挡土墙变形监测.pdf
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1、毕业设计(论文)毕业设计(论文)题题目目:青田万基青田万基欧郡庄园挡土墙变形监测与分析欧郡庄园挡土墙变形监测与分析英文题英文题:Deformation monitoring and analysis for the manor retainingwall of QingTian WanJiOuJun学生姓名:学生姓名:专专业:业:学学号号:指导老师指导老师:二一二年六月二一二年六月东华理工大学毕业设计(论文)摘要摘要变形监测是多种测量技术的综合,是监测评估建筑物安全的重要手段之一。根据市政工程施工变形监测的特点,通过对五期同精度青田万基欧郡庄园挡土墙水平位移及沉降实测数据成果分析,本设计书主要
2、是通过对青田万基欧郡庄园挡土墙需要在施工阶段对其墙面(坡面)的变形进行观测。在变形分析过程中,选用了水准监测数据及水平位移数据进行分析试验。首先对数据进行奇异值检验,其次为了从不等周期的变形数据中获得等周期的数据,对原有数据进行多种插值方法的比较,最后用多项式回归分析和灰色系统分析两种方法对数据进行拟合及预测。在精度评定通过的情况下,对下一期的变形量进行了预测,达到了较高的精度,说明了方法是正确可靠的。对挡土墙工程的整体位移及稳定性进行初步分析,为进一步完善设计理论和施工技术提供资料。关键词关键词:挡土墙;变形监测;稳定性分析东华理工大学毕业设计(论文)ABSTRACTABSTRACTDefo
3、rmation monitoring is a variety of measurement technology integrated,monitoringand evaluation is an important measure of the safety of the building.According to themunicipal engineering construction the characteristics of deformation monitoring,throughfive period with precision WanJiOuJun of qingtia
4、n county retaining walls estatehorizontal displacement and subsidence data results,the design is mainly through the field,the county to WanJi manor retaining wall in the construction stage to wall(slope)ofdeformation observation.In the deformation analysis process,choose the level ofhorizontal displ
5、acement monitoring data and the analysis of the data test.First data aresingular value inspection,next to the deformation data periodic never get periodic data forthe original data of the comparison of the interpolation method,and finally with thepolynomial regression and grey system analysis of two
6、 methods of data fitting andpredictions.In precision evaluation through the situation,for the next issue of deformationforecast and achieve high precision,that the method is correct and reliable.For the wholeof the retaining engineering displacement and stability for preliminary analysis,to furtherp
7、erfect design theory and construction technology to provide information.KeyKey words:words:Retaining wall;Deformation monitoring;Stability analysis东华理工大学毕业设计(论文)目录目录绪论.11概述.21.1变形监测的内容、目的和意义.21.2变形监测技术和发展趋势.32.青田万基欧郡庄园挡土墙变形监测技术设计书.-5-2.1任务来源.-5-2.2监测目的.-5-2.3监测区概况.-5-2.4作业技术依据.-6-2.5监测点的观测方法和周期.-6-2
8、.6监测控制网的建立.-7-2.6.1平面监测网的布设.-7-2.6.2平面监测网的施测.-7-2.6.3四等、一级 GPS 控制测量主要技术指标.-8-2.6.4青田县万基欧郡庄园变形监测四等 GPS 网控制点成果.-8-2.6.5变形监测四等 GPS 网控制点平差及精度分析.-8-3.变形监测的实施.123.1监测点沉降监测.123.1.1水准观测技术要求.123.1.2作业过程.143.1.3数据处理及精度鉴定.143.1.4沉降量汇总表和沉降曲线.153.2水平位移监测.183.2.1观测仪器.183.2.2全站仪直接坐标法监测的误差分析.193.2.3注意事项.193.2.4数据处理
9、及精度评定.193.2.5监测点位移变化速度曲线图.214.探讨变形监测在挡土墙监测中的问题.234.1确定挡土墙观测精度的合理性.234.2保证水平位移检测质量.23结论.24致谢.25参考文献.26东华理工大学毕业设计(论文)绪论-1-绪论绪论变形是自然界普遍存在的现象,各种负载作用于变形体,使其形状、大小及位置在时间域或空间域发生变化均为变形。几千年的人类历史从某种意义上说,就是人类同自然灾害不断进行斗争的历史。人类就是在不断地认识自然、改造自然、防灾抗灾过程中生存和发展起来的。科学技术的进步使人类在认识和改造自然方面得到飞速发展,在防灾、减灾、抗灾方面积累了丰富的经验,减少了许多可能造
10、成的损失。然而,随着人类工程活动的不断扩大,无数水库和电站的修建、矿山的开发、数以千万米计的公路和铁路的修建等等,人为地改变着自然环境和生态平衡,促使了新灾害的发生。滑坡作为四大地质灾害之一,其危害仅次于地震和火山,它常常中断交通、摧毁厂矿、堵塞河道、掩埋村镇,给人民生命财产造成巨大损失。同时,滑坡又是一种工程地质灾害,其发生、发展既受地质条件和自然营力的作用,也受人类工程活动的影响。特别是在近半个世纪以来,随着人类工程活动的日益增多,由此而引发的滑坡也日益加剧,危害亦越来越大。由此而引起了人们的普遍关注,对其发生、运动机制及防治措施的研究也取得了长足的发展,对各种类型和不同规模滑坡的治理,积
11、累了较丰富的经验。近年来随着国民经济的快速发展,为了改善交通环境及住宿环境,各省、市投入了大量的人力、物力加强公路建设,这样,随着人工边坡的增多,公路滑坡问题已成为一个极待解决的棘手问题。目前我国对防治各种类型和不同规模的滑坡,积累了较丰富的经验,对滑坡的发生、发展规律也进行了较系统的研究。然而,依据滑坡变形监测资料反演滑坡的强度参数这类问题还处于起步阶段:对滑坡的预测、预报是当今国内外地学领域正在探索研究而尚未完全攻克的科技难题,也是 21 世纪地质灾害学研究的重点课题。由此可见,开展该问题的研究无论是在理论上,还是在工程实践应用上均具有重要意义。东华理工大学毕业设计(论文)概述-2-1 1
12、概述概述1.1变形监测的内容、目的和意义变形是自然界普遍存在的现象,它是指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的变化。由于地质条件不良,加之各种外应力对挡墙的长期作用,常有崩塌、滑坡、坍塌、风化、剥蚀等地质现象,并给人类带来不同程度的地质灾害。变形体的变形在一定范围内被确认为是允许的,如果超出允许值,则可能引发灾难。自然界的变形危害现象很普遍的,如地震、滑坡、岩崩、地表沉降、火山爆发、溃坝、桥梁与建筑物的倒塌等。所谓变形监测就是采用多种方法测定工程建筑物变形的工作。其任务是确定在各种载荷和外力作用下,变形体的形状、大小及位置变化的空间状态和时间特征。变形监测的工作是人们通
13、过变形现象获得科学知识、检验理论和假设的必要手段。建筑变形测量属于工程测量范畴,但在技术方法、精度要求等方面与工程控制测量、地形测量及施工测量等有诸多不同之处,目前已发展成一种具有较完善技术体系的专业测量。变形则是对设置在变形体上的观测点进行周期性的重复观测,求得观测点各周期相对于首期的点位或高程的变化量。变形监测就是利用测量仪器及其他专业仪器和方法对变形体的各种变形现象进行监视、观测,并最终确定各种载荷和外力的作用下变形体的形状、大小及位置变化的空间状态和时间特征。工程建筑在施工和运营期间,由于受到多种主观和客观因素的影响,会产生变形,变形如果超出了规定的限度,就会影响建筑物的正常使用,严重
14、时会影响建筑物的安全,引起坍塌、滑坡、沉陷、倾斜、裂缝等灾害性后果,给社会和人民的生活带来巨大的损失。现代工程建设技术的发展,不及体现在建设的进度和速度,而且表现在建筑物的规模、造型、精密方面,因此对用于安全评估的变形监测工作提出了更高的要求。变形体的范畴可以大到整个地球,小到一个工程建(构)筑物的块体,它包括人工和自然的构筑物。根据变形体的范围,可以将变形监测的研究对象划分为这样 3类:(1)全球性研究,如监测全球板块运动、地极运动、地球自转速率变化、地潮等;(2)区域性变形研究,如地壳形变监测、城市地面沉降;(3)工程和局部性变形研究,如监测工程建筑物的三维变形、滑坡体的滑动、地下开采引起
15、的地表移和下沉等。随着社会的进步和国民经济的发展,国家的建设也加快了脚步,许多工程应运而生。众所周知,工程建筑物在施工和运营期间,由于受到多种外力的影响,会产生变形,变形如果超出了允许的范围,就会影响建筑物的正常使用,严重时还会危害建筑物的安全,给社会和人民生命财产带来巨大的损失。尽管工程建筑物在设计时采用了东华理工大学毕业设计(论文)概述-3-一定的安全系数,使其能安全承受所考虑的各种外荷载的影响,但由于设计中不可能对工程的工作条件、承载能力及其他因素做出完全准确的估计,施工质量也不可能完美无缺,运营过程中还可能发生某些不利的影响,因此国内外,仍有些工程出现事故。如:法国 67m 高的马尔巴
16、塞拱坝 1995 年垮坝;美国 93m 高的提堂(Teton)土坝 1976 年溃决;我国板桥和石漫滩两座土坝 1975 年洪水漫坝失事等。可见保证工程建筑物安全是一个很重要的现实问题。为此变形监测的首要目的是要掌握变形体的实际性能、状况,为判别其安全提供必要的技术支持。目前,灾害的监测和防治已越来越受到全社会的普遍关注,诸多国际学术组织,如国际大地测量协会(IAG)、国际测量师联合会(FIG)、国际岩石力学协会(I8RM)、国际大坝委员会(IOOLD)、国际矿山测量协会(ISM)等经常定期或不定期地召开学术研讨会进行学术交流等。经广大测量科技工作者和工程技术人员近 30 年的共同努力,在变形
17、监测领域取得了丰硕的理论研究成果,并发挥了实用效益。以我国为例:(1)利用地球物理大地测量反演理论,1993 年准确地预报了 1993 年发生的丽江大地震;(2)1985 年 6 月 12 口长江二峡新滩大滑坡的成功预报,确保灾害损失减少到最低限度;(3)隔河岩大坝外观变形GPS自动化监测系统在1998年长江流域抗洪错峰中发挥的巨大作用,确保了安全渡汛,避免了荆江大堤灾难性的分洪。科学、准确、及时地分析和预报工程及工程建筑物的变形情况,对工程建筑物的施工和运营管理极为重要,变形监测工作的意义重点表现在两方面:首先是实用上的意义,主要是掌握各种建筑物和地质构造的稳定性,为安全性诊断提供必要的信息
18、以便发现问题并采取措施;其次是科学上的意义,包括更好地理解变形的机理,验证有关工程设计的理论和地壳运动的假说,进行反馈设计以及建立有效的变形预报模型。1.2变形监测技术和发展趋势展望变形监测技术的未来发展方向,多种传感器、数字近景摄影、全自动跟踪全站仪和 GPS 的应用,将走向实时、连续、高效率、自动化、动态监测系统的发展方向;变形监测的时空采样率会得到大大提高,变形监测自动化可以为变形分析提供极为丰富的数据信息;远程在线实时监控在大坝、桥梁、边坡体等工程中将发挥巨大作用,网络监控是推动重大工程安全监控管理的必由之路。变形监测技术和方法正在由传统的单一监测模式向点、线、面立体交叉的空间模式发展
19、。在变形体上布置变形观测点,在变形区影响之外的稳定地。点设置固定观测站,用高精度仪器定期监测变形区内网点的二维(X,Y,Z)位移变化是获得变形体变形的一种行之有效的外部监测方法。这些方法主要包括高精度地面监测技术、摄影测量方法和 GPS 监测系统。东华理工大学毕业设计(论文)概述-4-在 20 世纪 80 年代以前,变形监测主要是采用常规大地测量和某些特殊测量技术。常规大地测量是采用经纬仪、水准仪、测距仪、全站仪等常规测量仪器测定点的变形值,它是目前变形监测的主要手段。其优点是:(1)能够提供变形体整体的变形状态,监测面积大,可以有效地监测、确定变形体的变形范围和绝对位移量;(2)观测量通过组
20、成网的形式可以进行测量结果的校核和精度评定;(3)适用于不同的监测精度要求、不同形式的变形体和不同的外界条件。但外业工作量大,布点受地形条件影响,不易实现自动化监测。在大多数国家中,传统的常规大地测量方法仍然是人类进行工程建筑物变形监测的主要手段;(4)在一些有关的技术领域内,其他技术(如现代空间定位技术)尚无法替代传统的常规大地测量方法。例如在工程建筑物的沉降方面,精密水准测量目前仍然是精度最高、成果最可靠、简便易行的方法。所以传统的测量方法,在国民经济建设中仍有巨大的作用。特殊测量手段包括应变测量、准直测量和倾斜测量,它具有测量过程简单、可监测变形体内部的变形、容易实现自动化监测等优点,但
21、通常只能提供局部的和相对的变形信息。地面测量技术发展方向的代表是测量机器人,其在工程测量和工业测量以及变形监测等领域正越来越广泛地得到应用。比如在小浪底、二滩、贵州普定等大坝外部变形监测中的应用,其试验成果明显优于常规方法。随着我国城市基础设施改造和市政建设,以及高层楼宇的施工建造,变形监测技术得到了前所未有的发展和推进。模和开挖深度的增大使临时围护结构变形和稳定成为工程界十分关心的问题。现场监测作为确保实际施工安全可靠进行的必要和有效手段,对于验证原设计方案或局部调整施工参数,积累数据,总结经验,改进和提高原设计水平具有相当的指导意义:(1)为施工开展提供及时的反馈信息;(2)作为设计与施工
22、方案的重要补充手段;(3)作为施工开挖方案修改的依据,可以根据有关信息,运用先进的数学手段进行预测;(4)积累经验以提高基坑工程的设计和施工水平,为基坑技术的发展提供大量的工程数据,而沉降监测、位移监测正是现场监测的首要和重要方面。由此可见,变形监测在土木工程中具有重要的作用。变形监测需要多周期长时间进行,其所处理的数据量是非常庞大的。面对这些繁杂而庞大的数据能否处理好,关系到监测变形体和预测预报变形体变形。数据的处理如果只停留在手工阶段,是远远不能满足设计施工的要求的。利用计算机处理数据的优点,开发一种变形监测的计算机管理系统是非常有意义的。东华理工大学毕业设计(论文)青田万基欧郡庄园挡土墙
23、变形监测技术设计书-5-2.2.青田万基青田万基欧郡庄园挡土墙变形监测技术设计书欧郡庄园挡土墙变形监测技术设计书2.1任务来源浙江省第十一地质大队温州综合测绘院受青田万基置业有限公司的委托,定期对青田万基.欧郡庄园的挡土墙进行变形监测。按照相关规范、规程、标准的条文要求,针对实体观测对,特制定该建筑边坡的变形的移动监测技术方案。2.2监测目的(1)通过对该挡墙竣工后为期三年的坡顶水平位移和垂直位移监测,对监测数据进行统计分析,掌握变形体(挡土墙)的实际形状,为判断其安全性提供必要信息;(2)按建筑变形监测规程对挡墙的稳定性做出定性和定量分析,并判断其稳定性,以确保挡墙的安全使用;(3)在对挡土
24、墙进行监测的过程中,如发现异常现象,及时向业主和设计单位报告,以便采取有效措施,避免发生安全事故;(4)为挡土墙的维护管理提出相关意见。2.3监测区概况青田万基欧郡庄园是由青田万基置业有限公司开发的别墅群,建在公路边的山坡上,隶属青田县油竹管辖,位于青田县城东南方向油竹新区,北依山脉,西距石郭岭隧道口约 150 米,南临青田县高级中学。根据前期监测成果和实地状况以及委托方要求,对需监测的挡土墙分区段进行重新设计,布设 23 条与挡土墙垂直的监测线,其中一条监测线上 4 个点,四条监测线上每条 3 个点,十八条监测线上每条 2 个点,25 个监测单点,总计布设监测点 77 个(有 20 个老点,
25、57 个新点,其中 12 个老点只作为沉降监测)。每条监测线自上至下布设 23 个监测点,编号依次为 PS*、PS*-1、PS*-2(*为监测线号)。顶部监测点埋设在距离挡土墙顶部0.2米左右处,底部监测点埋设在距离挡土墙根部2米左右处,新增监测点采用强力胶贴薄片固定在墙上。25 个监测单点布设在挡土墙顶部,大部分采用原监测点根据挡土墙监测点布置图,最低别墅与最高别墅高差达 46 米,因此,别墅之间建有很多挡土墙,超过 5 米高差的挡土墙约有 6 条,这些挡土墙随着时间的推移,可能会产生沉降和位移。目前,青田万基.欧郡庄园项目还在施工建设当中,为了及时掌握挡土墙的沉降、位移情况,根据甲方单位的
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