岩土工程地基与桩基础检测监测三

岩土工程监测丁万涛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.茅2惧传抢感器莫的基钟本特培性传感霉器：傲敏感味元件随、转墓换元岔件和敌测试房诚电路声。传感挺器性划能评姻价：衬静态阅特性牌和动饶态特彼性。静态特强性：当指被测量览的各个仅值处于滔稳定状强态时，凑传感器浴的输出观值与输伞入值之库间的关调系数学缴表达式肥、曲线粒或数表困。动态颠特性赤：当忍被测取量值逃随时辫间变羞化时传，传庄感器昨的输喉出值俗与输著入值毒之间险关系行的数余学表妨达式踪蝶、曲供线或啊数表睡。2.羞2.贴1饥传宪感器狮的静鞠态特疼性参槽数指户标主要窑指标逆：灵奇敏度价、线陕性度梳（直伐线度斤）和卸回程稿误差浑（迟厚滞性像）灵敏承度（崭Ｓ）爹：稳态挖时传衰感器表输出花量Y和输啄入量X之比，矮或输出畏量Y的增纸量和抱输入阔量X的增量宇之比。线性度扣（非线井性误差产）传感器盛的输出阅-输入衰校准曲疤线与理拳论拟合祖曲线之详间的最罗大偏差画与传感固器满量券程输出倘之比。理想靠的传耗感器的输出膝与输野入呈沙线性耍关系袭。线悄性度割是评安价非闻线性柱程度投的参塑数。回程弹误差抛（迟治滞性钳）输入逐皮渐增加世到某一转值与输潜入逐渐禽减小到定同一输内入值时洗的输出垦值不相弓等，叫具迟滞现栽象。迟滞差纷：对于唐同一输倚入值所静得到的贫两个输遮出值之喘间的最迫大差值灭hma鼓x与量毕程A的展比值的你百分率酸。分辨力：传亩感器竖能检装测到蚁的最净小输仆入增酷量。晴在输剖入零无点附渔近的霞分辨尺力称黎为阀骗值。测量范舒围和量是程：在蓬允许增误差赞限内数，被殿测量爆值的桌下限桂与上俗限之财间的叔范围爱。重复性：传感御器在同隶一条件会下，被看测输入奥量按同天一方向季作全量灶程连续促多次重凳复测量江时，所榴得输出狭-输入蛙曲线的螺不一致师程度。零漂：传感紧器在无影输入或桃输入为异另一值刑时，每红隔一定炎时间，禁其输出什值偏离仿原始值制的最大纳偏差与想满量程参的百分迷比。温漂：温度葵每升高堡1度，洋传感器间输出值营的最大屯偏差与舅满量程汉的百分从比。2.2意.2嘉传感延器的动枕态特性通常怎根据耳正弦池变化挪与阶聚跃变起化两弄种标妖准输铃入来果考察落传感畏器的筑响应但特性兼。建立数雨学模型醋来分析止和处理声传感器内的动态硬响应。线性系然统的动题态响应决，广泛经使用的而数学模茄型是普米通线性执常系数眨微分方夹程。2.给3请常盲用传设感器文的类饼型和籍工作摄原理变换拌原理园：电饰阻式此、电踢容式简、差顺动变井压器失式、璃光电哑式等胆。被测济量的脚物理龟量：贼位移圈传感曾器、己压力墨传感爬器、旨速度惹传感业器。2.3庭.1鞋差动杜电阻式正传感器（卡兴尔逊酸式仪系器）组成波：两济根弹幸性钢叼丝作呆为传诸感元迁件，核一根期受拉岩，一馒根受坏压。钢丝禾特性蔽之一环境变魄量变化楼，钢丝释电阻值踢反向变精化，两培个元件椅的电阻卧值比值悼，测出电物理量敢的数值辨。当钢温丝受仰到拉淡力作挨用而泥产生说弹性柿变形担，其灶变形构与电渣阻变汽化之开间关呼系：钢丝特冲性之二钢丝电资阻随其樱温度变敬化之间压的近似健线性关陕系：工作原猎理：仪器受脖力变形摸，钢丝堆电阻产家生差动信变化，侦一根受脂拉，电愤阻增加辜，一根覆受压，苹电阻减炊少，两创个钢丝猛的串联泼电阻不徒变而电锄阻比R1要/R醉2发生变方化，得接到钢丝徒电阻比英值，就乒得到仪计器的变诸形或应庸力；温度改晶变时，烛钢丝电弹阻变化份是同方录向的，狡温度升逆高时，粗两根钢员丝的电穴阻都减始少。获埋得钢丝漂的串联白电阻，字就可求麻得仪器透测点位施置的稳桑定。差动翻式应潮变计气：灵敏恭度较火高，避性能摔稳定崖，耐沫久性馅好2.唯3.也2疫钢衬弦频哄率式连传感氧器组成门：一阁根金况属丝凤弦（有高弹掀性弹戚簧钢督、马暂氏不药锈钢徐或钨条钢）工作原辣理：利食用钢弦酱的自振异频率与兴钢弦所虾受到的器外加张众力关系收式测各权种物理匀量。钢弦式突仪器是需根据钢霞弦张紧箭力与谐掏振频率丛成单值未函数关易系设计望而成的泄；关系增式如下岂：压力洽盒计胞算公辆式钢弦庄传感梯器的公种类钢弦式缺应变计江、钢弦鼠式土压维力盒、混钢筋应洒力计等牛。特点结构简乔单可靠量，传感粉器的设宿计、制竖造、安循装和调荷试方便禁。不受接廊触电阻亚、外界吩电磁场烤影响，煤性能较舍稳定，夫耐久性惊能好。2.4翻监毫测仪器秤的选择终和标定监测搜仪器朗和元穷件的趣选择岩土工谨程监测益仪器的泳质量标拖准监测仪侦器的适码用范围型及使用嘴条件仪器和板传感器旨的标定2.4镰.1设监测师仪器和扭元件的折选择选取摄要求鬼：仪股器的辩技术麻性能尝、仪章器埋爷设条师件、嗽仪器强测读控的方与式和课仪器败的经款济性仪器技钻术性能察方面仪器的偏可靠性共（光学晚、机固械、环电子团设备犹等）仪器阴使用及寿命捏（仪器工是作寿命李大于或环等于工愚程使用厚年限）仪器佣的坚育固性胀和可籍维护省性（容易标宴定、修剥复或置者换）仪器末的精传度（精度降满足键监测在数据窜要求控即可）灵敏六度和泽量程逃（高灵杜敏度粒、大久量程）仪器埋草设条件信方面仪器选拍型时，涉应考虑携其埋设疲条件（性能牲保证漫下，哑选择蜘易埋料设）施工捞仪器获和埋墙设条福件不熔同，墙选择卖不同轧仪器盐。仪器俭选择批经济滥方面技术烟要求超满足沈条件垒下，仪选择耻最经盖济的限（仪器购谅置、损怕耗及埋寒设费用）仪器惠测读凭方式盖方面根据测昌量工作挥量选择巷不同的秒测读方潜式的仪毁器对于弱能形确成监殖测网纯并能炒联网匠监测戴的工隆程，罢仪器增选型瞧时应季根据厦监测司系统左统一怀的测碎读方挪式选龄择仪泰器2.4桂.2住岩土火工程监批测仪器独的质量思标准可靠脂性和堆稳定罩性仪器在辫设计规听定的运篮行条件麦和运行炭时间内袍，检测侍元件、汗转换装燥置和测柄读仪器筹、仪表彼保持原容有技术郊性能的妙程度。准确度液和精度准确渠度：袋测量义结果喉与真款值偏筝离的伟程度敞，系液统误处差的肌大小宿是准辞确度烘的标块志。精度：半在相同托条件下奶测量同岂一个量谣所得结热果重复很一致的称程度。灵敏献度和插分辨俊力灵敏度论：输入殃量（被长测信号燥）与输槽出量的意比值分辨力工：灵敏劝度的倒论数，灵猛敏度越呢高，分扑辨力越无强，传里感器检组测出的驼输入量唱变化越蛋小。监测蹄仪器安的适浅用范疏围及伸使用夏条件变形筐观测治仪器经纬慎仪、领水准筋仪、烘全站畏仪、狭电子妈测距梯仪或枯激光必准直积仪。位移融计、围测缝利计、落倾斜讯仪、行沉降届仪、池垂线草坐标臂仪、迹多点固位移妙计和田应变移计等压力揪（应拢力）案观测吴仪器土压棒力计组、孔手隙压延力计办、钢内筋内惜力计牛等其他观虾测仪器温度计凯、速度下计、加崇速度计冶、动水境压力计驰等2.犯4.捷4恶仪异器和纤传感油器的狱标定标定究：利用精僵度高一第级的标钢准器具漆对传感希器进行顶定度的西过程，叹从而确患定其输遇出量与楼输入量迅之间的族对应关寸系，同俗时也确坏定不同秩使用条抵件下的压误差关您系。标定方旬法：利用标者准设备决产生已建知“标驴准