时间：2023-10-09 07:18:26
关键词：海上风电多桩基础 大直径钢管斜桩 倾斜角度 桩基承载能力动力特性
中图分类号：TU74 文献标识码：A
1引言
海上风机基础结构主要对风机塔架起支撑作用，除了要承受结构本身的自重、风荷载以外，还需承受相当大的波浪/海冰（结冰海域）、海流等水平荷载的作用。对于海上风机基础结构承载力设计，一般结构的竖向承载力均较易满足设计要求，其水平承载力和抗拔承载力往往是设计的主要控制条件。
目前，海上风电基础结构型式主要有重力式基础、单桩基础、多桩基础、重力式基础、三脚架、导管架基础以及浮式基础等。由于桩基础具有高承载力和低沉降的特点，以上基础类型多数采用基桩作为支撑结构。
对于海上风力发电机多桩基础，一般采用斜桩型式，斜桩能将上部结构传来的水平力和弯矩转化为轴力，从而使结构受力趋于合理。目前，大量学者和专家对单桩的倾斜程度与桩基承载力关系进行了研究，而对于由斜桩组成的多桩基础应用在需要承受大弯矩的海上风机上的研究成果相对较少。本文以某海域海洋环境及地质参数作为设计条件，针对海上风电机多桩基础所采用的大直径钢管斜桩，总结和分析多桩基础现有研究成果，采用同济启明星软件FDOW（自主开发）对不同倾斜率情况下的斜桩进行基础结构承载力计算，得出多桩基础桩基倾斜率对基础承载力的影响；同时建立桩基--承台--塔筒--风机整体模型，对不同倾斜率情况下整体结构动力模态进行分析，得到斜桩斜率与整体动力特性关系，为类似工程设计提供指导。
2桩土相互作用规律
轴向荷载作用下土对桩的作用力主要有桩侧摩阻力和桩端的端阻力，倾斜桩的桩土水平相互作用规律是关于外部荷载作用下，桩和周边土体应力协调变化、桩荷载传递和变形机理的规律，至今还未形成有效理论，也一直是倾斜桩在工程设计和安全评价上的难点。参考国内外规范，目前桩土相互作用所采用的设计方法主要有m法、N-L法、P-Y曲线法三种：m法为一种线弹性地基反力法，假定土体的抗力系数随着深度而线性增加，底面处为0；N-L法为通过试桩试验资料和研究提出的一种非线性计算方法，体现了桩、土的非线性作用，但该方法只能用于弹性桩的计算；P-Y曲线法是复合地基反力法的一种，假定泥面下桩身的变形与作用在桩上的土抗力呈非线性关系，桩在泥面以下的内力和变形可采用P-Y曲线的无量纲迭代法或有限差分法进行计算，该方法在国内桩基规范、国内外石油平台设计规范以及国外海上风电设计规范等中进行了详细论述，FDOW软件能够根据用户要求选择采用m法或者P-Y曲线法。文中分析计算时对桩土作用采用P-Y曲线法。
3计算分析
3.1 计算资料
计算采用某海域海洋水文参数以及海洋地质条件作为设计条件，其中海洋水文资料见下表1、表2所示，考虑到桩倾斜程度不同影响桩在各土层的分布长度，不同土层其具体参数存在差异，为排除此干扰因素，故将整个地质参数定义为同一土层，对桩基倾斜度与桩承载力关系进行分析。土层具体参数见表3。
基础计算风机选用某厂家3叶片 3MW机组，具体荷载资料见表4所示。风机塔筒具体参数见表5，且风电机组转动1P频率范围0.116~0.255Hz，叶片转动的3P频率范围为0.348~0.765 Hz。
表1设计水位值
表2设计要素
表3土层参数
表机荷载资料参数（不含安全系数）
表5风机塔筒资料参数（自下向上）
多桩承台基础设计采用圆形结构形式，承台底部直径14.0m，顶面直径12.2m，承台总厚度为5.0m（其中底部圆柱段高度3.0m，圆台段高度2.0m），顶部高程+12.50m（国家85高程）。基桩8根直径1.5m的钢管桩，均匀布置在承台底面处，布桩半径为5.2m，具体示意见图1。
图1基础体型及各设计水位示意图（水位值为国家85高程）
3.2 计算软件介绍
本次分析计算采用西北院与同济大学联合自主开发的海上风电机组基础设计软件--FDOW软件。FDOW软件为一款专门用于海上风电机组基础工程领域中结构和地基基础设计与计算分析的工程商业软件。该软件以国内外海上风电基础结构设计以及海洋工程结构物设计相关规程规范为依据编制而成，同时对软件计算结果采用理论解析解答、多种商业软件计算对比（ANSYS、ABAQUS等软件）、网络在线计算以及自编程序计算等进行验证对比分析，对软件结果的可靠性、正确性与合理性进行了验证。通过验证分析，表明该软件对于海上风电机组基础结构设计计算分析具有较高的可靠性和合理性。
3.3 计算结果分析
3.3.1 斜桩倾斜角度与基础承载力关系分析
在基础承受风机荷载以及海洋环境荷载情况下，对不同基桩倾斜率，基础承载力及基础变形情况进行分析，选取基础桩基中最不利工程桩情况作为对象分析，得到下图2~图5桩承载力与斜桩倾斜角度关系曲线。
图2桩竖向承载力与倾斜角度关系曲线图3桩抗拔承载力与倾斜角度关系曲线
图4基础竖向位移与倾斜角度关系曲线图5基础水平位移与倾斜角度关系曲线
从图2所示曲线可以看出，桩倾斜角度在0~12°范围内，对于承受竖向荷载的基桩的正常使用没有明显影响，随着角度改变其竖向承载力值变化较小；当倾斜角度大于12°时，随着角度的增大，桩竖向承载能力明显降低。
图3所示曲线表明桩的倾斜角度在不大于12°时，对其抗拔承载力影响不大；当倾斜角度大于12°后，随着角度的变大，其抗拔承载能力明显下降。
图4所示曲线说明在基桩倾斜角度小于12°的情况下，基础沉降基本保持不变，当倾斜角度超过12°后沉降值急剧变大。
图5表明基础顶部和基础泥面处水平位移随着桩倾斜角度增大而减小，当倾斜角度增大到18°后，基础顶处水平位移呈现继续减小的趋势，而泥面处位移出现变大的趋势。
综上分析可有，多桩基础桩基倾斜角度在不大于12°时，随着基桩倾斜角度的增大，基础竖向承载力和抗拔承载力损失较小，抵抗水平变形的能力增大；当桩倾斜角度超过12°后，基础竖向承载力和抗拔承载力损失急剧增加，基础泥面抵抗水平变形的能力先出现增大的趋势，再呈现降低的趋势。这说明，一定倾斜角度的桩对于多桩基础承受竖向荷载的能力影响不大，对于基础承受水平荷载的能力有所提高；但当桩基倾斜角度超过一定的值时，基础承受竖向荷载以及水平荷载的能力都有明显的降低。
3.3.2 斜桩倾斜角度对基础动力特性的影响分析
海上风电机组所处环境特殊，叶片所受的风荷载和基础所受的波浪荷载、冰荷载等随机性大，具有较强的动力特性。风电机组上部结构和基础形成的整体结构在动力激励荷载下将使结构的受力和变形产生明显的放大效应。当激励荷载的频率接近于风电机组结构的自振频率时将使得结构产生共振，严重时危及整个结构的安全。因此在风电机组基础结构的设计中，应使得整体结构的自振频率（主要为前三阶频率）避开风电机组转动频率1P和叶片转动的频率3P（针对3叶片风电机组），同时应尽可能使结构的自振频率避开波浪的波动频率和冰激振频率。由GL风机认证规范可知，应控制整体结构频率避开风电机组转动频率不小于5%。
海上风电多桩承台基础结构斜桩的倾斜率不但影响基础结构的承载能力，同时还影响基础结构的刚度，进而对基础结构的动力特性有一定的影响。本文通过FDOW软件建立桩--承台--塔筒--风机整体模型（见图6），对整体结构在不同桩倾斜角度下进行模态分析。结构前三阶模态主要为：风机机头部分的整体偏移和混凝土承台处的偏移，具体阵型见下图7所示。
图6 基础整体模型图7 海上风电多桩基础整体结构模态（前三阶）
对不同桩倾斜率情况下，将结构模态频率与风机1P和3P进行对比，得到结构前三阶动力频率与桩倾斜率的关系曲线如下图8~图10所示。图中基础频率限值表示的为风机转动1P或3P频率值增加或减小5%计算的限制，基础自振频率为相应各阶次自振频率值。
图8整体结构一阶频率与桩倾斜角度关系
图9整体结构二阶频率与桩倾斜角度关系
图10整体结构三阶频率与桩倾斜角度关系
由上式曲线可以看出，桩倾斜率对结构整体一阶和二阶频率的影响较小，对三阶频率的影响相对较大，对应最大变化率为0.0022Hz/°和0.022 Hz/°，但非简单的线性关系。在0~5°范围内，随着桩倾角度的增加，结构整体一阶和二阶频率相应增大；大于5°后，整体结构的一阶和二阶频率随着角度的增大而减小。对于整体结构三阶频率，随着桩倾斜角度的增加而相应变大；在0~16°范围内其变化率较大，大于16°后变化趋势相对较缓。同时对比风机转动1P或3P频率可得到，桩倾斜角度不宜过大也不能太小，对于当前结构形式和尺寸要求，最适宜角度为7~30°。
通过对目前施工装备以及海上施工能力的调查研究得知，为方便海上施工，桩倾斜角度应小于15°。综合考虑基础承载力情况、整体结构动力特性以及施工实际情况，笔者认为9~12°为最合适桩倾斜角（一般常用的符合要求的倾斜率有6:1、5.5:1和5:1）。
4结语
选择钢管桩合适的倾斜角度，对于多桩基础承载能力的提高，特别是水平承载能力的提高以及整体结构动力特性的控制有着十分重要的意义。
本文通过利用西北院与同济大学联合开发的海上风电机组地基基础设计软件--FDOW，得出从基础承载能力方面考虑，海上风电多桩基础斜桩角度应不超过12°，且在该范围内随着角度的增加，水平承载能力相应提升；从基础—塔筒—风机整体结构动力特性控制考虑，桩倾斜角度不宜过大也不能太小；综合考虑当前海上施工条件及能力的情况下，最终确定9~12°为最合适桩倾斜角范围，其中一般常用的符合要求的倾斜率有6:1、5.5:1和5:1。
参考文献：
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[8] JTS 167-4-2012 《港口工程桩基规范》
关键词：胃肠机；倾斜试验；血管迷走性晕厥
血管迷走性晕厥属于神经介导性晕厥，是诸多晕厥中即特殊又常见的一种类型，大多预后良好，β受体阻滞剂有良好的治疗效果。倾斜试验是确诊血管迷走性晕厥的唯一金标准。倾斜试验是应用倾斜床将受试者体位由平卧位转成头高倾斜立位，出现血压下降阳性、心动过缓、黑朦、出汗，进而出现接近晕厥或意识完全丧失为阳性表现。倾斜试验阳性者，可以诊断血管迷走性晕厥。对151例不明原因晕厥或接近晕厥的患者分为两组，前85例在胃肠机上行倾斜试验，后66例在专用倾斜床上行倾斜试验，观察阳性率，现报告如下。
1 资料与方法
1.1 一般资料：该研究患者均参考2005版《倾斜试验用于诊断血管迷走性晕厥的指南》中适应证入选。本组共151例，其中男59例，占39%，女92例，占61%。年龄13～75岁，平均（42.5±6）岁。
1.2 操作方法：①倾斜方法：患者平卧于胃肠机活动床，监护血压、心电图，15～20秒内由平卧位上升转为头高倾斜立位70°（人体额状面与地面夹角70°），胸、腹、膝处束带。基础倾斜试验30 min，药物倾斜试验20 min。药物倾斜试验给予硝酸甘油片0.25 mg舌下含化；②分组情况：胃肠机组为前85例患者。应用岛津500 mAX线胃肠造影机，在放射科进行该实验。由1名心内科医生及1名助手操作。检查时携带心电监护仪、除颤仪、宽布带三条、自制量角器、药品（硝酸甘油片、阿托品注射液、多巴胺注射液、生理盐水），输液器、消毒瓶。专用倾斜床组为后66例患者。应用北京巨驰医药技术有限公司生产CB2005-2-230型电动倾斜床。在心内科电生理室进行该实验。备有心电监护仪、除颤仪、抢救药品及设备。两组患者入选适应症相同，倾斜方法相同，每2.5 min记录1次血压、心率，出现阳性表现后记录血压、心电变化、症状、出现时间，立即放平检查床，记录缓解时间；③判断标准：以血压下降为主的为血管抑制型，以心率下降为主的为心脏抑制型，心率和血压均明显下降的为混合型。血压下降指：收缩压≤80 mm Hg，和/或舒张压≤50 mm Hg（1 mm Hg＝0.1333 kPa）。心率减慢包括窦缓（心率≤50次/min）、窦性停搏代以交界区逸搏心律、一过性二度房室传导阻滞或长达3秒以上的心脏停搏。仅有血压和心率下降而无晕厥或接近晕厥不能判断为阳性。
2 结果
2.1 应用胃肠机行倾斜试验与用专业倾斜床行倾斜试验的阳性率一致。结果如表1。
表1 胃肠机组与专业倾斜床组阳性率的比较（例）组别
阳性
阴性
合计
阳性率（%）
胃肠机组
38
47
85
44.7
专业倾斜床组
26
40
66
39.4
合计
64
87
151
42.4
注：χ2=0.239，两组倾斜试验试验阳性率无显著性差别（P＞0.05）
2.2 胃肠机组倾斜试验85例，阳性38例，阳性率为44.7%。阳性病例中，男16例，女22例，男：女=1：1.38；血管抑制型13例，占34.2%；混合抑制型24例，占63.2% ，心脏抑制型为1例，占2.6%；基础实验阳性13.0%，药物倾斜试验阳性87%。与笔者后期应用专用倾斜床进行的倾斜试验结果一致[1]。
3 讨论
3.1 由两组阳性率的对比观察可知，胃肠机可以用于倾斜试验，其阳性率与用专业倾斜床比较差异无统计学意义（P＞0.05）。不明原因晕厥是临床中的常见病，其中血管迷走性晕厥是其最常见原因之一。其治疗方案具有特殊性，故而明确诊断较为重要。倾斜试验是诊断血管迷走性晕厥的金标准。但是专用倾斜床在基层医院并不具备，而胃肠机在二级医院普遍具备，故用胃肠机行倾斜试验便于在基层推广开展。
3.2 笔者测定胃肠机活动床由倾斜立位70°到放平，需要17秒。与倾斜试验指南要求之15秒相近似。该组患者出现阳性表现后均及时放平胃肠机活动床，晕厥患者在平卧1～20秒恢复意识，均未发生意外。提示了胃肠机行倾斜试验的安全性。
3.3 倾斜试验要求倾斜床倾斜70°，为了准确度量，笔者用20 cm×20 cm白纸板自制70°量角器。在竖起胃肠机活动床板时用该量角器的一条边与地面平行，当另一条边与活动床板平行时即达70°要求。
3.4 胃肠机主要用于胃肠钡餐造影，多在上午进行。如果上午进行倾斜试验则与放射科工作冲突，并且倾斜试验一例患者检查耗时60 min，占用时间较多，故不宜占用放射科上午时间。该组患者均在下午进行试验。患者均早餐进餐，未进午餐空腹4 h后进行试验，均未发生呕吐、呕吐误吸窒息现象。
4 参考文献
关键词：复杂型急倾斜煤层；伪倾斜斜坡短壁采煤法；技术参数；管理措施
中图分类号：TD823.21 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）26-0169-01
1 工程概况
井田范围内褶曲与断层极为发育，矿体整体呈一背斜状态，倾角向南东倾伏。南方某煤矿主采煤层平均埋深在430 m，煤层倾角在46～60 °，平均为49 °，为急倾斜煤层。主采煤层厚度在0.9～2.2 m，均厚为1.6 m，煤质坚硬。回采工作斜长为85 m，倾角在50 °以上。矿井原采煤方法为斜坡中深孔爆破采煤法，但随着开采水平的延伸，煤矿开采地质条件愈加复杂，顶板易垮落，工作面推进过程中遇小断层与错动层频率较高，使得原设计采煤方法中在实际开采中问题频出，亟待进行开采工艺的调整。
2 复杂型急倾斜煤层的开采技术
2.1 伪倾斜斜坡短壁采煤法
伪倾斜斜坡短壁采煤法是在斜坡采煤工艺基础上改进得到的采煤技术，通常是指在急倾斜煤层中依据一定的垂直高度，通过成组的伪倾斜巷道（即回采斜坡），将煤层划分成若干条斜形开采带；在留有一定厚度顶煤的基础上，通过爆破法对煤炭资源逐层地进行回采，落煤由倾斜的巷道直接自溜到运输巷煤仓中，从而实现采区内煤炭的无动力输送，构成较简便的采煤工艺。
2.2 开采技术参数
此种采煤方法需要顺槽的数量较多。同时，由于工作面开采采用短壁开采方式，爆破落煤中要求制定适宜的爆破技术，包括炮眼打设、装药等放炮工艺。鉴于矿井井下工作人员普遍不高，原有爆破工艺技术已经较为成熟，为节省矿井成本，决定沿用先前生产习惯与技术参数。伪倾斜斜坡短壁采煤法有其自身的特点与技术要求，施行过程中必须注重各个环节的技术参数。伪倾斜开顺槽方式为：首先工作面主斜坡仍然沿着煤层方向布设，主斜坡倾角控制在24～25 °，主斜坡边界需与工作面边界重合；沿着主斜坡方向，每间隔一定距离（25～30 m）挖掘分斜坡，分斜坡挖掘角度应控制在26 °以上，依次挖掘分斜坡直至工作面边界；煤层开采顺勋应遵循自上而下的原则，从上往下依次开采各分斜坡工作面。工作面回采过程中，为保证开采的连续性，两个工作面往往同时进行回采。
伪倾斜斜坡短壁采煤法中落煤采用放炮形式，要求多打炮眼、少装药，尽可能避免放炮过程中对顶板的扰动，保证工作面在回采过程中顶板与围岩最大程度的完整性和稳定性。在开采同一位置中，应尽可能缩减倾斜面斜长（纵切面方向）。煤体在斜坡中的力矩可用下式计算：
M=GL纵・sinα
其中：M为力矩；G为煤体所受重力，G=mg；L纵为斜坡上某一采点的斜长。
分析上式可知，L纵反映铅锤方向与沿层面的破坏程度，其值越小越有利于顶板的稳定，降低顶板沿倾斜方向冒落情况的发生率。在施行伪倾斜斜坡短壁采煤法中，为减少顶板冒落矸石溜入工作面，工作面支护需额外注意，在原有支护设备基础上进行改进，以适应新采煤方法的变化。
2.2 工作面落煤及支护
①工作面落煤主要采用爆破方式进行，其落煤效果与爆破参数的设定有着直接的关系。设定爆破参数主要考虑两方面的因素，即落煤效果与顶板稳定性，参数制定需在二者之间取得最佳值。在伪倾斜开采过程中，炮眼的水平角度应控制在10°左右，尽量使爆破的最小抵抗线介于两点柱之间；同样保证尽可能多打炮眼，装药量要少，降低爆破对顶板及围岩的扰动，避免崩坏支护点柱。炮眼的垂直角度应控制在3～5 °范围之内，定眼不穿过顶板；底角炮眼角度要小于5～15 °。爆破形式最好采用毫秒延期雷管进行引爆，也可结合矿井实际条件进行调整。
②为提高煤层开采过程中的安全性与可操作性，需调整原有的顶板管理方案。由于急倾斜煤层工作面开采中应力集中主要出现在铅锤方向以及沿层面的方面，因此可选择戴帽点柱的方式进行支护，点柱底部要进行削尖处理；同时，为了减少控顶距离，应合理分配点柱的间排距，原则上控制在800×800 mm。顶板条件恶劣地段进行加强支护，增加点柱支设密度，选用多柱或者丛柱进行支护。工作面采用“单密控顶，双密切顶”方式进行管理，偏帮区域需采用贴帮支护与刹帮方式进行处理，综合采用多种方式，确保工作面顶板及围岩的稳定性。
2.3 技术安全管理措施
除了对原开采工艺进行改造优化，还需对技术管理措施进行相应的调整。技术管理制定的方针要以煤矿安全规程作为主要参考依据，尽可能提高循环作业的效率，实施平行作业方式。以工作面平行作业为前提，合理安排各工序的时间与衔接，在确保本职工作的基础上，实现各环节之间的有效协作，确保整个开采循环过程的顺利完成。除此之外，还要设立完善的质量监督机制，保证每班都安排有质量检查人员，确保工作面支护与开采的正常进行。
3 工艺施行效果分析
矿井采用伪倾斜斜坡短壁采煤法之后，工作面煤炭资源开采中并未出现顶板漏矸等安全事故，减少了原采煤方法中的丢煤、压煤和挂煤问题，避免了采区孤岛煤柱等资源浪费情况的出现，最大程度地提高了矿井资源回收率；同时，煤矿制定了较为完善的技术安全管理措施，通过严密的劳动组织来实现工作面的正常循环。
工作面辅助支护搓成采用点柱以及木板背帮，控制工作面顶底板以及上煤帮煤体的稳定性。在斜坡短壁采煤法中，采空区管理方式采用分区管理，工作面开采过后留下的采空区面积较小，有利于采空区顶板的管理，降低了采空区支护材料消耗量；并且此种方式改善了原有爆破采煤压煤、挂煤等问题，避免了工人在支护不良采空区耙煤操作，提高了工作面开采的安全性。
4 结 语
斜坡采煤法是由倾斜煤层中的小阶段爆破采煤法以及分层放顶采煤法相互结合而逐渐形成的。这种方法对于多褶曲与多断层复杂构造地层中的不稳定、多变化煤层的开采有着极好的适应性，特别是在急倾斜煤层、鸡窝状煤层等复杂开采煤层，无法使用机械长壁采煤法和支架掩护采煤法的条件下均可获得良好的应用。正是由于其对复杂地质环境优良的适应性，使得其在我国南方诸多复杂煤田的开采中得到了广泛的使用。在实际应用中，需根据矿井地质条件以及煤矿现有设备的情况，相应地调整开采技术参数，确保矿井安全，提高煤炭回收率。
参考文献：
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关键词：急倾斜煤层；柔性掩护支架；采煤方法
一、急倾斜煤层开采的主要特点
1.急倾斜煤层的构造复杂,断层和褶曲多,煤层厚度变化较大,开采煤层的赋存条件普遍较差、储量少、开采困难、采煤工作面生产能力小。因此,开采急倾斜煤层的矿井多数是中、小型矿井。
2.急倾斜煤层的倾角大于岩石安息角,采煤工作面采下的煤能自动下滑,从而简化了工作面的装运工作,但下滑的煤和矸石容易冲倒支架,砸伤人员,急倾斜煤层和围岩的节理发育,初次来压和周期来压与不明显,易发生无预兆的大面积突然冒顶垮落,造成顶板事故,给生产带来一些不安全因素。因此,生产的不安全因素多,安全性差。
3.急倾斜煤层顶板压力垂直作用于支架或煤柱上的分力比缓倾斜煤层小,而沿倾斜作用的分力大,煤层开采后,煤层顶、底板都有可能沿倾斜方向滑动垮落,支架稳定性差,易发生扭曲与倾倒。因而工作面支护工作的难度大。
二、急倾斜煤层开采技术存在的问题
总的来说,目前我国急倾斜煤层开采方法中不同程度地存在很多问题,这些问题主要表现在以下几个方面:
1.煤炭损失率高。主要存在于那些采落的煤炭与采空区冒落矸石无隔离设施的采煤方法,如斜坡式、小分段爆破、水力采煤、仓储式等。这些采煤方法的煤炭损失率有的高达40%-50%,与此同时,生产的煤炭往往有较高的含矸率。煤炭损失率高,不但给煤炭自燃创造了条件,而且浪费资源,缩短矿井寿命。
2.巷道掘进率高。这些问题主要表现在斜坡式、小分段爆破和沿倾斜推进的掩护支架等采煤方法中。这些采煤法,有相当大的一部分巷道是在支承压力带内掘进和维护的,维护这些巷道的工作量很大。掘进率高,增加了巷道掘进维护的费用,影响工作面的接替,给通风管理工作造成困难。尤其在有冲击地压危险的煤层中,巷道对煤体切割过多,增加了冲击地压的危险。
3.通风条件差。这一问题,大部分急倾斜煤层采煤方法都不同程度地存在,而斜坡式、小分段爆破、仓储式和长孔爆破采煤法尤为严重。这些采煤方法中,通风系统复杂,有的采煤工作面为独头通风,工作面风流中,煤尘和瓦斯的含量较高,对工人的健康和安全危害较大。
4.工人劳动强度大。这是所有急倾斜煤层采煤方法共同的缺点,由于煤层赋存条件的限制,急倾斜煤层中大部分巷道和工作面坡度大、空间小,工人在工作面落煤、支护、运料、行走均十分困难,劳动强度大。
5.开采效益差。与倾斜或近水平煤层比较,急倾斜煤层的开采不仅单产低、工效低,而且成本高、煤质差,因此,这类急倾斜煤层矿井规模小、效益差。
三、柔性掩护支架的采煤方法在急倾斜煤层开采中的应用分析
某煤矿为一不对称的向斜构造，北翼为倾斜及缓倾斜煤层，南翼为急倾斜煤层。急倾斜煤层的储量占矿井总储量的一半左右，20多年来，采用八字形钢梁组成柔性金属掩护支架采煤法开采急倾斜煤层，取得了较好的经济效益。
伪倾斜柔性金属掩护支架开采急倾斜煤层工艺，组成支架的钢梁有直线形钢梁，八字形钢梁，“〈”形钢梁。直线形钢梁组成的支架在回采过程中下放和管理难度较小，但煤层厚度较小时，架下工作空间较小。适用于赋存稳定、倾角大于60°（倾角小于60°时，支架下放困难，容易切入底板）、厚度在1.8～4.0m条件下的煤层。“〈”形钢梁掩护支架和带腿的“〈”形掩护支架，可以开采煤层赋存较稳定、构造简单、倾角为45～65°、煤层厚度为4m左右的煤层。八字形钢梁组成的支架在回采过程中架下工作空间较大，尤其煤层厚度较小时，更需要用八字形钢梁组成的柔性金属掩护支架进行回采。但掩护支架在下放过程中，管理控制难度较大，可供开采厚度为1.3～1.6m的煤层。根据某煤矿用八字形组成的柔性掩护支架回采经验，其适用的条件是：煤层赋存稳定、倾角大于60°、煤厚在1.5～3.5m的中厚煤层。
1倾角较小急倾斜煤层开采存在的问题
随着采深的不断加大，某煤矿的回采区域接近井田向斜轴部，煤层倾角越来越小，至三水平后，煤层平均倾角约50°左右，用八字形钢梁组成的柔性掩护支架来开采，在工艺措施不改进的情况下越来越困难。在使用八字形钢梁组成的柔性掩护支架回采某工作面过程中，就暴露出支架切入底板、下放不成功的问题，被迫中间收面，重新开切眼装面初放。
技术上使用“〈”形钢梁掩护支架开采较为合适，但某煤矿剩余急倾斜煤层储量仅72.22万t，且煤层厚度不一，再加工几套“〈”形钢梁显得非常不经济，同时也缺少用“〈”形钢梁组成的掩护支架回采的经验。而且用“〈”形钢梁掩护支架和带腿的“〈”形掩护支架回采发生煤壁片帮事故的风险较高。通过分析某失败的教训，综合各方面的因素，在开采某工作面时仍使用了八字形钢梁组成的柔性掩护支架，但对工艺参数和工艺措施做了改进。
2改进对策措施
2.1工作面概况
某工作面位于某煤矿三水平二采区第二区段，327轨道（1）下山以东，某工作面倾斜下方。区段垂高为30m左右，工作面走向长度325m，面内7、9层煤合并，局部中间以夹矸形式出现，煤层厚度2.4～4.7m，平均3.0m；煤层倾角45～55°，平均约50°。伪顶为砂泥岩，厚度0.2m，直接顶为粉细砂岩互层，厚度7.0m左右，老顶为砂泥岩；直接底为泥岩，老底为砂泥岩。
2.2材料巷扩棚
正常情况下，掩护支架的选型，是支架的跨度比煤层的真厚度小200～300mm，以利于支架下放。在材料巷的宽度能满足支架安装的要求时，就不需要扩棚，在支架宽度大于材料巷宽度时，则需要扩棚，一般情况下是在煤层里扩。扩棚的宽度等于支架的跨度减去巷道的宽度。根据某工作面煤层的厚度，选用2.8～3.2m的钢梁组成支架。材料巷维修施工时，大部分区域跟顶板维修，底板侧有煤，按常规，只要扩底板侧，满足摆架子要求即可，这样扩棚作业容易，工作量小。但根据煤层倾角较小的特点，对扩棚工作采取了特殊的措施：一是由于巷道在损坏过程中，顶板向巷道的位移量较大，维修时就破过顶，所以必须扩顶板侧，而且要扩到顶板里面；二是扩棚的宽度必须达到破顶板1.50m以上，扩棚段的高度达1.90m以上；三是由于材料巷多次维修，顶板破碎区域多，为保证扩棚的安全，需做好防冒顶的工作，采取预注胶，手工破矸，用旧钢钎、旧钻杆提前穿顶等措施进行及时有效的支护。这样，虽然在材料巷破顶工作量较大，花费了一定人工和材料，但支架进工作面后，在上变坡点向下沿倾斜方向人为啃顶3～5m，避免了在变坡点出现支架上肢侧过度扭斜而无法下放的情况，对整个支架的下放起到了至关重要的作用。
2.3支架的安装
支架安装的质量是保证支架能顺利下放的前提条件。为适应较小倾角煤层回采的要求，对支架安装参数进行了调整，正常情况下，支架钢梁的仰角（通常指上下肢端点的联线与水平面夹角）一般控制为100－α（α为煤层倾角），正常控制这一角度为50°，现在将这一角度调整为60°，并要求架头平台的净高度达1.50m以上；架头平台的长度由原来的9～12m改为现在的8～12m，因为煤层倾角小，支架进入工作面后，整体支架对平台拉力小。支架安装时上肢超前下肢量同煤层厚度和倾角有关，煤层厚，倾角小，支架进入工作面后，支架仰角大，向架尾的拉力大，此次安装支架时，将上肢超前下肢的量增加至300～400mm；同时，在支架安装过程中，狠抓每一道工序的施工质量，从钢丝绳、轻轨的位置到螺丝的松紧等都进行了严格的跟踪检查，确保了支架的整体性和稳定性，杜绝了因螺丝松动引起的轻轨移位、翻转现象，为支架的顺利下放打下了基础。
2.4工作面坡度及煤壁管理
柔性掩护支架工作面的煤壁管理对保证安全生产是非常重要的。伪倾角是柔性掩护支架回采工艺中的一个重要参数，理论角度是25～30°。在倾角大于60°的工作面，伪倾斜角度通常规定为28～32°，一般不超过30°。但在某工作面，为了增加支架沿倾斜方向向下运动的动力，减少支架啃底的风险，将工作面的伪倾角放大到34°。为了防止因工作面伪倾角加大发生片帮伤人事故，该矿采取了相应的措施：一是严格控制炮眼布置与装药爆破，避免因打眼放炮效果不佳产生伞檐；二是工作面出煤前必须首先清除伞檐。
2.5地沟尺寸
工作面地沟的宽度是保证工作面具有足够作业空间的一个主要指标。地沟宽了，作业空间大，便于作业人员在里面打眼、整理煤帮、铺设溜槽。在煤层倾角较小时，地沟控制较宽，必然要求支架工作角度较小，这样支架容易切入底板，不利于支架下放。地沟窄了，作业空间小，作业人员的活动范围小，操作不方便，但对倾角较小的煤层来说，有利于支架的下放。因此规定工作面地沟的宽度，原则上不大于0.70m，只要满足工人的操作即可，这样对支架的下放起到了一定的积极作用。
2.6架尾管理
掩护支架工作面架尾支架的回拆，是柔性掩护支架采煤法回采工艺的最后一道工序，抓好架尾的管理，是保证小倾角煤层掩护支架顺利回采下放的重要环节。对柔性掩护支架架尾的管理，主要体现在架尾平台的长度，长度长一点，对工作面的出煤、安全管理有好处，但长度过长，可能造成架尾通风不畅，风量不足，也不利于支架的下放。通过现场跟班摸索，将架尾平台的长度由正常的不大于8m调整为不大于5m，而且将拆除支架作业施工由固定整修班调整为当班采煤当班拆除。这样，保证采煤班炮后支架能在架尾及时拆除，也有利于支架的下放。
四、结束语
斜率k和tan的关系：k=y/x=tanα，斜率是数学、几何学名词，是表示一条直线关于坐标轴倾斜程度的量，它通常用直线与坐标轴夹角的正切，或两点的纵坐标之差与横坐标之差的比来表示。
斜率又称“角系数”，是一条直线对于横坐标轴正向夹角的正切，反映直线对水平面的倾斜度。一条直线与某平面直角坐标系横坐标轴正半轴方向所成的角的正切值即该直线相对于该坐标系的斜率。如果直线与x轴互相垂直，直角的正切值为tan90°，故此直线不存在斜率。当直线L的斜率存在时，对于一次函数y=kx+b，k即该函数图像的斜率。
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Abstract： This paper analyzes the mining technical conditions of V1， V2， V3 ore bodies in a iron mine， and obtains the conditions of the good stability of the ore rock and the condition of the ore body to meet the low-angle dip to dip thin ore body. According to the mining of the coal mine is difficult， the mining method is difficult to determine， mining management is difficult and other problems， a comprehensive mining method is proposed in which the mining face is arranged along the inclined direction or pseudo inclined direction of the ore body. Through the study of stope structure parameters， mining technology， ventilation lines， it is concluded that the comprehensive mining method is suitable for the mining of the low-angle dip to dip thin ore bodies.
关键词： 缓倾斜至倾斜；薄矿体；全面采矿法；回采工艺；采场通风
Key words： low-angle dip to dip；thin ore body；breast stoping；stoping technology；stope ventilation
中图分类号：TD863 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）09-0147-03
0 引言
矿体是矿物的聚合体，其是地质作用的结果，由于影响矿体形成的因素众多，最终导致矿体的特征、赋存状态、赋存环境存在差异。为确保安全开采，需根据矿床的开采技术条件选择适宜的采矿方法，以便降低采矿成本，提高矿山经济效益。不同类型、不同开采技术条件的矿体，其适宜的采矿方法也不同。矿岩稳固性较好时采用空场法进行开采，如阿尔登―拓普坎铅锌矿[1]、雷家寨铜多金属矿[2]、谦比西铜矿[3]等；矿岩稳固性差时采用崩落法进行开采，如张家洼铁矿[4]、铜坑矿[5]、羊耳山铁矿[6]等；地表不允许塌陷或有需要保护的建筑物时采用充填法进行开采，如司家营铁矿[7]、李官集铁矿[8]、会宝岭铁矿[9]等；针对深部矿山，开采时还必须对深部岩石的力学特性进行研究，如冬瓜山铜矿开采时需研究深部岩石处于频繁动态扰动状态下的动力学特性[10-12]。
综上所述，矿山开采时，尤其是地下矿山开采时，需要选择适宜的采矿方法。缓倾斜至倾斜薄矿体开采时，常遇到出矿难度大、采矿方法难以确定、采矿管理难度大等问题，故以某铁矿的缓倾斜至倾斜薄矿体为研究对象，研究适宜该特征矿体开采的采矿方法。
1 V山地质概况
为研究缓倾斜至倾斜薄矿床的采矿方法，选择某铁矿为研究对象，矿区内矿体满足缓倾斜至倾斜薄矿床的条件。矿山地质是采矿方法选择确定的前提条件，故对该铁矿的矿山地质进行简要介绍。矿区在区域构造上处于剑川-大理歹字型构造南段，褶皱、断裂、挤压带构成了极其复杂的构造组合体，其中断裂密集，以高角度压性断裂为主，张性和压扭性断裂次之，构造线总体呈北西向平行展布。矿区出露地层主要有三叠系上统祥云组（T3x）、马鞍山组（T3m）和三叠系中统云南驿组（T3y）。矿区范围内构造简单，为单斜构造，且褶皱不发育。矿化强弱与岩石节理、裂隙发育程度成正相关系，当两组节理、裂隙发育时，铁矿呈似层状和透镜状产出。
2 开采技术条件
2.1 矿体特征
该铁矿床共圈定铁矿体三个，其编号为V1、V2、V3号矿体，均以氧化矿为主，且呈透镜状分布。各矿体的具体特征如下：
①V1号矿体：位于矿区北东部，沿走向长180m，呈“弧”形状。分布于三叠系上统马鞍山组（T3m）的灰岩中，以块状及蜂窝状褐铁矿为主。主要以似层状及透镜状形态产出。矿体呈北东走向，倾向80°～190°，倾角在20°～25°，平均23°，为缓倾斜矿体，且平均厚度为2.09m，为薄矿体。
②V2矿体：位于矿区中部，沿走向长250m，同样分布于三叠系上统马鞍山组（T3m）的灰岩中，以块状及蜂窝状褐铁矿为主。矿体的产出形态主要以似层状和透镜状。矿体呈近南北走向，倾向85°～95°，倾角在35°～40°，平均37°，为倾斜矿体，且平均厚度为2.14m，为薄矿体。
③V3矿体：位于矿区中部，沿走向长50m，也分布于三叠系上统马鞍山组（T3m）的灰岩中，以块状及蜂窝状褐铁矿为主。矿体的产出形态仍为似层状和透镜状。矿体呈近南北走向，倾向85°～95°，倾角在32°～38°，平均35°，为倾斜矿体，且平均厚度为2.20m，为薄矿体。
2.2 矿岩稳固性
矿体围岩及矿体顶底板均为厚层状灰岩，硬度大，物理力学性质高，岩石的稳固性较好，有利于矿床开采，但在节理、裂隙发育区或采空区地段岩石破碎，稳定性差，可能塌方、冒落。该铁矿矿体产于三叠系上统马鞍山组（T3m）灰岩中，矿体上下盘亦主要为灰岩，矿体上下盘围岩化学成分与该层段岩石化学成分无较大差别。由于矿体上下盘围岩具有与矿体本身相同的铁矿化，矿体与围岩实际上呈过渡的渐变关系。总体来说矿体及围岩的稳定性较好，矿床工程地质类型可划为层状结构坚硬-半坚硬岩类为主的中等类型。
3 缓倾斜至倾斜薄矿体开采存在的问题
以某铁矿为基地研究缓倾斜至倾斜薄矿体的采矿方法，需以实际工程地质情况及矿体特征为前提进行探讨。根据该铁矿的实际生产经验，可总结出缓倾斜至倾斜薄矿体开采过程中遇到的主要难题：
①矿体倾角较缓，崩落的矿石无法自行落矿，导致出矿难度大，增加采矿成本。
②由于矿体倾角处于缓倾斜至倾斜范围内，导致采矿方法的选择及回采工艺的确定难度大，如选择多种采矿方法，则会造成矿山生产管理难度大。
③由于该铁矿床存在多条矿体，对采矿方法的要求较高，造成采矿方法的设计难度大，实际开采过程中，需根据各矿体的具体特征调整采矿方法的结构及参数。
4 采矿方法探讨
4.1 采矿方法选择
不同特征的矿体需选择相应的采矿方法进行开采，采矿方法的选择是矿山开采的核心工作，其决定了矿山生产的安全性及经济效益。矿床地质条件及矿体的开采技术条件是采矿方法选择的前提，矿体的倾角、厚度，以及矿岩的稳固性等都是采矿方法选择时必须考虑的因素。同时采矿方法的选择还必须遵守安全、可靠；结构简单、技术可行；工艺成熟、管理方便；损失率及贫化率较低；生产能力大，劳动生产率高；采矿成本低、经济效益好等原则。由于缓倾斜至倾斜薄矿体开采时崩落矿石无法进行自溜放矿，同时作为研究对象的某铁矿的矿岩稳固性较好，结合该铁矿矿床实际的开采技术条件、经济效益及矿山开采安全等，类比国内相似矿山，最终确定采用全面采矿法对缓倾斜至倾斜薄矿体进行回采。针对缓倾斜、倾斜两种倾角的矿体通过调整回采工作面的布置形式确保安全生产，同时采用电耙辅助运矿的方式来解决矿石出矿难的问题。
4.2 缓倾斜薄矿体采矿方法探讨
该铁矿V1号矿体倾角在20°～25°，平均23°，即倾角小于30°，且矿体厚度为2.09m，同时矿岩稳固性都较好，故采用回采工作面沿矿体倾斜方面布置的方式进行开采。沿岩矿体走向布置矿块，采场宽度设置为50m，根据矿体赋存标高，中段高度设置为25m，设置矿块间柱宽2m、顶柱及底柱高2m，采场底部溜矿小井间距设置为12m。具体的采场结构参数详见图1。
4.3 倾斜薄矿体采矿方法探讨
该铁矿V2号矿体倾角为35°～40°，平均37°，平均厚度为2.14m；V3号矿体倾角为32°～38°，平均35°，平均厚度为2.20m，即V2、V2号矿体的倾角都大于30°，若回采工作面沿矿体倾斜方面布置，采场出矿的安全性得不到有效保障。结合矿山实际情况，同时借助类似矿山的生产经验，设置回采工作面沿矿体伪倾斜方向布置，即确保工作面的真实倾角小于30°，图2中倾角C便是设计回采工作面的真实倾角，经计算为25°，小于30°，满足要求。
各采场回采工作面沿矿体伪倾斜方向布置，同时沿岩矿体走向布置矿块，采场宽度同样设置为50m，根据矿体赋存标高，中段高度同样设置为25m，设置矿块间柱宽2m、顶柱及底柱高2m，采场底部溜矿小井间距设置为12m。具体的采场结构参数详见图2。
4.4 采场回采及通风
①采准切割：矿块沿矿体走向布置，同时为减少矿柱矿量和提高回采率，满足生产能力及装车运输量的要求，中段运输巷道采用脉外布置。首先自中段运输平巷开掘人行材料通风井和放矿溜井，然后在矿房底部沿矿体底板（下盘）开凿拉底平巷、接着开凿采场上山（采场上山通地表或联通上中段电耙道）。
②采场回采：矿块回采的顺序为后退式回采，同时根据矿体倾角大小，V1矿体的工作面沿矿体倾斜方向布置，V2、V3矿体的工作面沿矿体伪倾斜方向布置，采场内的回采顺序为从采场一侧向另一侧全厚推进。采场内采用YTP26型凿岩机进行凿岩，凿岩孔径一般为36mm～44mm，孔深1.5m～2m，排距1.5m～2m。钻孔钻凿完成后，采用人工装药的方式进行装药，采用非电毫秒导爆管起爆方式起爆2#岩石凿岩进行爆破。爆破后待炮烟散净，处理采场矿房顶、底板岩层及顶部松、浮石。最后采用2DPJ-22型电耙将崩落的矿石耙运至采场底部的溜矿小井，矿石经溜矿小井放入中段平巷内的0.7m3翻斗式矿车中，运出地表。
③采场通风：V1、V2、V3号矿体开采时的采矿方法都为全面采矿法，区别在于回采工作面布置的形式不同。在主风机形成风流的前提下，每个采场配制一台JK55-2-N04型局扇辅助通风，便可确保采场的通风安全。新鲜风流经平硐口进入中段运输巷，经人行通风井、拉底巷道及采场联络道进入采场，清洗工作面后，污风排至上中段回风平巷再抽出地表或直接排出地表。具体通风线路见图3，图中箭头表示风流流向。
5 结论
以某铁矿为研究对象，研究缓倾斜至倾斜薄矿床的采矿方法，针对矿床开采存在的问题，经研究得出如下结论：
①分析了某铁矿的开采技术条件及矿岩的稳固性，得出矿体满足缓倾斜至倾斜薄矿体的条件，同时得出矿岩稳固性较好，有利于矿床的开采。
②提出采用全面采矿法进行开采，通过布置回采工作面的形式及采用电耙辅助运矿，有效解决了运矿难及回采工艺难管理的难题。
③探讨了适用于缓倾斜及倾斜薄矿体开采的全面采矿法的结构参数，同时分析了采场回采工艺及步骤、通风线路，得出全面采矿法适用于缓倾斜至倾斜薄矿体的开采。
参考文献：
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水平切线斜率是0。因为跟X轴平行，纵坐标相对于横坐标没有变化，不存在倾斜。斜率表示一条直线（或曲线的切线）关于（横）坐标轴倾斜程度的量。通常用直线（或曲线的切线）与（横）坐标轴夹角的正切，或两点的纵坐标之差与横坐标之差的比来表示。
直线对X轴的倾斜角α的正切值tgα称为该直线的“斜率”，并记作k，k=tgα。规定平行于X轴的直线的斜率为零，平行于Y轴的直线的斜率不存在。对于过两个已知点(x1，y1)和(x2，y2)的直线，若x1≠x2，则该直线的斜率为k=（y1-y2）/（x1-x2）。
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蒙毛息
（北海市铁山港区城市规划技术服务中心，广西 北海 536000）
摘要：无反射电子全站仪在进行实际测量时，不需要反射目标就可以对测点的空间位置进行测量。在实际工程测量中，若建筑物立面不适合安防反射片和反射棱镜，可以使用自由设站法对墙面的点位进行测量，在通过适当的数学计算就可以对墙面质量进行评定。本文简要介绍了无反射电子全站仪，之后通过测量实例介绍其在倾斜观测中的应用，对相关工作人员有一定的借鉴作用。
关键词：无反射电子全站仪；工程测量；倾斜观测
1 简要介绍
1.1 特点介绍
无反射电子全站仪是在传统全站仪的基础上融入无反射棱镜测距，这样无反射电子全站仪不仅可以作为普通全站仪使用，而且可以用来测距，与此同时使得无反射棱镜更加容易和方便进行距离的测量，可以达到瞄准后即获得测量数据。与无反射棱镜测距仪或者传统全站仪相比，无反射电子全站仪有自己的特点：①无反射电子全站仪使用范围广，工作效率较高；这种全站仪使用过程中不要求接触被测点，便可以获得具体的三维坐标数据。另外，有的无反射电子全站仪具有可见激光，它可被用作指向器，也就是依据光斑所处的位置来获得测量的具置，因此，省去了用望远镜查找测量目标的过程，这使得无反射全站仪可以应用于室内测量；②无反射全站仪测量速度较快，通常情况下在1s左右即可完成一次测量，其速度要明显快于掌上行激光测距仪或者测距仪；③无反射电子全站仪测量距离较远，原因是提高了全站仪内的红外二极管的发射功率，而且允许在RL状态下使用全站仪内的棱镜；④无反射电子全站仪具有较高的安全性。
1.2 主要性能介绍
无反射电子全站仪拥有传统全站仪的所用功能，如内置多种测量应用程序、内存大、菜单式操作、自动进行气象改正、电子测边测角等，因其不需要发射目标就可以进行测点的测量，所以它适用于无法安放发射片或者反射棱镜的地方的测量，其具备有别于其他类型全站仪的优势。本文介绍的为SET230R型电子全站仪，它是由日本的索佳公司生产的，拥有操作系统、程序化的菜单、便携的数据传输、大容量存储、大屏幕液晶显示、双轴倾斜传感器以及同轴望远镜等特点和功能，而且不需要发射目标就可以测量。当无反射电子全站仪对准测量目标后，依据反射回来的红外线就能确定测点的各向坐标值；SET230R测量距离为200m，角度测量的精度为2″，距离的测量精度为3mm。
1.3 工程应用情况介绍
由于无反射电子全站仪具有大容量存储、测量方式简单等优点，因而在实际工程中得到广泛的使用，特别是在工程环境监测、新建建筑长期沉降观测、建筑物倾斜检测、建筑物纠偏工程、建筑结构评估等方面，应用的具体内容包括工程质量监测、工程环境监测、土木实验、地基检测、岩土工程技术、基坑维护结构设计、已有建筑物的地基加固、已有建筑物的纠偏、房屋的设计与施工、桥梁的设计与施工、建筑物的检测等。
本文主要采用SET230R无反射电子全站仪进行建筑物的倾斜观测，以此介绍工程测量中如何使用无反射电子全站仪。
2 工程实例
2.1 建筑物的变形观测
建筑结构在施工期间不可避免的要出现几何变形，主要有倾斜、位移和下沉，此外，还可能会出现扭转、挠曲以及裂缝等。我国规范对于不同的建筑物形式所允许的变形值不同。如果建筑物的变形值超出了规范规定的限制，就会影响建筑物的正常使用，而且能够说明建筑物所处的环境可能出现了变化。目前，通过工程测量的方式来获得建筑物的变相情况是较为常用的方法，也就是建筑物的变形观测。通过对建筑物上设定的观测点反复测量来获取观测数据，对观测数据进行分析和研究，进而确定建筑物变形随时间发展以及变形的空间分布等情况。
2.2 观测的目的
为了能够确保建筑物在运行、使用以及施工中的安全，同时为以后的类似设计积累工程资料，应在建筑物施工期间和使用后对其变形情况进行监测。建筑物需要进行变形监测的内容有位移观测、倾斜观测以及沉降观测等；本文是以某大楼的立面倾斜观测为例介绍无反射电子全站仪的使用过程。因建筑物体型不合理、不均与的地基承载力以及受到外部力的作用等，会导致建筑物出现倾斜，其出现的主要原因就是地基基础沉降不均匀。使用无反射电子全站仪对建筑物上部结构或者局部结构的倾斜速率、大小、方向等进行观测。
2.3 建筑物倾斜观测的原理
使用无反射电子全站仪测量时，不需要安设发射片或者反射棱镜，可以直接使全站仪对准结构目标进行观测，所以可以非常有效的对建筑物的立面倾斜情况进行观测。本次观测实施前，在大楼立面的交线上，设置若干个监测点，使用无反射电子全站仪获取每个监测点的各向坐标值，由多次测量获得的值来推算建筑物立面交线倾斜角度大小以及倾斜的方向。
2.4 建筑物倾斜观测的具体内容
在进行大楼倾斜观测时，应当先在大楼上选择一个上下对齐且与地面垂直的墙角，在某一墙面的延长方向安放无反射电子全站仪，调整全站仪的目镜对准大楼的棱线，然后将全站仪的水平角置零，此时就为大楼的倾斜观测设定了相对坐标系。在大楼的棱线上设定一系列的监测点，并使用无反射电子全站仪测定每个监测点的各向坐标值；为了体现试验观测的可对照性，在相反方向再安设一台无反射电子全站仪，然后两台全站仪同时对同一棱线控制点进行监测。对每个监测点测量5次，测定每个测点的坐标值以及水平角度和平距H。具体测量结果如表1所示。
表1 观测结果
测站 点号 Z/m Y/m X/m 平距/m 水平角/″ 水平倾斜
A 1 3.974 100 118.2132 18.2197 0 0
（南北） 2 4.8561 100.0002 118.2106 18.2161 0.0002 0.000186625
3 7.3417 100.0004 118.216 18.2156 0.0004 0.000356558
4 11.692 100.0016 118.2142 18.2140 0.00019 0.001501331
5 21.9246 100.0045 118.2115 18.2115 0.00044 0.003885413
平均 100.0013 118.2118 7.9412 0
B 1 3.976 200 107.9412 7.9365 0.0011 0.000432645
(东西) 2 10.1423 200.001 107.9365 7.9267 0.0069 0.002236587
3 12.4739 200.0023 107.9267 7.9299 0.0125 0.003636522
4 15.1412 200.0033 107.9289 7.9399 0.0146 0.003999814
5 19.332 200.004 107.9239 7.9343 0.0224 0.005269915
平均 200.0029 107.9256
2.5 测量结果分析
依据各测点的坐标值，在大楼的南北向，测量的顶点与底点之间的偏移量为5.6mm,东西方向的偏移量为1.7mm。由于该建筑物棱角处具有较强的漫反射，影响了测量的精度，因此应当依据各测点的平距和水平角度来确定每个监测点的偏移量，表1的最后1栏为通过水平角度和平距计算得到的偏移量结果。
根据测量结果，计算A、B测站观测点2到观测点5与地面比较的倾斜率大小。国家测量规范中给出的倾斜率的计算公式为：i=D/H=tan，公式中的i指代的是建筑物的倾斜率；D指代的是构筑物、建筑物最顶部的观测点与最底部观测点之间的偏移值，单位为m；H指代的是所测量构筑物或者建筑物的高度，单位为m；指代的是建筑物或者构筑物的倾斜角度，单位为（°）。根据公式的分析和计算可以得出，A测站使用无反射电子全站仪所获得的偏移角度，也就是东西方向偏移的角度为37.2″；B测站使用无反射电子全站仪所获得的偏移角度，也就是南北方向偏移的角度为68.9″。依据测量结果可以得出最高观测点与地面控制点的位移差值为12.73mm。
依据建筑物的总高度和观测棱线的倾斜角度，可以很容易的计算出棱线的最高点与建筑物地面底点之间的位移值，东西方向的位移计算值为Y1=Htan1=10.12mm，南北方向的位移计算值为Y2=Htan2=15.36mm。依据规范给定的倾斜率计算公式可以求得该建筑物的倾斜率为0.000352。我国相关规范中规定建筑物正常使用时期的倾斜率应当小于千分之七，计算结果完全符合规范要求，说明该建筑物目前的倾斜是安全的。
3 结语
随着科学技术的不断发展，各种现代化的测量手段被应用于工程测量，电子全站仪就是其中一个典型代表，它可以用于变形观测、施工放样测量、细部测量、控制测量等方面的工程作业。因不同的测量工程所要求的精度和具有的测量条件不同，使得具有不同特点、不同精度的全站仪被用于不同类型的工程测量。本文以SET230R无反射电子全站仪为例介绍了其工作的具体流程，通过对观测数据的分析后可以看出，无反射电子全站仪最值得推崇的优点为不需要发射片或者反射棱镜配合测量。因此，其可以用于无法安设发射片或者反射棱镜的建筑物测量；其对于建筑物的倾斜观测的过程以及计算方法都比较简单，而且易于理解。
参考文献：
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