安全监测各类仪器成果计算方法

1、1安全监测资料成果计算方法汇编1应变计的计算1.1差阻式应变计数据的格式以及总应变的计算日期(年月日时分)电阻值(Rt)总电阻(Rs)芯线电阻(2r)电阻比(Z)温度成果计算公式:温度：T=a' (Rt-RO)(1)成果：£ m= k (Z-Z0) +(b- a c) (Ti-T0 )式中：T 温度a一仪器的温度系数RO 0C时仪器的计算电阻£ m应变计的总应变卩£Z0电阻比的基准值0.01 %Zi电阻比的观测值0.01 %-仪器的膨胀修正系数。a C 为砼的膨胀系数，通常a C在5.612.0 X 10-6/ T范围内。一般情况下取10X 10-6/ T

2、oK仪器的校正系数。注意：当仪器有一根芯线断或其它原因异常情况下，采取4线观测时，测值只有:RS 2r、和Z4情况下，需要将结果换算成上述计算的参数，进行计算。其中:Rt= Rs-2rZ=Z4+(Z4-1)2i7Rt1.2振弦式应变计数据的格式以及总应变的计算日期（年月日时分）频率读数（digit ）温度（C）温度成果计算公式:£ m= k (Li-LO ) +(b- a c) (Ti-TO )式中：£ m-应变计的总应变卩£,Li 频率模数，物理含义为频率的平方除以 1000。L0-频率模数的基准值。1.3单支应变计和无应力计单支应变计和无应力计均按照上式（1）

3、和（4）进行计算。无应力计计算时成果代号为&g。1.4应变计组单轴应变的计算1.4.1应力应变的计算应力应变计算式：£ = £ m- £ g1.4.2两向应变计组单轴应变的计算X1( X(1 ) (1 2 )y)'1( y(1 )(1 2 )X）其中：卩一混凝土的泊松比，一般常用0.16。1.4.3三向应变计组单轴应变的计算（1)(1 2 (1（1)(1 2 (11XXyy(1 ) (1 2 )、zZ）Z）144五向应变计组单轴应变的计算对于5向应变计组应进行平衡修正和单轴应变计算：如图所示的5向应变计，其平衡修正按下面进行。5)1(1) 平衡误差

4、计算，按照弹性理论，两直交轴应变(应力)之和相等或等于一常熟,即£ 1+ £ 3=£ 2+ £ 4。由于仪器及安装影响，不可能完全平衡，存在一定误差，其误差A=(£ 1+£ 3)-(£ 2+£ 4)。(2) 误差分配：若按平面问题考虑，一般误差在15卩£范围进行分配，若误差过1、大，表示其中某一些仪器存在问题最大误差不宜超过25卩£。误差分配时，£仪器的的误差分配为： 1=A 3 = - /4 ,£ 2、£ 4仪器的的误差分配为：A 1 = A 3= /4。分配误差

5、后各仪器的应变分别为:£ 10=£ 1- A /4£ 20 =2+A /4£ 30=£ 3- A /4£ 40 =4+A /4(3)单轴应变计算根据平衡修正后的应变在计算单轴应变,由于采用5向应变计组，单轴应变按照空间问题进行计算，其计算式为:(1)(12 V 40) 1511(1)(12、(5) 12011(1)(12)(20 1401xy20)40)泊松比卩=1/6(4)剪应变计算丫 z= £ 30- £ 10 或丫 z = 2 £ 30- (£ 20+ £ 40)2常规差阻式仪器

6、的计算2.1差阻式仪器的数据的格式以及成果计算2.1.1常规差阻式仪器包括：测缝计、裂缝计、钢筋计、位移计日期(年月日时分)电阻值(Rt)总电阻(Rs)芯线电阻(2r)电阻比(Z)温度成果计算公式:温度：T=a' (Rt-RO)成果：J= k( Z-ZO) +b( Ti-TO)式中：T 温度a一仪器的温度系数RO OC时仪器的计算电阻J 成果Z0 电阻比的基准值0.01 %Zi电阻比的观测值O.O1 %b -仪器的膨胀修正系数。K 仪器的校正系数。注意：当仪器有一根芯线断或其它原因异常情况下，采取 4线观测时，测值只有：RS 2r、和Z4情况下，需要将结果换算成上述计算的参数，进行计算

7、。其中:Rt= Rs-2rZ=Z4+(Z4-1)2r/Rt2.1.2差动电阻式仪器渗压计计算公式为:P= k(Z-ZO) -b (Ti-TO )式中：各个符号的含义同上，差异就是温度修正系数前为减号(“-”。2.1.3钢板计的计算计算公式：c =f XA Z+(b- a S) XA T X E其中：b 应变计温度补偿系数。a S 钢板的膨胀系数12.0 X 10-6/ CoE-压力钢管的弹模。一般取值为 0.205 X 10-6MPa3振弦式仪器的成果计算DT=GFX (Li-L0)+T K - (Ti-T0)式中;DT为温度修正后的成果GF仪器系数（mm/LULi、Ti分别为线性读数和温度的

8、观测值L0、T0分别为线性读数和温度的基准值3.1原始数据输入格式日期（年月日时分）频率读数（digit ）温度（C）温度成果通用计算公式为;K-为温度修正系数。3.2渗压计或压力计计算DT=GX (L0-Li)+T k - (Ti-T0)一般情况下，厂家计算值正号表示压应力，但国内负号表示受压，应成果乘以-1 o符号的含义同上。3.3多项式计算公式3.3.1二次多项式计算DT = A X F2+B X F+C式中：A、B C-均为仪器厂家的计算参数;F-仪器的频率模数，单位digit。332四次多项式计算DT = A X h+B X f2+C式中：A B C-均为仪器厂家的计算参数；F- 仪

9、器的频率(HZ)。3.4钢板计计算(T = GF X (L0-Li)+(Tk- a s) (Ti-T0) X E式中：a S 钢板的膨胀系数12.0 X10-6/C。E-压力钢管的弹模。一般取值为 0.205 X 10-6MPa其余符号同上。4锚索测力计4.1差动电阻式锚索测力计差阻式锚索测力计的数据格式以及成果计算日期(年月日时分)电阻值(Rt)总电阻(Rs)芯线电阻(2r)电阻比(Z)温度成果温度计算公式:(Rt - R0' ) , 60 C > t > 0C 时;(Rt - R0' ) ,0C > t > - 25C时;式中:测点温度C)Rt-仪器

10、的电阻测值(Q)R0'-仪器计算冰点电阻值(Q)，由本厂所附卡片给出a'仪器零上温度系数(C/ Q),由本厂所附卡片给出a 仪器零下温度系数(C/ Q),由本厂所附卡片给出压力计算公式:(Z - Z0 )式中:P 锚索的预加压力（kN）,负号为压力f 锚索测力计的最小读数（kN/0.01 %），由本厂所附卡片给出Z电阻比测值Z0 电阻比基准值（可取预加应力前的电阻比测值）4.2振弦式锚索测力计日期（年月日时分）频率读数（digit ）平均值温度（C）成果兰线黑线红线黄线421 4弦振弦式锚索测力计数据输入格式和计算日期（年月日时分）频率模数（digit）平均值温度（绿白）成果兰

11、线黑线八、0X1红线黄线紫线灰线4.2.2 6弦振弦锚索测力计数据输入格式和计算计算公式:P(KN)=G (F-F0) +K(T-T0)式中：P-锚索测力计的张拉荷载，kN；G-F-仪器的率定系数，最小读数;频率模数的平均值的观测值;仪器在安装前自由状态频率模数的平均值;F0-K-仪器的温度修正系数。注：当锚索测力计其中一个或者多个振弦的频率模数无法观测时,可以利用过去观测的数据进行回归计算，求得计算的平均频率模数。方法如下:利用失效前，没有失效的传感器对应的频率模数的平均值与全部传感器测值的平均值进行回归计算，求得一个计算公式， 将失效后完好的频率模数代入计算公式，求得全部传感器频率模数的平

12、均值参与计算。5多点位移计5.1差动电阻式多点位移计每个传感器的相对位移的输入模块和计算按照差阻式仪器的计算模块进行。公式如 下:温度：T=a' (Rt-RO)成果：J= k (Z-ZO) +b (Ti-TO )5.2振弦式多点位移计每个传感器的相对位移的计算按照振弦式仪器的计算模块进行。公式如下:DT=GX (Li-LO)+T k (Ti-TO)5.2.1三点式多点位移计输入格式日期（年月日时分）频率模数（digit）温度（绿白）1# （兰线）2# （黑线）3# （红线）5.2.2四点式多点位移计输入格式日期（年月日时分）频率模数（digit）温度（绿白）1# （兰线）2# （黑线）

13、3# （红线）4# （黄线）5.2.3五点式多点位移计输入格式日期（年月日时分）频率模数（digit）温度（绿白）1# （兰线）2# （黑线）3# （红线）4# （黄线）5# （紫线）524六点式多点位移计输入格式日期（年月日时分）频率模数（digit ）温度（绿白）1#（兰线）2# （黑线）3# （红线）4# （黄线）5# （紫线）6# （灰线）5.3计算成果其中相多点位移计的计算成果分为锚头相对于孔口的相对位移和锚头的绝对位移。对位移计算公式参见振弦式仪器的计算公式。成果报表如下:日期（年月日时分）相对位移（相对与孔口的位移）绝对位移（最深锚头不动）温度1#锚头2#锚头3#锚头孔口位移1#

14、锚头2#锚头3#锚头最深锚头不动情况下，锚头按照埋深分别为:n#，绝对位移按下式计算:1#、 2#、 3#孔口位移=n#锚头的相对位移;1#锚头位移=n#锚头相对位移-1#锚头相对位移;2#锚头位移=n#锚头相对位移-2#锚头相对位移;3#锚头位移=n#锚头相对位移-3#锚头相对位移;n#锚头位移=n#锚头相对位移-n#锚头相对位移=0。6两向、三向测缝计6.1 3DM型三向测缝计数据输入格式:日期（年月日时分）电位器读数弦长周边位移A1(A1)A2(A2)A3(A3)1#弦长(L1)2#弦长(L2)3#弦长(13)XYZI z1恃感器,1HV 3传感器S 2传感器1/弦长计算公式:L ii=

15、L 10+(Aii-A 10)3DM测缝计埋设示意图/CiL2i = L20+(A2i-A 20)IC2L3i = L 30+(A3i-Ai0)IC3式中:L2i、L3i-某个时刻位移传感器对应钢丝的弦长;C1、C2、C3 -电位器式位移传感器的率定参数;Li0、L20、L30 -位移传感器安装埋设的初始弦长;Ai0、A20、A30 位移传感器安装埋设的初始读数;Ali、A2i、A3i -某个时刻位移传感器读数;周边位移:Yi=S2 L2i2L3i22S-S2 L202 L3022SZi=-Xi=jL2i2 Y2_ 2 I 222Zi - VL20丫0Z0式中:S- 2传感器与3传感器的距离;

16、H 2传感器与1传感器的距离。6.2 3DM型两向测缝计（面板的脱空计）数据输入格式:日期（年月日时分）电位器读数弦长周边位移Ai# (Ai)A2#(A2 )i#弦长(Li)2#弦长(L2)XY弦长计算公式:Lii=Li0+ ( Aii-Ai0)/CiL2i = L20+ ( A2i-A 20) /C2式中:L2i -某个时刻位移传感器对应钢丝的弦长;Ci、C2 -电位器式位移传感器的率定参数;Lio、L20 -位移传感器安装埋设的初始弦长;Ai0、A20 位移传感器安装埋设的初始读数;Aii、A2i 某个时刻位移传感器读数;位移计算:二向测缝计（脱空计）示意图相对位移计算公式:Xi=D 2H

17、2HL202L102Yi=jL2i2 Xi2 - JL202Xo2式中：H 传感器1和传感器2的距离。6.3 SX型三向测缝计南自厂按照厂家的公式软件进行连接。6.4 TSJ型三向测缝计计算6.4.1安装示意图S3410X2U106.4.2成果计算:(1)面板的沉陷或抬升变形由3号传感器计算。计算公式同一般的差阻式仪器:St=f（ Z-Zo） +b（ T-To）(2)面板的错动位移和开合度由2#传感器监测。有沉降情况下，测得某时址板与面板的沉降量St，一级相应位移计 2的A与C、C与B位移后的距离分别为 at和bt。因面板产生沉降，固定钢板AB和面板上的固定钢板 C已不在初始的一个平面上，必须

18、将其换算成初始平面上的距离，计算公式如下:e= AC J at2 - St2H 22d= BC Jbt -st式中：at和bt为BC和AC之间的距离。at = ao+f （Z-Zo）+b（T-To）,bt相同。其中ao和bo为仪器安装埋设成功后初次观测时BC和AC之间的距离。由此，按如下公式算出C点的坐标，并与初始的坐标相减得到垂直周边缝的（X）和平行周边缝（ 丫）的位移:2 2 ,2c e dYt =2cXt= Je2Yt2( X )= Xt Xo(A Y)= Yt Yo式中：Xo、Yo 均为初始值。643数据输入和输出的格式日期（年月日时分）3传感器2传感器（A）2传感器（B）电阻电阻比电

19、阻电阻比电阻电阻比成果输出格式;日期（年月日时分）弦长周边位移1#弦长（at）2#弦长（bt）XYZ6.5 SXJ型两向测缝计6.5.1垂直布置的SXJ型两向测缝计日期（年月日时分）3传感器2传感器周边位移电阻电阻比电阻电阻比XZ针对于上述三向测缝计，对于仅仅有沉降和垂直周边缝位移情况下。只需要安装两支传感器即可；主要针对发生在对称河谷，面板最下部址板与面板连接处的周边缝处。实测得到相对于面板相对于址板的沉降量St,垂直周边缝的位移计 2位移的测值为 Xdt，则由下式算出面板的开合度为:Xt= J X dt St( X )= Xt - X06.5.2水平布置的SXJ型两向测缝计日期（年月日时分

20、）2传感器（A）2传感器（B）周边位移电阻电阻比电阻电阻比XY针对于上述三向测缝计，加入没有沉降，此时St= 0,安装埋设时，仅仅安装传感器2号。则上述式中e= at、d=bt，由此得出计算垂直周边缝的和平行周边缝的（ X） （A Y）分别为2 2 2c atbtYt=t2cXt= Jat2 Yt2(A X)= Xt Xo(A Y)= Yt Yo7收敛观测7.1数据输入格式收敛观测以对称三角形布置为主要计算模块。数据输入模块如下:日期(年月日时分)AC测线AB测线BC测线温度(C)距离掌子面的距离(m)基线长度(m)测值(mm)基线长度(m)测值(mm)基线长度(m)测值(mm)7.2收敛量和

21、相对收敛量计算(1)收敛量计算成果:mm。mm。收敛量=初始的(基线长度 +测值)-观测值(基线长度 +测值)+温度变形量，单位相对收敛量=收敛量/ (基线长度+读数)，单位。收敛速率=收敛量/时间，单位：mm/d。注意：针对收敛计的不同，收敛量的计算公式有区别，当两测点之间距离收敛读数减小的，计 算公式与上边的相同。当两测点之间距离收敛读数增大的，计算公式为:收敛量=初始的(基线长度 -测值)-观测值(基线长度 -测值)+温度变形量，单位温度变形量=aX L (Tn-TO )式中:a-收敛计系统的温度膨胀系数，一般采取12 X 10-6mm/C *m ;L -基线长度;TO -收敛计在初始观

22、测时的温度;Tn -收敛观测时环境温度。(2)输出的格式:日期(年月日时分)AC测线AB测线BC测线收敛量(mm)相对收敛量(%)收敛速率(mm/d)收敛量(mm)相对收敛量(%)收敛速率(mm/d)收敛量(mm)相对收敛量(%)收敛速率(mm/d)7.3对称三角形的绝对位移计算和成果输出格式(1)计算图如下:/7图2:轴对称三角形测点位移计算图由图可知:A= h -htB= Lb -LbtC= Lc -Lct式中： A、 B、 C分别为A、B、C三测点的位移。a和at分别为B、C两测点基线初始长度的基准值和t时刻的测值。b和bt分别为A、C两测点基线初始长度的基准值和t时刻的测值。c和Ct分

23、别为A、B两测点基线初始长度的基准值和t时刻的测值。Lc= (a2+b2-c2)/2aLb= a -Lch= (c2- Lb2)1/2同样:Lct = (at2+bt2-ct2)/2atLbt = at -Letht = (ct2- Lbt2)1/2利用上式即刻计算出埋设在围岩表面收敛测桩的绝对位移。(2)成果输出格式日期(年月日时分)A点成果(拱顶下沉)B点成果C点成果距离掌子面的距离位移(mm)位移速率(mm/d)收敛量(mm)位移速率(mm/d)收敛量(mm)位移速率(mm/d)8测压管8.1电测水位和压力表格式的测压管数据输入格式日期(年月日时分)管口高程(m)电测水位计读数(m)压力

24、表读数(MPa)监测水位(m)备注上游水位下游水位8.2振弦式渗压计监测的测压管监测形式日期(年月日时分)仪器高程(m)频率模数(gidit)温度(C)监测水位(m)备注上游水位下游水位8.3差阻式渗压计监测的测压管形式日期(年月日时分)仪器高程(m)总电阻(Rs)芯线电阻(2r)仪器电阻(Rt)电阻比监测水位(m)备注上游水位下游水位8.4监测水位计算(1)电测水位计测量时：监测水位=管口高程-电测水位读数(2)压力表测量时：监测水位=压力表高程 +压力表读数X 1000/9.8。(3)振弦式渗压计测量时：监测水位渗压计高程 +G X( L0-Li ) +K (T-T0)(4)差阻式渗压计测

25、量时监测水位渗压计高程 +f (Z-Z0) -b (T-T0)9量水堰9.1数据输入格式:测尺监测的量水堰计:日期(年月日时分)堰顶测尺读数(m)水位测尺读数(m)水温曰. 渗流量备注上游库水位9.2量水堰计监测的数据输入格式日期备注频率模数温度渗流量(年月日时分)上游库水位9.3计算公式(1)直角三角堰Q=1.4H(5/2)式中:Q 渗流量，m3/s；H 堰上水头,m。式中:矩形堰Q 渗流量,m3/s；Q=mb j2g H(3/2)0.402+0.054( H/P)b 堰宽，m；H 堰上水头，m；P-堰顶板至堰顶的距离,m。(3) 梯形量水堰。推荐计算公式Q=1.86bH3/2式中：b 堰口

26、宽底；其余同前。(4) 侧收缩矩形量水堰。推荐计算公式1/23/2Q=mb2 gH式中：m=(0.402+0.054H/P)9.4堰上水头的计算(1)测尺量测时，堰上水头=测尺读数-堰顶测尺读数(2)量水堰计量测时，堰上水头=量水堰计安装时的堰上水头+GX( L-L0) 0式中：G 量水堰计的灵敏度系数;L 0 -量水堰计安装初期的读数;L-量水堰计的观测读数。10水管式沉降仪水管式沉降仪的数据输入格式如下，暂时按照6点式进行设计，编程时最大按照15点设计表格。输入的格式根据每套水管式沉降仪的测点数量定。日期（年月日时分）量管读数观测房高程1#2#3#4#5#6#监测成果表格;日期（年月日时分

27、）累积沉降量1#2#3#4#5#6#累积沉降量=（调试成功时观测房高程-观测房高程）+ （调试成功时量管读数-量管读数）11电磁式沉降仪11.1电磁式沉降仪的数据输入格式11.1.1基准值的输入格式:沉降环的编号按照由下向上编号。沉降环序号与管口距离初始高程沉降环间的间距沉降环下土层厚度12345611.1.2观测数据的输入格式和成果表现格式沉降环序号原始数据沉降环高程累积沉降量分层压缩量总体的沉降量123456观测日期:管口高程:11.2成果计算11.2.1测量管口高程的计算方法测斜兼沉降管埋设在深覆盖层坝基上时，管底沉降量较大，只能选择测量管口高程的办法进行 成果的计算。计每次观测时，必须量测管口高程和沉降环距离管口的距离。因此计算公式如下;沉降环高程=管口高程-沉降环距离管口的距离 累积沉降量=沉降环初始高程-沉降环的高程 分层压缩量=沉降环初始间距一沉降环的间距 总体的沉降量=1#沉降环的沉降量+分层沉降量11.2.2管底不动的计算方法测斜兼沉降管埋设比较完整基岩的坝基上时，管底沉降量沉降量非常小，可以忽略时，选择管 底不动的办法进行成果的计算。计每次观测时，只须量测沉降环距离管口的距离。因此计算公式如 下;沉降环高程=最底沉降环的高