岩土工程监测二

岩土工程监测主要内容绪论测试技术基础知识岩土的原位测试技术基坑工程中的岩土工程问题监测地下工程中的岩土工程问题监测边坡工程中的岩土工程问题监测地基加固的检验与检测桩基础的测试与检测第一章绪论本课程的目的和意义本课程在岩土工程中的地位与作用岩土工程测试、检测及监测技术简介岩土工程测试与检测技术的现状与展望1.1本课程的目的和意义岩土工程是利用土力学、岩体力学及工程地质学的理论和方法，为研究各类土建工程中涉及岩土体的利用、整治和改造问题而进行的系统工作。岩土力学理论要变为工程现实，需要相应的测试手段。岩土工程设计、施工，试验工作非常重要，它是学科理论研究与发展的基础。1.2本课程在岩土工程中的地位与作用岩土力学在一定意义上讲就是一门试验力学，试验是土力学发展的基础。岩土体的复杂性使前期勘察与试验结果存在着一定的不确定性，在岩土工程施工过程中还必须通过现场监测与检测，以确保岩土工程的安全性。岩土工程测试技术不仅在工程实践中十分重要，而且在学科理论的研究与发展中也起着决定性作用。监测与检测的重要性保证工程的施工质量和安全，提高工程效益。在岩土工程服务于工程建设的全过程中，现场监测与检测是一个重要的环节，可以使工程师们对上部结构与下部岩土地基共同作用的性状及施工和建筑物运营过程的认识在理论和实践上更加完善，便于总结工作经验和形成新的认识。依据监测结果，利用反演分析的方法，求出能使理论分析与实测基本一致的工程参数。1.3岩土工程测试、检测及监测技术简介岩土工程测试包括室内土工试验、岩体力学试验、原位测试、原型试验和现场监测等。室内土工试验：观测判别试验、物理性质试验、化学性质试验和力学性质试验等。岩体力学试验：常规力学指标和岩体变形与破坏机理的分析与研究。原位测试：基本保持被测试岩土体的结构、含水量及应力状态不变的条件下测定其基本物理力学性能。1.3.1原位测试获取设计参数的原位试验；提供施工控制和反演分析参数的原位检测。优点：1、避开取土样困难，测定难以采取不扰动试样土层的工程性质；2、在原位应力条件下试验，避免采用过程中应力释放的影响；3、试验的岩土体体积较大，代表性强；4、工作效率较高，可大大缩短勘探试验的周期。1.3.1原位测试缺点1、各种原位测试都有其针对性和适用条件；2、原位测试所得参数与土的工程性质间的关系往往建立在统计关系上；3、影响原位测试成果的因素较为复杂（如周围的应力场、排水条件和施工过程对测试环境的干扰等），使得对测定值的准确判定造成一定的困难；4、原位测试中的主应力方向与实际岩土工程问题中多变的主应力方向往往并不一致。1.3.2原型试验原型试验以实际地下结构物为对象在现场地质条件下按设计荷载条件进行试验，其试验结果具有直观、可靠等优点，主要有桩基试验、锚杆试验等；通过原型试验可以进一步验证工程勘察结果和设计结果的正确性与可靠性。1.3.3现场监测以实际工程作为对象，在施工期及工后期对整个岩土体和地下结构以及周围环境，于事先设定的点位上，按设定的时间间隔进行应力和变形现场观测。目的：1、检验岩土工程施工质量是否满足岩土工程设计和有关规程、规范的要求；2、指导岩土工程的施工方法、流程和施工进度，通过岩土工程监测反馈分析岩土工程设计与施工是否合理，并为后续设计与施工方案提供优化意见；3、检测岩土工程施工对环境的影响，验证岩土工程施工防护措施的效果；4、及时发现和预报岩土工程施工过程中所出现的异常情况、防止岩土工程施工事故，保障岩土工程施工安全；5、提供定量的岩土工程质量事故鉴定依据；6、为建（构）筑物的竣工验收提供所需的监测资料。1.3.3现场监测现场监测工作的主要内容：1、对岩土所受到的施工作用、各类荷载的大小以及在这些荷载作用下岩土反应性状的监测；2、对建设中或运营中结构物的监测；3、监测岩土工程在施工及运营过程中对周围环境的影响。1.4岩土工程测试与检测技术的现状与展望现状：1、手段单一2、结果缺乏合理的解释3、管理制度不健全4、人员培训不及时采取相应措施：1、建立健全行业管理制度，提高工作人员素质2、增强对从事岩土工程工作的单位考核与管理，提高人员培训与考核3、加强岩土工程各个环节的控制，增强对检测、测试环节的阶段验收和最终评判展望：1、取样技术标准化2、新仪器新方法的开发3、工程地球物理探测4、现场测试、室内试验、理论预测和数值反分析及其再预测的有机结合与循环第二章测试技术基础知识测试：信息采集，获取测试数据；以确定量值为目的的一系列操作。测试系统：传感技术的实体，传感器与多台仪表的组合。2.1.1测试将测试值与同种性质的标准量进行比较，确定被测试值对标准量的倍数。2.1.2测试系统测试系统：传感器与测试仪表、变换装置等的有机组合。传感器：感受被测试的大小并输出相对应的可用输出信号的器件或装置。数据传输环节：传输数据。数据处理环节：信号处理和变换。数据显示环节：被测试信息变成人感官能接受的形式，以完成监视、控制或分析的目的。2.霜2传感器片的基本属特性传感来器：柔敏感服元件粮、转遗换元霞件和成测试秒电路旬。传感眯器性颗能评枕价：掏静态袄特性脑和动阴态特断性。静态特句性：当鸽被测量壳的各个对值处于增稳定状虽态时，扮传感器显的输出扰值与输织入值之振间的关湖系数学焰表达式常、曲线纺或数表艘。动态翁特性驻：当薯被测驾量值贝随时复间变洁化时因，传授感器奇的输访出值邀与输损入值寻之间纲关系患的数净学表蓄达式谁、曲黑线或壤数表暑。2.2标.1传感器板的静态亩特性参粒数指标主要指裳标：灵喂敏度、斗线性度渔（直线绞度）和常回程误绣差（迟皮滞性）灵敏猪度（陷Ｓ）界：稳态烫时传自感器浇输出灿量Y和输入处量X之比面，或粪输出私量Y的增量刚和输入顺量X的增镇量之唤比。线性役度（回非线竭性误使差）传感器览的输出-输入校勤准曲线缠与理论阅拟合曲水线之间任的最大雾偏差与忍传感器辞满量程叼输出之暮比。理想槐的传牌感器晃输出景与输开入呈俘线性洽关系录。线绳性度垃是评猾价非科线性加程度针的参娃数。回程误月差（迟去滞性）输入赛逐渐邮增加透到某消一值匙与输轮入逐估渐减则小到瓦同一标输入咏值时塑的输悔出值朵不相社等，炕叫迟声滞现埋象。迟滞差阳：对于录同一输增入值所鼓得到的闻两个输浪出值之供间的最萄大差值hm呀ax与量稳程A的比值森的百分弃率。分辨力：传熔感器鸟能检觉测到净的最替小输梨入增狱量。精在输衫入零烈点附集近的凶分辨恶力称慢为阀晌值。测量役范围盛和量雄程：在喷允许压误差掏限内宣，被浴测量侨值的禁下限痰与上蒜限之惧间的更范围炕。重复性：传筋感器榨在同险一条呜件下总，被绿测输屯入量译按同五一方筐向作僵全量辅程连另续多抗次重催复测颤量时枯，所袖得输举出-输入忆曲线裹的不刻一致曾程度究。零漂：传末感器银在无笨输入赶或输营入为膀另一突值时铃，每疲隔一恩定时励间，客其输急出值暂偏离胜原始狂值的妙最大离偏差绒与满张量程伴的百朝分比过。温漂：温度妖每升高1度，球传感担器输狠出值帝的最晒大偏冈差与领满量竟程的窑百分芳比。2.竞2.依2传感器推的动态费特性通常洋根据端正弦异变化沿与阶巴跃变采化两惜种标匹准输餐入来丈考察耗传感驼器的辽响应缘瑞特性西。建立煤数学践模型牙来分唱析和神处理异传感贫器的星动态芹响应仁。线性系丸统的动或态响应既，广泛钱使用的包数学模扛型是普伙通线性辞常系数乎微分方粮程。2.3常用传坝感器的袭类型和贵工作原婆理变换猎原理顷：电呜阻式鹊、电誉容式仇、差极动变颜压器都式、渠光电音式等蜜。被测傲量的巨物理泄量：客位移似传感纵器、悔压力园传感落器、怎速度份传感傅器。2.负3.本1差动样电阻信式传匹感器（卡汽尔逊见式仪暑器）组成掀：两味根弹昼性钢冻丝作孩为传乖感元柔件，恰一根帮受拉坚，一朽根受刊压。钢丝闪特性友之一环境奏变量吊变化坟，钢手丝电汁阻值钱反向站变化列，两鲜个元泥件的恢电阻借值比挎值，酱测出百物理排量的虏数值抢。当钢丝外受到拉细力作用菊而产生食弹性变今形，其同变形与光电阻变苗化之间共关系：钢丝半特性赔之二钢丝揪电阻珍随其掠温度桂变化毅之间离的近烟似线刮性关沿系：工作至原理倍：仪器受质力变形渣，钢丝械电阻产崇生差动币变化，某一根受西拉，电瞒阻增加宋，一根碰受压，季电阻减左少，两烘个钢丝浅的串联既电阻不猛变而电缠阻比R1/帅R2发生身变化慌，得吧到钢镰丝电姐阻比六值，孙就得避到仪页器的碍变形生或应尤力；温度改啄变时，宋钢丝电摩阻变化蛮是同方河向的，稀温度升寺高时，吃两根钢枝丝的电算阻都减揉少。获元得钢丝拣的串联鸦电阻，仗就可求春得仪器击测点位幕置的稳景定。差动翁式应单变计袄：灵敏膀度较瞒高，拳性能振稳定膜，耐框久性然好2.3怀.2钢弦频麦率式传贤感器组成：聋一根金闷属丝弦忌（高弹相性弹簧罚钢、马拍氏不锈鸭钢或钨喉钢）工作原饺理：利叉用钢弦干的自振谅频率与塞钢弦所为受到的溜外加张烦力关系矮式测各至种物理小量。钢弦式锻仪器是信根据钢颤弦张紧慰力与谐改振频率眠成单值页函数关偶系设计纪而成的盟；关系惜式如下依：压力灭盒计甲算公宪式钢弦勺传感疾器的阳种类钢弦式寒应变计植、钢弦忌式土压陈力盒、滔钢筋应犹力计等站。特点结构简军单可靠茅，传感氏器的设抱计、制捕造、安凡装和调哄试方便中。不受接脸触电阻乌、外界愉电磁场塌影响，敬性能较焦稳定，赞耐久性桑能好。2.粮4监测佩仪器诊的选寒择和墨标定监测仪狱器和元抄件的选他择岩土霉工程俘监测鞋仪器甩的质络量标觉准监测仪嫁器的适调用范围渣及使用横条件仪器孝和传毙感器拖的标鱼定2.4凶.1监测例仪器铸和元渡件的指选择选取要微求：仪麦器的技督术性能圈、仪器像埋设条当件、仪贞器测读倾的方式言和仪器繁的经济偷性仪器悠技术子性能淡方面仪器吧的可待靠性嘱（光学转、机麦械、昨电子居设备涂等）仪器抢使用逆寿命歌（仪器工步作寿命乞大于或旱等于工仇程使用炕年限）仪器亚的坚须固性澡和可相维护港性（容易诸标定倒、修棒复或谎置换）仪器的铸精度（精度满刊足监测花数据要耗求即可）灵敏锯度和托量程童（高灵敏果度、大垫量程）仪器埋奏设条件饼方面仪器兆选型客时，炸应考六虑其词埋设酱条件另（性能勾保证轿下，毯选择可易埋鄙设）施工浅仪器芹和埋笛设条恐件不肆同，氏选择叉不同庭仪器疼。仪器选标择经济狸方面技术劳要求弊满足北条件荡下，唤选择迎最经虚济的拒（仪器耗购置简、损抱耗及慰埋设洋费用）仪器测宏读方式停方面根据哈测量去工作饼量选涌择不沫同的伯测读怖方式尿的仪价器对于粥能形台成监姻测网毙并能蜓联网恨监测盏的工住程，厅仪器炮选型辰时应逐根据算监测趴系统连统一协的测反读方倦式选键择仪膝器2.4屋.2岩土遵工程蝇监测骗仪器饶的质俊量标鸭准可靠歪性和剑稳定竿性仪器杠在设遗计规肺定的阁运行珠条件芝和运烘行时稍间内缠，检备测元租件、牲转换不装置锈和测令读仪鼓器、奋仪表惊保持胸原有胜技术询性能明的程娱度。准确度愚和精度准确涛度：州测量业结果核与真园值偏支离的个程度犯，系梢统误鸽差的插大小芳是准生确度吩的标磨志。精度梯：在欠相同陡条件广下测恢量同汁一个塑量所纵得结乐果重舍复一抖致的情程度屋。灵敏此度和春分辨吉力灵敏婶度：春输入径量（麦被测熊信号拳）与屈输出回量的艰比值分辨躬力：锻灵敏抖度的牙倒数踩，灵逝敏度丽越高抚，分追辨力病越强杯，传头感器远检测符出的汪输入黄量变穴化越星小。监测仪净器的适元用范围外及使用岛条件变形隙观测恋仪器经纬慌仪、倡水准眼仪、辛全站陵仪、牺电子封测距句仪或消激光泄准直稳仪。位移溉计、处测缝疯计、恭倾斜拴仪、增沉降棚仪、沙垂线甜坐标哭仪、揭多点异位移劳计和暑应变捎计等压力倡（应昌力）宽观测灿仪器土压奋力计梨、孔锅隙压再力计失、钢洪筋内鸽力计饲等其他观等测仪器温度计谈、速度后计、加测速度计脾、动水辣压力计腥等2.缠4.解4仪器和槽传感器张的标定标定旷：利用唐精度偶高一配级的缸标准日器具颈对传狂感器作进行印定度种的过进程，拥从而请确定歇其输什出量仇与输逃入量萌之间简的对底应关胆系，盖同时谎也确溉定不隐同使仁用条