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工程中，由于地质条件、荷载、施工等因素的影响，相邻测点间难免会出现不均匀变形，主要包括结
构缝和混凝土底板的不均匀变形两大类。鉴于泵站服役过程中对于不同型式的不均匀变形容许度不
同，在安全诊断中需要对预警指标进行区分。为此，根据泵站建筑物运行荷载、失效方式等特点，将
不均匀变形模式分为三种（见图 ２）：（ａ）错开式变形，主要发生在结构缝处，此类不均匀变形过大会
导致分缝处止水受挤压变形甚至失效。（ ｂ）拧扭式变形，主要发生在泵房的上游侧或下游侧，此类不
均匀变形过大易导致底板混凝土开裂。（ ｃ）倾倒式变形，主要原因是受水推力的影响，泵房的上游侧
抬升、下游侧下沉，此类不均匀变形过大会导致站身失稳。相应的，将泵站相邻测点集分为三种：结
构缝两侧的相邻测点集 Ａ、泵房（站身与岸墙）底板上游侧或下游侧的相邻测点集 Ｂ、泵房底板上下游
相邻测点集 Ｃ。

图 １ 泵站变形测点位置分布

图 ２ 不均匀变形的三种模式

根据 ２．１—２．３节的内容，结合泵站变形特点，所构建的泵站变形性态诊断模式如图 ３所示，具体
步骤如下：（ １）输入泵站相邻测点（集 Ａ、Ｂ或 Ｃ）的变形监测序列。（２）通过计算延迟时间和嵌入维数
进行相空间重构，并判断监测序列的混沌特性。（ ３）根据泵站历史监测数据分别拟定出集 Ａ、Ｂ、Ｃ的
预警指标 Ｑ 和 Ｒ。（４）计算相邻测点的 Ｑ指数，比较计算值 Ｑ与 Ｑ 的大小。若 Ｑ ≤Ｑ ，表示两组测
α
α
α
α
点的动力学结构相似，监测序列变化规律相近，进而转至步骤（ ５）；若 Ｑ＞Ｑ ，表示两组测点的动力学结
α
构差异较大，影响测点变形的驱动因素出现了较大差异，此时判定测点变形异常。（５）在 Ｑ ≤Ｑ 的前
α
提下，计算相邻测点的 Ｒ指数，比较计算值 Ｒ与 Ｒ的大小。若 Ｒ ≤Ｒ，表示两组测点的不均匀变形较
α
α
小，进而转至步骤（６）；若 Ｒ＞Ｒ，表示两组测点的不均匀变形较大，易导致止水失效、站身失稳、混
α
凝土开裂等问题，测点处于异常状态。（６）在 Ｒ ≤Ｒ 的前提下，通过计算不同长度 ｎ下 Ｒ指数子序列
α
的重标极差（ｒ?ｓ），然后拟合得出 Ｒ序列的 Ｈｕｒｓｔ指数 Ｈ以评判不均匀变形的收敛状态 ［１９ － ２０］ 。若 Ｒ指
ｎ
数已经收敛，说明不均匀变形发展稳定，测点处于安全状态；若 Ｒ指数还未收敛，说明不均匀变形还
在持续发展，需要加强观测。
综上，本文所建立的泵站变形异常诊断模式主要从动力学结构层次（内在驱动因素）、动力学距离
（不均匀变形态势）两个方面对泵站变形性态进行评判。
２．５ Ｑ指 数 和 Ｒ指数 的有效 性验 证 为 了检验 Ｑ指 数和 Ｒ指 数 的有 效 性，本文 将该 方法应用 于
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