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经静力水准装置及其在沉降观测试验中的数据分析

来源:拿度科技 浏览量: 时间:2023-02-16 13:28

  

经静力水准装置及其在沉降观测试验中的数据分析
作者:陈茂棋




       此静力水准装骰的研制和试验工作是由建设部综合勘察院负责,福建省建筑设计院参加配合试验。在软土地区的沉降观测初步试验,已由福建省建筑设计院许秉钦同志撰写了论文*。本文取该文的部分观测数据加以处理分析。本装置的研制,自1980年以来,先后有三种。后两种装置的结构是在原装置基础上经实地测试总结分析后改进而成的。因篇幅有限,本文只对其中一种装萱作介绍分析。
一、装置的基本结构
       总结第一次装置的优缺点,减少了液体运动,采取液体静态观测,用数理统计方法,对温差所引起的系统误差作了改正。
       通管是用6分自来水管接成,连通管事先埋设在楼房地梁中间,观测头探针装在水面上部 , 避免于分尺生锈污染水质和于分尺旋转不灵,观测头除照明、吹气管外增设测水温的温度计。
       观测头系统的全部结构 , 如 图2所示。观测时首先接上干电池电源,使液体罐内有足够亮度,如玻璃窗内水蒸气过多,影响观测读数时,可用吹气管把水蒸气洗去,待水面稳定后,旋转千分尺使探针刚好切在水面,此时探针呈现正倒影象。在千分尺上可估读至1/1000毫米,重复操作两次取平均值为一 次的观测值,同时读取水温,取至1/ 10度。
       观测头是按可变篮程式设计的,当观测头水位不足千分尺最大读数时,可提升观测头高度改变蜇程 , 但在改变蜇程前必须测出被改变扯程的观测头与邻近 一 点观测头的高差,以便计算出本点高差的加常数。
二、温度改正数计算
       影响流体静力水位的精度因素很多,解决这些问题比较复杂 , 我们努力创造条件、力所能及地避免或减少不良因素的产生 ,这时仅考虑静力液体温度变化所带来的系统误差的 一 项改正。为此按现场实际情况布设试验场: 观测头垂直距连通管的长管一米多,为了得到向阳背阳温差较大数据 , 楼房的南北向均布设观测点。同时为了得到内外符合精度,在同 一 地基基础上布设了以静力水淮观测头沉降标志和以精密水淮观测的埋设在墙基础内用钢筋弯勾制成的沉降标志,两种标志平面位置仅隔2-3厘米。
(1)试验数据的获取及原始数据计算
       为获取较满意的数据 , 我们在施工底层阶段,亦即沉降不明显的时候进行试验。现场楼房北面设立14个观测点(精密水准7个,静力水准7个),南面设立10个观测点(精密水淮5个,静力水准5个)。连续观测两天,静力水准每一 小时各观测一 次,每次读数二次,取平均值,并记录液体温度 , 共计获取液面高度和液体的温度各576个。从温度记录中发现中午楼房南北面观测点的温差很大, 最大达g c。晚间10时至翌日7时,温差较小,仅 1 a·左右。
       温差大的2-10号点观测两天的高差:82年9月19日12时为6168.73毫米;第二天的5时为6173.14亳米。相差4.41毫米。而2-10号点的9月20日1时与5时,其温差小,故高差之差,仅为0.04亳米。
       这说明:静力水准在气温没有什么变化的时候,观测精度相当高,而在气温变化显著时,观测误差可能达到几毫米。显然仅取观测原始数据计算高差,精度是很差的。
静力水准仪
(2)试验数据处理
        静力水准观测头与精密水淮沉降点的现场布设相互关系。分别为第 i个静力水淮观测头读数0值对第一个静力水准观测头读数0值之差及其估值。
       A为止至第一个静力水准观头0值的高度,A为常数, 可设为 0 。
        取得静力水准观测数据后 , 归算至相应的精密水准沉降点面上。归算分两部分: 一 是取决千 i 点温度与第一 点温度之差,二是取决千i点观测头千分尺0刻划与第一点观测头千分尺0刻划之差。每一静力水准观测头相对于第 一 个静力水准观测头的观测值,均需列出上面类型的方程组。
3.精度分析
a、静力水准经过温差改正后的成果与当日精密水准观测成果较差中误差计算
例: 82年9月19日由精密水准测得2号沉降点高程为H2= 6193. 34mm计算静力水准高差归算到2号沉降点高程,取82年9月19日8时至20日7时统计结果得较差中误差。
b、静力水准经过温差改正后内部符合精度
有利时间: (气温比较稳定即本例晚22时至翌日7时)
一般时间: (包括不利时间、气温不稳定,即本例8时至21时)
c、举典型实例说明温差改正的作用
       用原始观测值计算高差,用温差改正后高差,以及用精密水淮测得高差,取1982年9月两天的三种成果列如表3 (2号点至10号点高差)。
根据以上精度分析,可以说明:
a、静力水淮观测,在条件好的情况下,观测精度约在百分之几亳米。
b、观测头间的温差大时,不能用静力水准作沉降观测;温差不大时,经温度改正后,精度有所提高,但也只能达到十分之几亳米。
c、精密水准测抵,在施工期中条件较差的情况下观测精度也只能达到十分之几亳米。
三、静力水准装置应用千福州软土地基建筑物沉降观测的精度估计
       观测试验的情况及对观测精度进行评价由福建省建筑设计院许秉钦工程师另文撰写。文中的仪器设备、操作和计算方法,均按本文前面说过的进行,在操作中并总结试验中经验,即利用有利时间进行观测,共历半年时间,每10天左右观测一次,每次间隔1-2小时独立地观测2-3测回,每测回读取两个数取平均值,按式(1)计算沉降点高程。这里只对该论文所提供的观测数据作观测精度估计的补充。
       施工中的沉降观测,基本上是处在动态情况进行的。本测区建筑物沉降量约为0.5毫米/天, 最大差异沉降约为0.1毫米/天,一般一 天差异沉降都在百分之几亳米以内。
       在这种情况下如何评定观测精度,我们采用综合统计估计中误差的方法设静力水准在条件良好情况下进行观测是等精度的,观测值的母体中误差为 。
       这初步说明静力水准在良好条件(外界影响极少)下进行观测,精度是很高的。这种静力水淮装骰,经过将近半年时间的实践,也发现一 些问题,主要是仪器装登在室外(室内影响用户有效面积使用)影响用户美观装饰环境,其次是尚存在着装置笨重,以及靠人工读数不甚准确和温度对观测成果的影响等等。




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