岩土工程测试技术.doc

第一章1、 什么是岩土工程测试技术：岩土工程测试技术就是为了研究岩土体的工程特性及岩土体相关工程结构的稳定性和安全性，而利用一定的测量工程和测量方法对岩土体及其工程结构进行试验测量的技术方法和测试过程的总称。2、 岩土工程测试的意义：是保证岩土工程设计可行的重要手段；是大型岩土工程信息化施工的保障；是保证大型重要岩土工程长期安全运行的重要手段。3、 岩土工程测试的分类：室内试验测试技术、原位测试实验技术、现场监测技术。第二章1、 一个完善的力学测试系统组成：荷载系统、测量系统、信号处理系统、显示和记录系统。2、 绝对误差：检测系统的指示值X与被测真实值之间的代数差称为检测系统测量值的绝对误差。3、 相对误差：检测系统的绝对误差与被测量真值的比值，称为检测系统测量的相对误差。4、 引用误差：检测系统的绝对误差与系统量程L的比值，称为检测系统测量值的引用误差。5、 最大引用误差：所有测量值之中最大绝对误差与量程比值的百分数，称为该系统的最大引用误差。6、 精度等级：通常取最大引用误差百分数的分子作为检测仪器精度等级的标志，用符号G表示。7、 容许误差：指检测仪器在规定使用条件下可能产生的最大误差范围。8、 传感器组成：敏感元件、转换元件、测量电路。9、 描述测试系统静态特性的参数：灵敏度、线性度（直线度）、回归误差（迟滞度）。10、 测试系统的选择原则： A、仪器技术性能的要求：仪器的可靠性、仪器使用寿命、仪器的坚固性和可维护性、仪器的精度、灵敏度和量程。 B、仪器埋设条件的要求：应选择在现场易于埋设的实验仪器、根据施工要求和埋设条件不同选择不同的仪器。 C、仪器测读方式的要求：选择操作简便易行、快速有效和测读方法尽可能一致的仪器设备；对于能与其他监测网联网的监测，仪器选型时应根据监测系统统一的测度方式选择仪器。 D、仪器选择的经济性要求。第三章1、传感器：在地下工程中，所需测量的物理量大多数为非电量，如位移、压力、应力和应变等，为使非电量用电测方法来测定和记录，必须将它们设法转为电量，这种将被物理量直接转换成相应的容易监测、传输或处理的信号的原件称为传感器。 国际GB7665-87对传感器的定义：能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置.2、 传感器的分类：按被测物理量分类，分为位移传感器、压力传感器、速度传感器等。按工作的物理基础分类，可分为机械式、电气式、光学式、流体式等。按敏感元件与被测对象之间的能量关系分类，可分为能量转换型传感器、能量控制型传感器。按信号变换特征分类，可分为物性型传感器、结构型传感器。3、 地下工程中常用的两类传感器：应力计、应变计。 二者区别：测试敏感元件与被测物体的相对刚度的差异。 Kk，弹簧元件加进前后,系统的变形几乎不变,弹簧元件的变形能反应系统的变形,因而可看做一个测长计,把它测出来的值乘以一个极定常数,可以指示应变值,所以该系统是一个应变计。 Kk，弹簧元件加进前后,系统的受力与弹簧元件的受力几乎一致,弹簧元件的受力能反应系统的受力,因此可看做一个测力计,把它测出来的值乘以一个标定常数,可以指示应力值,所以它是一个应力计。（k为两侧弹簧的弹簧常数，K为中间弹簧的弹簧常数。）4、 电阻式传感器分类：变阻器式传感器、电阻应变式传感器、热电阻式传感器、半导体热能电阻传感器等。5、 电阻应变片分为：金属电阻应变片、半导体应变片。 应变片构成：覆盖层、基底、敏感栅、粘结剂、引线。 金属电阻应变片的敏感栅形式分为：丝式、箔式。 目前应用最广泛的应变片材料为：康铜。6、应变片的灵敏系数：把应变片黏贴在处于单向应力状态的试件表面,使其敏感栅纵向中心线与应力方向平行时,应变片电阻值的相对变化与沿其纵向的应变之比值。7、电阻应变片的横向效应：当材料产生轴向应变时，由于横向应变，将在其横向产生一个与轴向应变符号相反的横向应变，因此，应变片上横向部分的线栅与轴向部分的线栅产生的电阻变化符号相反，使应变片的总电阻变化量减小，此现象称为电阻应变片的横向效应。8、顺着应变片轴向敏感栅两端转弯处内侧之间的距离称为栅长，敏感栅的横向尺寸称为栅宽。9、应变测量电路中的两次转换过程：应变片将应变信号转化成电阻相对变化量是第一次转换，而应变基本测量电路则是将电阻相对变化量再转化成电压或电流信号，以便显示、记录和处理，这是第二次转换。（转换后的信号很微弱，必须经调制、放大、解调、滤波等变换环节才能获得所需的信号）10、应变测量一般采用惠斯登电桥电路。分为全桥和半桥。半桥1、2为工作片，全桥1、2、3、4均为工作片。图见图3-10直流惠斯登电桥。11、振弦式传感器基本原理是由钢弦式应力的变化转变为钢弦振动频率的变化.12.振弦式位移计的标定:将已知的位移作为输入量,输入到待极定的传感器中,得到传感器的输出量,传感器由钢弦的频率值,然后通过输出量与输入量得到一系列的极定曲线。13.振弦式压力盒的标定:将已知的压力作为输入量输入到待极定的传感器中,得到传感器的输出量,传感器由钢弦的频率值,然后通过输出量与输入量得到一系列的极定曲线。14、振弦式传感器分为振弦式压力盒、振弦式钢筋应力计、振弦式表面应变计、振弦式混凝土应变计。第六章1、 声波测试是以弹性波在介质中的传播理论为基础。2、 弹性波：横波、纵波、表面波。3、 岩体中声波的传播与岩石密度、岩石孔隙率、含水率、岩石应力、岩体结构面等有关。4、 声波探测仪：一般均由发射系统、接受系统、显示系统和声电-电声转换系统组成。5、 声波换能器是能将电能转换成声能，或将声能转换成电能的一种声电能转换器（俗称探头）。 把电能转换成声能的转换器为发射换能器。 把声能转换成电信号的换能器为接收换能器。6、 换能器分类：弯曲式换能器、夹芯式换能器、高频换能器、横波换能器、单孔换能器。7、 声波探测分类：根据换能器与岩体的接触方式不同，可分为表面测试和孔中测试；根据发射和接收换能器的配置数量不同，可分为一发单收和一发多收；根据声波在介质中的传播方式不同又分为直达波法、反射波法、折射波法3种。8、 换能器与被测介质的耦合：为了提高电-声、声-电的转换效率，减少声能损失，应使换能器与被测界面保持良好的接触。常用的方法是把测点处打磨光滑，测试时，在换能器与被测介质之间涂一层耦合剂，以填充二者之间未能接触的空间。9、 纵波的测量一般多用黄油作耦合剂。横波常用金箔，水杨酸苯脂、石脂作耦合剂。第七章1、混凝土强度的检测方法：回弹法、超声波法、超声回弹综合法。2、回弹法检测是指利用回弹仪在结构或构件混凝土上测得回弹值和碳化深度来评定结构或构件混凝土强度的方法。3、回弹法是指用一个弹簧驱动的重锤，通过弹簧杆弹击混凝土表面，并测出重锤被反弹回来的距离，以回弹（反弹距离与弹簧初始长度之比）作为与强度相关的指标，来推定混凝土强度的一种方法。它属于表面硬度法的一种。4、超声波法基本原理：超声波在混凝土介质中传播时，其纵波速度与混凝土的弹性模量之间成正比例关系，即波速与弹性模量存在着相关性；另一方面，混凝土的弹性模量与它的抗压强度也存在着定量关系，即混凝土的弹性模量越大，其抗压强度越高。由上面两方面关系可知，混凝土的传播速度与混凝土的抗压强度之间也存在着相关关系，即波速与抗压强度具有相关性。5、超声波测试注意事项：测试应选择在配筋少、表面干燥、平整及有代表性的部位上，将发射和接收探头测点互相对应画在构件两侧，编号并涂黄油，即可测试。6、超声传播时间测量：对测时，要求两换能器的中心同置于一条轴线上，在换能器与混凝土表面之间涂上耦合剂，目的是为了保证两者之间具有可靠的声耦合。7、为什么同一结构采用回弹法检测和超声法检测得到的混凝土强度值有时相差很大？ 回弹法检测结构反应的主要为构件表面或浅层的强度状况，回弹值受构件表面影响大；超声法检测反应的为构件内部的强度状况，但声波速度值受骨料粒径、砂浆影响较大。8、超声回弹综合法：采用超声仪和回弹仪，在结构混凝土同一侧区分别测量声时值和回弹值，然后用已建立起来的测强公式推算该测区混凝土强度的一种方法。 特点：1、减少龄期和含水率的影响 2、弥补相互不足 3、提高测试精度注意事项：超声测点布置在回弹测试的同一测区内，先进行回弹测量，后进行超声测量；测区数量及抽样的要求与回弹相同。9、 当按单个构件检测时，取该构件各测区中最小的混凝土强度换算值作为构件混凝土强度推算值。10、 钻芯法检测混凝土质量是用钻机直接在待测结构混凝土上钻取芯样，然后进行抗压实验，并以芯样抗压强度值换算成立方体抗压强度值。钻芯法的测定值就是圆柱状芯样的抗压强度，即参考强度或现场强度。往届重点：判断题：1、传感器按变换原理分类，可分为位移传感器，压力传感器等。（No ）2、土木工程测试中应变计的刚度比被测物体大很多。（No ）3、土木工程测试中应力计的刚度比被测物体大很多。（Yes ）4、电阻应变片应当尽量选用栅长小一些，栅宽大一些的应变片。（ No ）5、电阻应变片应当尽量选用栅长大一些，栅宽小一些的应变片。（Yes ）6、应变测量电路是将电阻相对变化量换成电压或电信号。（Yes ）7、回弹超声综合检测混凝土强度中，当回弹值相同时，混凝土随声波减小而减小。（ Yes ）8、回弹超声综合检测混凝土强度中，当回弹值相同时，混凝土随声波增大而减小。（No ）9、回弹超声综合检测混凝土强度中，当回弹值相同时，混凝土随碳化深度增大而增大。（No ）10、回弹超声综合检测混凝土强度中，当回弹值相同时，混凝土随声波增大而减小。（ Yes ）填空题：1、金属丝应变片分为 丝绕式 和 短接式 两种。横向效应较小的为 短接式 应变片。2、应变测量电路一般采用惠斯登电桥电路。组成测量电桥的方法主要有 半桥 和 全桥 两种接法。3、用来监测土体压力的钢炫式传感器为 土压力盒 ，用来监测钢筋应力的钢炫式传感器为 钢筋计 ，用来监测混凝土内部应变的钢炫式传感器为 混凝土应变计 。4、混凝土“回弹超声”综合法检测的全国通用基准曲线之一为R=0.008C4.72N1.5，式中R指 混凝土强度 ，C指 声波 ，N指 回弹值 。5、测试系统的组成：结构及荷载系统、测量系统、信号处理系统、显示与记录系统6、测试系统的主要性能指标：精确度、稳定性、测量量程、分辨率、传递特性7、应变片的组成：敏感元件、基片、覆盖层、引线8、传感器的选用原则：灵敏度、响应特性、线性范围、稳定性、精确度、测量方式9、电阻应变片张贴技术：选点、打磨、清洗、贴片、排气、分开端子、测量电阻、焊接、固定10、无损检测技术发展的三个阶段：无损探伤、无损检测、无损评价11、常用的电阻预调平衡方法有一下几种：电阻串联平衡法、电阻并联平衡法、无触点平衡法12、换能器的布置方法：穿透法、反射法、剖面法13、声波测试在岩体中的应用：1围岩松弛带的测试2评价完整性程度、估算岩体强度3声波测井4岩土体力学参数确定5测定张开裂隙的延伸深度14、混凝土厚度检测1混凝土厚度检测2混凝土空洞检测3混凝土裂缝检测4深孔法混凝土质量检测。问答题：1、纵波：质点振动方向与波的传播方向一致。 其又称p波。2、横波：质点振动方向与波的传播方向垂直，又称s波。3、测试系统的精度和误差：指测试系统给出的指示值和被测值的真值的接近程度。4、电阻式传感器工作原理：将被测物理量的变化转换成自身电阻值的变化，再经相应的变换电路和装置显示或记录被测量值的变化5、应变片分类：1、按敏感元件的材料分为金属电阻应变片和半导体应变片两大类。金属电阻应变片根据敏感元件的形状不同又分为丝式和箔式两种。2、按用途分为一般应变片、应变化和特殊应变片6、电阻应变效应：大多数金属丝在轴向受到拉伸时，其电阻增加，压缩式，其电阻减小，这种电阻值电阻值随变形发生变化的现象7、金属丝式应变片：结构简单、价格低、强度高、但允许通过的电流较小，测量精度较低，适合于测量要求不高很高的场合使用8、箔式应变片：与丝式应变片比较其面积大，散热性好，允许通过较大的电流，由于他的厚度薄，因此具有较好的可绕行，灵敏度系数较高。箔式应变片还可以根据组要制成任意形状，适合批量生产9、金属薄膜应变片：灵敏度系数高，允许电流密度大，工作温度范围广10、温度补偿方法：一是利用温度自补偿应变片法；二是在常温中经常使用的桥路补偿法，桥路补偿法又分为补偿快补偿法、工作片补偿法11、相似的概念：如果表征一个系统中的物理现象的全部量的数值，可由第二个系统中相对应的诸量乘以不变的无量纲数得到，这两个系统的物理现象就是相似12、相似比：相似现象的两个系统中个对应物理量之比应当是无量纲的常数，称为相似比13、表面波：沿介质表面和交界面传播，振幅随深度增加而迅速衰减的波，也称r波波速比较pbs14、波的反射与透射原理：声波从一种介质传播到另一种介质，在两个介质的分