二章变形监测分析与预报的基础理论.pptVIP

第二章 变形监测分析与预报的基础理论 §2.1 基础知识 §2.2 变形监测方案设计 §2.3 变形监测方法和自动化 §2.4 变形监测数据处理 §2.5 变形监测资料整理及成果表达和解释 §2.6 实例分析 §2.1 工程变形监测的基础知识 典型动态变形模型 对于变形影响因子呈跳跃变化(突变)、线性变化(渐变)和周期变化(周变)所引起的变形体的典型变形可用下图的(a)、(b)、(c)来分别表示。 （a）突变模型对应的动态变形模型为 2.1.2 变形模型 图中 为始末时刻变形因子的值， 为始末时刻的变形量， 为传递常数和时间常数， 为变化周期， 为时间延迟。 §2.1 工程变形监测的基础知识 典型动态变形模型 （b）渐变模型对应的动态变形模型为 §2.1 工程变形监测的基础知识 典型动态变形模型 （c）周期变形变形影响因子随时间的变化 x(t)以及相应 的响应(变形)y(x)可表示为： 式中， 为变形影响因子的振幅和初相； 为变形的振幅和初相， 为周期。 §2.1 工程变形监测的基础知识 运动模型 §2.1 工程变形监测的基础知识 2.1.3、变形体的几何模型和监测网布设 变形体的几何模型 变形体的几何模型：参考点和目标点（统称监测点）定义在一个统一的坐标系中，我们将参考点、目标点及其它们之间的连接称为变形体的几何模型。如下图： §2.1 工程变形监测的基础知识 监测网布设 变形监测网：由参考点和目标点组成，是变形体几何模型的描述。一个网可以由任意个网点组成，但至少应有一个参考点、一个目标点（确定绝对变形）或两个目标点（确定相对变形）组成。 变形监测网的坐标系和基准的选取原则： ?变形体的范围大且形状不规则时，可选择已有的大地坐标系统； ?对于一些具有明显结构性特征的变形体，最好采用基于监测体的坐标 系统； ?当仅对目标点的相对运动感兴趣时，可不设参考点，这时可采用自由 标准； 对变形监测进行优化设计时，应同时顾及精度、可靠性、灵敏度以及建网费用。 §2.2 变形监测方案设计 2.2.1 变形监测方案制定准则 描述或确定变形状态所需要的测量精度，对于监测网而言，则是确定目标点坐标或坐标差允许的精度 所要施测的次数(观测周期数) 两周期之间的时间间隔 一周期所允许的观测时间 §2.2 变形监测方案设计 2.2.2 典型变形的准则分析 非周期变形 测量精度 δy与预计的最大变形量 Δy（准确性差）有关： 或 δy：变形监测分辨率，相邻两周期间能以一定概率(如P=95%)区分的最小变形量。Δy = 10δy（参见下图)。 §2.2 变形监测方案设计 非周期变形 非周期变形的获取 §2.2 变形监测方案设计 非周期变形 突变模型 末期观测必须在变形趋于平缓的时刻进行， 一般要求: 。 其中：T为与变形体有关的时间常数，由试验和经验确定。 为了获取变形随时间的变化情况，在 与 之间进行多 周期观测。 §2.2 变形监测方案设计 非周期变形 突变模型 设第 与 之间的时间间隔为 ，则 与观测时刻 的变形速率 和变形监测分辨率 有关， 有： 两周期之间的设计值为： 。 §2.2 变形监测方案设计 非周期变形 突变模型 在初期，由于 较大且不精确，故 较小；到后期， 随着 越来越精确且越来越小， 会愈来愈大。则一周期 所允许的观测时间 应满足： 显然有： （ 的大小对测量方法的选择是很有意义） §2.2 变形监测方案设计 周期变形 §2.2 变形监测方案设计 周期变形 与周期时间 有关，有 ； m=2，表示只对两个极值有兴趣且准确地知道所发生的时间，如在大坝的最高水位和最低水位时观测。 m=20, ； §2.2 变形监测方案设计 运动变形 在许多情况下，典型动态变形模型不能描述变形体的变形，则可采用运动变形模型，此