变形监测
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| en_title | Deformation Monitoring |
|---|---|
| core_concept | 监测点、基准点、观测周期、变形量、预警阈值 |
| image_caption | 使用自动化全站仪对大坝进行长期、连续的变形监测。 |
| application | 大坝安全监测、桥梁健康监测、高层建筑沉降与倾斜监测、边坡稳定性监测、基坑位移监测 |
| equipment | 全站仪、水准仪、GNSS接收机、倾斜仪、裂缝计、地面激光扫描仪 |
| principle | 在一定时间周期内，通过精密测量方法，获取监测对象（如建筑物、大坝、桥梁、边坡）上一系列监测点的空间位置、高程、倾斜、裂缝等信息的变化量。 |
| field | 工程测量 |
变形监测（Deformation Monitoring 或 Deformation Surveying）是工程测量的一个重要分支，其主要任务是对工程构筑物、自然地质体（如边坡）或地表，在工程建设和运营期间，受各种内外荷载和环境因素影响而产生的空间位置变化（位移）、形状变化（变形）和姿态变化（倾斜）进行系统性的、周期性的精密观测和分析，以评估其稳定性和安全性，并为灾害预警提供依据。
变形监测贯穿于许多大型工程的整个生命周期，是确保工程安全、指导维护、避免灾难性事故的关键技术手段。
监测内容
根据监测对象的不同，变形监测的内容主要包括：
- 垂直位移（沉降）：物体在垂直方向上的位置变化。这是最常规的监测项目，主要使用精密水准测量的方法进行。
- 水平位移：物体在水平面上的位置变化。通常使用精密控制测量网（如前方交会、三角测量）或GNSS连续观测站进行测量。
- 倾斜：物体（特别是高层建筑、塔、坝体）的姿态变化。使用倾斜仪或在物体顶部和底部建立观测点进行测量。
- 裂缝：构筑物表面裂缝的产生和发展。使用裂缝计或人工量测。
- 挠度：桥梁等结构在荷载作用下的弯曲变形。
- 整体三维变形：获取监测对象表面的密集三维点云，通过多期点云数据的对比，分析其整体的变形场。这通常采用地面激光扫描（TLS）或无人机摄影测量等面测量技术。
监测系统的组成
一个完整的变形监测系统通常由三部分组成： 1. 基准点 (Reference Points)：布设在变形影响区域之外的、被认为是稳定可靠的点。所有监测结果都应基于统一、稳定的基准点，它们是评判变形的起算基准。 2. 监测点 (Object Points)：固定在变形体上，能够反映变形体特征位置（如坝顶、桥墩、坡体中部）的点。监测点的位移和变形即代表了监测对象的位移和变形。 3全站仪]]、水准仪）到现代化的自动测量机器人、GNSS、InSAR、激光扫描仪以及各种岩土工程传感器。
自动化监测
对于重大工程（如高坝、特大桥、核电站）或地质灾害高发区（如滑坡体），人工、间歇性的监测已无法满足实时预警的需求。自动化变形监测系统应运而生。该系统将多种传感器（如自动化全站仪、GNSS接收机、倾斜仪）永久性地安装在现场，通过预设程序进行7x24小时不间断的自动观测。
数据通过网络实时传输到监控中心，由专业软件进行自动处理、分析，并与预设的预警阈值（如变形速率、累计变形量）进行比较。一旦监测值超过阈值，系统将自动触发报警，为管理者采取应急措施争取宝贵时间。
应用领域
- 水利工程：大坝、水库库岸的变形监测。
- 交通工程：桥梁、隧道、路基、机场跑道的沉降和位移监测。
- 建筑工程：高层建筑、体育场馆、古建筑的沉降与倾斜监测。
- 市政工程：基坑开挖引起的周边建筑物和管线的变形监测，地铁隧道施工与运营期的地面沉降监测。
- 地质灾害：滑坡、地面塌陷的位移监测与预警。
- 采矿工程：矿区地表沉陷、尾矿坝的稳定性监测。