岩土工程监测

岩土工程监测测主要内容绪论测试技术基础础知识岩土的原位测测试技术基坑工程中的的岩土工程问问题监测地下工程中的的岩土工程问问题监测边坡工程中的的岩土工程问问题监测地基加固的检检验与检测桩基础的测试试与检测第一章绪绪论本课程的目的的和意义本课程在岩土土工程中的地地位与作用岩土工程测试试、检测及监监测技术简介介岩土工程测试试与检测技术术的现状与展展望1.1本课程的目的的和意义岩土工程是利利用土力学、、岩体力学及及工程地质学学的理论和方方法，为研究究各类土建工工程中涉及岩岩土体的利用用、整治和改改造问题而进进行的系统工工作。岩土力学理论论要变为工程程现实，需要要相应的测试试手段。岩土工程设计计、施工，试试验工作非常常重要，它是是学科理论研研究与发展的的基础。1.2本课程在岩土土工程中的地地位与作用岩土力学在一一定意义上讲讲就是一门试试验力学，试试验是土力学学发展的基础础。岩土体的复杂杂性使前期勘勘察与试验结结果存在着一一定的不确定定性，在岩土土工程施工过过程中还必须须通过现场监监测与检测，，以确保岩土土工程的安全全性。岩土工程测试试技术不仅在在工程实践中中十分重要，，而且在学科科理论的研究究与发展中也也起着决定性性作用。监测与检测的的重要性保证工程的施施工质量和安安全，提高工工程效益。在岩土工程服服务于工程建建设的全过程程中，现场监监测与检测是是一个重要的的环节，可以以使工程师们们对上部结构构与下部岩土土地基共同作作用的性状及及施工和建筑筑物运营过程程的认识在理理论和实践上上更加完善，，便于总结工工作经验和形形成新的认识识。依据监测结果果，利用反演演分析的方法法，求出能使使理论分析与与实测基本一一致的工程参参数。1.3岩土工程测试试、检测及监监测技术简介介岩土工程测试试包括室内土土工试验、岩岩体力学试验验、原位测试试、原型试验验和现场监测测等。室内土工试验验：观测判别别试验、物理理性质试验、、化学性质试试验和力学性性质试验等。。岩体力学试验验：常规力学学指标和岩体体变形与破坏坏机理的分析析与研究。原位测试：基基本保持被测测试岩土体的的结构、含水水量及应力状状态不变的条条件下测定其其基本物理力力学性能。1.3.1原位测试获取设计参数数的原位试验验；提供施工控制制和反演分析析参数的原位位检测。优点：1、避开取土样样困难，测定定难以采取不不扰动试样土土层的工程性性质；2、在原位应力力条件下试验验，避免采用用过程中应力力释放的影响响；3、试验的岩土土体体积较大大，代表性强强；4、工作效率较较高，可大大大缩短勘探试试验的周期。。1.3.1原位测试缺点1、各种原位测测试都有其针针对性和适用用条件；2、原位测试所所得参数与土土的工程性质质间的关系往往往建立在统统计关系上；；3、影响原位测测试成果的因因素较为复杂杂（如周围的的应力场、排排水条件和施施工过程对测测试环境的干干扰等），使使得对测定值值的准确判定定造成一定的的困难；4、原位测试中中的主应力方方向与实际岩岩土工程问题题中多变的主主应力方向往往往并不一致致。1.3.2原型试验原型试验以实实际地下结构构物为对象在在现场地质条条件下按设计计荷载条件进进行试验，其其试验结果具具有直观、可可靠等优点，，主要有桩基基试验、锚杆杆试验等；通过原型试验验可以进一步步验证工程勘勘察结果和设设计结果的正正确性与可靠靠性。1.3.3现场监测以实际工程作作为对象，在在施工期及工工后期对整个个岩土体和地地下结构以及及周围环境，，于事先设定定的点位上，，按设定的时时间间隔进行行应力和变形形现场观测。。目的：1、检验岩土工工程施工质量量是否满足岩岩土工程设计计和有关规程程、规范的要要求；2、指导岩土工工程的施工方方法、流程和和施工进度，，通过岩土工工程监测反馈馈分析岩土工工程设计与施施工是否合理理，并为后续续设计与施工工方案提供优优化意见；3、检测岩土工工程施工对环环境的影响，，验证岩土工工程施工防护护措施的效果果；4、及时发现和和预报岩土工工程施工过程程中所出现的的异常情况、、防止岩土工工程施工事故故，保障岩土土工程施工安安全；5、提供定量的的岩土工程质质量事故鉴定定依据；6、为建（构））筑物的竣工工验收提供所所需的监测资资料。1.3.3现场监测现场监测工作作的主要内容容：1、对岩土所受受到的施工作作用、各类荷荷载的大小以以及在这些荷荷载作用下岩岩土反应性状状的监测；2、对建设中或或运营中结构构物的监测；；3、监测岩土工工程在施工及及运营过程中中对周围环境境的影响。1.4岩土工程测试试与检测技术术的现状与展展望现状：1、手段单一2、结果缺乏合合理的解释3、管理制度不不健全4、人员培训不不及时采取相应措施施：1、建立健全行行业管理制度度，提高工作作人员素质2、增强对从事事岩土工程工工作的单位考考核与管理，，提高人员培培训与考核3、加强岩土工工程各个环节节的控制，增增强对检测、、测试环节的的阶段验收和和最终评判展望：1、取样技术标标准化2、新仪器新方方法的开发3、工程地球物物理探测4、现场测试、、室内试验、、理论预测和和数值反分析析及其再预测测的有机结合合与循环第二章测测试技术基础础知识测试：信息采采集，获取测测试数据；以以确定量值为为目的的一系系列操作。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：：当被测量量的各个值值处于稳定定状态时，，传感器的的输出值与与输入值之之间的关系系数学表达达式、曲线线或数表。。动态特性：：当被测量量值随时间间变化时，，传感器的的输出值与与输入值之之间关系的的数学表达达式、曲线线或数表。。2.2.1传感器的静静态特性参参数指标主要指标：：灵敏度、、线性度（（直线度））和回程误误差（迟滞滞性）灵敏度（ＳＳ）：稳态时传感感器输出量量Y和输入量X之比，或输输出量Y的增量和输输入量X的增量之比比。线性度（非非线性误差差）传感器的输输出-输入校准曲曲线与理论论拟合曲线线之间的最最大偏差与与传感器满满量程输出出之比。理想的传感感器输出与与输入呈线线性关系。。线性度是是评价非线线性程度的的参数。回程误差（（迟滞性））输入逐渐增增加到某一一值与输入入逐渐减小小到同一输输入值时的的输出值不不相等，叫叫迟滞现象象。迟滞差：对对于同一输输入值所得得到的两个个输出值之之间的最大大差值hmax与量程A的比值的百百分率。分辨力：传感器能能检测到的的最小输入入增量。在在输入零点点附近的分分辨力称为为阀值。测量范围和和量程：在允许误误差限内，，被测量值值的下限与与上限之间间的范围。。重复性：传感器在在同一条件件下，被测测输入量按按同一方向向作全量程程连续多次次重复测量量时，所得得输出-输入曲线的的不一致程程度。零漂：传感器在在无输入或或输入为另另一值时，，每隔一定定时间，其其输出值偏偏离原始值值的最大偏偏差与满量量程的百分分比。温漂：温度每升升高1度，传感器器输出值的的最大偏差差与满量程程的百分比比。2.2.2传感器的动动态特性通常根据正正弦变化与与阶跃变化化两种标准准输入来考考察传感器器的响应特特性。建立数学模模型来分析析和处理传传感器的动动态响应。。线性系统的的动态响应应，广泛使使用的数学学模型是普普通线性常常系数微分分方程。2.3常用传感器器的类型和和工作原理理变换原理：：电阻式、、电容式、、差动变压压器式、光光电式等。。被测量的物物理量：位位移传感器器、压力传传感器、速速度传感器器。2.3.1差动电阻式式传感器（卡尔逊式式仪器）组成：两钢丝特性之一环境变量变化，钢丝电阻值反向变化，两个元件的电阻值比值，测出物理量的数值。当钢丝受到拉力作用而产生弹性变形，其变形与电阻变化之间关系：钢丝特性之之二钢丝电阻随随其温度变变化之间的的近似线性性关系：工作原理：：仪器受力变变形，钢丝丝电阻产生生差动变化化，一根受受拉，电阻阻增加，一一根受压，，电阻减少少，两个钢钢丝的串联联电阻不变变而电阻比比R1/R2发生变化，，得到钢丝丝电阻比值值，就得到到仪器的变变形或应力力；温度改变时时，钢丝电电阻变化是是同方向的的，温度升升高时，两两根钢丝的的电阻都减减少。获得得钢丝的串串联电阻，，就可求得得仪器测点点位置的稳稳定。差动式应变变计：灵敏度较高高，性能稳稳定，耐久久性好2.3.2钢弦频率式式传感器组成：一根根金属丝弦弦（高弹性性弹簧钢、、马氏不锈锈钢或钨钢钢）工作原理：：利用钢弦弦的自振频频率与钢弦弦所受到的的外加张力力关系式测测各种物理理量。钢弦式仪器器是根据钢钢弦张紧力力与谐振频频率成单值值函数关系系设计而成成的；关系系式如下：：压力盒计算算公式钢弦传感器器的种类钢弦式应变变计、钢弦弦式土压力力盒、钢筋筋应力计等等。特点结构简单可可靠，传感感器的设计计、制造、、安装和调调试方便。。不受接触电电阻、外界界电磁场影影响，性能能较稳定，，耐久性能能好。2.4监测仪器的的选择和标标定监测仪器和和元件的选选择岩土工程监监测仪器的的质量标准准监测仪器的的适用范围围及使用条条件仪器和传感感器的标定定2.4.1监测仪器和和元件的选选择选取要求：：仪器的技技术性能、、仪器埋设设条件、仪仪器测读的的方式和仪仪器的经济济性仪器技术性性能方面仪器的可靠靠性（光学、机械械、电子设设备等）仪器使用寿寿命（仪器工作寿寿命大于或或等于工程程使用年限限）仪器的坚固固性和可维维护性（容易标定、、修复或置置换）仪器的精度度（精度满足监监测数据要要求即可）灵敏度和量量程（高灵敏度、、大量程）仪器埋设条条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确度度：：测测量量结结果果与与真真值值偏偏离离的的程程度度，，系系统统误误差差的的大大小小是是准准确确度度的的标标志志。。精度度：：在在相相同同条条件件下下测测量量同同一一个个量量所所得得结结果果重重复复一一致致的的程程度度。。灵敏敏度度和和分分辨辨力力灵敏敏度度：：输输入入量量（（被被测测信信号号））与与输输出出量量的的比比值值分辨辨力力：：灵灵敏敏度度的的倒倒数数，，灵灵敏敏度度越越高高，，分分辨辨力力越越强强，，传传感感器器检检测测出出的的输输入入量量变变化化越越小小。。2.4.3监测测仪仪器器的的适适用用范范围围及及使使用用条条件件变形形观观测测仪仪器器经纬纬仪仪、、水水准准仪仪、、全全站站仪仪、、电电子子测测距距仪仪或或激激光光准准直直仪仪。。位移移计计、、测测缝缝计计、、倾倾斜斜仪仪、、沉沉降降仪仪、、垂垂线线坐坐标标仪仪、、多多点点位位移移计计和和应应变变计计等等压力力（（应应力力））观观测测仪仪器器土压压力力计计、、孔孔隙隙压压力力计计、、钢钢筋筋内内力力计计等等其他他观观测测仪仪器器温度度计计、、速速度度计计、、加加速速度度计计、、动动水水压压力力计计等等2.4.4仪器器和和传传感感器器的的标标定定标定定：：利用用精精度度高高一一级级的的标标准准器器具具对对传传感感器器进进行行定定度度的的过过程程，，从从而而确确定定其其输输出出量量与与输输入入量量之之间间的的对对应应关关系系，，同同时时也也确确定定不不同同使使用用条条件件下下的的误误差差关关系系。。标定定方方法法：：利用用标标准准设设备备产产生生已已知知““标标准准””输输入入量量，，或或用用标标准准传传感感器器检检测测输输入入量量的的标标准准值值，，输输入入待待标标定定的的传传感感器器，，并并将将传传感感器器的的输输出出量量与与输输入入标标准准量量相相比比较较，，获获得得校校准准