變形監測數據處理與分析方法探討

周新地

（湖南城市學院，湖南益陽 413000）

在變形監測中，變形指的是當物體在某種外力的作用下，物體會發生形狀和位置的變化現象。而變形監測工作的主要目的是通過獲取監測數據，并對監測數據展開分析，通過分析找到發生變形的原因，并做好預測工作。

1 建筑工程變形分析

1.1 基準點穩定分析

變形監測網的穩定性會直接影響監測數據質量和變形分析結果的可靠性，對此在展開穩定性分析工作時，就需要在控制網保持穩定運行的狀態下開展。由此可見，對基準點的穩定性進行分析是十分重要的。

1.2 秩虧自由網平差

建筑工程項目對變形監測結果的精準度有著很高的要求，再加上周邊控制點很容易受外部環境因素的影響，很難對控制點的穩定性進行預判。面對這一問題，就需要在處理測量結果時，不需要事先把已知數據給出，緊接著在平差計算的過程采用自由網平差法進行數據處理，也就是不具有已知數據的秩虧自由網平差，運用這一處理方法能夠替代最小范數的條件。

1.3 建筑工程變形分析

在變形監測工作當中，對變形量展開計算和分析是重要的數據處理工作，這一工作包含對位移量和沉降量以及傾斜度等相關數據信息進行預測與分析。例如，對沉降量進行分析：首先可以通過球差計算對監測點的沉降量和累積沉降量進行計算，并對沉降變化的過程進行曲線圖繪制。其次，在整體沉降方面。建筑物的沉降是一種較為常見的現象，也是一種難以避免的現象。當建筑局部存在不均勻沉降的問題便會對整個建筑結構帶來沉降變化。對此，可以把沉降量當做一個衡量標準，對建筑物的某個位置展開實際沉降量大小的具體分析，從而得出各位置之間的沉降量差值，通過對差值進行分析來得出沉降量是否會對建筑整體帶來安全影響。最后，對建筑物之間的沉降差進行分析。由于部分建筑物之間有著銜接體的存在，當建筑物之間的沉降差比較大時，銜接體的結構就會隨著沉降差的變大而變形，這會直接影響建筑物的使用安全。對此，可以通過監測點進行沉降量的計算，從而得出建筑物之間的沉降差。

2 監測數據權威性和安全性的保障措施

2.1 角色管理機制

在整個建筑工程項目中，會涉及許多變形監測的數據，并且監測周期也比較長，監測的相關數據信息要經過長期整理和保存，這就需要相關管理人員要加大管控力度，以免因管理不當出現數據被刪除或惡意篡改的問題。在實際工作中，管理人員就需要從管理者的角度出發，為不同用戶設置相應的操作權限與訪問權限。并且，負責編寫工程數據的工作人員在對項目數據進行整理和修改之后，還需要校核人員做好信息校核工作，通過校核確定無誤之后再提交給審核人。

2.2 數據庫備份

數據信息的保管工作是十分重要，如果因外部因素造成數據的丟失或者設備死機等問題，這不僅會影響整個工作流程的正常進行，還會造成大量的資源浪費。面對這一問題，相關工作人員就必須考慮到備份的重要性，對數據庫信息進行備份，避免因數據丟失造成巨大的損失。

2.3 監測基本方式

在實際觀測當中，需要掌握的監測方式有：①穩定。這里的穩定即是指變形觀測當中的工作基點以及基準點，要保證具有穩定的特點。在實際變形觀測中，基準點是開展觀測工作的基本依據，在每一個工程中，需要具有3 個以上的可靠基準點，保證每隔半年進行一次復測。而工作基點也是實際工作開展中能夠直接應用的依據點，需要在穩定且同觀測點具有一定的距離位置選擇。對于觀測項目較少且具有較好通視條件的建筑，則可以在不設置基點的情況下進行觀測；②固定。在該方面，需要做好控制的內容即做好設備、儀器設備的固定，同時保證觀測時間與人員的固定，保證觀測的鏡位、方法與路線具有固定特點。

2.4 監測數據處理

在實際操作中，對監測數據進行處理時，其主要方式有外部測量以及內部的監測數據。在處理監測數據時，需要對特定的步驟進行制定，保證在每個步驟中都具有準確的計算結果，避免因此影響到最終的數據處理結果。在具體處理中，需要先處理外部影響因素，以此對相關影響因素進行有效消除，在此基礎上做好內部監測數據的處理。在具體處理中，工作人員需要能夠做好水平同數值方向基線變化情況的記錄，對數據處理表完成制作，之后將處于不同觀測時間內的水平、豎直方向基線以及增量進行記錄，為后續處理對照打下基礎。最后，需要對相鄰時間段基線變化曲線圖進行繪制，以此幫助相關人員能夠對觀測當中的基線增量變化情況進行直觀的觀察。對于上述方式來說，是在實際數據分析中較為傳統的處理方式。在相關技術不斷發展的過程中，目前很多單位也通過新方式的應用處理變形監測數據，如平均間隙法、最大間隙法以及卡爾曼濾波法等。

3 監測案例

3.1 工程概況

我國某工程，其中兩棟住宅樓高度分別為76m 以及88m，且具有地下室的設置。根據實際工作要求，需要對其進行沉降監測。

3.2 觀測方案

在本次觀測工作中，觀測方案當中的主要內容有：①基準點布設。在實際監測工作中，為了對準確性進行提升，對獨立高程系統進行了應用，在周邊對2 個基準點進行設置。在首次觀測中，要通過往返觀測方式的應用觀測基準點閉合環，通過該方式對基準數據的可靠性做出保證。在觀測點設置中，需要在外墻墻體平面上部的0.5m 位置進行設置，保證觀測點的2m 范圍內不存在障礙物。同時，要保證在承重墻位置設置觀測點，以此保證其在通視條件方面能夠滿足要求。在伸縮縫、沉降縫兩側，高低建筑物以及山墻中部位置，也需要做好對應觀測點的設置。在實際觀測中，需要保證不同觀測點對一個水準閉合環進行組成，之后再同2 個基準點對閉合環進行組成，以此對基準點的穩定情況進行同時的檢驗；②儀器觀測。對于建筑沉降觀測工作來說，其對精度具有較高的要求。為了保證觀測的經準確，即需要做好測量誤差的控制。為了實現該目標，即需要在監測中做好S05 級精密水準儀的設置，同時保證所使用的水準尺受到溫度、環境的影響較小。在該工程中，對集合水準法進行了應用，嚴格按照國家三等水準要求開展工作。在具體觀測中，要先監測建筑物的2個起算基準點，保證相互間具有0.3m 以內的高度差。在觀測完成后，即需要通過嚴密方式對其進行平差計算，對不同觀測點的高程誤差以及平差后高程進行求出。

3.3 觀測點設置

為了能夠對建筑的沉降趨勢進行精確的反映，在實際設置觀測點時，即需要能夠充分聯系地基基礎以及場地情況對其進行設置。周期方面，即需要聯系建筑所在位置的地基處理情況、上部結構情況以及地質情況對變形觀測周期進行確定。在主體建筑建設到正負零時對觀測點進行布設，在對觀測點設置完成后進行觀測，以此實現對基準值的確定。地下車庫方面，即需要按照不同建筑為單元劃分，在澆筑樁基柱后對觀測點進行布置，對基準值進行確定。對于主樓，每兩層進行一次觀測，直至主體工程完成。車庫方面，按照施工以及竣工兩個時期進行觀測。施工期方面，即在完成地下室、基礎施工后所開展的觀測，可以按照相關要求以及施工進度開展工作。

3.4 觀測數據處理

在本次工作中，所應用到的數據處理方式有：①二維曲線數據處理。在本工程監測中，將獲得的數據成果進行整理，對一條雙縱軸沉降觀測點總體變化曲線進行獲得。通過該曲線即可以了解到監測點從整體上來說具有下降的趨勢。在部分點還出現了抖動以及沉陷反彈情況；②變形螺旋曲線法。在繪制變形數據曲線時，經過分析掌握了一種能夠對變形過程特性進行較好反映的曲線。當建筑荷載穩定后，即具有了逐漸減少的沉降變形量，此時變形曲線也將向著固定圓延伸。

經分析能夠發現，各點位累積沉降量的差異并不大，而且沉降速率大體相同，可見該大廈的地基處理較為穩定。在實際情況下，沉降速率會隨著時間逐漸變化，不過大體上呈直線效果，為實驗分析的便利，我們將其看作是直線進行處理。對沉降折線速率進行分析后發現，在開始動工之前，其沉降速率較大，但隨著建筑工期的加長，沉降速率有所減弱，曲線沒有出現異常離散值和中斷情況，這也就說明了觀測點的穩定、可靠，并不會出現非常大的沉降，在地鐵工程的施工階段，下沉較為平穩，沉降率能夠符合相關規范要求，地鐵工程施工并不會對大廈主體結構形成嚴重影響。

3.5 建筑變形監測周期

根據觀測周期建筑物變形監測數據分析變形結果，是建筑物安全的重要保障。在變形觀測過程中，觀測間隔時間是一個周期，需要結合建筑的特點、變形規律、工程所在地條件以及影響建筑物變形等諸多自然因素（溫度和風荷載），科學布局，合理監測。

4 結語

通過對多學科和多方法進行有機整合，并將其應用到綜合分析工作和預報工作當中，對變形監測的數據分析方法展開深入研究，可以更準確地對變形機理進行掌握，然后進一步確定變形的發展速度和方向，這對形變體的順利運營提供科學依據。結合工程實例和數據處理系統軟件，驗證了所述方法的可行性，對以后相關行業的變形監測數據處理與分析有很好的參考意義。