提高沉降观测精度方法

第29卷第2期

2006年4月鞍山科技大学学报JournalofAnshanUniversityofScienceandTechnologyVol.29No.2Apr.,2006

提高沉降观测精度方法

宁殿民1,余　钢2,李文宾1,张　鹏1

(1.鞍山科技大学土木与交通工程学院,辽宁鞍山　114044;2.鞍山市城乡规划设计院,辽宁鞍山　114001)

摘　要:结合生产科研项目的实施,阐述了沉降观测作业仪器的选择与检验、沉降点与基点保护等问题。分析了视准轴误差、水准尺立尺误差等对观测成果的影响及规律,、外界条件影响及观测误差的基本方法,从而有效提高了外业沉降观测精度。

关键词:沉降观测;误差;精密水准仪;精密水准尺

中图分类号:TU196　文献标识码:A　(203

　　建(构),特别,城市建设中大型的高层建筑物、大跨度的工商业建筑、,都需要进行沉降变形测量。这种变形在一定范围内时,可认为是正常现象,但如果超出了规定限度,则将影响建筑物的正常使用,严重时甚至会危及其安全。在外业测量中由于受工程施工、外业观测方法及采取的相关措施不到位等因素的影响,导致外业观测精度低误差大,轻者返工重测,重者不能准确反映其沉降量,埋下安全隐患。测量误差主要来源仪器误差、观测误差与外界条件的影响。本文重点阐述了用精密水准测量提高外业沉降观测精度的几种方法与措施。1　水准仪与水准尺的选择与检验

111　水准仪与水准尺的选择

　　沉降水准测量不同于一般的水准测量,其精度要求较高。由于建筑物在正常情况下沉降量均很小,如果精度观测不高就不能反映沉降的规律。所以,在进行沉降观测时要根据预计的沉降量及测量精度确定出沉降测量的等级及与之相适应外业观测的水准仪与水准尺,同时要避免两种错误倾向,一是为了追求高精度随意提高外业观测等级及仪器标准,这样不仅增加了外业观测难度,同时也增加了测量成本。另外要避免不负责任地使用达不到规定测量等级及精度要求的水准仪与水准尺,造成不能准确反映其沉降量,埋下安全隐患。对于重点工程或带有科研任务的沉降测量一般采用国家一、二级高精度水准测量,其相应的技术指标及参考使用的水准仪与水准尺见表1。

表1　一、二级精密水准测量技术指标及参考使用的水准仪与水准尺

Tab.1　ⅠandⅡlevelsofpreciselevelssurvey’stechnicalspecificationandkindoflevelandstaffforreferance

观测等级

一级

(高精度观测)适用范围重要工程或科研

一般工程

或科研中误差,Δm/mm±012等级S05水准仪型号蔡司004威特N3北测S1蔡司007望远镜倍率44424032) (2mm)水准管格值/(″10101010-1水准尺线条式因瓦水准尺线条式因瓦水准尺备注有条件可使用与其等级、精度相应的电子水准仪及水准尺二级(中精度观测)±015S1

收稿日期:2005204208。

作者简介:宁殿民(1963-),男,内蒙古赤峰人,讲师。

第2期　　　　　　　　　　　宁殿民,等:提高沉降观测精度方法 179 112　水准仪与水准尺的检验

当外业观测的水准仪与水准尺选定后,在外业观测前必须在有鉴定资质的单位对水准仪与水准尺进行检验。水准仪检验的主要项目有:圆水准器安置正确性的检验、符合水准器的符合精度的检验(非自动安平水准仪)、光学测微器效用正确性和分划值的测定、i角与交叉角的检验,对于自动安平水准仪

)需进行校正。水准尺检验的还要进行双摆位摆差及稳定性的测定等,检验时对超限的项目(如i>15″

主要项目有:水准标尺上圆水准器安置正确性的检验与校正、水准标尺分划面弯曲差的测定、水准标尺分划线每米分划间隔真长的测定、水准标尺分划线分米分划误差的测定、一对水准标尺零点差及基、辅分划读数差常数的测定,对于新购进的水准尺还需进行标尺中轴线与标尺底面垂直性等项目的检验,检验时对超限的项目(如每米分划间隔真长偏差大于0102mm),当超限量较大(如每米分划间隔真长偏差大于011mm)不能用于作业,。如果对水准仪、水准尺不经任何的检验与校正便用于作业,。2　视准轴与水准轴不平行的误差

211　i　　i,虽然经过i角的检验校正,但不可能完全消除,要。因此,当水准气泡居

中时,,使水准尺上的读数产生误

差,并且与视距成正比。如图1,SF与SB为前后视距,由

于存在i角并假设i角不变情况下,在前后视水准标尺上

的读数误差分别为

ΔF=i″ΔB=i″SF　　　SBρρ″″

对高差的误差影响为

δ=i″(SF-SB)ρ″

对于两点之间一个测段的高差总和的误差影响为(1)图1　i角误差的影响(2)Fig.1　Influencesofi(3)ρ″

　　由此可看出,在i角保持不变的情况下,如果一个测站上的前、后视距相等或一个测段的前、后视距总和相等,则在观测中由于i角的误差影响可以得到消除。但在实际作业中,要求前、后视距完全相等是困难的。所以,必须将前、后视距误差及前、后视距累计误差控制在误差允许范围内。设i=15″,要求δ对高差的影响可以忽略不计的程度。如δ=011mm,那么前、后视距差允许值为

(SF-SB)≤δρ(4)″/i″≈114mδ=i″(∑SF-∑∑SB)　　顾及外业其他因素的影响,规范规定,对于二等水准测量来说,(SF-SB)≤1m,(∑SF-∑SB)≤3m。这就要求测量人员在外业观测中要严格执行规范规定,使前后视距之差与前后视距累计差满足限差要求,从而才能减弱由i角误差对外业测量的影响。另外,在观测过程中应定期(2-3个月)对i角检验与校正维修,以使仪器设备完好。

212　温度变化对i角的影响及减弱措施

21211　温度变化对i角的影响　　精密水准仪的水准管框架是同望远镜筒固定在一起的。由于受外界温度变化影响,使水准仪各部件之间会产生不同程度的膨胀或收缩,而引起i角的变化。完全避免i角的变化是不可能的,但仪器受热的部位不同对i角的影响也显著不同。当太阳射向物镜和目镜时影响最大,旁射侧面时影响较小。温度变化对i角的影响比较复杂,实验结果表明,当仪器周围温度均匀地每变化1℃时,i角变化有时可达1″-2″。这就直接影响到了外业观测精度。

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21212　减弱措施　　(1)在较短时间内,如果i角受温度影响与时间成比例地均匀变化,则可以采取改变观测程序的方法来减弱这种误差的影响。观测程序为:奇数测站采用“后(基)-前(基)-前(辅)-后(辅)”;偶数测站采用“前(基)-后(基)-后(辅)-前(辅)”。(2)避免日光直接照射仪器,有阳光时必须打伞观测。(3)在观测前应将仪器预先从箱中取出(一般30min左右)使仪器与周围空气温度一致再进行观测。(4)在外业观测过程中从空气温度较低转到温度较高处时,应使仪器与较高处空气温度一致再观测(一般需要30min左右)。

另外,在外业观测中还受风力的影响,虽然不能改变i角误差大小,但直接影响仪器气泡居中精度,造成视准轴不水平,同样会带来较大的测量误差。所以,如果风力较大,使气泡很难居中或成像跳动,应停止外业观测,否则应在仪器与水准尺处设置挡风设施。

3　水准尺竖立不直的误差及减弱措施

　　水准尺经检验校正合格后,便可实际作业。,影响水准测量的读数精度增大。如图2设尺子的倾斜角γ,α′,-

α=α(1-cosγ),可见Δγ的大小有′

,如果设α′=2m,当尺子

倾斜大约2°时,1mm的读数误差,因此作业时努

力使水准尺保持竖直位置是很重要的。在沉降观测时,沉降

观测点一般都设置在承重柱或墙体上。而圆水准器一般都安

置在精密水准尺的背面。这样,在对沉 …… 此处隐藏：4360字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……