变形监测基准点稳定性研究方法

变形监测基准点稳定性研究方法

张震

广东省地质建设工程勘察院510080

摘要：基准点的稳定性是变形监测的首要任务，其可靠性直接影响到变形监测的客观性和准确性，在地铁、隧道等工程的施工过程中，要求能够准确地掌握地铁、隧道周边施工建设过程中工程结构的变化情况，为施工方及运营方及时提供可靠的数据信息，从而保障工程建设结构的安全性。随着自动化技术在国民基建各行业领域的应用，传统人工监测变形的方式正逐步被各种自动化的监测方式所替代，变形监测基准点稳定性的分析方法也在不断发展，理论研究也逐步深入。文章将主要叙述两种稳定性的分析方法，一种是在VT检验法上的发展，另一种则是平均间隙法的应用，供广大研究人员参考。

关键词：变形监测；基准点稳定性；VT检验法；平均间隙法

0引言

随着我国车辆保有量的不断增长，地上交通压力不断增大，促进了地铁交通工程的发展，一般来讲，地铁隧道变形监测精度要求1mm以内，且观测点及基准点较多、均布设在狭长的地铁隧道中，传统的监测方式（地面摄影测量及三维激光扫描）已经很难达到监测要求，GPS也不再适用于地下隧道环境，而且数据量极大，对变形监测提出了更高的要求。

变形监测系统中的基准点一般布设环境条件相对稳定的区域，但是地铁隧道周边基坑施工的影响，基准点的设置很容易位移，因此，为分析基准点的稳定性，需要定期对基准网进行复测，并根据复测的数据对比剔除掉变形较大的基准点[1]。复测的局限性在于，无法及时剔除变形较小的基准点，这时，就需要对基准点进行稳定性检验，进而对其进行修正处理。

1变形监测稳定性研究

1.1地铁隧道工程基准网的建立

无论是在何种施工工程中，凡是涉及到建立基准网，就必须要考虑测距、空间环境等因素的影响。基准网由基准点、工作基点、监测点等组成，在布设监测系统时，要充分考虑隧道内空间的通视情况，保证监测网的可靠性和稳定性。一般情况下，基准点布设在隧道变形区以外的两端，同时，要合理控制工作基点的数量和位置，保证监测工作的顺利进行。对于基准网初始坐标的确定，可以采用固定一点一方位的无约束平差的方法确定基准网的初始坐标[2]，确定好初始坐标后，便可根据方位定出监测网中其余点的坐标，并称该坐标系为地铁隧道坐标系，为提高监测基准网的精度，可采用多测回观测和多期观测数据均值的方法。

2变形监测基准点稳定性分析

地铁隧道施工中常用后方交会法建立基点网。变形监测中，基准点稳定性检验是重要的环节之一，一般过程如下：①对基点网采用自由平差法进行平差，计算各基准点的坐标变化量；②根据相应的判定方法检验基准点的稳定性。根据上文基点网的建立方法得到的基准点坐标，即可作为平差计算的基点从而计算出工作基点以及变形监测点坐标。理论上讲，基准点在后期的检测过程中会发生移动，此时如果将移动量较大的点作为已知点计算工作基点和变形监测点坐标，所得的结论必然会出现较大的误差或错误。为消除这一影响，需采用相同仪器以及相同的精度，根据基准网的后验单位权中误差与前验单位权中误差进行对比，从而判断基准点的存在性，若存在，则可根据“后验单位权方差组合检验法”确定发生明显位移的基准点的位置。

2.1基于VT检验法的变形监测基准点稳定性分析

（1）检验步骤

①利用全站仪，采用后方交会算法计算出工作基点的近似坐标值；

②用全站仪自由设站法依次观测各基准点，平采用经典平差法进行三维平差计算，计算出水平方位角、天顶距、斜距的改正值；

③选用一定的置信水平对构建的统计量进行稳定性检验。

（2）稳定性判别步骤

①对采集到的各基准点的水平方位角、天顶距、斜距、时间等进行数据整理，要求基准点个数n≥5；

②对工作基点坐标进行近似值计算和平差值计算；[3]

③利用Helmert方差估计公式，分别计算水平方向角、天顶距、斜距的单位权中误差m1、m2、m3；

④计算观测值改正值

1）水平方向观测值改正数

①，则认为基准点稳定，完成变形分析；

②，监测网中存在变动点。此时，再将变动点中，间隙较大的分为一组，并利用间隙分块法进一步确定基准点是否发生真的移动。

3结语

在对基准点的监测过程中，往往需要重复监测，且对数据处理精度的要求较高，因此需要对监测网的稳定性加以控制。文章简要叙述了两种不同监测方法的基本原理，VT检验法中，对明显变化的基准点进行剔除后，各观测量的精度有了显著提高，能够有效消除由于基准点的变形引起的监测变化；在不考虑多个变形点位于同一变形模型上的情况时，平均间隙法能够准确判断位移点，确定变形的近似模型，并利用F分布对监测网点位进行稳定性检验，能确定出监测网和基准点两方面的稳定性[4]。

参考文献：

[1]赵亚萍.隧道自动化变形监测的平面基准网稳定性检验[J].交通科技与经济，2014,03

[2]贾志强.地铁运营监测基准网稳定性检验方法[J].测绘通报，2014,08

[3]段伟,储征伟，杜伟吉，等.基于VT检验法的变形监测基准点稳定性分析[J].测绘通报，2014（S1）：36-38.DOI：10.13474

[4]李水芸，朱杰.平均间隙法在变形监测基准点稳定性分析中的应用[J].价值工程，2015,34[J].价值工程，2015,34