变形监测数据处理与分析方法探讨

变形监测数据处理与分析方法探讨

张立锋

445221198010141233 广东广州 510670

摘要：建筑物变形数据的检测,属于确保护工程建设性的重要础性工作,而变形监测数据的分析和处理直接关系到建筑物的稳定性,也是影响工程建设中各项决策的制定，因此，在工程实施中，必须重视建筑变形监测工作，避免由于监测不到位而影响周围建设的实施。基于此，本文主要对变形监测数据处理与分析进行了分析和研究，希望对有关从业者有所帮助。

关键词：变形监测数据；处理；分析

中图分类号：D 842     文献标识码：A

引言

随着现代信息技术的广泛应用，建筑物变形监测技术也在不断的完善和更新，而地面测量传统技术（经纬仪、全站仪等）被测量机器人、地面三维激光扫描锁取代，从而实现了智能化目标。近年来，在不断研究新技术和新仪器、设备的同时，也加大了对建筑物变形监测方法的研究。在工程建设中，只有保证监测数据的准确性才能保证工程给社会带来更大的经济效益，提高人民的生活质量。

1、建筑变形监测数据的处理和分析

在建筑变形监测数据处理方法有两种：数据内部监测是一种，另外一种就是外部监测数据处理。在变形监测数据处理时，必须制定合理的处理方法，确保每一步的计算都是准确无误，如果数据不准确就会对处理结果产生重大影响。在处理数据时，可以通过处理监测数据来处理内部监测数据，消除相关影响因素。在实际过程中，我们还要记录水平和竖直基线的变化，并根据变化情况创建一个数据处理表。然后记录不同观测时间原始的竖直和水平基线与增量的变化，以便在处理时进行前后对照。最后，创建一个相邻时期的基线变化图，使参与者可以更直观地观察到每个过程中基线增加的变化。虽然上述分析方法是一种比较常规的数据分析方法，但是现在很多单位都在不断的引进新方法对建筑沉降进行监测（例如最大间隙法和平均间隙法）。在一些工作场所，卡尔曼滤波方法也是最常用的方法。卡尔曼滤波方法中最重要的部分是状态估计，它可以通过对随机观测数据量的定量估计来估计建筑物的变形，从而保证结构的稳定性。

2、监测数据权威性和安全性的保障措施

2.1、角色管理机制

与其他工程相比，建筑工程变形监测数据比较多，且监测过程比较长，得的相关数据需要长期存储，因此要对监测数据进行，避免数据篡改和删除问题的出现。在工作实践中，从管理的角度出发，可以对用户进行角色划分，并根据每个角色中的人员和工作内容设置操作权限和访问权限。其中，项目数据编辑人员主负责项目的新建和修改，而校对工作主要由校核人员进行，在确认无误传递给审核人员。

2.2、数据库备份

在许多智能技术应用中，如果出现数据丢失或丢失时间较长的问题，就会需要大量的人力来恢复数据，如果严重，就会导致数据无法恢复，或者影响工作无法继续进行。为了避免这一问题的出现，就会对数据库进行备份，以防止数据丢失。为了保证变形监测数据的安全性和完整性，可以通过c# Winfrom编程对SQL数据库进行定期的备份，从而保证数据完整性，同时避免在工作时出现关机不当、断电、病毒感染等情况下，防止数据丢失问题。“BACKUP DATABASE数据库名TO DISK备份路径”该命令是将数据库中的数据导出在文件中。在导出数据库的过程中，还可以根据不通的情况添加适当的参数。在工作中，当数据库中的数据丢失或设备因外部因素而出现故障时，轻则会消耗大量资源对数据进行回复，重则会导致数据无法修复。为此，在实际工作中需要备份数据库，以避免数据丢失和损坏，而影响工作的正常进行。

3、建筑工程变形分析

3.1、基准点稳定分析

监测数据的质量和变形分析的可靠性与变形监测网的稳定性有直接关系，所以对控制网的稳定性进行了分析对于变形监测具有重要意义。因此，对参考点的稳定性分析是处理变形监测数据时不可忽视的重要环节。本文的稳定性分析算法分为三个步骤。首先通过秩损失的自由网络阶差得到控制点的两级阶差坐标，然后采用平均间隙法和单点检查法确定各控制点是否稳定。

3.2、秩亏自由网平差

在工程建设中，由于对建筑物沉降具有严格的要求，并且会受到周边各个施工的影响（比如，临近地铁、市政工程等等），无法对变形监测点稳定性进行有效控制，所以在基准网变形监测各周期的测量成果进行处理时，不能给出准确数，在计算平差时，不能采用准确数据的自由网平差方法，而是用基准条件对最小范数条件进行代替，进而被称为秩亏自由网平差。

3、建筑变形分析

在变形监测过程中，变形量的计算和分析是数据处理的核心（其中包括挠度、倾斜、沉降量、位移量等的数据预测和分析）。例如，在变形监测中对沉降量的预测：首先,沉降监测点，通过计算求差得出：沉降量和累积沉降量，从而会出过程变化曲线图；其次，对建筑整体沉降分析，沉降是建筑物比较常见的一种现象，同时也是建筑物中不可避免的。建筑物结构的稳定性是评估建筑物整体稳固的主要特征之一，建筑物如果出现不均匀沉降就会影响工程的整体结构的变化。另外，要衡量建筑物的实际沉降量和各个位置沉降量之间的差值是否会影响建筑结构的变化，就要以沉降量作为参考依据对整体沉降进行计算和分析；第三，建筑物间沉降差异分析

[1]。有些建筑物通过商铺存在衔接，如果建筑物之间的沉降差增大时，连接结构就会发生变形，从而给工程带来不安全隐患。因此，在建筑物沉降量计算后，必须对建筑物沉降差进行计算和分析；第四，变形螺旋曲线法。在对变形数据绘制曲线过程中，通过分析发现了一种更能反映变形过程特征的曲线，由于这条曲线的形状类似于数学中函数的螺旋形，故将其命名为变形螺旋曲线。这条曲线的美妙之处在于它反映了建筑物变形的整体过程。随着建筑物荷载的逐渐增大，沉降变形量不断增大，此时的变形曲线会以更大的角度向内圆收缩;随着建筑物荷载进入稳定阶段，沉降变形逐渐减小，然后，变形曲线沿着一个恒定的圆周延伸

建筑物施工变形监测实例:建筑物的地基土为软土，需要在建筑物附近修建地铁，为了保证其整体安全，需要在地铁施工期间对建筑物主体结构的下沉进行监测。实现了乐州市不均匀沉积条件的预警形成。在变形监测中，共设置22个监测点，对其中5个监测点进行分析。现场监测结果如图1所示。在监测沉降数据时，必须对基准点的沉降状况进行单独测定分析，以保证相关数据的准确性。之后对各点进行稳定性验证，去掉差异性较大的离散点，得到稳定点作为监测参考点。分析结果表明，监测位置点的沉降量差异不大，沉降速度基本一致，说明该建筑地基沉降相对稳定。在实际监测中可以发现，沉降速度随时间变化呈直线型，因此为了便于实验和分析，在实际施工中被视为直线进行处理。对沉降折叠速率的分析表明，施工前沉降速率较大，但随着工期的延长，虽然沉降速率在慢慢减弱，但曲线没有出现异常离散值和中断，这说明观测点是稳定的，沉降率能够满足有关规定的要求，从而表明地铁工程的建设不会对建筑物主体结构产生很大的影响。

图１　１－５号点累积沉降量

结束语

从专业知识的方面来看，相关人员不仅要对变形监测的知识有整体的了解，而且还要更进一步的去深入和了解，其中包括变形监测的概念、目的、特点和变形观测，对变形监测的相关概念及其作用的意义需要得到全面的掌握和认识，另外，在变形监测过程中，必须重视观测点的选择与观测点的布置，从而保证变形监测的有效性。

参考文献：

[1]卫建东.现代变形监测技术的发展现状与展望[J].测绘科学,2007(06):10-13+204.