分析方法學(xué)驗證論文

　　在本次研究工作中，首先介紹了幾種常用的水平位移監測方法，闡明了基本原理和工作背景;接著(zhù)對兩種方法相互之間做了比較，進(jìn)行了理論精度分析。在此基礎上通過(guò)工程實(shí)例驗證比較了兩方法的實(shí)測精度，在驗證的基礎上得出了在工程應用中的優(yōu)劣勢以及范圍分析結論。以下是分析方法學(xué)驗證論文，歡迎閱讀。

　　1 概述

　　近年來(lái)，隨著(zhù)城市高層建筑和地鐵工程的建設發(fā)展，城市地下空間利用越來(lái)越多，大量深基坑開(kāi)挖工作往往在建筑物和地下管線(xiàn)密布的市區進(jìn)行�；�坑開(kāi)挖過(guò)程中土體變形過(guò)大，就會(huì )對周邊構筑物和地下管網(wǎng)線(xiàn)的正常使用狀態(tài)造成影響，甚至破壞其結構或設施。深基坑施工過(guò)程中，為確保工程安全有序，必須全面的掌握基坑周?chē)�土體變形和基坑支護結構條件，全方位監測相鄰的建構筑物、管網(wǎng)線(xiàn)和土體的在基坑開(kāi)挖中的狀況。

　　由于基坑尤其是深基坑邊緣不僅自身存在位移，還會(huì )使得基坑周?chē)�地層、周邊建筑物的地基產(chǎn)生沉降和傾斜。為了監視基坑施工的安全，為基坑支護方案的選取、變更以及調整提供基礎資料，必須對基坑進(jìn)行位移觀(guān)測。尤其在地質(zhì)條件較差的情況下，在深基坑施工時(shí)應加強對特定方向( 一般與邊坡成垂直方向) 的坡體或支護結構的水平位移進(jìn)行監測。

　　2 單站改正法(見(jiàn)圖1)

　　2.1 單站改正法原理

　　受測區地形和施工環(huán)境的影響，通�；�坑水平位移觀(guān)測所用的視準線(xiàn)法往往無(wú)法滿(mǎn)足條件，而其他方法無(wú)法達到觀(guān)測精度要求。單站改正法的基準點(diǎn)布設不受地形影響，儀器架設在位移監測點(diǎn)，靈活多變，可通過(guò)儀器一次設站完成數個(gè)位移測點(diǎn)的監測，計算簡(jiǎn)便，大大減少了作業(yè)量。

　　單站改正法觀(guān)測如圖1 所示，設M和N是基坑水平位移觀(guān)測的基準>在基坑開(kāi)挖前，先在A(yíng)點(diǎn)架設儀器，后視M，將其作為初始的零方向，依次觀(guān)測A到M，B，C和N的初始方向角度，以及距離SMA，SAB，SAC以及SNA。重復觀(guān)測方向角∠MAN、∠MAB和∠NAC的角度變化值，記為Δβa，Δβb和Δβc。

　　設站點(diǎn)A的橫向位移為下式：

　　計算當A點(diǎn)移動(dòng)，隨之引起的 B和C兩點(diǎn)水平位移的改正數?B和?C，各監測點(diǎn)的橫向位移與其改正數之和即為水平位移量。

　　以求B點(diǎn)改正數為例，設ΔA是點(diǎn)A在兩次觀(guān)測之間的位移量，a和a`為∠MAB的兩次觀(guān)測角，對于ΔABM和ΔA`BM，有：

　　式中ΔA為設站點(diǎn)的水平位移值，Δi為任一點(diǎn)的水平位移值。

　　2.2 單站改正法的精度分析

　　對于大型基坑的水平位移觀(guān)測按照相關(guān)規范一般都按一級基坑監測精度要求來(lái)進(jìn)行，為了提高精度，除了選用高精度的儀器之外，還可以設置具有強制歸心和強制對中裝置的觀(guān)測墩和棱鏡臺，將對中誤差和偏心誤差控制在0.1mm以?xún)�，基本可以忽略不計。根據誤差傳播定律，轉換成中誤差方式的誤差公式可以表達為：

　　式中mA，mB為水平位移中誤差，ma，mb為測角中誤差。

　　3 小角法

　　3.1 小角法原理

　　蘇京平(2010)提出小角法是水平位移監測中常用的方法，其基本原理是通過(guò)測定基準線(xiàn)方向與觀(guān)測點(diǎn)的視線(xiàn)方向之間的微小角度從而計算觀(guān)測點(diǎn)相對于基準線(xiàn)的偏離值，根據偏離值在各觀(guān)測周期中的變化確定位移量。由于所需測定的位移通常很細微，因此對位移的觀(guān)測精度要求很高，需要采取各種提高觀(guān)測精度的措施，觀(guān)測過(guò)程中需要對各作業(yè)環(huán)節嚴格把握，哪怕僅僅是一個(gè)小環(huán)節的失誤，都可能導致最終監測精度不能滿(mǎn)足要求。所以在使用這個(gè)方法的時(shí)候，監測人眼要引起足夠的重視。小角法是目前較為普遍應用的一種方法，但也容易在觀(guān)測過(guò)程中疏忽大意，影響監測工作的進(jìn)行，因此，有必要對此方法進(jìn)行詳細分析和討論。

　　3.2 小角法的精度分析

　　小角法中，首先要進(jìn)行基準線(xiàn)的設置。小角法需要穩定不變的基準線(xiàn)作為測量平面位移的基準，基準點(diǎn)發(fā)生位移將直接導致監測數據偏差。理想的基準線(xiàn)穩定性的檢驗圖形是在基準線(xiàn)兩端的延長(cháng)線(xiàn)上設立校核基準點(diǎn)，限于現場(chǎng)條件，可采用各種行之有效的方法，如后方交會(huì )法(反演小角法屬于此類(lèi))、三角測量法等。

　　如圖2為小角法監測示意圖，A、B為基準點(diǎn)。

　　計算公式為：d=α/ρ×D，式中 為常數206265;d為工作基點(diǎn)到監測點(diǎn)的距離;α為監測點(diǎn)相對于工作基線(xiàn)間的夾角(也稱(chēng)為方位角);

　　觀(guān)測中誤差

　　依據這一原理，在監測工作中采用在監測主體邊坡的延長(cháng)線(xiàn)上，建立一個(gè)工作基點(diǎn)，選定另一工作基點(diǎn)作為零方向。取得水平位移點(diǎn)相對于工作基線(xiàn)的偏移角度Β，再根據觀(guān)測點(diǎn)和工作基點(diǎn)之間的距離D，換算出偏移量d即可。再將歷次計算所得d值加以比對即可得各監測點(diǎn)的水平位移情況。為了提高觀(guān)測精度，初測一般要多測幾個(gè)測回。這種方法的優(yōu)點(diǎn)在于：布點(diǎn)簡(jiǎn)單、快速; 觀(guān)測方法簡(jiǎn)捷、快速，降低了觀(guān)測誤差; 觀(guān)測時(shí)間短、處理數據速度快，提高了監測效率。

　　從圖2中可以看出，小角法測定的水平位移(偏離值d的變化量)具有單一方向性，并且此方向為基準線(xiàn)的垂直方向。其他方向的位移無(wú)法測出。由此可見(jiàn)，設計基準線(xiàn)的方向必須垂直于可預見(jiàn)的水平位移方向，否則，所測定的位移量將失真。通�；鶞示�(xiàn)按臨近而平行于待測建筑邊線(xiàn)布置，而觀(guān)測點(diǎn)則應布設在基準線(xiàn)方向上，各測點(diǎn)偏離基準線(xiàn)的角度不應超過(guò)30" 。上述規定目的在于有效發(fā)揮小角度法測量的優(yōu)勢：即在觀(guān)測時(shí)不轉動(dòng)儀器照準部，而只用全站儀(經(jīng)緯儀)的微動(dòng)機構照準讀數。實(shí)踐證明，這樣可以有效提高測角精度。

　　4 單站改正法與小角法的精度比較

　　單站改正法是在小角法的基礎上的改進(jìn)，在現場(chǎng)條件較差的情況下使用此方法也能保證精度。為了做對比，首先比較這兩個(gè)方法的設站精度，為了便于比較，將測站點(diǎn)定在兩個(gè)基準點(diǎn)連線(xiàn)的中點(diǎn)，為了便于計算，令X=D，同時(shí)將兩者的中誤差公式相減得出：

　　因此，測小角法測量的站點(diǎn)的精度較低。當XSP-A/3，測小角法的精度低于單站測站法的精度。由分析可知，單站改正法特別適用于觀(guān)測點(diǎn)多，點(diǎn)距遠，變形方向一致的位移變形測量。

　　5 觀(guān)測方法的應用與驗證

　　為了驗證上述幾種觀(guān)測方法的精度，選取某大型基坑作為實(shí)驗場(chǎng)地，分別采用單站改正法，小角法和自由設站法進(jìn)行設站觀(guān)測，并對這幾種方法的精度進(jìn)行了分析和驗證。

　　從兩種測量方法得出的計算結果中可知，室內檢驗測量的結果與理論分析一致：?jiǎn)握靖恼�法的�?yōu)勢比較明顯，水平位移量小，監測精度高;小角法其次，如果考慮成本、工期等，單站改正法不如測小角法簡(jiǎn)單方便;前方交會(huì )法不僅操作繁瑣，精度也不如測小角法高。

　　結語(yǔ)

　　通過(guò)上述實(shí)驗，可以對基坑水平位移監測方法做以下小結：

　　1 如果儀器的測角角度不高，在環(huán)境允許的情況下，用單站改正法代替測小角法，可以獲得比較良好的成果。

　　2 單站改正法可以看作是對測角法的改進(jìn)，比小角法更能保證精度，且單站改正法收現場(chǎng)環(huán)境影響也較小，可適用于較復雜的場(chǎng)地情況。

　　總的說(shuō)來(lái)，在進(jìn)行基坑水平位移監測工作中，要根據施工現場(chǎng)和測量設備的情況進(jìn)行觀(guān)測方法的選擇，以提高精度為首要目標，靈活選擇和應用各種觀(guān)測手段。使得觀(guān)測結果可信，精度達到要求，在基坑施工過(guò)程中起到切實(shí)的保障作用。

　　參考文獻

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