[发明专利]高填方机场边坡单台全站仪的自由设站变形监测方法

说明书

技术领域

本发明涉及机场建筑工程，特别是一种高填方机场边坡单台全站仪的自由设站变形监测方法。

背景技术

由于航空事业发展，空中资源越来越紧张，势必导致机场选址一定程度上“空决定地”，由于国家土地紧控政策，势必导致机场建设“上山下海”，由此机场建设不得不选择在地质不良地基上，如东南沿海的软土地基、西南西北山区高填方地基等，在这类地基上修建的机场通常称为高填方机场。东南沿海软土地基，为了满足洪水频率防洪水位设计要求，通常需要进行填方；山区高填方地基，由于山区地形波状起伏、丘川间错、沟谷纵横，必然要削山填壑，就地进行土石方平衡，形成填筑体，由于填筑体的形成破坏了自然地面的原有平衡状态，同时填筑体本身也由于多种因素发生变形，表现形式为：地基沉降，边坡位移等。

由于变形发生机理的各向异性和变形理论计算、稳定验算分析的不确定性，变形监测作为获得发生变形真实量的唯一手段，对于工程的安全性评价显得尤为重要，也是信息化、科学化施工的重要手段，一方面可以验证地基处理设计方案的合理性，另一方面可为下一步施工提供科学的依据。

现有变形监测方法按观测目的分为水平位移监测、垂直位移监测和三维监测：

水平位移监测有如下几种方法：引张线法，视准线法，激光准直法，正、倒垂线法，前方交会法和精密导线法等。垂直位移监测主要有几何水准法和流体静力水准法(连通管法)。以上各种监测方法是将变形点的水平位移和垂直位移分别施测。随着测量仪器和测量技术的发展，这个问题已经基本上得到了解决。目前已研制出能实时连续观测变形点水平位移和垂直位移的测量系统，由于这些系统测量的是变形点的三维位移值，故称为“三维位移监测系统”，按其原理和观测方法可分为GPS法、距离交会法、极坐标差分法和前方交会法。GPS(包括“一机多天线”技术)静态相对差分方法虽然可行，但信号受高边坡影响严重，同时仪器价格昂贵，针对单一项目成本投入过大，在网中布设多点条件下，观测效率很低。距离交会法和极坐标差分法都需要专门的测量系统进行配合，整套系统费用较高。在高填方机场边坡的变形监测中，应用最为普遍的是前方交会法，该方法的误差源有：测角误差，交会角及图形结构、基线长度、外界条件的变化等。总体而言该方法劳动强度大、测量和计算过程复杂、计算精度不理想。究其根本原因是在观测过程中出现了多处人为的误差，如仪器和反射棱镜的对中误差、整平误差、仪器高测量误差、棱镜高测量误差等。

上述方法存在：观测条件所受限制较大、监测系统投入费用较高、偶然误差来源多、测量数据处理过程复杂，其监测成果通常不具有实时性。

同时，相关文献中提及的全站仪自由设站方法仅测量两个控制点，未组成控制网，存在以下问题：

(1)、控制网的布设方法缺乏图形强度因子的评估；

(2)、其初始观测平差结果中缺乏控制网的稳健性估计，未进行控制网抗粗差能力估计；

(3)、监测数据平差过程中未进行定权，应用效果不好，测量精度差，满足不了机场建设的实际需要，因此，监测方法上的改进和创新势在必行。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的就是提供一种高填方机场边坡单台全站仪的自由设站变形监测方法，可有效解决测量精度差，不能满足高填方机场边坡呈狭长、条带状、直线延伸、图形强度差的监测问题。

本发明解决的技术方案是，包括以下步骤：

1、高填方机场边坡分区

将高填方机场边坡所包含的范围由大至小分为第一、第二、第三设站所测量的矩形区域，每个矩形区域的边长为200-300m；在每一测量区域内设控制点、监测点和转点，测站的位置可自由选择，但尽量设在测量区域的中间，以使测量误差呈规律性的均匀分布；

2、测量

控制测量所得到的坐标系称为控制网坐标系，每站测量仪器三轴所形成的坐标系称为测站坐标系，测量分两步：

(1)控制测量：变形监测开始前，应建立整个监测区域的控制网，控制网建立方式为GPS自由网或经典边角网，采用空间直角坐标，对于变形监测来讲通常边长较短，不进行投影，以避免投影变形所产生的误差影响；