般常用的水平位移監(jiān)測(cè)方法有：視準(zhǔn)線法、測(cè)小角法、前方交會(huì)法、極坐標(biāo)法和反演小角法。

當(dāng)要觀測(cè)某一特定方向（譬如垂直于基坑維護(hù)體方向）的位移時(shí)，經(jīng)常采用視準(zhǔn)線法、小角度法等觀測(cè)方法。

但當(dāng)變形體附近難以找到合適的工作基點(diǎn)或需同時(shí)觀測(cè)變形體兩個(gè)方向位移時(shí)，則一般采用前方交會(huì)法。

水平位移觀測(cè)觀測(cè)實(shí)踐中利用較多的前方交會(huì)法主要有兩種：測(cè)邊前方交會(huì)法和測(cè)角前方交會(huì)法。

另外還有極坐標(biāo)法以及一些困難條件下的水平位移觀測(cè)方法。

在非煤礦山領(lǐng)域，尾礦壩的位移監(jiān)測(cè)常用到視準(zhǔn)線法和前方交匯法，本期我們將著重介紹一下這兩種方法。

1

視準(zhǔn)線法

當(dāng)需要測(cè)定變形體某一特定方向（譬如垂直于基坑維護(hù)體方向）的位移時(shí)，常使用視準(zhǔn)線法或測(cè)小角法。

原理

如下圖所示，點(diǎn)A、B是視準(zhǔn)線的兩個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)（端點(diǎn)），1、2、3為水平位移觀測(cè)點(diǎn)。觀測(cè)時(shí)將經(jīng)緯儀置于A點(diǎn)，將儀器照準(zhǔn)B點(diǎn)，將水平制動(dòng)裝置制動(dòng)。

豎直轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)緯儀，分別轉(zhuǎn)至1、2、3 三個(gè)點(diǎn)附近，用鋼尺等工具測(cè)得水準(zhǔn)觀測(cè)點(diǎn)至A—B這條視準(zhǔn)線的距離。根據(jù)前后兩次的測(cè)量距離，得出這段時(shí)間內(nèi)水平位移量。

精度分析

由基準(zhǔn)線的設(shè)置過(guò)程可知，觀測(cè)誤差主要包括儀器測(cè)站點(diǎn)儀器對(duì)中誤差，視準(zhǔn)線照準(zhǔn)誤差，讀數(shù)照準(zhǔn)誤差，其中，影響a大的無(wú)疑是讀數(shù)照準(zhǔn)誤差。

可知，當(dāng)即準(zhǔn)線太長(zhǎng)時(shí)，目標(biāo)模糊，讀數(shù)照準(zhǔn)精度太差；且后視點(diǎn)與測(cè)點(diǎn)距離相差太遠(yuǎn)，望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦誤差較大，無(wú)疑對(duì)觀測(cè)成果有較大影響。

另外此方法還受到大氣折光等因素的影響。

優(yōu)點(diǎn)

視準(zhǔn)線觀測(cè)方法因其原理簡(jiǎn)單、方法實(shí)用、實(shí)施簡(jiǎn)便、投資較少的特點(diǎn), 在水平位移觀測(cè)中得到了廣泛應(yīng)用，并且派生出了多種多樣的觀測(cè)方法，如分段視準(zhǔn)線，終點(diǎn)設(shè)站視準(zhǔn)線等。

不足

對(duì)較長(zhǎng)的視準(zhǔn)線而言, 由于視線長(zhǎng), 使照準(zhǔn)誤差增大, 甚至可能造成照準(zhǔn)困難。當(dāng)即準(zhǔn)線太長(zhǎng)時(shí)，目標(biāo)模糊，照準(zhǔn)精度太差且后視點(diǎn)與測(cè)點(diǎn)距離相差太遠(yuǎn)，望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦誤差較大，無(wú)疑對(duì)觀測(cè)成果有較大影響。精度低，不易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)觀測(cè)，受外界條件影響較大，而且變形值（位移標(biāo)點(diǎn)的位移量）不能超出該系統(tǒng)的a大偏距值，否則無(wú)法進(jìn)行觀測(cè)。

2

前方交會(huì)法

如果變形觀測(cè)點(diǎn)散布在變形體上或者在變形體附近無(wú)合適的基準(zhǔn)點(diǎn)可供選擇時(shí)，人們常用前方交會(huì)法來(lái)進(jìn)行觀測(cè)，這時(shí)，基準(zhǔn)點(diǎn)選擇在面對(duì)變形體的遠(yuǎn)處。前方交會(huì)法主要有兩種：測(cè)邊前方交會(huì)法和測(cè)角前方交會(huì)法。

測(cè)角前方交會(huì)法

原理

如圖所示：

用經(jīng)緯儀在已知點(diǎn)A，B上測(cè)出α和β角，計(jì)算待定點(diǎn)P的坐標(biāo)。

精度分析

其前方交會(huì)點(diǎn)P的點(diǎn)位中誤差的公式為:

式中mβ為測(cè)角中誤差，ρ〞=206265，S為A，B間距離。對(duì)該式的進(jìn)一步分析表明：當(dāng)γ=90°時(shí)，點(diǎn)位中誤差不隨α,β的變化而變化。

當(dāng)γ＞90°時(shí)，對(duì)稱交會(huì)時(shí)的點(diǎn)位中誤差a小，精度a高。

當(dāng)γ＜90°時(shí)，對(duì)稱交會(huì)時(shí)點(diǎn)位中誤差a大，對(duì)精度不利。

測(cè)邊前方交會(huì)法

原理

如圖所示

P表示位移點(diǎn)，A1，A2表示工作基點(diǎn)。設(shè)A1坐標(biāo)為(X1,Y1)，A2坐標(biāo)為(X2,Y2)，P坐標(biāo)為(XP,YP)。

觀測(cè)S1，S2邊，求交會(huì)點(diǎn)P的坐標(biāo)。用測(cè)距儀在A1點(diǎn)測(cè)得A1到P點(diǎn)的平距為S1，在A2點(diǎn)測(cè)得A1到P點(diǎn)的平距為S2?；€平距S3在aa觀測(cè)后即可以將其固定。

由上圖可得：

XP=X1+AD*cosω-h*sinω

YP=Y1+AD*sinω+h*cosω

式中，AD=（s12+s32-s22）/2s3，h=√(s12-AD2)

設(shè)P點(diǎn)的位移為△XP，△YP，相應(yīng)的水平距離變化為△S1，△S2。

精度分析

設(shè)邊長(zhǎng)S1，S2的測(cè)距中誤差為ms1,ms2，則測(cè)邊交會(huì)的點(diǎn)位精度可用下式表示:

設(shè)交會(huì)邊長(zhǎng)S1，S2的觀測(cè)誤差為ms1,ms2,則m△s1=√2ms1, m△s2=√2ms2,可得位移中誤差公式如下：

位移點(diǎn)P的位移誤差

優(yōu)點(diǎn)

前方交會(huì)法相對(duì)于其他水平位移觀測(cè)的方法如視準(zhǔn)線法、小角度法等具有以下優(yōu)點(diǎn)：

① 基點(diǎn)布置有較大靈活性。前方交會(huì)法的工作基點(diǎn)一般位于面向測(cè)點(diǎn)并可以適當(dāng)遠(yuǎn)離變形體，而視準(zhǔn)線法等方法的工作基點(diǎn)必須設(shè)置在位于變形體附近并且必須基本與測(cè)點(diǎn)在同一軸線上，所以前方交會(huì)法工作基點(diǎn)的選擇更具靈活性。特別是當(dāng)變形體附近難以找到合適的工作基點(diǎn)時(shí)，前方交會(huì)法更能顯出其優(yōu)點(diǎn)。

②前方交會(huì)法能同時(shí)觀測(cè)2個(gè)方向的位移。

③觀測(cè)耗時(shí)少。當(dāng)測(cè)點(diǎn)較多，并分布在多條直線上時(shí)，前方交會(huì)法的耗時(shí)較視準(zhǔn)線等方法少。

不足

前方交會(huì)法由于受測(cè)角誤差、測(cè)邊誤差、交會(huì)角及圖形結(jié)構(gòu)、基線長(zhǎng)度、外界條件的變化等因素影響，精度較低。

另外，其觀測(cè)工作量較大，計(jì)算過(guò)程較復(fù)雜，故不單獨(dú)使用，而是常作為備用手段或配合其他方法使用。

特別的，對(duì)于邊長(zhǎng)交會(huì)法，由于測(cè)距儀的測(cè)距精度包含固定誤差和比例誤差，當(dāng)距離增加時(shí)其誤差也會(huì)增大。

在選擇工作基點(diǎn)時(shí)，除要滿足通視和工作基點(diǎn)的穩(wěn)定性外，還必須考慮工作基點(diǎn)與測(cè)點(diǎn)間的視距不要過(guò)長(zhǎng)。

耀杰建設(shè)-礦山工程全方位服務(wù)者