岩土工程地基与桩基础检测监测Word

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现场监监测以实际际工程程作为为对象象，在在施工工期及及工后后期对对整个个岩土土体和和地下下结构构以及及周围围环境境，于于事先先设定定的点点位上上，按按设定定的时时间间间隔进进行应应力和和变形形现场场观测测。目的：：1、检验验岩土土工程程施工工质量量是否否满足足岩土土工程程设计计和有有关规规程、、规范范的要要求；；2、指导岩土土工程的施施工方法、、流程和施施工进度，，通过岩土土工程监测测反馈分析析岩土工程程设计与施施工是否合合理，并为为后续设计计与施工方方案提供优优化意见；；3、检测岩土土工程施工工对环境的的影响，验验证岩土工工程施工防防护措施的的效果；4、及时发现现和预报岩岩土工程施施工过程中中所出现的的异常情况况、防止岩岩土工程施施工事故，，保障岩土土工程施工工安全；5、提供定量量的岩土工工程质量事事故鉴定依依据；6、为建（构构）筑物的的竣工验收收提供所需需的监测资资料。1.3.3现场监测现场监测工工作的主要要内容：1、对岩土所所受到的施施工作用、、各类荷载载的大小以以及在这些些荷载作用用下岩土反反应性状的的监测；2、对建设中中或运营中中结构物的的监测；3、监测岩土土工程在施施工及运营营过程中对对周围环境境的影响。。1.4岩土工程测测试与检测测技术的现现状与展望望现状：1、手段单一一2、结果缺乏乏合理的解解释3、管理制度度不健全4、人员培训训不及时采取相应措措施：1、建立健全全行业管理理制度，提提高工作人人员素质2、增强对从从事岩土工工程工作的的单位考核核与管理，，提高人员员培训与考考核3、加强岩土土工程各个个环节的控控制，增强强对检测、、测试环节节的阶段验验收和最终终评判展望：1、取样技术术标准化2、新仪器新新方法的开开发3、工程地球球物理探测测4、现场测试试、室内试试验、理论论预测和数数值反分析析及其再预预测的有机机结合与循循环第二章测测试技术术基础知识识测试：信息息采集，获获取测试数数据；以确确定量值为为目的的一一系列操作作。测试系统统：传感感技术的的实体，，传感器器与多台台仪表的的组合。。2.1.1测试将测试值值与同种种性质的的标准量量进行比比较，确确定被测测试值对对标准量量的倍数数。2.1.2测试系统统测试系统统：传感感器与测测试仪表表、变换换装置等等的有机机组合。。传感器：：感受被被测试的的大小并并输出相相对应的的可用输输出信号号的器件件或装置置。数据传输环环节：传输输数据。数据处理环环节：信号号处理和变变换。数据显示环环节：被测测试信息变变成人感官官能接受的的形式，以以完成监视视、控制或或分析的目目的。2.2传感器的基基本特性传感器：敏敏感元件、、转换元件件和测试电电路。传感器性能能评价：静静态特性和和动态特性性。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：两根根弹性钢丝丝作为传感感元件，一一根受拉，，一根受压压。钢丝特性之之一环境变量变变化，钢丝丝电阻值反反向变化，，两个元件件的电阻值值比值，测测出物理量量的数值。。当钢丝受到到拉力作用用而产生弹弹性变形，，其变形与与电阻变化化之间关系系：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。钢弦弦式式仪仪器器是是根根据据钢钢弦弦张张紧紧力力与与谐谐振振频频率率成成单单值值函函数数关关系系设设计计而而成成的的；；关关系系式式如如下下：：压力力盒盒计计算算公公式式钢弦弦传传感感器器的的种种类类钢弦弦式式应应变变计计、、钢钢弦弦式式土土压压力力盒盒、、钢钢筋筋应应力力计计等等。。特点点结构构简简单单可可靠靠，，传传感感器器的的设设计计、、制制造造、、安安装装和和调调试试方方便便。。不受受接接触触电电阻阻、、外外界界电电磁磁场场影影响响，，性性能能较较稳稳定定，，耐耐久久性性能能好好。。2.4监测测仪仪器器的的选选择择和和标标定定监测测仪仪器器和和元元件件的的选选择择岩土土工工程程监监测测仪仪器器的的质质量量标标准准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仪器器和和传传感感器器的的标标定定2.4.1监测测仪仪器器和和元元件件的的选选择择选取取要要求求：：仪仪器器的的技技术术性性能能、、仪仪器器埋埋设设条条件件、、仪仪器器测测读读的的方方式式和和仪仪器器的的经经济济性性仪器器技技术术性性能能方方面面仪器器的的可可靠靠性性（（光学学、、机机械械、、电电子子设设备备等等）仪器器使使用用寿寿命命（（仪器器工工作作寿寿命命大大于于或或等等于于工工程程使使用用年年限限）仪器器的的坚坚固固性性和和可可维维护护性性（（容易易标标定定、、修修复复或或置置换换）仪器器的的精精度度（（精度度满满足足监监测测数数据据要要求求即即可可）灵敏敏度度和和量量程程（（高灵灵敏敏度度、、大大量量程程）仪器器埋埋设设条条件件方方面面仪器器选选型型时时，，应应考考虑虑其其埋埋设设条条件件（（性能能保保证证下下，，选选择择易易埋埋设设）施工工仪仪器器和和埋埋设设条条件件不不同同，，选选择择不不同同仪仪器器。。仪器器选选择择经经济济方方面面技术术要要求求满满足足条条件件下下，，选选择择最最经经济济的的（（仪器器购购置置、、损损耗耗及及埋埋设设费费用用）仪器器测测读读方方式式方方面面根据据测测量量工工作作量量选选择择不不同同的的测测读读方方式式的的仪仪器器对于于能能形形成成监监测测网网并并能能联联网网监监测测的的工工程程，，仪仪器器选选型型时时应应根根据据监监测测系系统统统统一一的的测测读读方方式式选选择择仪仪器器2.4.2岩土土工工程程监监测测仪仪器器的的质质量量标标准准可靠靠性性和和稳稳定定性性仪器器在在设设计计规规定定的的运运行行条条件件和和运运行行时时间间内内，，检检测测元元件件、、转转换换装装置置和和测测读读仪仪器器、、仪仪表表保保持持原原有有技技术术性性能能的的程程度度。。准确确度度和和精精度度准确确度度：：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：在相同同条件下测量量同一个量所所得结果重复复一致的程度度。灵敏度和分辨辨力灵敏度：输入入量（被测信信号）与输出出量的比值分辨力：灵敏敏度的倒数，，灵敏度越高高，分辨力越越强，传感器器检测出的输输入量变化越越小。2.4.3监测仪器的适适用范围及使使用条件变形观测仪器器经纬仪、水准准仪、全站仪仪、电子测距距仪或激光准