簡介
變形觀測主要包括沉降觀測、位移觀測、撓度觀測、轉動角觀測和振動觀測等。此法的觀測基準面由經緯儀的視準線和儀器豎軸建立。根據測定觀測點偏離值的方法不同,視準線法又分為測小角法和活動覘牌法。20世紀60年代初,又採用了以雷射束代替經緯儀視準線的雷射經緯儀準直法和利用光干涉原理的波帶板雷射準直法。這些方法雖然大大提高了照準精度,但仍不能克服大氣折射的影響。在某些特定條件(如水壩的廊道內)下,可採用引張線法,即用拉緊的鋼絲作為基準線。近年來在雷射準直法和引張線法中已採用光電感測技術,實現了觀測的自動化。
撓度觀測
測定建築物受力後撓曲程度的工作。觀測方法是測定建築物在鉛垂面內各不同高程點相對於底部的水平位移值。高層建築物通常採用前方交會法測定。對內部有豎直通道的建築物,撓度觀測多採用垂線觀測,即從建築物頂部附近懸掛一根不鏽鋼絲,下掛重錘,直到建築物底部。在建築物不同高程上設定觀測點,以坐標儀定期測出各點相對於垂線最低點的位移。比較不同周期的觀測成果,即可求得建築物的撓度值。如果採用電子感測設備,可將觀測點相對於垂線的微小位移變換成電感輸出,經放大後由電橋測定並顯示各點的撓度值。
轉動角觀測
觀測建築物或機械設備傾斜度的變化,計算其轉動角的工作。對某些建築物,例如水壩,轉動角的大小反映了它不均勻沉降的情況。同沉降觀測一樣,可用精密水準測量或液體靜力水準測量方法測定。對一些精密機械設備,則需採用專門的轉動角觀測儀。這類儀器主要由一個高靈敏度的氣泡水準和一套精密的測微儀器組成。當氣泡居中時利用測微儀器進行讀數,即得該處的傾斜度。比較不同周期的傾斜度,可以求得觀測周期間機械設備的轉動角。
震盪觀測
對於高層建築物和機械設備往返擺動情況的觀測工作。高層建築物在風力、日照和溫度的影響下,某些機械設備在動荷重的狀態下,都會發生擺動。傳統的變形觀測方法無法滿足這方面觀測的要求。利用光電系統可以將觀測點坐標自動記錄在紙帶上,從而求得建築物的振動頻率和振幅大小。自動傾斜儀(例如電子水準器)能將精密水準氣泡的微小傾斜轉換成電信號輸出,可用於觀測轉動角的往返變動。利用電子水準器同時測定不同高度的轉動角,通過換算可以求得建築物頂點的振動。
沉降觀測
測定建築物或其基礎的高程隨時間變化的工作。建築物在施工和運營期間,對埋設在基礎和建築物上的觀測點,定期用精密水準測量的方法測定它們的高程,比較觀測點不同周期的高程即可求得其沉降值。有時也可用地面立體攝影測量的方法及液體靜力水準測量的方法測定沉降值。在液體靜力水準測量中,可採用探針探測液面高程,也可採用將液面高程的變化用感測器輸出等方法實現自動化觀測。
位移觀測
測定建築物上某些點的平面位置隨時間變化的工作。建築物位移可能是任意方向的,也可能發生在某一特定方向。任意方向位移的測定常用前方交會法,或地面立體攝影測量的方法測定(見地面攝影測量);對某些不宜用交會法觀測的建築物,也可採用導線測量方法。位移值均由比較不同觀測周期所得的觀測點坐標求得。特定方向位移的測定常用基準線法,即以垂直於位移方向的固定不變的鉛垂面為觀測基準面,定期測定建築物相對於它的偏離值,以計算位移值。此外,還可採用視準線法。
基準點設定
為了在變形觀測中測定絕對位移,選擇不變動的基準點是很重要的。基準點一般分工作基準點和基準點兩級。工作基準點設定在建築物附近的穩固位置,直接用於測定觀測點的位置變化;基準點一般選在變形範圍外遠離建築物的地區。沉降觀測的基準點通常成組(每組3個)設定,用以檢核工作基準點的穩定性。其檢核方法一般採用精密水準測量的方法。位移觀測的工作基準點的穩定性檢核通常採用三角測量法進行。由於電磁波測距儀精度的提高,變形觀測中也可採用三維三邊測量來檢核工作基準點的穩定性。
在基準線觀測中,常用倒錘裝置來建立基準點。這種裝置是把不鏽鋼絲的一端固定在一個錨塊上,將此錨塊用鑽孔的方法澆固在基岩中。不鏽鋼絲的另一端同一浮體相連線,鋼絲被拉緊而處於豎直位置,以它作基準,用坐標儀可以測定工作基準點的位移。變形觀測中設定的基準點應進行定期觀測,將觀測結果進行統計分析,以判斷基準點本身的穩定情況。
資料整理
變形觀測資料的整理,通常是將各種變形值編繪成各種圖表,如變形值過程線和建築物變形分布圖等。這些圖表可用於初步了解建築物的狀況、變形規律,判斷建築物的運營是否正常。變形觀測資料的分析,包括驗證變形是否存在,分析產生變形的原因,推求變形值同影響因素之間的函式關係。對於前者主要用統計檢驗方法;對於後者,多套用回歸分析方法,求得的函式關係稱為回歸方程。回歸方程不僅可用來定量分析變形的規律,還可以作變形預報。