ISO 18674-72025 岩土工程勘察和试验 现场仪器岩土工程监测 第7部分应变测量应变计标准立项发展报告

岩土工程勘察和试验现场仪器岩土工程监测第7部分：应变测量：应变计标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Geotechnicalinvestigationandtesting—Geotechnicalmonitoringbyfieldinstrumentation—Part7:Measurementofstrains:Straingauges摘要关键词：岩土工程；现场监测；应变测量；应变计；国际标准；标准化一、标准立项背景与产业需求1.1岩土工程监测标准化的迫切需求近年来，随着全球范围内深部开采、高坝建设、超深基坑开挖等工程的不断涌现，岩土工程监测的对象日趋复杂，监测项目日益增多，对监测仪器性能、安装工艺和数据质量的要求也不断提高。然而，长期以来，现场监测仪器从选型、标定、安装到数据采集与处理的全流程缺乏系统性的国际标准约束。各国在监测实践中采用的仪器规格、安装方法、数据判读标准差异较大，导致监测成果难以实现国际互认和横向对比，这在一定程度上制约了岩土工程技术的国际交流与合作，也给跨境基础设施建设项目中的质量控制带来了困难。1.2应变计监测技术应用现状及标准化空白应变是岩土体及岩土工程结构在荷载和环境作用下产生的最基本的力学响应之一。通过应变测量可以反演应力状态、评估结构受力状况、判断岩土体的变形阶段，进而为稳定性分析和安全预警提供关键数据。应变计（straingauge）以其精度高、响应快、体积小、适应性强等优点，已成为岩土工程现场监测中应用最为广泛的应变传感器之一。从混凝土大坝的坝体应变监测到软土地基处理中的深层土体应变观测，从隧道衬砌的受力变形监测到边坡滑动面的剪切应变捕捉，应变计在各类工程实践中发挥着不可替代的作用。然而，需要指出的是，应变计在实际岩土工程应用中的效果在很大程度上取决于安装工艺和施工质量控制。应变计埋设位置的选择、埋设方向与设计应力方向的一致性、混凝土或土体回填的密实程度、导线连接和防护处理等因素都会显著影响测量结果的准确性和可靠性。在技术标准层面，尽管一些国家和国际组织已就应变计的产品性能制定了相应规范（如电阻应变计的产品标准），但针对岩土工程现场应用场景的具体安装方法、检定规程、数据采集要求以及成果整编方法方面，国际标准层面尚缺乏专门的统一规定。由于岩土工程介质（土体、岩石、混凝土）的复杂性，应变计在这种工况下所受的应力状态与环境条件远比实验室条件苛刻复杂，将实验室的经验方法简单复制到工程现场，存在很大的不确定性和风险。这一标准化空白已成为制约岩土工程应变监测技术规范化发展的重要瓶颈。1.3ISO18674系列标准框架及本部分定位为系统性地推动岩土工程现场监测的标准化工作，国际标准化组织（ISO）下设的岩土技术委员会ISO/TC182（Geotechnicalinvestigationandtesting）启动了ISO18674系列标准的编制工作。该系列标准在总标题"岩土工程勘察和试验现场仪器岩土工程监测"下，分若干部分对各类监测项目做出统一的技术规定。其中：第1部分为一般规定（Generalrequirements），明确了岩土工程现场监测的基本原则、监测方案设计、仪器选型通用要求和数据管理框架；第2部分为位移测量：引伸计（Measurementofdisplacementsalongaline:Extensometers）；第3部分为垂直于线的位移测量：测斜仪（Measurementofdisplacementsacrossaline:Inclinometers）；第4部分为孔隙水压力测量：piezometers（Measurementofporewaterpressure:Piezometers）；第5部分为土压力测量：总压力计（Measurementoftotalpressure:Totalpressurecells）；第6部分为锚索荷载监测（Monitoringofanchorandstrutloads）；而本次发布的第7部分——应变测量：应变计，则是该系列中针对应变类监测项目的重要组成部分。ISO18674-7:2025的发布填补了ISO18674系列在应变测量领域的空白，与系列中其他部分形成完整配套的技术体系，为全球岩土工程监测提供了一套从位移、应力、孔隙水压力到应变的全要素监测标准化框架。该标准将产品技术要求（传感器的基本性能和指标）与现场应用要求（安装、采集、数据整编和评定）紧密结合，既体现了"产品标准（productstandard）"的基本属性——规定了应变计的分类、技术要求和检验方法，又涵盖了"方法标准（methodstandard）"的核心内容——对安装、观测及资料整编做出了系统化规定。这种双重定位使该标准在实际工程应用中具有更强的可操作性和指导价值。二、标准核心技术内容解析2.1标准适用范围与总体框架ISO18674-7:2025适用于在岩土工程勘察、设计、施工及运营各阶段，利用应变计对岩土体和工程结构（如挡土结构、桩基、隧道衬砌、大坝等）进行应变监测的所有场景。该标准覆盖了从监测方案设计、应变计选择与标定、现场安装与保护，到数据采集、记录、处理、分析及报告编制的全程技术活动。从总体框架来看，该标准在ISO18674-1所确立的一般规定的框架下展开，与系列中其他部分保持术语定义、符号系统和报告格式的一致性，确保各监测项目在实际操作中可以协调配合，也便于工程技术人员对不同类型监测数据进行综合分析。标准的这一设计思路符合现代标准体系的系统化、结构化发展趋势，增强了系列标准的整体适用性。2.2应变计分类与选用原则标准根据传感原理和工作方式的不同，将适用于岩土工程现场监测的应变计进行了系统分类，主要包括：（1）振弦式应变计（vibratingwirestraingauges），利用张紧钢丝的振动频率随应变变化的关系进行测量，具有长期稳定性好、抗干扰能力强、适于恶劣环境等突出优势，是目前岩土工程长期监测中最常用的类型；（2）电阻式应变计（electricalresistancestraingauges），利用金属或半导体材料的电阻应变效应进行测量，灵敏度高、响应快、价格较低，适用于短期或动态监测需求；（3）光纤光栅式应变计（fiberBragggratingstraingauges），基于光纤光栅的波长调制原理，具有抗电磁干扰、耐腐蚀、可实现分布式测量等优势，代表了应变监测技术的未来发展方向。在选用原则方面，标准要求应根据监测目的、被测介质的力学特性（如混凝土、土体、岩石）、预计应变范围和变化速率、环境温度及湿度条件、监测周期长短、数据采集方式（人工/自动）等因素综合考虑，选择适当类型和量程的应变计。标准特别强调，对于长期监测项目应将应变计的长期稳定性和耐久性作为首要考量因素，并应在选型阶段即考虑与数据采集系统的兼容性。2.3应变计安装与埋设技术要求安装埋设是应变计应用中最为关键的环节，直接决定监测数据的有效性和可靠性。ISO18674-7:2025针对不同应用场景，分别对表面安装和内部埋设两种方式做出了技术规定。对于内部埋设，标准针对混凝土内部埋设、土体内部埋设和岩体内部埋设三种工况分别进行了详细规定。在混凝土内部埋设方面，要求应变计在浇筑前准确定位并牢固固定在钢筋骨架或模板上，避免在振捣过程中发生位移和偏转；同时标准要求在同一监测断面应对称布置与应变计轴线平行的无应力计（应力计），以进行温度补偿修正。在土体内部埋设方面，标准的重点在于回填工艺——应确保回填材料的压实度与原状土体一致，避免因回填不密实而产生虚假应变或使应变计与周围土体变形不协调。在岩体内部埋设方面，则强调钻孔直径、灌浆材料选择与注浆压力控制等对传感器与岩体协同变形能力的影响。2.4数据采集、质量评定与成果报告要求在数据采集方面，标准规定了采样频率的设定原则、初值的选取方法、量测精度的控制要求等核心内容。标准特别强调初始读数（基准值）的确定对应变测量数据处理的极端重要性——应变测量结果的绝对准确性依赖于对初始状态的精确把握，而岩土工程施工期环境变化（温度、湿度、混凝土水化热等）极易导致初始读数的漂移，因此标准要求在正式获取监测数据之前应有一段充分的稳定观测期，并结合温度等辅助观测数据进行修正。在质量评定方面，标准建立了涵盖仪器标定校验、现场安装质量检查和观测数据质量评价三个层次的质量控制体系。在数据质量评价环节，标准给出了判断异常数据的准则和方法，包括一致性分析、相关性分析和误差限界判定等方法，帮助监测人员及时识别仪器故障或安装缺陷。此外，标准对应变监测成果的整理和报告编制也做出了统一规定，要求监测报告应包括工程概况、监测目的与依据、仪器布置与安装情况、观测成果与图表、数据分析和结论建议等完整内容，以保证监测成果的规范性、可追溯性和可比性。2.5与其他相关标准的协调性ISO18674-7:2025在术语定义、符号系统、精度等级划分等方面与ISO18674系列其他部分保持了一致性。与此同时，标准在编制过程中充分参考了国际岩土力学与岩土工程学会（ISRM）建议的岩体监测方法、国际大坝委员会（ICOLD）发布的大坝监测技术公报等国际权威技术文献，在技术内容上与国际通行做法保持了良好的衔接。在具体技术指标的制定上，标准也充分考虑了与各国既有国家标准（如中国的GB/T50233-2014《建筑基坑工程监测技术规范》、美国的ASTMD4403等）的兼容性，为各国标准向国际标准看齐和标准互认创造了条件。三、标准修订与推进单位介绍ISO18674-7:2025的编制凝聚了国际岩土工程领域众多专家和机构的心血与智慧。作为国际标准化组织岩土技术委员会（ISO/TC182）框架下的一项重要标准，该标准的研制历程体现了国际标准制定工作开放、透明、协商一致的基本原则。ISO/TC182（岩土工程勘察和试验技术委员会）成立于1967年，秘书处设在瑞典标准协会（SIS），负责岩土工程勘察、试验和现场监测领域的国际标准化工作。委员会下设多个工作组（WorkingGroups），其中负责ISO18674系列标准编制的WG5工作组汇集了来自全球二十余个成员国（包括中国、英国、德国、日本、美国、法国、挪威、瑞典等）的注册专家。这些专家来自各国岩土工程科研院所、高等学校的知名学者、重大工程一线的资深工程师以及岩土工程仪器manufacturers的技术负责人，构成了一个涵盖产学研用各方利益相关者的多层次、跨学科专家网络。在本部分标准的研制过程中，来自中国的技术力量发挥了重要的支撑作用。中国作为世界上基础设施建设规模最大、岩土工程实践最丰富的国家之一，在深基坑、高边坡、隧道及地下工程等领域的应变监测积累了海量的工程实测数据和丰富的实践经验，为标准的编制提供了宝贵的实证依据。来自中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司的专家作为该标准项目团队的核心成员，深度参与了标准框架的讨论、技术内容的起草和意见汇总处理的全过程，在振弦式应变计长期稳定性评价方法、混凝土大坝应变监测的温度补偿方法等技术细节方面做出了突出贡献。同时，来自长江科学院、水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院等国内知名科研院所的专家在标准讨论阶段积极反馈中国在大型水利水电工程应变监测中的经验与需求，推动标准内容的不断完善。中国专家团队的深度参与不仅提升了中国在岩土工程监测国际标准化领域的话语权，也促进了中国先进技术成果和工程经验向国际标准的转化。欧洲在岩土工程监测仪器制造和工程应用方面起步较早，德、英、法、瑞典等国的专家在标准技术指标的制定中发挥了重要作用。德国斯图加特大学土力学与地下工程研究所、英国剑桥大学工程系等学术机构的专家在标准方法论的严谨性和理论深度方面贡献良多；意大利、挪威等国具有丰富的高山边坡和海底隧道监测经验的工程师则为标准中恶劣环境下应变计安装保护技术内容的完善提供了宝贵的实践反馈。这种多国家、多学科、多角度的广泛参与和深度协作，确保了ISO18674-7:2025在技术上的先进性、严密性和适用性。四、标准实施的意义与未来展望4.1标准实施的现实意义ISO18674-7:2025的发布实施对全球岩土工程监测行业具有多方面的重要推动作用。第一，统一技术规则，促进成果互认。该标准为应变计在岩土工程现场的应用提供了从选型到安装、从数据采集到质量评定的全流程国际统一规则。这意味着不同国家、不同企业在不同项目中获得的应变监测数据将具备统一的技术基准，监测成果的可靠性和可比性显著提升。这对于跨境基础设施建设项目中不同参与方之间的技术沟通和质量验收具有重要意义，也为岩土工程监测数据和经验的国际共享扫清了障碍。第二，提升监测质量，保障工程安全。标准对应变计安装质量控制和数据质量评价的系统性要求，将有效降低因安装不当或数据失真导致的安全隐患。特别是标准对温度补偿和基准值稳定性的严格要求，直击当前工程实践中长期应变监测数据可靠性不足的技术痛点，有助于提高岩土工程安全预警的准确性和时效性。第三，推动技术进步，引导产业升级。标准的发布实施将引导应变计的应用从"经验驱动"向"标准驱动"转变，促进监测技术的规范化和精细化。在这一过程中，技术领先、质量可靠的监测仪器manufacturers和监测服务提供者将获得更大的市场空间，而技术落后、质量不稳定的企业将被逐步淘汰，从而推动整个行业的技术进步和产业升级。标准对光纤光栅等新型应变计技术的规定，也为先进监测技术在岩土工程领域的推广应用提供了标准依据，具有超前的技术引导意义。4.2未来发展趋势与标准展望展望未来，岩土工程应变监测技术将向智能化、集成化和数字化方向持续演进。物联网、5G通信、云计算和人工智能等新一代信息技术的快