第一章 概况 1
1.1国外液体静力水准仪的研制状况 1
1.1.1用作几何水准测量的静力水准测量系统的研制 1
1.1.2用于测定测点间倾斜角的水管倾斜仪的研制 4
1.2我国液体静力水准仪的研制状况 13
1.2.1用作常规水准测量的液体静力水准仪研制 13
1.2.2用于测定两点间倾斜角的水管倾斜仪研制 19
1.3小结 22
第二章 液体静力水准测量 24
2.1液体静力水准测量基本原理 24
2.1.1沉降点间沉降量的测量原理 24
2.1.2固定点间的高差或倾斜角测量原理 25
2.2液体静力水准液面的运动方程 27
2.2.1内力作用下的液面运动方程 27
2.2.2外力作用下的液面运动方程 29
2.2.3由液面运动引起的浮子运动 30
2.3可移动式液体静力水准测量的主要误差来源 31
2.3.1仪器误差 31
2.3.2环境条件影响误差 32
2.4固定式浮子型液体静力水准仪的温度补偿 35
2.4.1液体静力水准的温度影响 35
2.4.2固定式液体静力水准仪的温度效应 36
2.4.3空间温度均匀变化的影响 37
2.4.4仪器两端温差影响及温度补偿 38
2.4.5温度补偿的有效性 39
第三章 仪器主机及数传系统关键技术结构设计与原理 40
3.1传感器 40
3.1.1差动变压器 40
3.1.2磁传感器 42
3.1.3 CCD（电荷耦合器件——固态图像）传感器 44
3.1.4电容式传感器 48
3.2仪器主体结构 52
3.2.1液体静力水准遥测主体结构 53
3.2.2目视水管仪本体结构 53
3.2.3自记水管仪主体结构 54
3.2.4数字化水管仪主体结构 54
3.3簧片中心导向装置 56
3.4标定装置 57
3.4.1方法与原理 57
3.4.2液体静力水准仪的标定装置 62
3.4.3水管仪的手动标定装置 62
3.4.4水管仪的自动标定装置 63
3.5 MCU与IP采集控制器 65
3.5.1 MCU 65
3.5.2 DZC—4型数据采集标定系统 67
3.5.3 EP—Ⅲ型IP采集控制器 68
第四章 我国的液体静力水准仪和三代水管倾斜仪 72
4.1 JSY—1型液体静力水准遥测仪 72
4.1.1基本原理 72
4.1.2主要技术指标 73
4.1.3主机系统仪器结构 73
4.1.4电子遥测系统 75
4.1.5仪器布设 78
4.1.6仪器的安装和调试 79
4.2 MSQ型目视水管倾斜仪 82
4.2.1工作原理与基本公式 82
4.2.2主要技术指标 83
4.2.3仪器结构 83
4.2.4临界阻尼与临界管径 83
4.2.5仪器墩布设 84
4.2.6仪器的安装调试 85
4.2.7日常观测 85
4.3 FSQ型浮子水管倾斜仪 86
4.3.1整机外观与主要技术指标 86
4.3.2工作原理 87
4.3.3基本公式 87
4.3.4仪器结构 88
4.3.5仪器的安装调试 91
4.3.6日常观测 97
4.4 DSQ型短基线水管倾斜仪 98
4.4.1整机概貌与主要技术指标 98
4.4.2工作原理与基本公式 99
4.4.3仪器系统结构 100
4.4.4仪器的洞室条件与墩位布设 109
4.4.5安装调试与日常观测 110
4.4.6仪器性能测试结果 116
4.5小结 126
第五章 液体静力水准观测场地与倾斜潮汐形变台站洞室的环境条件 127
5.1液体静力水准仪观测场地的环境条件 127
5.1.1仪器安装于大坝廊道的环境条件要求 127
5.1.2仪器安装于大坝坝顶的环境条件要求 127
5.2水管仪倾斜潮汐观测台站观测环境技术要求 128
5.2.1基本要求 128
5.2.2地震地质条件 128
5.2.3地形地貌条件 128
5.2.4环境技术要求 128
5.3倾斜潮汐形变台站的洞体条件 128
5.3.1空腔效应、地形效应与地质效应 129
5.3.2洞体覆盖厚度 134
5.3.3坑道洞室开挖与仪器室布局 138
5.3.4仪器墩及其全包式小腔体密封设施 139
5.3.5坑道密封门——船舱水密门 144
5.4倾斜潮汐形变台站防雷保护及接地改进 146
5.4.1各种雷击危害的典型事例 147
5.4.2雷电对潮汐形变台站的干扰与危害分析 148
5.4.3综合治理是地震前兆台站防雷保护的必由之路 150
5.4.4防雷保护效能 154
5.5倾斜潮汐形变台站洞室温度随纬度变化的物理意义 154
5.5.1问题提出 154
5.5.2日照对倾斜潮汐形变台站温度影响方程 155
5.5.3倾斜潮汐形变台站洞室温度随纬度变化的拟合方程 157
5.6倾斜潮汐形变台站主要干扰源 157
5.6.1降雨与抽水（注水）干扰 157
5.6.2铁路公路、江河湖库、载荷变迁、振动爆破干扰 161
5.6.3海潮影响 164
5.6.4气候场地环境类干扰及其辅助观测 164
第六章 静力水准·倾斜观测在地球科学中的应用 170
6.1地壳与断层垂直运动的观测 171
6.1.1地壳垂直运动观测 171
6.1.2断层垂直运动观测 173
6.2倾斜潮汐形变的观测与研究 179
6.2.1潮汐现象的形成及其分类 179
6.2.2倾斜潮汐形变的观测 182
6.3地震、火山的监测预报 184
6.3.1地倾斜测量是国际公认的预测地震的前兆之一 184
6.3.2地倾斜测量作地震、火山监测预报的原理 185
6.3.3水管仪的倾斜及潮汐形变观测在地震监测预报中的应用实例 186
6.3.4水管倾斜仪在火山监测中的应用 191
6.4同震阶跃与同震形变波的测定 195
6.4.1同震阶跃与同震形变波动特征 195
6.4.2同震阶跃与同震形变波响应特征的研究意义与作用 196
6.4.3同震阶跃与同震形变波动测定举例 197
第七章 静力水准仪在大坝、核电站、电子对撞机与城铁隧道的垂直位移监测中的应用 203
7.1静力水准仪在大坝垂直位移自动监测中的应用 203
7.1.1福建尤溪水东水电站大坝坝顶静力水准监测系统 203
7.1.2葛洲坝、丹江口、南河大坝的坝体或坝基的静力水准监测系统 206
7.1.3绝对垂直位移监测系统 210
7.2静力水准仪在正负电子对撞机与加速器工程中的应用 214
7.2.1北京正负电子对撞机工程液体静力水准测量系统 214
7.2.2苏联埃里温同步加速器的液体静力水准系统 215
7.3静力水准仪在大亚湾核电站核岛安全壳结构监测中的应用 218
7.3.1核岛安全壳结构监测的静力水准系统 218
7.3.2常规岛16m平台静力水准监测系统 218
7.4静力水准仪在德国比伯利斯汽轮发电机组持续监测中的应用 219
7.4.1汽轮发电机组液体静力水准为主的持续监测系统 219
7.4.2汽轮发电机组持续监测系统的信息采集、传输、处理与变形预报 220
7.5静力水准仪在地下铁与过江隧道监测中的应用 221
7.5.1北京城铁垂直形变监测静力水准系统 221
7.5.2上海城铁浦江隧道静力水准监测系统 222
第八章 静力水准·倾斜潮汐形变观测资料处理及地震前兆异常识别 225
8.1形变观测数据的产出、传送与管理 225
8.1.1数据产出及其预处理 225
8.1.2数据的通讯 228
8.1.3数据的管理 228
8.2应用于大坝安全与地震监测的观测数据常规处理分析 229
8.2.1砼大坝垂直位移的基本规律与地震前后应变阶段性特征曲线 229
8.2.2大坝垂直位移与地壳倾斜形变观测数据的常规分析方法 229
8.3倾斜潮汐形变观测数据的调和分析 235
8.3.1潮汐观测数据的中井（Nakai）预处理检验法 236
8.3.2维尼狄可夫调和分析法 237
8.3.3利用天顶距计算公式算倾斜固体潮理论值 238
8.3.4我国国产水管仪倾斜固体潮长系列调和分析结果 242
8.4倾斜潮汐形变震前异常的识别与提取 246
8.4.1潮汐因子系统偏离法 246
8.4.2契比雪夫拟合预估法 248
8.4.3卡尔曼滤波法 250
8.4.4维纳滤波法 252
8.4.5加卸载响应比法 252
8.4.6小波分析法 254
参考文献 256
附录 264
附录Ⅰ 《岩土工程安全监测手册》推荐的常用液体静力水准仪的规格及技术参数表 264
附录Ⅱ CZY—2垂直形变监测仪 264
附录Ⅲ 我国三代水管倾斜仪跨距与临界管径、固有周期、固有频率、阻尼常数关系表 268
附录Ⅳ 倾斜（应变）潮汐形变台站观测环境干扰例证 269
附录Ⅴ 气象要素辅助观测仪器 273
附录Ⅵ 利用实际潮汐形变观测资料反演获取勒夫数 276
附录Ⅶ 倾斜（应变）潮汐形变台站天文方位角的测定 277