变形监测数据处理与分析方法探讨

周新地

（湖南城市学院，湖南益阳 413000）

在变形监测中，变形指的是当物体在某种外力的作用下，物体会发生形状和位置的变化现象。而变形监测工作的主要目的是通过获取监测数据，并对监测数据展开分析，通过分析找到发生变形的原因，并做好预测工作。

1 建筑工程变形分析

1.1 基准点稳定分析

变形监测网的稳定性会直接影响监测数据质量和变形分析结果的可靠性，对此在展开稳定性分析工作时，就需要在控制网保持稳定运行的状态下开展。由此可见，对基准点的稳定性进行分析是十分重要的。

1.2 秩亏自由网平差

建筑工程项目对变形监测结果的精准度有着很高的要求，再加上周边控制点很容易受外部环境因素的影响，很难对控制点的稳定性进行预判。面对这一问题，就需要在处理测量结果时，不需要事先把已知数据给出，紧接着在平差计算的过程采用自由网平差法进行数据处理，也就是不具有已知数据的秩亏自由网平差，运用这一处理方法能够替代最小范数的条件。

1.3 建筑工程变形分析

在变形监测工作当中，对变形量展开计算和分析是重要的数据处理工作，这一工作包含对位移量和沉降量以及倾斜度等相关数据信息进行预测与分析。例如，对沉降量进行分析：首先可以通过球差计算对监测点的沉降量和累积沉降量进行计算，并对沉降变化的过程进行曲线图绘制。其次，在整体沉降方面。建筑物的沉降是一种较为常见的现象，也是一种难以避免的现象。当建筑局部存在不均匀沉降的问题便会对整个建筑结构带来沉降变化。对此，可以把沉降量当做一个衡量标准，对建筑物的某个位置展开实际沉降量大小的具体分析，从而得出各位置之间的沉降量差值，通过对差值进行分析来得出沉降量是否会对建筑整体带来安全影响。最后，对建筑物之间的沉降差进行分析。由于部分建筑物之间有着衔接体的存在，当建筑物之间的沉降差比较大时，衔接体的结构就会随着沉降差的变大而变形，这会直接影响建筑物的使用安全。对此，可以通过监测点进行沉降量的计算，从而得出建筑物之间的沉降差。

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

在整个建筑工程项目中，会涉及许多变形监测的数据，并且监测周期也比较长，监测的相关数据信息要经过长期整理和保存，这就需要相关管理人员要加大管控力度，以免因管理不当出现数据被删除或恶意篡改的问题。在实际工作中，管理人员就需要从管理者的角度出发，为不同用户设置相应的操作权限与访问权限。并且，负责编写工程数据的工作人员在对项目数据进行整理和修改之后，还需要校核人员做好信息校核工作，通过校核确定无误之后再提交给审核人。

2.2 数据库备份

数据信息的保管工作是十分重要，如果因外部因素造成数据的丢失或者设备死机等问题，这不仅会影响整个工作流程的正常进行，还会造成大量的资源浪费。面对这一问题，相关工作人员就必须考虑到备份的重要性，对数据库信息进行备份，避免因数据丢失造成巨大的损失。

2.3 监测基本方式

在实际观测当中，需要掌握的监测方式有：①稳定。这里的稳定即是指变形观测当中的工作基点以及基准点，要保证具有稳定的特点。在实际变形观测中，基准点是开展观测工作的基本依据，在每一个工程中，需要具有3 个以上的可靠基准点，保证每隔半年进行一次复测。而工作基点也是实际工作开展中能够直接应用的依据点，需要在稳定且同观测点具有一定的距离位置选择。对于观测项目较少且具有较好通视条件的建筑，则可以在不设置基点的情况下进行观测；②固定。在该方面，需要做好控制的内容即做好设备、仪器设备的固定，同时保证观测时间与人员的固定，保证观测的镜位、方法与路线具有固定特点。

2.4 监测数据处理

在实际操作中，对监测数据进行处理时，其主要方式有外部测量以及内部的监测数据。在处理监测数据时，需要对特定的步骤进行制定，保证在每个步骤中都具有准确的计算结果，避免因此影响到最终的数据处理结果。在具体处理中，需要先处理外部影响因素，以此对相关影响因素进行有效消除，在此基础上做好内部监测数据的处理。在具体处理中，工作人员需要能够做好水平同数值方向基线变化情况的记录，对数据处理表完成制作，之后将处于不同观测时间内的水平、竖直方向基线以及增量进行记录，为后续处理对照打下基础。最后，需要对相邻时间段基线变化曲线图进行绘制，以此帮助相关人员能够对观测当中的基线增量变化情况进行直观的观察。对于上述方式来说，是在实际数据分析中较为传统的处理方式。在相关技术不断发展的过程中，目前很多单位也通过新方式的应用处理变形监测数据，如平均间隙法、最大间隙法以及卡尔曼滤波法等。

3 监测案例

3.1 工程概况

我国某工程，其中两栋住宅楼高度分别为76m 以及88m，且具有地下室的设置。根据实际工作要求，需要对其进行沉降监测。

3.2 观测方案

在本次观测工作中，观测方案当中的主要内容有：①基准点布设。在实际监测工作中，为了对准确性进行提升，对独立高程系统进行了应用，在周边对2 个基准点进行设置。在首次观测中，要通过往返观测方式的应用观测基准点闭合环，通过该方式对基准数据的可靠性做出保证。在观测点设置中，需要在外墙墙体平面上部的0.5m 位置进行设置，保证观测点的2m 范围内不存在障碍物。同时，要保证在承重墙位置设置观测点，以此保证其在通视条件方面能够满足要求。在伸缩缝、沉降缝两侧，高低建筑物以及山墙中部位置，也需要做好对应观测点的设置。在实际观测中，需要保证不同观测点对一个水准闭合环进行组成，之后再同2 个基准点对闭合环进行组成，以此对基准点的稳定情况进行同时的检验；②仪器观测。对于建筑沉降观测工作来说，其对精度具有较高的要求。为了保证观测的经准确，即需要做好测量误差的控制。为了实现该目标，即需要在监测中做好S05 级精密水准仪的设置，同时保证所使用的水准尺受到温度、环境的影响较小。在该工程中，对集合水准法进行了应用，严格按照国家三等水准要求开展工作。在具体观测中，要先监测建筑物的2个起算基准点，保证相互间具有0.3m 以内的高度差。在观测完成后，即需要通过严密方式对其进行平差计算，对不同观测点的高程误差以及平差后高程进行求出。

3.3 观测点设置

为了能够对建筑的沉降趋势进行精确的反映，在实际设置观测点时，即需要能够充分联系地基基础以及场地情况对其进行设置。周期方面，即需要联系建筑所在位置的地基处理情况、上部结构情况以及地质情况对变形观测周期进行确定。在主体建筑建设到正负零时对观测点进行布设，在对观测点设置完成后进行观测，以此实现对基准值的确定。地下车库方面，即需要按照不同建筑为单元划分，在浇筑桩基柱后对观测点进行布置，对基准值进行确定。对于主楼，每两层进行一次观测，直至主体工程完成。车库方面，按照施工以及竣工两个时期进行观测。施工期方面，即在完成地下室、基础施工后所开展的观测，可以按照相关要求以及施工进度开展工作。

3.4 观测数据处理

在本次工作中，所应用到的数据处理方式有：①二维曲线数据处理。在本工程监测中，将获得的数据成果进行整理，对一条双纵轴沉降观测点总体变化曲线进行获得。通过该曲线即可以了解到监测点从整体上来说具有下降的趋势。在部分点还出现了抖动以及沉陷反弹情况；②变形螺旋曲线法。在绘制变形数据曲线时，经过分析掌握了一种能够对变形过程特性进行较好反映的曲线。当建筑荷载稳定后，即具有了逐渐减少的沉降变形量，此时变形曲线也将向着固定圆延伸。

经分析能够发现，各点位累积沉降量的差异并不大，而且沉降速率大体相同，可见该大厦的地基处理较为稳定。在实际情况下，沉降速率会随着时间逐渐变化，不过大体上呈直线效果，为实验分析的便利，我们将其看作是直线进行处理。对沉降折线速率进行分析后发现，在开始动工之前，其沉降速率较大，但随着建筑工期的加长，沉降速率有所减弱，曲线没有出现异常离散值和中断情况，这也就说明了观测点的稳定、可靠，并不会出现非常大的沉降，在地铁工程的施工阶段，下沉较为平稳，沉降率能够符合相关规范要求，地铁工程施工并不会对大厦主体结构形成严重影响。

3.5 建筑变形监测周期

根据观测周期建筑物变形监测数据分析变形结果，是建筑物安全的重要保障。在变形观测过程中，观测间隔时间是一个周期，需要结合建筑的特点、变形规律、工程所在地条件以及影响建筑物变形等诸多自然因素（温度和风荷载），科学布局，合理监测。

4 结语

通过对多学科和多方法进行有机整合，并将其应用到综合分析工作和预报工作当中，对变形监测的数据分析方法展开深入研究，可以更准确地对变形机理进行掌握，然后进一步确定变形的发展速度和方向，这对形变体的顺利运营提供科学依据。结合工程实例和数据处理系统软件，验证了所述方法的可行性，对以后相关行业的变形监测数据处理与分析有很好的参考意义。