岩土工程检测技术ppt课件

岩土工程检测技术,1,2,3,施工中的基坑,4,5,岩土工程监测技术,第一章概述一、监测内容围护结构的竖向位移、水平位移及内力坑周土压力、水平和竖向位移支撑结构轴力、应力、应变锚杆内力地下水位、孔隙水压力周边建筑沉降位移结构强度的无损检测地下工程的监测,6,岩土工程监测技术,第一章概述二、监测目的1.监测指导施工，保证施工和周边环境的安全2.为信息化施工和动态优化设计提供可靠依据地质勘查报告很难正确反映实际情况，土层物理力学参数需要修正施工过程的动态变化，实际工况与设计工况不一致监测数据与设计值进行对比、分析，确定和优化下一步施工工艺参数，达到信息化施工目的3.监测结果与理论预测值比较，验证理论公式正确性4.确定二次衬砌的施作时间,7,岩土工程监测技术,第一章概述三、监测手段仪器监测与巡视检查相结合的方法仪器监测取得定量数据，进行定量分析；巡视检查更加及时、全方位的监测，进行定性判断分析巡视检查是预防工程事故非常简便、经济有效方法，给予足够重视，异常情况：结构的裂缝、变形、渗漏、沉陷、土层情况、周边环境等四、监测点布置原则关键部位、重点监测，布置在反映监测对象实际受力和变形状态的关键特征点上五、监测频率监测有很强的时效性，观测必须是及时的，必须有足够的频率，应能及时扑捉到重要的变化情况。以便动态控制施工和设计,8,第二章土压力监测,一、概述土颗粒压力量测土的接触压力水的压力二、土压力量测方法电阻应变计不稳定、受潮湿环境影响钢弦式土压力盒稳定可靠、导线长度不受限制、10002000m,可遥测。,9,第二章土压力监测,三、钢弦式土压力盒（一）、构造和基本原理压力盒在一定压力作用下，传感膜向上微微鼓起，引起钢弦伸长，钢弦未受压力时具有一定的初始频率，即自振频率。拉紧后频率会提高，频率和土压力建立起联系，通过频率的变化量测土压力的变化。激振器高压脉冲电流磁力线激发钢弦磁阻变化电动势变化频率信号频率仪频率与压力的关系式：P=k(f2f02)k-标定系数f-受压后钢弦的频率f0-未受压钢弦的频率,10,基坑土压力监测-土压力盒,11,第二章土压力监测,三、钢弦式土压力盒（二）主要参数选择直径、量测1.直径选择原则（1）压力盒直径与土颗粒粒径相适应压力盒变形膜有效受压部分直径要大于土的最大颗粒50倍D膜50d土max消除介质不均匀引起的应力集中而产生的误差,12,第二章土压力监测,1.直径选择原则（2）压力盒直径与结构尺寸相适应模型实验：D=24cm工程结构：D=1015cm,13,第二章土压力监测,1.直径选择原则（3）压力盒的厚径比H/D越大，应力集中越明显一般建议:厚径比H/D0.10.22.量程的确定原则：大于理论计算压力值的100%2理论计算压力值,14,第二章土压力监测,（三）、土压力盒的标定气压标定、液体标定、土介质标定（四）、土压力盒的埋设1.布置原则（1）受力较大，有代表性的断面（2）受力分布规律的特征位置（3）不同性质的土层中部（4)横支撑处或二道围檩中部，或是水平位移最大处（5）与结构内力与变形同一监测断面布设，便于相互印证、综合分析,15,第二章土压力监测,（四）、土压力盒的埋设2.压力盒的现场埋设基底土压力量测的埋设墙体侧面土压力量测的埋设自由场土压力量侧的埋设,16,第二章土压力监测,2.压力盒的现场埋设（1）基底土压力量测的埋设1）直接埋设2）预留孔埋设（2）墙体侧面土压力量测的埋设1）明挖浇筑墙体时土压力盒的埋设2）地下连续墙土压力盒的的埋设A.挂布法B.弹簧法（3）自由场土压力盒埋设,17,第三章支护结构内力监测,第一节概述支护结构的内力:应力、应变、弯矩、轴力一、支护结构内力桩1.围护结构：墙一般采用钢筋应力计衬砌钢支撑：钢弦式应力计、表面应变计2.支撑结构钢筋混凝土支撑：钢筋应力计、埋入式应变计锚杆支撑：锚杆应力计3.应力计和应变计的量程宜为设计值得2倍，精度不低于0.5%F.S,18,第三章支护结构内力监测,第二节横支撑结构的内力量测一、钢弦式轴力计量测适用:钢支撑直接量测轴力短柱式、空心管式（一)短柱钢弦式轴力计（二）空心管钢弦轴力计利用高强度厚壁空心钢管筒，周边设3对钢弦，量测偏心荷载，各应力计加权平均可得轴力。（三）轴力计布置1.断面选择：轴力较大的杆件2.布置在钢支撑的端部3.三角、四点对称布置，取平均值,19,第三章支护结构内力监测,第二节横支撑结构的内力量测二、钢弦式应力计量测适用：钢筋混凝土横支撑，用钢筋计量测应力然后反算轴力（一）量测钢筋混凝土横支撑轴力应力计布置，四角、四边、对称布置应力计算：i=k(f2-f20),20,结构内力监测:钢筋应力计,21,混凝土横支撑轴力计算,22,支撑轴力（kN）；钢筋应力（kN/mm2）；钢筋计监测平均应力（kN/mm2）；第i个钢筋计标定系数（kN/Hz2）；第i个钢筋计监测频率（Hz）；第i个钢筋计安装后的初始频率（Hz）；第i个钢筋计截面面积（mm2）；混凝土弹性模量（kN/mm2）；钢筋弹性模量（kN/mm2）；混凝土截面面积（mm2）；支撑截面面积（mm2）；钢筋总截面面积（mm2）。,23,结构内力量测钢筋应力计,24,结构内力量测钢筋应力计,25,结构内力量测钢筋应力计安装施工中,26,第三章支护结构内力监测,三、钢筋应变计量测表面应变计、埋入应变计埋入式应变计：两端的端头与混凝土紧密嵌固，中间受力应变管用布缠绕，与混凝土隔开，当混凝土产生应变时由端头带动应变管产生变形，使钢弦内力发生变化，然后用频率仪。表面应变计：钢结构或混凝土表面。特点安装快捷，测试开始前安装即可。,27,第三章支护结构内力监测,三、钢筋应变计量测表面应变计、埋入应变计应变计的刚度远远小于监测对象的刚度（一）表面应变计适用于钢支撑，两端的安装钢块焊接在观测对象表面上监测断面宜选择在两支点间1/3部位，受剪力影响较小1.元件组成两定位钢块，激振线圈，电缆，应变计2.基本原理3.应变计算：=k(f2-f20),28,表面应变计换算轴力：,钢支撑轴力（kN）；钢支撑截面面积（mm2）；钢弹性模量（kN/mm2）；第i个表面应变计标定系数（10-6/Hz2）第i个表面应变计监测频率（Hz）；第i个表面应变计安装后的初始频率（Hz）。,29,横支撑轴力量测振弦表面应变计,30,表面应变仪安装,31,第三章支护结构内力监测,三、钢筋应变计量测表面应变计、埋入应变计（二）埋入式应变计适用于钢筋混凝土支撑两端的端头与混凝土紧密嵌固，中间受力应变管用布缠绕，与混凝土隔开，当混凝土产生应变时，由端头带动应变管产生变形，使钢弦内力发生变化，然后用频率仪量测。,32,第三章支护结构内力监测,三、钢筋应变计量测表面应变计、埋入应变计（二）埋入式应变计适用于钢筋混凝土支撑1.元件组成两端不锈钢圆盘，柔性铝合金波形管，钢弦2.基本原理3.应变计算：=k(f2-f20)4.轴力计算：=(CS)-应变平均值，=i/n5.埋设布置：平行主筋内侧，对称布置。要有足够保护层,33,振弦埋入应变计,34,振弦埋入应变计安装,35,第三章支护结构内力监测,第四节围护结构的弯矩监测一、应用钢筋计量测弯矩1.断面选择与钢筋计埋设结构弯矩最大部位平面上：两横支撑跨中立面上：横支撑处有最大负弯矩、两层支撑的中间有最大正弯矩埋设：内外主筋对称平行安装埋设2.弯矩计算：,36,围护桩（墙）弯矩计算,量测断面处的计算弯矩（kNm）；混凝土弹性模量（kN/mm2）；钢筋弹性模量（kN/mm2）；量测断面处的惯性矩（mm4）；对待测钢筋计的应力值（kN/mm2）；对待测钢筋计之间的中心距离（mm）。,式中,37,第四章孔隙水压力与地下水位量测,第一节概述一、监测意义饱和软粘土受荷后首先产生孔隙水压力的变化，随后才是颗粒的固结变形，孔隙水压力的变化是土体运动的前兆二、监测点布设受工程影响变形较大位置竖向上按土层布设，不宜采用泥浆护壁,38,振弦式孔隙水压力计,39,第四章孔隙水压力与地下水位量测,第二节振弦式孔隙水压力计一、基本原理二、孔隙水压力计算：=k(f2-f20)三、孔隙水压力计的埋设钻孔设观测井，根据需要分层埋设。孔内填纯净砂，上部用粘土球封孔。滤水石不得与大气接触，否则重新排气不宜采用泥浆护壁，避免堵透水石,40,第四章孔隙水压力与地下水位量测,第二节电测水位计一、原件组成：钢尺、测头二、量测当测头触及水位时，启动讯响器，然后测量钢尺读数。水位观测井，带孔塑料管、砂石充填。,41,第五章基坑位移量测,第一节概述量测内容：围护结构位移邻近建筑物及管线沉降周边地表沉降、基底隆起变形深层土体沉降一、基坑位移影响因素1.地质条件：坚固位移小，软弱含水位移大2.基坑尺寸：越长中间部位变形越大越深水平位移变形越大3.坑边堆载,42,第五章基坑位移量测,二、监测目的1.预报险情，采取应急措施，保证人员和邻近建筑物安全；2.了解基坑动态变形规律；,43,第五章基坑位移量测,第二节基坑邻近建（构）筑物沉降观测一、监测范围原则13倍基坑设计开挖最终深度二、邻近建筑物沉降观测基坑开挖前，建筑物外墙表面设观测点，量测初始值，监测不均匀沉降。观测点：圆钢、铆钉、螺栓观测点布置建筑四角变形缝两侧建筑物主要传力构件上每测不少于3个,44,基坑邻近建筑物沉降观测点,45,第五章基坑位移量测,第二节基坑邻近建（构）筑物沉降观测三、邻近地下管线沉降观测受剪作用、挠曲变形、接头泄漏管箍、直插钢筋观测点最好设在接头处,46,第五章基坑位移量测,第三节桩（墙）顶水平位移监测量测仪器：经纬仪，水准仪、全站仪量测方法：视准法、三角量测法、前方交会法一视准法沿基坑边线两端35倍基坑长度设固定观测点，基坑桩顶按一定间距设移动观测点，用铆钉或螺栓，一般612m一个，定期观测偏移距离。二、地表竖向位移的观测,47,第五章基坑位移量测,第三节桩（墙）顶水平位移监测量测仪器：经纬仪，水准仪、全站仪量测方法：视准法、三角量测法、前方交会法一视准法沿基坑边线两端35倍基坑长度设固定观测点，基坑桩顶按一定间距设移动观测点，用铆钉或螺栓，一般612m一个，定期观测偏移距离。二、地表竖向位移的观测,48,第五章基坑位移量测,第四节基坑深层水平位移的量测一、测斜仪组成测头、测读仪、标尺电缆、测斜管测斜管：铝合金、塑料，每节长度23m,互成正交导槽测头：滑轮间距，一般L=0.5m。二、测斜原理测头滑轮间距0.5m，测头测得夹角i，则水平位移=Li*Sini基准点一般设孔底：某深度水平位移L=Li*Sini每个测点正反两次量测，取平均值。,49,基坑深部侧向位移-测斜仪,50,基坑深部侧向位移-测斜仪,51,基坑深部侧向位移-测斜管,52,现场测斜量测,53,第五章基坑位移量测,三、测斜管埋设预埋法、钻孔埋设1.预埋法沿基坑每边设13个测斜观测点，深度与结构入土深度一致，绑扎在钢筋笼上。2.钻孔埋设结构外侧，协调变形，不影响结构强度,54,55,第五章基坑位移量测,第六节土体深层沉降量测分层沉降仪量测一、组成分层沉降管、磁环、电感探头、标尺电缆、测读仪、蜂鸣器二、量测原理波形柔性沉降管，每隔一定距离安装磁环。电感探头通过磁环发出声响，量测深度。注意施工前量测初始值来去两次取平均值埋设分层沉降磁环与土层粘结牢固，回填材料逐渐密实与周围土体紧密接触，变形协调一致。每次量测重复进行两次取平均值，2次读数差不大于1.5mm。每次量测均应测定管口高程的变化，并换算出管内各监测点位置进行量测。,56,深层地层沉降-分层沉降仪,57,锚杆抗拔力监测-锚杆应力计,锚索应力计,58,锚杆检测施工,59,第七章声波探测技术,第一节结构面对波传播产生的影响一、消耗能量，改变波的传播途径，影响波得传播过程二、弹性波传播特性反映岩体结构的致密性第二节弹性波种类弹性波：假定介质是弹性的，可应用弹性理论描述。一、弹性波种类1.纵波：压缩波，振动方向与传播方向一致2.横波：剪切波，振动方向与传播方向垂直纵波波速横波波速，利用纵波进行监测二、弹性波在岩体中传播的特点,60,第七章声波探测技术,第三节弹性波在岩体中传播的特征1.岩体弹性模量低，传播慢2.岩体弹性模量高，传播快变质岩：55006000m/s火成岩:50005500m/s沉积岩:15003000m/s3.岩体存在结构面，传播慢4.岩体风化程度大，传播慢5.压应力方向传播快6.孔隙率大，传播慢,61,现场测斜量测,62,第七章声波探测技术,第四节声波探测仪一系统组成发射探头、接收探头、声波显示仪1.发射探头：输出一定频率的声脉冲2.接收探头：接收声波并转化为电信号，输入到声波仪，在示波器声波波形和数字显示,63,声波监测声波仪,64,声波监测声波仪,65,第七章声波探测技术,第五节声波探测技术穿透法、反射法一、穿透法1.实质：将发射探头和接收探头放置在介质相对的两个表面上，根据声波穿透结构介质后的波速和能量的变化，判断介质的质量2.适用：厚度较大，具备在相对表面安装探头对于地下岩体通常用两个平行钻孔安装探头，称双孔法,66,第七章声波探测技术,第五节声波探测技术穿透法、反射法二、反射法1.发射探头向介质发射声波，波沿发射方向传播到介质底面后，折射回来后由接收探头接收，根据反射波传播的时间和现实波性判断介质内部的缺陷2.适用：只能提供一个测试表面,67,第七章声波探测技术,第六节声波探测技术在岩体中的应用一、利用声波测试围岩松弛带厚度（一）原理：根据传播时间确定松弛带厚度。（二）波速与孔深关系曲线1.一字形曲线2.厂字形曲线3.衰减型曲线4.峰值型曲线,68,第七章声波探测技术,第六节声波探测技术在岩体中的应用二、利用声波测试评价岩体强度和完整性系数测试方法：1.采集岩块：测试弹性波在岩块传播速度V2.岩体钻孔：测试弹性波在岩体传播速度Vm3.计算完整性系数（龟裂系数）m（Vm/V)2m0.75完整性好，裂隙少m=0.75-0.45完整性较好。裂隙间距2030cmm0.45完整性差、裂隙间距小于2030cm,69,钻孔声波监测声波仪,70,第七章声波探测技术,第七节声波探测混凝土结构的应用一、混凝土结构厚度探测利用波传到两种不同介质的分界面时，弹性波将产生折射和反射来测定构件的厚度监测计算公式：h=KVptVp-纵波波速，km/s;t-反射波在介质中传播时间，k-经验修正系数,71,第七章声波探测技术,第七节声波探测混凝土结构的应用二、混凝土结构中孔洞检测混凝土内部存在大于10cm孔洞，通过量测声波传播时间的变化，计算孔洞尺寸。L-构件厚度，m。td,t-有孔洞与无空洞处声波传播时间，。三、混凝土裂隙监测利用在裂隙出反射或绕射传播路线增长时间增加现象。1直接检测2.沿面检测应用反射法,72,第七章声波探测技术,四、深孔法检测混凝土结构质量适用于大型地下构件，如钻孔灌注桩,73,第七章声波探测技术,第八节声波探测在桩完整性检测中的应用钻孔灌注桩质量缺陷：离析、缩颈、断桩、空洞静力测桩法：反力粱、千斤顶、抗拔桩目前检测方法低应变法：小锤、传感器、声波仪动力测桩法高应变法：重锤、贯入度,74,钻孔灌注桩千斤顶静力检测,75,钻孔灌注桩高应变监测,76,灌注桩施工质量评价-低应变监测,77,78,灌注桩施工质量评价-低应变监测,79,灌注桩施工质量评价-低应变监测,80,第七章声波探测技术,第八节声波探测在桩完整性检测中的应用一、桩基完整性检测1.原理桩顶施加激振能量，引起桩身及周围土体的微幅振动，仪器记录桩顶振动情况，对记录的波形特征进行分析，判断桩基的完整性，评价桩基的质量。优点：费用低，效率高2.测试系统组成小锤、加速度传感器、声波测读仪3.测试准备工作清除桩顶松散混凝土，表面平整，涂抹耦合剂安装传感器小锤锤击数次，选用重复率较高对反射曲线进行分析,81,第七章声波探测技术,第八节声波探测在桩完整性检测中的应用一、桩基完整性检测二、波形分析1.完整性好的桩波形特征波形规则、清晰、衰减快，桩底反射波有明显的波峰波谷2.桩内离析波形特征传播时间长，桩底反射振幅较小，能量消耗大。3.断裂桩波形特征反射波到达时间早于桩底到达时间。波幅大、出现多次反射，难以观察到反射波幅,82,第七章声波探测技术,第八节声波探测在桩完整性检测中的应用三、检测结果的应用1.确定桩基混凝土纵波波速VpV2L/t（m/s）L-桩长，m;t-桩底反射波到达时间，s。2.确定桩身缺陷位置和范围L：L=tVp/2L-缺陷距桩顶距离，m；t-缺陷位置反射波至时间，s;Vp-桩身纵波波速平均值，m/s.,83,第七章声波探测技术,第八节声波探测在桩完整性检测中的应用三、检测结果的应用3.桩身缺陷范围确定L缺L缺=1/2tV缺t-桩身缺陷上下面反射波到达的时间差，s；V缺-桩身缺陷段纵波波速，m/s。离散：15002700m/s断层：800-1000m/s裂隙空洞：600m/s缩颈：正常波速,84,第七章声波探测技术,第八节声波探测在桩完整性检测中的应用三、检测结果的应用4.混凝土纵波波速与桩身强度关系,85,混凝土强度无损监测-回弹仪,86,混凝土强度无损监测-回弹仪,87,第九章回弹法无损监测,第一节回弹检测法实质:在构件混凝土上测得回弹值和碳化深度，来评价结构或构件混凝土强度的方法一、回弹仪原理将弹击杆顶住混凝土表面，轻压仪器弹击锤松钩，冲击锤击杆后，弹击锤带动指针向上移动到一定位置，指针在刻度尺上指示回弹值。二、回弹仪量测（一）试样、测区、测面和测点1.试样：测试部位具有代表性数量：不少于结构总数的30%,88,第九章回弹法无损监测,二、回弹仪量测（一）试样、测区、测面和测点2.测点布置：1）测区：每个试样均布置测区，测区不少于10个测区间距2m，测区编号每个测区2个测面（相对平行），若不允许可以一个。测区尺寸：一般400cm2,容纳16个弹击点2）测面处理：平整、干燥，不应有粉刷层、浮层,89,第九章回弹法无损监测,二、回弹仪量测（一）试样、测区、测面和测点3.回弹值测读每测区16点，若两个测面，每测面弹击8点，测点间距不小于3cm4.数据整理剔除16测点的最大值3个，最小值3个，计算平均回弹值N=Ni/10Ni-第i个测点回弹值,90,第九章回弹法无损监测,三、碳化深度值量测测点内凿出直径为15cm,深6mm孔洞，用浓度1%酚酞酒精滴在孔洞内壁边缘，再用钢尺量测呈紫色部位的垂直深度Li,计算碳化深度平均值L=Li/n碳化深度6mm,取Li=6mm碳化深度0.4mm,取Li=0,91,第九章回弹法无损监测,四、混凝土强度的评定1.测区混凝土强度评定1）公式:Ri=0.025Ni-2.010810-0.035Li(MPa）Ni测区平均回弹值,mm；Li-平均碳化深度，mm.。2)换算表法换算混凝土强度（MPa),L,92,第九章回弹法无损监测,四、混凝土强度的评定2.单个构件混凝土强度平均值RnRn=Ri/nRi-第i测区混凝土强度值，MPa；n单个构件测区数，个。3.构件总和混凝土强度平均值RNRN=Ri/nRi-第i测区混凝土强度值，MPa；n测试构件总和测区数，个。,93,第九章回弹法无损监测,四、混凝土强度的评定4.构件混凝土强度的评定1)单个构件混凝土强度评定原则：取第一条件值和第二条件值较低为评定值第一条件值的计算：R1=1.18（RnK*Sn)第二条件值的计算：R2=1.18（Rni)minRn-单个构件混凝土强度平均值,MPa;K-合格判定系数Sn-混凝土强度标准差（Rni)min-各测区混凝土强度最小值，MPa；,94,第九章回弹法无损监测,四、混凝土强度的评定4.构件混凝土强度的评定2)构件总和混凝土强度评定原则：取第一条件值和第二条件值较低为评定值第一条件值的计算：R1=1.18（RNK*Sn)第二条件值的计算：R2=1.18（Rni)minRN-构件总和混凝土强度平均值,MPa;K-合格判定系数Sn-混凝土强度标准差（Rni)min-各测区混凝土强度最小值，MPa；,95,第九章回弹法无损监测,工程实例某工程框架结构，混凝土设计标号C40,2009年九月完成地下室浇筑，三个月后地上二层完工发现地下室墙体出现裂缝，随工程发展地上4层完工时裂隙增多。根据13组混凝土试块强度测试，除一组达设计强度外，其他12组未达到设计强度，最低者仅达到设计强度的68%。1月2日进行回弹测试62个测区，构件总和混凝土强度评定值为42.6MPa,回弹未考虑碳化深度影响。委托具有监测资质法律效力部门再次监测，设置22测区，测区集中在裂隙区布设，弹击后进行各测点的碳化深度量测，整个地下室的混凝土强度平均值RN=38MPa.按第一条件值：R1=29.8MPa;按第二条件值：R2=28.2MPa评定结论：地下室混凝土强度为28.2MPa，未达到设计强度，与混凝土试块强度一致，达设计强度的68%。,96,地下隧道压力监测压力盒,97,地下隧道压力监测混凝土压力计,98,地下隧道压力监测围岩压力枕,99,地下隧道压力监测围岩压力枕,100,锚杆液压应力计,101,地下隧道位移监测多点位移计,102,地下隧道位移监测多点位移计,103,地下隧道位移监测多点位移计,104,第八章地下隧道工程施工监测,第一节隧道工程信息化施工一、监测任务1.监测围岩变形、压力2.监测结构的应力和应变二、监测目的1.根据监测信息，调整支护参数控制变形，保证施工安全。2.最大限度发挥围岩的自支撑能力（新奥法施工核心）最容易监测到围岩变形，通过位移监测获取围岩稳定信息，合理确定二次衬砌支护时间预报险情，指导施工根据位移监测信息，做出正确判断，为修正施工方案和参数提供依据验证理论公式正确性三、信息化施工程序初步选定设计参数监测围岩位移调整设计支护参数,105,地下隧道位移监测位移收敛仪,106,地下隧道位移监测位移收敛仪,107,收敛仪监测点,108,第八章地下隧道工程施工监测,第二节位移监测收敛位移、单点位移、多点位移、拱顶位移、地表位移一、收敛位移量测（净空相对位移）1.概念：隧道周边水平净空尺寸变化。收敛值:两次量测值之差=R1-R2式中：Ri时刻净空尺寸2.量测设备钢卷尺收敛计3.组成:钢带尺、螺旋测微器，测力弹簧钢弹尺：定位孔20mm，小于20mm用测微器，精度0.01mm.测微器：量程25mm旋紧，钢带尺张紧，规定张力，指针重合。10m量程,张力5kg;1520m量程,张力6kg;30m量程,张力7kg,109,第八章地下隧道工程施工监测,第二节位移监测一、收敛位移量测（净空相对位移）4.读数两点间距离=首数+位数首数钢带尺位数-测微器收敛值：两次量测值之差=R1-R2收敛速率:=/t1-t2(mm/d),110,第八章地下隧道工程施工监测,二、单点位移量测1.实质：端部固定于钻孔底部，一个锚杆孔口量测装置。2.读数：通过自由端的测头百分表=Z0Zi-i次量测孔口对锚固点相对位移；Z0-初始值Zi-i次百分表读数注意：孔底锚固点对洞壁之间为相对位移,111,第八章地下隧道工程施工监测,三、多点位移量测（岩体内部位移）1.量测目的：了解隧道开挖扰动围岩变形影响范围2.系统组成：传感器、锚固夹、金属杆、磁性铁芯3.原理：锚杆安装磁性铁芯，金属杆固定在孔口。岩体产生位移时，各测点的铁芯在线圈得位移量不同，引起不同的电感变化，位移与磁性感应产生对应关系。以孔底锚固点为基准点，量测的为绝对位移。,112,第八章地下隧道工程施工监测,四、拱顶下沉位移量测1.量测方法水准仪或全站仪2.拱顶下沉的计算,113,第八章地下隧道工程施工监测,五、地表下沉量测针对浅埋隧道1.量测目的:地表下沉对周边环境的影响，指导施工2.量测方法：水准仪、全站仪3.量测断面布置h3D不测2Dh3D测断面间距2050m2Dh2D必测断面间距1020mhD必测断面间距510m4.横向测点布置：测点间距25m,114,第八章地下隧道工程施工监测,第三节围岩压力监测一、概述量测了解围岩与支护间接触压力二、接触压力量测围岩与支护；喷层与二衬之间（一）钢弦式压力盒缺点：介质间刚度匹配，边缘效应明显，适用于软土（二）钢弦式混凝土应力计1.原理与元件:承压板、输液管、钢弦应力计、频率仪特点：直接埋入喷层内，弹性模量与喷层模量接近、厚度薄、稳定性好、抗干扰、温度影响小。,115,第八章地下隧道工程施工监测,第三节围岩压力监测二、接触压力量测（三）液压枕（油枕应力计）1.组成：枕壳、注油三通、紫铜管、压力表2.原理：埋设前枕壳内充油，埋入测点，周围砂浆达到一定强度后，施加初始压力，压力表测试初承力，以后随地层附加应力变化而变化，记录围岩压力。3.埋设1）结构与围岩接触面埋设2）钻孔埋设：砂浆充填密实4.优点：结构简单、稳定性好、不需电力缺点：油管长度限制，灵活性差。,116,第八章地下隧道工程施工监测,第四节监测方案设计一、监测方案设计原则1.简单易行、结果可靠2.位移量测是重点3.目测很重要二、量测项目的确定（一）深埋隧道量测项目深埋隧道：h3D1.收敛位移2.拱顶下沉3.洞内观测4.围岩松弛带5.支护与围岩接触压力,117,第八章地下隧道工程施工监测,二、量测项目的确定（二）浅埋隧道量测项目深埋隧道：h3D1.收敛位移2.拱顶下沉3.洞内观测4.地表沉降5.结构内力6.支护与围岩接触压力,118,第八章地下隧道工程施工监测,三、量测手段选择1.收敛位移：钢尺收敛仪2.点位移：单点、多点3.压力量测：压力盒、混凝土应力计4.内力量测：钢筋应力计5.地表沉降：水准仪、全站仪,119,第八章地下隧道工程施工监测,四、量测部位确定1.重点监测部位：围岩质量差、局部不稳定、断层带、破碎带2.尽可能靠近掌子面，尽早获取初始变形值，(2m，12h)3.位移监测，压力监测设在同一断面，数据对照，相互认证。4.量测间距：按规范规定五、测点布置1.收敛量测布置：常用三角形，周边收敛与拱顶下沉测点成三角2.点位移量测：量测位移：拱顶、边墙、拱脚（1）围岩均匀：一侧布置（2)围岩不均匀：双侧布置3.压力监测同一断面、对称布置，压力和内力量测在同一断面，比较对照,120,第八章地下隧道工程施工监测,第五节工程实例一、某工程绿泥石角岩、红柱石角岩、红粘土，初期支护510cm锚喷，锚杆1.01.0m，长2m,围岩收敛观察侧，掘进第五天，变形速率急升，采取措施加密锚杆、覆喷，第20天仰拱开挖急升mm/d,d,速率,时间,五天,121,第八章地下隧道工程施工监测,第五节工程实例一、某巷道通过40m宽断层带，围岩松软含水，采用收敛位移观测第五天，速率22.64mm/d，报警，边墙破裂，锚喷处理加底拱封底。mm/d,d,速率,五天,122,4.1.2压力监测测斜、结构内力、与其匹配，便于综合分析。不同性质的土层中支撑处或二道围檩中部，或是水平位移最大处4.1.3孔隙水压力监测滤水石不得与大气接触，否则重新排气钻孔埋设，孔内填土纯净砂，上部用粘土球封孔。4.1.4内。内力检测分为围护墙内力监测和支撑内力监测弯矩应选在两个支撑中部如是埋土应变仪两侧的钢筋长度不小于35D浇捣前测好初值，3次取平均值，开挖前的测量值为初始值4.1.5支撑及立柱内力量测对于混凝土支撑：用钢筋计量测应力或用应变计量测混凝土应变，然后反算轴力对于钢结构支撑目前较普遍用轴力计，直接量测轴力钢筋计布置：焊接混凝土应变计布置：埋入式和焊接式埋入式：对称放置钢筋内侧。一般选用埋入式表面式：来不及埋设，在量测断面上设置预埋件，基坑开挖前进行安装4.1.6锚杆监测锚杆测力计。安装在承压板和锚头之间钢筋锚杆可采用钢筋计或应变计,123,4.1.7地下水位监测孔隙水压力计通过数据转换为地下水位值水位计安放位置：代表性位置，基坑中心，为便于对比分析。在工程范围以外在布置12个水位孔。分层沉降仪可用于基坑底部的回弹4.1.8应变计应变计的刚度远远小监测对象的刚度埋入式应变计：两端的端头与混凝土紧密嵌固，中间受力应变管用布缠绕，与混凝土隔开，当混凝土产生应变时由端头带动应变管产生变形，使钢弦内力发生变化，然后用频率仪。表面应变计：钢结构或混凝土表面。两端的安装钢块焊接在赖宁观测对象表面上，特点安装快捷，测试开始前安装即可。4.1.9支撑内力监测点支撑内力较大杆件上表面计钢支撑的监测断面宜选择在两支点间1/3部位，轴力计在支撑端头，混凝土的监测多采用钢筋计和埋入应变计断面宜选择在两支点间1/3，受剪力较小部位锚杆检测，基坑每边中部、阳角处地质条件复杂地段，每层在竖向保持一致，便于和设计比较4.20土压力监测点;平面上和与深层水平位移、围护墙内力监测点匹配，相互认证、综和分析。竖直上土压力计算图形4.21孔隙水压力受力变形较大，按土层分布情况布置，竖向间距25m。不不宜少于3个。孔隙水变化是地层位移先兆4.22地下水位基坑中央和两相邻降水井中间部位，管底在最低设计水位之下35米5.3基坑周边环境基坑边缘以外13倍基坑开挖深度范围需要保护好的建筑物安全使用，开挖影响范围,124,5.32建筑竖向位移建筑四角，沿外墙1015m，或每隔23柱子基上，没测不少于3个，变形缝两侧，建筑物主