巖土工程監(jiān)測二

巖土工程監(jiān)測主要內(nèi)容緒論測試技術(shù)基礎(chǔ)知識巖土的原位測試技術(shù)基坑工程中的巖土工程問題監(jiān)測地下工程中的巖土工程問題監(jiān)測邊坡工程中的巖土工程問題監(jiān)測地基加固的檢驗(yàn)與檢測樁基礎(chǔ)的測試與檢測第一章緒論本課程的目的和意義本課程在巖土工程中的地位與作用巖土工程測試、檢測及監(jiān)測技術(shù)簡介巖土工程測試與檢測技術(shù)的現(xiàn)狀與展望1.1本課程的目的和意義巖土工程是利用土力學(xué)、巖體力學(xué)及工程地質(zhì)學(xué)的理論和方法，為研究各類土建工程中涉及巖土體的利用、整治和改造問題而進(jìn)行的系統(tǒng)工作。巖土力學(xué)理論要變?yōu)楣こ态F(xiàn)實(shí)，需要相應(yīng)的測試手段。巖土工程設(shè)計(jì)、施工，試驗(yàn)工作非常重要，它是學(xué)科理論研究與發(fā)展的基礎(chǔ)。1.2本課程在巖土工程中的地位與作用巖土力學(xué)在一定意義上講就是一門試驗(yàn)力學(xué)，試驗(yàn)是土力學(xué)發(fā)展的基礎(chǔ)。巖土體的復(fù)雜性使前期勘察與試驗(yàn)結(jié)果存在著一定的不確定性，在巖土工程施工過程中還必須通過現(xiàn)場監(jiān)測與檢測，以確保巖土工程的安全性。巖土工程測試技術(shù)不僅在工程實(shí)踐中十分重要，而且在學(xué)科理論的研究與發(fā)展中也起著決定性作用。監(jiān)測與檢測的重要性保證工程的施工質(zhì)量和安全，提高工程效益。在巖土工程服務(wù)于工程建設(shè)的全過程中，現(xiàn)場監(jiān)測與檢測是一個重要的環(huán)節(jié)，可以使工程師們對上部結(jié)構(gòu)與下部巖土地基共同作用的性狀及施工和建筑物運(yùn)營過程的認(rèn)識在理論和實(shí)踐上更加完善，便于總結(jié)工作經(jīng)驗(yàn)和形成新的認(rèn)識。依據(jù)監(jiān)測結(jié)果，利用反演分析的方法，求出能使理論分析與實(shí)測基本一致的工程參數(shù)。1.3巖土工程測試、檢測及監(jiān)測技術(shù)簡介巖土工程測試包括室內(nèi)土工試驗(yàn)、巖體力學(xué)試驗(yàn)、原位測試、原型試驗(yàn)和現(xiàn)場監(jiān)測等。室內(nèi)土工試驗(yàn)：觀測判別試驗(yàn)、物理性質(zhì)試驗(yàn)、化學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)和力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)等。巖體力學(xué)試驗(yàn)：常規(guī)力學(xué)指標(biāo)和巖體變形與破壞機(jī)理的分析與研究。原位測試：基本保持被測試巖土體的結(jié)構(gòu)、含水量及應(yīng)力狀態(tài)不變的條件下測定其基本物理力學(xué)性能。1.3.1原位測試獲取設(shè)計(jì)參數(shù)的原位試驗(yàn)；提供施工控制和反演分析參數(shù)的原位檢測。優(yōu)點(diǎn)：1、避開取土樣困難，測定難以采取不擾動試樣土層的工程性質(zhì)；2、在原位應(yīng)力條件下試驗(yàn)，避免采用過程中應(yīng)力釋放的影響；3、試驗(yàn)的巖土體體積較大，代表性強(qiáng)；4、工作效率較高，可大大縮短勘探試驗(yàn)的周期。1.3.1原位測試缺點(diǎn)1、各種原位測試都有其針對性和適用條件；2、原位測試所得參數(shù)與土的工程性質(zhì)間的關(guān)系往往建立在統(tǒng)計(jì)關(guān)系上；3、影響原位測試成果的因素較為復(fù)雜（如周圍的應(yīng)力場、排水條件和施工過程對測試環(huán)境的干擾等），使得對測定值的準(zhǔn)確判定造成一定的困難；4、原位測試中的主應(yīng)力方向與實(shí)際巖土工程問題中多變的主應(yīng)力方向往往并不一致。1.3.2原型試驗(yàn)原型試驗(yàn)以實(shí)際地下結(jié)構(gòu)物為對象在現(xiàn)場地質(zhì)條件下按設(shè)計(jì)荷載條件進(jìn)行試驗(yàn)，其試驗(yàn)結(jié)果具有直觀、可靠等優(yōu)點(diǎn)，主要有樁基試驗(yàn)、錨桿試驗(yàn)等；通過原型試驗(yàn)可以進(jìn)一步驗(yàn)證工程勘察結(jié)果和設(shè)計(jì)結(jié)果的正確性與可靠性。1.3.3現(xiàn)場監(jiān)測以實(shí)際工程作為對象，在施工期及工后期對整個巖土體和地下結(jié)構(gòu)以及周圍環(huán)境，于事先設(shè)定的點(diǎn)位上，按設(shè)定的時間間隔進(jìn)行應(yīng)力和變形現(xiàn)場觀測。目的：1、檢驗(yàn)巖土工程施工質(zhì)量是否滿足巖土工程設(shè)計(jì)和有關(guān)規(guī)程、規(guī)范的要求；2、指導(dǎo)巖土工程的施工方法、流程和施工進(jìn)度，通過巖土工程監(jiān)測反饋分析巖土工程設(shè)計(jì)與施工是否合理，并為后續(xù)設(shè)計(jì)與施工方案提供優(yōu)化意見；3、檢測巖土工程施工對環(huán)境的影響，驗(yàn)證巖土工程施工防護(hù)措施的效果；4、及時發(fā)現(xiàn)和預(yù)報巖土工程施工過程中所出現(xiàn)的異常情況、防止巖土工程施工事故，保障巖土工程施工安全；5、提供定量的巖土工程質(zhì)量事故鑒定依據(jù)；6、為建（構(gòu)）筑物的竣工驗(yàn)收提供所需的監(jiān)測資料。1.3.3現(xiàn)場監(jiān)測現(xiàn)場監(jiān)測工作的主要內(nèi)容：1、對巖土所受到的施工作用、各類荷載的大小以及在這些荷載作用下巖土反應(yīng)性狀的監(jiān)測；2、對建設(shè)中或運(yùn)營中結(jié)構(gòu)物的監(jiān)測；3、監(jiān)測巖土工程在施工及運(yùn)營過程中對周圍環(huán)境的影響。1.4巖土工程測試與檢測技術(shù)的現(xiàn)狀與展望現(xiàn)狀：1、手段單一2、結(jié)果缺乏合理的解釋3、管理制度不健全4、人員培訓(xùn)不及時采取相應(yīng)措施：1、建立健全行業(yè)管理制度，提高工作人員素質(zhì)2、增強(qiáng)對從事巖土工程工作的單位考核與管理，提高人員培訓(xùn)與考核3、加強(qiáng)巖土工程各個環(huán)節(jié)的控制，增強(qiáng)對檢測、測試環(huán)節(jié)的階段驗(yàn)收和最終評判展望：1、取樣技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化2、新儀器新方法的開發(fā)3、工程地球物理探測4、現(xiàn)場測試、室內(nèi)試驗(yàn)、理論預(yù)測和數(shù)值反分析及其再預(yù)測的有機(jī)結(jié)合與循環(huán)第二章測試技術(shù)基礎(chǔ)知識測試：信息采集，獲取測試數(shù)據(jù)；以確定量值為目的的一系列操作。測試系統(tǒng)：傳感技術(shù)的實(shí)體，傳感器與多臺儀表的組合。2.1.1測試將測試值與同種性質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較，確定被測試值對標(biāo)準(zhǔn)量的倍數(shù)。2.1.2測試系統(tǒng)測試系統(tǒng)：傳感器與測試儀表、變換裝置等的有機(jī)組合。傳感器：感受被測試的大小并輸出相對應(yīng)的可用輸出信號的器件或裝置。數(shù)據(jù)傳輸環(huán)節(jié)：傳輸數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)：信號處理和變換。數(shù)據(jù)顯示環(huán)節(jié)：被測試信息變成人感官能接受的形式，以完成監(jiān)視、控制或分析的目的。2.霜2傳感器片的基本屬特性傳感來器：柔敏感服元件糧、轉(zhuǎn)遺換元霞件和成測試秒電路旬。傳感瞇器性顆能評枕價：掏靜態(tài)襖特性腦和動陰態(tài)特?cái)嘈?。靜態(tài)特句性：當(dāng)鴿被測量殼的各個對值處于增穩(wěn)定狀雖態(tài)時，扮傳感器顯的輸出擾值與輸織入值之振間的關(guān)湖系數(shù)學(xué)焰表達(dá)式常、曲線紡或數(shù)表艘。動態(tài)翁特性駐：當(dāng)薯被測駕量值貝隨時復(fù)間變潔化時因，傳授感器奇的輸訪出值邀與輸損入值尋之間綱關(guān)系患的數(shù)凈學(xué)表蓄達(dá)式誰、曲黑線或壤數(shù)表暑。2.2標(biāo).1傳感器板的靜態(tài)畝特性參粒數(shù)指標(biāo)主要指裳標(biāo)：靈喂敏度、斗線性度漁（直線絞度）和常回程誤繡差（遲皮滯性）靈敏豬度（陷Ｓ）界：穩(wěn)態(tài)燙時傳自感器澆輸出燦量Y和輸入處量X之比面，或糞輸出私量Y的增量剛和輸入順量X的增鎮(zhèn)量之喚比。線性役度（回非線竭性誤使差）傳感器覽的輸出-輸入校勤準(zhǔn)曲線纏與理論閱擬合曲水線之間任的最大霧偏差與忍傳感器辭滿量程叼輸出之暮比。理想槐的傳牌感器晃輸出景與輸開入呈俘線性洽關(guān)系錄。線繩性度垃是評猾價非科線性加程度針的參娃數(shù)。回程誤月差（遲去滯性）輸入賽逐漸郵增加透到某消一值匙與輸輪入逐估漸減則小到瓦同一標(biāo)輸入詠值時塑的輸悔出值朵不相社等，炕叫遲聲滯現(xiàn)埋象。遲滯差陽：對于錄同一輸增入值所鼓得到的聞兩個輸浪出值之供間的最萄大差值hm呀ax與量穩(wěn)程A的比值森的百分棄率。分辨力：傳熔感器鳥能檢覺測到凈的最替小輸梨入增獄量。精在輸衫入零烈點(diǎn)附集近的兇分辨惡力稱慢為閥晌值。測量役范圍盛和量雄程：在噴允許壓誤差掏限內(nèi)宣，被浴測量僑值的禁下限痰與上蒜限之懼間的更范圍炕。重復(fù)性：傳筋感器榨在同險一條嗚件下總，被綠測輸屯入量譯按同五一方筐向作僵全量輔程連另續(xù)多抗次重催復(fù)測顫量時枯，所袖得輸舉出-輸入憶曲線裹的不刻一致曾程度究。零漂：傳末感器銀在無笨輸入趕或輸營入為膀另一突值時鈴，每疲隔一恩定時勵間，客其輸急出值暫偏離勝原始狂值的妙最大離偏差絨與滿張量程伴的百朝分比過。溫漂：溫度妖每升高1度，球傳感擔(dān)器輸狠出值帝的最曬大偏岡差與領(lǐng)滿量竟程的窯百分芳比。2.競2.依2傳感器推的動態(tài)費(fèi)特性通常洋根據(jù)端正弦異變化沿與階巴躍變采化兩惜種標(biāo)匹準(zhǔn)輸餐入來丈考察耗傳感駝器的遼響應(yīng)緣瑞特性西。建立煤數(shù)學(xué)踐模型牙來分唱析和神處理異傳感貧器的星動態(tài)芹響應(yīng)仁。線性系丸統(tǒng)的動或態(tài)響應(yīng)既，廣泛錢使用的包數(shù)學(xué)?？感褪瞧栈锿ň€性辭常系數(shù)乎微分方糧程。2.3常用傳壩感器的襲類型和貴工作原婆理變換獵原理頃：電嗚阻式鵲、電譽(yù)容式仇、差極動變顏壓器都式、渠光電音式等蜜。被測傲量的巨物理泄量：客位移似傳感縱器、悔壓力園傳感落器、怎速度份傳感傅器。2.負(fù)3.本1差動樣電阻信式傳匹感器（卡汽爾遜見式儀暑器）組成掀：兩味根彈晝性鋼凍絲作孩為傳乖感元柔件，恰一根幫受拉堅(jiān)，一朽根受刊壓。鋼絲閃特性友之一環(huán)境奏變量吊變化墳，鋼手絲電汁阻值錢反向站變化列，兩鮮個元泥件的恢電阻借值比挎值，醬測出百物理排量的虜數(shù)值搶。當(dāng)鋼絲外受到拉細(xì)力作用菊而產(chǎn)生食彈性變今形，其同變形與光電阻變苗化之間共關(guān)系：鋼絲半特性賠之二鋼絲揪電阻珍隨其掠溫度桂變化毅之間離的近煙似線刮性關(guān)沿系：工作至原理倍：儀器受質(zhì)力變形渣，鋼絲械電阻產(chǎn)崇生差動幣變化，某一根受西拉，電瞞阻增加宋，一根碰受壓，季電阻減左少，兩烘?zhèn)€鋼絲淺的串聯(lián)既電阻不猛變而電纏阻比R1/帥R2發(fā)生身變化慌，得吧到鋼鐮絲電姐阻比六值，孫就得避到儀頁器的礙變形生或應(yīng)尤力；溫度改啄變時，宋鋼絲電摩阻變化蠻是同方河向的，稀溫度升寺高時，吃兩根鋼枝絲的電算阻都減揉少。獲元得鋼絲揀的串聯(lián)鴉電阻，仗就可求春得儀器擊測點(diǎn)位幕置的穩(wěn)景定。差動翁式應(yīng)單變計(jì)襖：靈敏膀度較瞞高，拳性能振穩(wěn)定膜，耐框久性然好2.3懷.2鋼弦頻麥率式傳賢感器組成：聾一根金悶屬絲弦忌（高彈相性彈簧罰鋼、馬拍氏不銹鴨鋼或鎢喉鋼）工作原餃理：利叉用鋼弦干的自振諒頻率與塞鋼弦所為受到的溜外加張煩力關(guān)系矮式測各至種物理小量。鋼弦式鍛儀器是信根據(jù)鋼顫弦張緊慰力與諧改振頻率眠成單值頁函數(shù)關(guān)偶系設(shè)計(jì)紀(jì)而成的盟；關(guān)系惜式如下依：壓力滅盒計(jì)甲算公憲式鋼弦勺傳感疾器的陽種類鋼弦式寒應(yīng)變計(jì)植、鋼弦忌式土壓陳力盒、滔鋼筋應(yīng)猶力計(jì)等站。特點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡軍單可靠茅，傳感氏器的設(shè)抱計(jì)、制捕造、安凡裝和調(diào)哄試方便中。不受接臉觸電阻烏、外界愉電磁場塌影響，敬性能較焦穩(wěn)定，贊耐久性桑能好。2.糧4監(jiān)測佩儀器診的選寒擇和墨標(biāo)定監(jiān)測儀獄器和元抄件的選他擇巖土霉工程俘監(jiān)測鞋儀器甩的質(zhì)絡(luò)量標(biāo)覺準(zhǔn)監(jiān)測儀嫁器的適調(diào)用范圍渣及使用橫條件儀器孝和傳斃感器拖的標(biāo)魚定2.4兇.1監(jiān)測例儀器鑄和元渡件的指選擇選取要微求：儀麥器的技督術(shù)性能圈、儀器像埋設(shè)條當(dāng)件、儀貞器測讀傾的方式言和儀器繁的經(jīng)濟(jì)偷性儀器悠技術(shù)子性能淡方面儀器吧的可待靠性囑（光學(xué)轉(zhuǎn)、機(jī)麥械、昨電子居設(shè)備涂等）儀器搶使用逆壽命歌（儀器工步作壽命乞大于或旱等于工仇程使用炕年限）儀器亞的堅(jiān)須固性澡和可相維護(hù)港性（容易諸標(biāo)定倒、修棒復(fù)或謊置換）儀器的鑄精度（精度滿刊足監(jiān)測花數(shù)據(jù)要耗求即可）靈敏鋸度和托量程童（高靈敏果度、大墊量程）儀器埋奏設(shè)條件餅方面儀器兆選型客時，炸應(yīng)考六慮其詞埋設(shè)醬條件另（性能勾保證轎下，毯選擇可易埋鄙設(shè)）施工淺儀器芹和埋笛設(shè)條恐件不肆同，氏選擇叉不同庭儀器疼。儀器選標(biāo)擇經(jīng)濟(jì)貍方面技術(shù)勞要求弊滿足北條件蕩下，喚選擇迎最經(jīng)虛濟(jì)的拒（儀器耗購置簡、損抱耗及慰埋設(shè)洋費(fèi)用）儀器測宏讀方式停方面根據(jù)哈測量去工作餅量選涌擇不沫同的伯測讀怖方式尿的儀價器對于粥能形臺成監(jiān)姻測網(wǎng)斃并能蜓聯(lián)網(wǎng)恨監(jiān)測盞的工住程，廳儀器炮選型辰時應(yīng)逐根據(jù)算監(jiān)測趴系統(tǒng)連統(tǒng)一協(xié)的測反讀方倦式選鍵擇儀膝器2.4屋.2巖土遵工程蠅監(jiān)測騙儀器饒的質(zhì)俊量標(biāo)鴨準(zhǔn)可靠歪性和劍穩(wěn)定竿性儀器杠在設(shè)遺計(jì)規(guī)肺定的閣運(yùn)行珠條件芝和運(yùn)烘行時稍間內(nèi)纏，檢備測元租件、牲轉(zhuǎn)換不裝置銹和測令讀儀鼓器、奮儀表驚保持胸原有勝技術(shù)詢性能明的程娛度。準(zhǔn)確度愚和精度準(zhǔn)確濤度：州測量業(yè)結(jié)果核與真園值偏支離的個程度犯，系梢統(tǒng)誤鴿差的插大小芳是準(zhǔn)生確度吩的標(biāo)磨志。精度梯：在欠相同陡條件廣下測恢量同汁一個塑量所縱得結(jié)樂果重舍復(fù)一抖致的情程度屋。靈敏此度和春分辨吉力靈敏嬸度：春輸入徑量（麥被測熊信號拳）與屈輸出回量的艱比值分辨躬力：鍛靈敏抖度的牙倒數(shù)踩，靈逝敏度麗越高撫，分追辨力病越強(qiáng)杯，傳頭感器遠(yuǎn)檢測符出的汪輸入黃量變穴化越星小。監(jiān)測儀凈器的適元用范圍外及使用島條件變形隙觀測戀儀器經(jīng)緯慌儀、倡水準(zhǔn)眼儀、辛全站陵儀、犧電子封測距句儀或消激光泄準(zhǔn)直穩(wěn)儀。位移溉計(jì)、處測縫瘋計(jì)、恭傾斜拴儀、增沉降棚儀、沙垂線甜坐標(biāo)哭儀、揭多點(diǎn)異位移勞計(jì)和暑應(yīng)變捎計(jì)等壓力倡（應(yīng)昌力）寬觀測燦儀器土壓奮力計(jì)梨、孔鍋隙壓再力計(jì)失、鋼洪筋內(nèi)鴿力計(jì)飼等其他觀等測儀器溫度計(jì)談、速度后計(jì)、加測速度計(jì)脾、動水辣壓力計(jì)腥等2.纏4.解4儀器和槽傳感器張的標(biāo)定標(biāo)定曠：利用唐精度偶高一配級的缸標(biāo)準(zhǔn)日器具頸對傳狂感器作進(jìn)行印定度種的過進(jìn)程，擁從而請確定歇其輸什出量仇與輸逃入量萌之間簡的對底應(yīng)關(guān)膽系，蓋同時謊也確溉定不隱同使仁用條