岩土工程监测（ppt41）

岩土工工程监监测主要内内容绪论测试技技术基基础知知识岩土的的原位位测试试技术术基坑工工程中中的岩岩土工工程问问题监监测地下工工程中中的岩岩土工工程问问题监监测边坡工工程中中的岩岩土工工程问问题监监测地基加加固的的检验验与检检测桩基础础的测测试与与检测测第一章章绪绪论论本课程程的目目的和和意义义本课程程在岩岩土工工程中中的地地位与与作用用岩土工工程测测试、、检测测及监监测技技术简简介岩土工工程测测试与与检测测技术术的现现状与与展望望1.1本课程程的目目的和和意义义岩土工工程是是利用用土力力学、、岩体体力学学及工工程地地质学学的理理论和和方法法，为为研究究各类类土建建工程程中涉涉及岩岩土体体的利利用、、整治治和改改造问问题而而进行行的系系统工工作。。岩土力力学理理论要要变为为工程程现实实，需需要相相应的的测试试手段段。岩土工工程设设计、、施工工，试试验工工作非非常重重要，，它是是学科科理论论研究究与发发展的的基础础。1.2本课程程在岩岩土工工程中中的地地位与与作用用岩土力力学在在一定定意义义上讲讲就是是一门门试验验力学学，试试验是是土力力学发发展的的基础础。岩土体的的复杂性性使前期期勘察与与试验结结果存在在着一定定的不确确定性，，在岩土土工程施施工过程程中还必必须通过过现场监监测与检检测，以以确保岩岩土工程程的安全全性。岩土工程程测试技技术不仅仅在工程程实践中中十分重重要，而而且在学学科理论论的研究究与发展展中也起起着决定定性作用用。监测与检检测的重重要性保证工程程的施工工质量和和安全，，提高工工程效益益。在岩土工工程服务务于工程程建设的的全过程程中，现现场监测测与检测测是一个个重要的的环节，，可以使使工程师师们对上上部结构构与下部部岩土地地基共同同作用的的性状及及施工和和建筑物物运营过过程的认认识在理理论和实实践上更更加完善善，便于于总结工工作经验验和形成成新的认认识。依据监测测结果，，利用反反演分析析的方法法，求出出能使理理论分析析与实测测基本一一致的工工程参数数。1.3岩土工程程测试、、检测及及监测技技术简介介岩土工程程测试包包括室内内土工试试验、岩岩体力学学试验、、原位测测试、原原型试验验和现场场监测等等。室内土工工试验：：观测判判别试验验、物理理性质试试验、化化学性质质试验和和力学性性质试验验等。岩体力学学试验：：常规力力学指标标和岩体体变形与与破坏机机理的分分析与研研究。原位测试试：基本本保持被被测试岩岩土体的的结构、、含水量量及应力力状态不不变的条条件下测测定其基基本物理理力学性性能。1.3.1原位测试试获取设计计参数的的原位试试验；提供施工工控制和和反演分分析参数数的原位位检测。。优点：1、避开取取土样困困难，测测定难以以采取不不扰动试试样土层层的工程程性质；；2、在原位位应力条条件下试试验，避避免采用用过程中中应力释释放的影影响；3、试验的的岩土体体体积较较大，代代表性强强；4、工作效效率较高高，可大大大缩短短勘探试试验的周周期。1.3.1原位测试试缺点1、各种原原位测试试都有其其针对性性和适用用条件；；2、原位测测试所得得参数与与土的工工程性质质间的关关系往往往建立在在统计关关系上；；3、影响原原位测试试成果的的因素较较为复杂杂（如周周围的应应力场、、排水条条件和施施工过程程对测试试环境的的干扰等等），使使得对测测定值的的准确判判定造成成一定的的困难；；4、原位测测试中的的主应力力方向与与实际岩岩土工程程问题中中多变的的主应力力方向往往往并不不一致。。1.3.2原型试验验原型试验验以实际际地下结结构物为为对象在在现场地地质条件件下按设设计荷载载条件进进行试验验，其试试验结果果具有直直观、可可靠等优优点，主主要有桩桩基试验验、锚杆杆试验等等；通过原型型试验可可以进一一步验证证工程勘勘察结果果和设计计结果的的正确性性与可靠靠性。1.3.3现场监测测以实际工工程作为为对象，，在施工工期及工工后期对对整个岩岩土体和和地下结结构以及及周围环环境，于于事先设设定的点点位上，，按设定定的时间间间隔进进行应力力和变形形现场观观测。目的：1、检验岩岩土工程程施工质质量是否否满足岩岩土工程程设计和和有关规规程、规规范的要要求；2、指导岩岩土工程程的施工工方法、、流程和和施工进进度，通通过岩土土工程监监测反馈馈分析岩岩土工程程设计与与施工是是否合理理，并为为后续设设计与施施工方案案提供优优化意见见；3、检测岩岩土工程程施工对对环境的的影响，，验证岩岩土工程程施工防防护措施施的效果果；4、及时发发现和预预报岩土土工程施施工过程程中所出出现的异异常情况况、防止止岩土工工程施工工事故，，保障岩岩土工程程施工安安全；5、提供定定量的岩岩土工程程质量事事故鉴定定依据；；6、为建（（构）筑筑物的竣竣工验收收提供所所需的监监测资料料。1.3.3现场监测测现场监测测工作的的主要内内容：1、对岩土土所受到到的施工工作用、、各类荷荷载的大大小以及及在这些些荷载作作用下岩岩土反应应性状的的监测；；2、对建设设中或运运营中结结构物的的监测；；3、监测岩岩土工程程在施工工及运营营过程中中对周围围环境的的影响。。1.4岩土工程程测试与与检测技技术的现现状与展展望现状：1、手段单单一2、结果缺缺乏合理理的解释释3、管理制制度不健健全4、人员培培训不及及时采取相应应措施：：1、建立健健全行业业管理制制度，提提高工作作人员素素质2、增强对对从事岩岩土工程程工作的的单位考考核与管管理，提提高人员员培训与与考核3、加强岩岩土工程程各个环环节的控控制，增增强对检检测、测测试环节节的阶段段验收和和最终评评判展望：1、取样技技术标准准化2、新仪器器新方法法的开发发3、工程地地球物理理探测4、现场测测试、室室内试验验、理论论预测和和数值反反分析及及其再预预测的有有机结合合与循环环第二章测测试试技术基基础知识识测试：信信息采集集，获取取测试数数据；以以确定量量值为目目的的一一系列操操作。测试系统：传传感技术的实实体，传感器器与多台仪表表的组合。2.1.1测试将测试值与同同种性质的标标准量进行比比较，确定被被测试值对标标准量的倍数数。2.1.2测试系统测试系统：传传感器与测试试仪表、变换换装置等的有有机组合。传感器：感受受被测试的大大小并输出相相对应的可用用输出信号的的器件或装置置。数据传输环节节：传输数据据。数据处理环节节：信号处理理和变换。数据显示环节节：被测试信信息变成人感感官能接受的的形式，以完完成监视、控控制或分析的的目的。2.2传感器的基本本特性传感器：敏感感元件、转换换元件和测试试电路。传感器性能评评价：静态特特性和动态特特性。静态特性：当当被测量的各各个值处于稳稳定状态时，，传感器的输输出值与输入入值之间的关关系数学表达达式、曲线或或数表。动态特性：当当被测量值随随时间变化时时，传感器的的输出值与输输入值之间关关系的数学表表达式、曲线线或数表。2.2.1传感器的静态态特性参数指指标主要指标：灵灵敏度、线性性度（直线度度）和回程误误差（迟滞性性）灵敏度（Ｓ））：稳态时传感器器输出量Y和输入量X之比，或输出出量Y的增量和输入入量X的增量之比。。线性度（非线线性误差）传感器的输出出-输入校准曲线线与理论拟合合曲线之间的的最大偏差与与传感器满量量程输出之比比。理想的传感器器输出与输入入呈线性关系系。线性度是是评价非线性性程度的参数数。回程误差（迟迟滞性）输入逐渐增加加到某一值与与输入逐渐减减小到同一输输入值时的输输出值不相等等，叫迟滞现现象。迟滞差：对于于同一输入值值所得到的两两个输出值之之间的最大差差值hmax与量程A的比值的百分分率。分辨力：传感器能检检测到的最小小输入增量。。在输入零点点附近的分辨辨力称为阀值值。测量范围和量量程：在允许误差差限内，被测测量值的下限限与上限之间间的范围。重复性：传感器在同同一条件下，，被测输入量量按同一方向向作全量程连连续多次重复复测量时，所所得输出-输入曲线的不不一致程度。。零漂：传感器在无无输入或输入入为另一值时时，每隔一定定时间，其输输出值偏离原原始值的最大大偏差与满量量程的百分比比。温漂：温度每升高高1度，传感器输输出值的最大大偏差与满量量程的百分比比。2.2.2传感器的动态态特性通常根据正弦弦变化与阶跃跃变化两种标标准输入来考考察传感器的的响应特性。。建立数学模型型来分析和处处理传感器的的动态响应。。线性系统的动动态响应，广广泛使用的数数学模型是普普通线性常系系数微分方程程。2.3常用传感器的的类型和工作作原理变换原理：电电阻式、电容容式、差动变变压器式、光光电式等。被测量的物理理量：位移传传感器、压力力传感器、速速度传感器。。2.3.1差动电阻式传传感器（卡尔逊式仪仪器）组成：两根弹弹性钢丝作为为传感元件，，一根受拉，，一根受压。。钢丝特性之一一环境变量变化化，钢丝电阻阻值反向变化化，两个元件件的电阻值比比值，测出物物理量的数值值。当钢丝受到拉拉力作用而产产生弹性变形形，其变形与与电阻变化之之间关系：钢丝特性之二二钢丝电阻随其其温度变化之之间的近似线线性关系：工作原理：仪器受力变形形，钢丝电阻阻产生差动变变化，一根受受拉，电阻增增加，一根受受压，电阻减减少，两个钢钢丝的串联电电阻不变而电电阻比R1/R2发生变化，得得到钢丝电阻阻比值，就得得到仪器的变变形或应力；；温度改变时，，钢丝电阻变变化是同方向向的，温度升升高时，两根根钢丝的电阻阻都减少。获获得钢丝的串串联电阻，就就可求得仪器器测点位置的的稳定。差动式应变计计：灵敏度较高，，性能稳定，，耐久性好2.3.2钢弦频率式传传感器组成：一根金金属丝弦（高高弹性弹簧钢钢、马氏不锈锈钢或钨钢））工作原理：利利用钢弦的自自振频率与钢钢弦所受到的的外加张力关关系式测各种种物理量。钢弦式仪器是是根据钢弦张张紧力与谐振振频率成单值值函数关系设设计而成的；；关系式如下下：压力盒计算公公式钢弦传感器的的种类钢弦式应变计计、钢弦式土土压力盒、钢钢筋应力计等等。特点结构简单可靠靠，传感器的的设计、制造造、安装和调调试方便。不受接触电阻阻、外界电磁磁场影响，性性能较稳定，，耐久性能好好。2.4监测仪器的选选择和标定监测仪器和元元件的选择岩土工程监测测仪器的质量量标准监测仪器的适适用范围及使使用条件仪器和传感器器的标定2.4.1监测仪器和元元件的选择选取要求：仪仪器的技术性性能、仪器埋埋设条件、仪仪器测读的方方式和仪器的的经济性仪器技术性能能方面仪器的可靠性性（光学、机械、、电子设备等等）仪器使用寿命命（仪器工作寿命命大于或等于于工程使用年年限）仪器的坚固性性和可维护性性（容易标定、修修复或置换）仪器的精度（（精度满足监测测数据要求即即可）灵敏度和量程程（高灵敏度、大大量程）仪器埋设条件件方面仪器选型时时，应考虑虑其埋设条条件（性能保证下下，选择易易埋设）施工仪器和和埋设条件件不同，选选择不同仪仪器。仪器选择经经济方面技术要求满满足条件下下，选择最最经济的（（仪器购置、、损耗及埋埋设费用）仪器测读方方式方面根据测量工工作量选择择不同的测测读方式的的仪器对于能形成成监测网并并能联网监监测的工程程，仪器选选型时应根根据监测系系统统一的的测读方式式选择仪器器2.4.2岩土工程监监测仪器的的质量标准准可靠性和稳稳定性仪器在设计计规定的运运行条件和和运行时间间内，检测测元件、转转换装置和和测读仪器器、仪表保保持原有技技术性能的的程度。准确度和精精度准确度：测测量结果与与真值偏离离的程度，，系统误差差的大小是是准确度的的标志。精度：在相相同条件下下测量同一一个量所得得结果重复复一致的程程度。灵敏度和分分辨力灵敏度：输输入量（被被测信号））与输出量量的比值分辨力：灵灵敏度的倒倒数，灵敏敏度越高，，分辨力越越强，传感感器检测出出的输入量量变化越小小。2.4.3监测仪器的的适用范围围及使用条条件变形观测仪仪器经纬仪、水水准仪、全全站仪、电电子测距仪仪或激光准准直仪。位移计、测测缝计、倾倾斜仪、沉沉降仪、垂垂线坐标仪仪、多点位位移计和应应变计等压力（应力力）观测仪仪器土压力计、、孔隙压力力计