[發明專利]高填方機場邊坡單臺全站儀的自由設站變形監測方法

無效

• 申請號: 201210051569.1
• 申請日: 2012-03-01
• 公開（公告）號: CN102607506A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 許文學;羊遠新;魏樺;錢清玉;薛宗建;申瑾;趙偉冬
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍空軍工程設計研究局
• 主分類號: G01B21/32
• 分類號: G01B21/32
• 代理公司: 鄭州天陽專利事務所(普通合伙) 41113
• 代理人: 聶孟民

技術領域

本發明涉及機場建筑工程，特別是一種高填方機場邊坡單臺全站儀的自由設站變形監測方法。

背景技術

由于航空事業發展，空中資源越來越緊張，勢必導致機場選址一定程度上“空決定地”，由于國家土地緊控政策，勢必導致機場建設“上山下海”，由此機場建設不得不選擇在地質不良地基上，如東南沿海的軟土地基、西南西北山區高填方地基等，在這類地基上修建的機場通常稱為高填方機場。東南沿海軟土地基，為了滿足洪水頻率防洪水位設計要求，通常需要進行填方；山區高填方地基，由于山區地形波狀起伏、丘川間錯、溝谷縱橫，必然要削山填壑，就地進行土石方平衡，形成填筑體，由于填筑體的形成破壞了自然地面的原有平衡狀態，同時填筑體本身也由于多種因素發生變形，表現形式為：地基沉降，邊坡位移等。

由于變形發生機理的各向異性和變形理論計算、穩定驗算分析的不確定性，變形監測作為獲得發生變形真實量的唯一手段，對于工程的安全性評價顯得尤為重要，也是信息化、科學化施工的重要手段，一方面可以驗證地基處理設計方案的合理性，另一方面可為下一步施工提供科學的依據。

現有變形監測方法按觀測目的分為水平位移監測、垂直位移監測和三維監測：

水平位移監測有如下幾種方法：引張線法，視準線法，激光準直法，正、倒垂線法，前方交會法和精密導線法等。垂直位移監測主要有幾何水準法和流體靜力水準法(連通管法)。以上各種監測方法是將變形點的水平位移和垂直位移分別施測。隨著測量儀器和測量技術的發展，這個問題已經基本上得到了解決。目前已研制出能實時連續觀測變形點水平位移和垂直位移的測量系統，由于這些系統測量的是變形點的三維位移值，故稱為“三維位移監測系統”，按其原理和觀測方法可分為GPS法、距離交會法、極坐標差分法和前方交會法。GPS(包括“一機多天線”技術)靜態相對差分方法雖然可行，但信號受高邊坡影響嚴重，同時儀器價格昂貴，針對單一項目成本投入過大，在網中布設多點條件下，觀測效率很低。距離交會法和極坐標差分法都需要專門的測量系統進行配合，整套系統費用較高。在高填方機場邊坡的變形監測中，應用最為普遍的是前方交會法，該方法的誤差源有：測角誤差，交會角及圖形結構、基線長度、外界條件的變化等。總體而言該方法勞動強度大、測量和計算過程復雜、計算精度不理想。究其根本原因是在觀測過程中出現了多處人為的誤差，如儀器和反射棱鏡的對中誤差、整平誤差、儀器高測量誤差、棱鏡高測量誤差等。

上述方法存在：觀測條件所受限制較大、監測系統投入費用較高、偶然誤差來源多、測量數據處理過程復雜，其監測成果通常不具有實時性。

同時，相關文獻中提及的全站儀自由設站方法僅測量兩個控制點，未組成控制網，存在以下問題：

(1)、控制網的布設方法缺乏圖形強度因子的評估；

(2)、其初始觀測平差結果中缺乏控制網的穩健性估計，未進行控制網抗粗差能力估計；

(3)、監測數據平差過程中未進行定權，應用效果不好，測量精度差，滿足不了機場建設的實際需要，因此，監測方法上的改進和創新勢在必行。

發明內容

針對上述情況，為克服現有技術之缺陷，本發明之目的就是提供一種高填方機場邊坡單臺全站儀的自由設站變形監測方法，可有效解決測量精度差，不能滿足高填方機場邊坡呈狹長、條帶狀、直線延伸、圖形強度差的監測問題。

本發明解決的技術方案是，包括以下步驟：

1、高填方機場邊坡分區

將高填方機場邊坡所包含的范圍由大至小分為第一、第二、第三設站所測量的矩形區域，每個矩形區域的邊長為200-300m；在每一測量區域內設控制點、監測點和轉點，測站的位置可自由選擇，但盡量設在測量區域的中間，以使測量誤差呈規律性的均勻分布；

2、測量

控制測量所得到的坐標系稱為控制網坐標系，每站測量儀器三軸所形成的坐標系稱為測站坐標系，測量分兩步：

(1)控制測量：變形監測開始前，應建立整個監測區域的控制網，控制網建立方式為GPS自由網或經典邊角網，采用空間直角坐標，對于變形監測來講通常邊長較短，不進行投影，以避免投影變形所產生的誤差影響；