为了探讨监测区内活动断裂是否对昆明地面沉降有直接或间接的制约作用，测量作业采用美国K+E公司生产的RM,型精密激光测距仪。,通过,等精密水准测量,重复观测各水准点的高程变化，精确地了解地面的,垂直运动,昆明市地面沉降研究结果,沉降分布示意图第二讲、水准测量基本理论和方法,学习要求,内容：,理解,水准测量的基本原理；,掌握,微倾式水准仪、自动安平水准仪的构造特点、水准尺和尺垫；,掌握,水准仪的使用及检校方法；,掌握,水准测量的外业实施（观测、记录和检核）及内业数据处理（高差闭合差的调整等）方法；,熟悉,水准测量的注意事项、精密水准仪操作方法。,重点：,水准测量原理；水准测量的外业实施及内业数据处理。,难点：,水准仪的检验与校正和内业数据处理。,2.1,高程测量概述,测量地面上各点高程的测量工作,称为,-,-,高程测量,。,高程测量根据所使用的仪器和施测方法的不同，分为：,水准测量、,三角高程测量、气压高程测量、,液,体静力水准测量,和,GNSS,高程测量,（,固定连续动态，基站,+,移动站,）,。,水准测量具有观测精度高、观测和计算处理方法简单的优点而得到广泛应用。,水准测量,是,高程测量中,精度最高,和,最常用,的方法之一,，被广泛应用于,高程控制测量,和,土木工程施工测量中。,气压高程测量,根据大气压力随高程变化的规律，用气压计测定两点的气压差推算高差的方法。大气压力常以水银柱高度表示，温度为0时，在纬度45处的平均海面上大气平均压力约为760毫米水银柱。每升高约11米，大气压力减少1毫米水银柱。,一般气压计读数精度可达0.1毫米水银柱，约相当于1米的高差。,由于大气压力受气象变化的影响较大，气压高程测量精度低于水准测量和三角高程测量，主要用于高差较大的丘陵地和山区的勘测工作。通常用空盒气压计和水银气压计，前者便于携带，多用于野外作业，后者常用于固定测站或检验前者。,气压高程计,2.2,水准测量原理,水准测量有,高差法和仪高法,两种各种测量方法，其中，仪高法的观测精度较低，不适于做高精度的沉降观测，因此，下面主要介绍高差观测法。,水准测量：,是利用水准仪建立,一条水平视线,，借助,水准尺,来测定地面,两点间的高差,，从而,由已知点高程,及测得的高差,求出待测点,(,未知点）高程,。,水准测量原理,利用水准仪的,水平视线,，分别读取,A点,水准尺上的,读数a,和,B点,水准尺上的,读数b,，则A、B两点高差为：,=,a,b,(,高差,=,后视读数前视读数,),水准测量方向是由已,知高程点开始向待测,点方向行进。在图中，,A为已知高程点，B为,待测点。,若A点高于B点，则ab，h,AB,b，h,AB,0，即上坡,地面水准点,式中各符号的含义：,后 视 点,-,已知点,称为后视点，如图,2-1,中的,A,点,后视读数,-,在,已知点,上的,尺读数,称为后视读数，,一律用,字母,a,表示。,前 视 点,-,未知点,（或,待定点,）称为前视点，如图,2-1,中的,B,点,前视读数,-,在,未知点,上的,尺读数,称为前视读数，,一律用,字母,b,表示。,水准测量原理,转点TPn,-当地面上两点的距离较远，或两点的高差太大，安置一次仪器不能测定其高差时，就需增设若干个临时传递高程的立尺点，称为转点。选在坚固稳定地方并放置尺垫，使其稳定。,测站,-安置一次仪器，称为一个测站。,测段-,两水准点间,由多个测站和多个转点的成组连接，形成一个测段，就是连续水准测量方法。,连续水准测量,在实际水准测量中，A、B 两点间,高差较大或相距较远,，安置一次水准仪不能测定两点之间的高差。此时有必要沿 A、B 的水准路线增设若干个必要的临时立尺点，即转点（用作传递高程）。,根据水准测量的原理依次连续地在两个立尺中间安置水准仪来测定相邻各点间高差，求和得到 A、B 两点间的高差值。,连续水准测量,前进方向,h 1a 1,b 1,h 2=a 2,b 2,则：,h,AB,=h 1+h 2+h n=h=a,b,结论：,A,、,B,两点间的高差等于各测站高差代数和，也等于后视读数之和减去前视读数之和。,2.3,水准仪和水准尺,为水准测量提供水平视线并在水准尺上读数的仪器称为水准仪。,水准仪的种类、型号很多，国产DSn表示，其中“D”和“S”分别表示“大地测量”和“水准仪”，,其下标是该类仪器每公里水准测量高差中数偶然中误差，以毫米计,。,根据光学结构特点，水准仪又可以分为“,微倾式,”和“,自动安平式,”水准仪、,电子水准仪,（数字水准仪）等，电子式是发展方向并广泛使用。对于“自动安平式”水准仪，其精度等级依次为DSZ05、DSZ1、DSZ3等，其中的字母Z表示自动安平，其中自动取代微倾。,按精度分：,普通水准仪,：DS3 及以下精度；,精密水准仪,：国产DS05、DS1 等。如天宝DINI03、徕卡DNA03,精密水准仪主要用于国家一、二等水准测量，及建筑物沉降观测、大型桥梁施工的高程控制、精密机械设备安装等精密工程测量,。,常见水准仪类型,微倾式水准仪,自动安平水准仪,电子水准仪（数字水准仪）,电子水准仪能够自动进行读数，取代人工读数，可以极大地提高观测效率、减少出错概率。,水准仪的结构,水准仪由望远镜、水准器和基座三部分组成。,望远镜,的作用是准确瞄准目标并在水准尺上进行读数。,水准仪的水准器,有圆水准器和管水准器两种，其作用是标示仪器竖轴是否竖直，视准轴是否水平的部件。,基座,主要由轴座、脚螺旋、底板和三角压板组成，其作用是支撑仪器上部并用连接螺旋与三脚架连接。,水准尺及种类,水准测量使用的标尺称为水准尺，是水准测量的高差度量工具，主要有：单面尺、双面尺和塔尺等几种类型，以及配合电子水准仪使用的条码标尺。,通常用干燥、优质的木材制成，,也有用玻璃钢、铝合金等材料制成。,用于建筑物沉降等高精度的水准测量时，应该采用温度膨胀系数很小的,因钢标尺,，除条码尺外，一般最小刻划为0.5厘米。,双面标尺和塔尺,单面双刻划标尺,条码式电子水准仪标尺,尺 垫,尺垫是在连续水准测量过程中，放置在高程传递的转点上，以防止观测过程中水准尺下沉的装置。,选择重,3kg,、,5kg,，并踏实,。,尺垫,水准仪的使用,在一个测站上，水准仪的基本操作程序包括以下步骤：,安置仪器,粗略整平,对光和照准,精确整平（仅微倾式水准仪需要）,读数,1,安置仪器,安置仪器的过程是将水准仪器安置到脚架上的过程。仪器安置高度应适中（与观测员身高相适应），目估架头大致水平，并牢固地架设在地面上。,2,粗略整平,粗略整平简称,粗平,，是转动三个脚螺旋使圆水准器气泡居中，达到,仪器竖轴竖直,，仪器旋转时，为视线在各方向,精确水平创造条件,。,1、方法：对向转动脚螺旋 1、2 使气泡移至 1、2 方向的中间转动脚螺旋 3，使气泡居中。,2、规律：气泡移动方向与左手大拇指运动的方向一致。,（,顺升逆降，气泡在最高点,）,圆水准器调节方法,3,对光和照准,对光和照准是为了精确读取水准标尺的刻划和注记而调整望远镜的目镜、物镜的焦距和视线方向的过程。一般按以下五个过程：,（1）、,目镜对光,（2）、概略照准,（3）、物镜对光,（4）、精确照准,（5）、消除视差,（1）,目镜对光,调节目镜对光螺旋，使十字丝清晰。,目镜对光螺旋,望远镜十字丝,（2）概略照准,松开制动螺旋，转动望远镜，用望远镜上的准星和照门（缺口）瞄准水准尺，然后旋紧制动螺旋。,照门,准星,瞄准器,制动旋钮,（3）物镜对光,转动物镜对光螺旋，使水准尺成像清晰。,物镜对光螺旋,（4）精确照准,转动望远镜的微动螺旋，使十字丝纵丝照准水准尺边缘或纵丝平分水准尺，以利于用中横丝的中央部分截取水准尺读数。,（5）消除视差,视差,是指眼睛在目镜端上下移动时，十字丝与目标像（水准尺像）有相对运动。视差对照准和读数影响很大，故在读数前必须予以消除。,视差产生的原因,是目标像平面与十字丝平面不重合。,消除方法,是仔细重新进行物镜对光，如果仍然不能消除，须再重新进行目镜对光，直至成像清晰、读数不变为止。,视差的存在将影响观测结果的准确性，应予消除。,消除视差的方法,是,仔细地反复进行,目镜,和,物镜,调焦,。,视差及其消除,有视差,无视差,5,精平与读数,转动微倾螺旋使符合水准器的气泡吻合，,表示视线精确水平,，随即可以读数。对于自动安平水准仪，仪器内部有一个补偿透镜，能够对一定范围内的视准轴不平行进行补偿，因此，该类水准仪没有管水准器，不需要进行精平操作，调节脚螺旋使圆水准器居中，即可照准标尺进行对光、读数。,电子水准仪也不需要精平操作，圆水准器居中，即可照准标尺进行对光、读数。,读数方法示意,精密水准仪配套使用的水准尺，尺面注记的特点是：尺面注记的各分划数值均为实际长度的2倍，即5cm的格值注记为1分米。,因此，在尺面上读数的1/2才是实际读数。所以用这种尺测量高差时，须将观测高差值除以2，才是实际高差。,2.4,水准测量的实施与成果整理,水准点-,通过水准测量方法获得其高程的高程控制点，称为，水准点可作为引测高程的依据。,水准点有永久性和临时性两种,。永久水准点是国家有关专业测量单位，按统一的精度要求在全国各地建立的国家级的水准点。,沉降观测中埋设的沉降观测点属于临时水准点，一般在项目完成之后就不再使用。,水准路线,由一系列水准点间进行水准测量所经过的路线，称为水准路线。,水准路线依据工程的性质和测区情况，可布设成以下三种形式：,闭合水准路线,附合水准路线,支水准路线,以上三种水准路线，我们叫做,单一水准路线,。,闭合水准路线,由已知点水准点BM1经过一系列的未知高程点的水准测量之后，又回到原已知点BM1的水准路线称为闭合水准路线（或简称水准环线）。,建筑物变形测量规范规定，建筑物的沉降观测应尽量采用闭合水准路线进行沉降点的高程联测,。,附合水准路线,两个不同的已知水准点之间的水准测量路线，称为附合水准路线。如从已知点BM1到已知点BM2的水准测量方法。,支水准路线,由一个已知点BM1到某一待定水准点A的水准测量路线，称为水准支线。由于水准支线没有路线闭合（或附合差）校核，路线高差没有多余观测而无法进行路线高差的平差计算，因此，除非不具备闭合和附合路线条件，不宜在高精度的水准测量中采用。,水准网,若干条单一水准路线相互连接构成的较复杂的网络图形，称为水准网。,因此，单一水准路线不包括水准网。,水准测量的实施（外业）,1、,单测站水准测量的施测方法：（水准测量原理）,（1）一个水准测站的安置，,应在两点之间前、后视距大致相等处安置仪器,，进行粗平，,前后视距差应符合规范要求,；,为及时发现观测中的错误，通常采用“,两次仪器高法”或“双面尺法,”。关于这两种观测方法的限差应符合国家相关规范中规定；,（2）瞄准水准点（后视点）上的水准尺，精平后用中横丝读数（后视读数）；,（3）松开制动螺旋，瞄准待定点（前视点）上所立的水准尺，精平以后用中横丝读数（前视读数）；,（4）计算本站高差（或按此高差再推算待定点高程），即完成一个测站的施测工作；,根据规范规定，对于各种不同等级的水准测量，,不同观测方法（如往测或返测过程的不同测站序号的读数顺序有具体规定，以消除尺垫下沉误差。,如：后前前后、前后后前、后后前前等。,水准测量的实施（外业）,2、连续水准测量施测方法,（多测站路线测量）,在实际测量工作中，由于起点和终点间距离较远或高差较大，安置一个测站不能全部通视，需要把两点间距分成若干段，然后连续多次安置仪器，重复一个测站的简单水准测量过程，这样的水准测量称为连续水准测量，其特点就是工作的连续性。,如图所示，由已知水准点BMA起始，向待定高程的BMB点进行水准测量（若为闭合水准路线，则最后回到起始点，施测过程相似）。,水准测量的实施（外业）,3、水准测量记录表,水准测量中，把安置仪器的位置称为测站，立尺的位置称为测点。,各测站观测的后视读数、前视读数、高差的计算，高程的推算均应随测随记，并保证记录的原始性和真实性,。,（,1,）起始点只有后视读数，结束点只有前视读数，中间点既有后视读数又有前视读数。,（,2,），只表明计算无误，不表明观测和记录无误。,水准测量的检核和成果处理,一般情况下，水准测量都形成一定规模的水准路线。而水准路线由一系列的水准测站组成，因此，水准测量的检核和成果处理,包括对,测站数据,和,路线数据,的检核与处理,。,测站检核,，只能检核单个测站的观测精度，一般在野外测量过程中根据规范要求即时进行检核，超限时将即时进行重测。,至于转点位置变动，外界环境的影响等，虽然在一个测站上反映不明显，但是这些误差积累的结果会影响整个路线成果的精度，因此必须进行,路线成果的检核,。,检核的方法是将路线观测高差与理论高差值相比较，其差值称为,高差闭合差,，用来检查错误和评定水准路线成果的测量精度。,1,计算实测闭合差,衡量水准路线测量精度的重要指标,（1）、闭合水准路线：,根据网型，闭合水准路线各段高差代数和的理论值应等于零，但实际上，由于各站观测高差存在误差，致使各段观测高差的代数和不等于零，称之为闭合差。即,（2）、附合水准路线：,对于附合水准路线，路线上各段高差代数和的理论值应等于两个水准点间的已知高差，同样由于有测量误差，致使各段观测高差的代数和不等于理论值而产生高差闭合差，即,2,分配实测闭合差,（1）、,高差闭合差限差（容许误差）,水准测量中产生的路线闭合差，根据水准测量等级的不同，规范规定了相应的限差（容许误差），该容许误差除与观测等级有关外，往往使用路线长度或者测站数进行规定，如 mm的规定中，,N,为路线的测站数。关于该限差的具体数值，请参照相关规范的规定。,（2）,、,精度评定,精度合格,高差闭合差的分配又叫平差计算（近似平差），是为了分配观测误差。要强调的一点是，平差计算并不能提高观测精度，也不能提高成果质量，只能从数学上比较合理地分配野外观测中引入的偶然误差，并得到一个精度评定结果。,分配闭合差,（3）、分配原则：,根据误差传播律，,水准测量的精度与路线长度（或者测站数）成反比,，即观测的路线越长，测站数越多，观测的误差累积将越大，精度越低。因此，,水准路线的闭合差的改正值与距离,L,或测站数,n,成正比，即使用路线长度或者测站数作为权重，将高差闭合差反号分配到各段高差上,。,4,计算待定点高程,待定点,就是我们常常说的,未知高程值的测点,，可以是,在进行控制测量中的水准点，也可能就是进行建筑物沉降观测时安置在建筑物上的沉降点,。,用经过闭合差改正、正高改正等各项改正后的高差和已知点的高程，来逐段推算各待定点的高程。,已知点,就是高程值为已知的水准点，一般是更高等级的水准测量得到的水准点。,可能是国家等级水准点，也可能是进行建筑物沉降观测中的控制点、工作基点、检测点等。,水准测量的成果实例,【例】如图为按图根水准测量要求施测某附合水准路线观测成果略图。BM-A和BM-B为已知高程的水准点，图中箭头表示水准测量前进方向，路线上方的数字为测得的两点间的高差(以m为单位)，路线下方数字为该段路线的长度(以,km,为单位)，试计算待定点1、2、3点的高程。,解算步骤,第一步计算实测高差闭合差：,第二步计算限差：,解算步骤,第三步计算每 km 改正数：,第四步计算各段高差改正数：,四舍五入后，使,故有：V,1,=-8mm，V,2,=-11mm,V,3,=-8mm，V,4,=-10mm,解算步骤,第五步计算各段改正后高差后，计算 1、23 各点的高程。,改正后高差=改正前高差+改正数 V,i,H,1,=H,BM-A,+(h,1,+V,1,)=45.286+2.323=47.609(m),H,2,=H,1,+(h,2,+V,2,)=47.609+2.802=50.411(m),H,3,=H,2,+(h,3,+V,3,)=50.411-2.252=48.159(m),H,BM-B,=H,3,+(h,4,+V,4,)=48.159+1.420=49.579(m),第三讲、测量误差理论基础,学习要求,内容：,了解,测量误差来源及产生的原因；,掌握,系统误差和偶然误差的特点及其处理方法；,理解,精度评定的指标（中误差、相对误差、容许误差）的概念；,熟悉,水准测量各项误差及减少误差应注意的事项；,熟悉,误差传播定律的应用。,重点：,系统误差和偶然误差的特点及其处理方法；水准测量各项误差及减少误差应注意的事项。,难点：,中误差、相对误差、容许误差的概念；误差传播定律的应用。,3.1 测量误差的概念,在同一量的,各观测值之间,，或在各,观测值与其理论上的应有值（真值）,之间存在差异的现象，在测量工作中是普遍存在的。这是由于观测值中包含有观测误差的缘故。观测误差的产生，原因很多，概括起来有以下三个方面（观测条件）：,测量仪器,观测者,外界条件,观测误差来源于三个方面：,1,、观测者视觉鉴别能力,和,技术水平,；,2,、仪器、工具的精密程度,；,3,、,观测时,外界条件的好坏,。,三个方面综合起来，称为观测条件。观测条件将影响观测成果的精度。,等精度观测,-,观测条件相同的各次观测。,非等精度观测,-,观测条件不相同的各次观测,。,观测条件,容许误差,-,在实际生产中，据不同的测量目的，允许含有一定程度的误差,。,一、测量仪器引起的误差,测量工作通常是利用测量仪器进行的。由于每一种仪器只具有一定限度的精密度，因而使观测值的精密度受到了一定的限制。,同时，仪器本身也有一定的误差，例如水准仪的视准轴不平行于水准轴，水准尺的分划误差等等。,因此，使用这样的水准仪和水准尺进行观测，就会使水准测量结果产生误差。,二、观测者引起的误差,由于,观测者的感觉器官的鉴别能力,有一定的局限性，所以在仪器的安置、照准、读数等方面都会产生误差。,同时，,观测者的工作态度和技术水平,，也是对观测成果质量有直接影响的重要因素。,（三）、外界条件引起的误差,观测时所处的外界条件，如温度、湿度、风力、大气折光等因素都会对观测结果直接产生影响；,同时，随着温度的高低，湿度的大小，风力的强弱以及大气折光的不同，它们对观测结果的影响也随之不同，因而在这样的客观环境下进行观测，就必然使观测的结果产生误差。,测量误差的分类,误差按其对测量结果影响的性质，可分为,系统误差和偶然误差,。,系统误差与偶然误差在观测过程中总是同时产生的。,系统误差,1、定