地下工程測試理論與監(jiān)測理論

1、1測試系統(tǒng)的組成？1荷載系統(tǒng)2測量系統(tǒng)3信號處理系統(tǒng)4顯示和記錄系統(tǒng)2測試系統(tǒng)的主要性能指標有：精確度.、穩(wěn)定性.、測量范圍.、分辨率和傳遞特性3測試系統(tǒng)靜態(tài)特性的參數(shù)主要有靈敏度、.線性度、回程誤差.4傳感器分類：按變換原理：電阻式，電容式，差動變壓器式，光電式。被測量物理量：位移傳感器，壓力傳感器，速度傳感器5計算機輔助測試系統(tǒng)的組成：計算機、程控裝備、接口系統(tǒng)及軟件系統(tǒng)6應變儀的分類：靜態(tài)應變儀、動態(tài)應變儀、超動態(tài)應變儀7、聲波換能器布置方法有1穿透法2反射法3剖面法 8、隧道壓力測量的設備：液壓枕9、淺埋頂管的檢測內(nèi)容？主要進行地表沉降 分層沉降 水土壓力 和地下水位等壞境監(jiān)測。10、

2、土壓力傳感器的埋設方法？1掛布法2頂入法3彈入法4鉆孔法11、碳化深度：混凝土在硬化過程中，表面的氫氧化鈣和空氣中的二氧化碳發(fā)生化學反應，形成碳酸鈣，其深度即為碳化深度12.聲波換能器布置方法有哪幾種，畫出布置方法示意圖? 答：換能器的布置方法（穿透法、反射法、剖面法）名詞解釋3精度：測試系統(tǒng)的精度是指測試系統(tǒng)給出的指示值和被測量的真值的接近程度;分辨率是指系統(tǒng)可能檢測到的被測量值的最小變化值也叫做靈敏閥.測試的;靈敏度為s=y/x.是系統(tǒng)特性曲線的斜率4線性系統(tǒng)：若系統(tǒng)的輸入x(t)和輸出y(T)之間關系可以用常系數(shù)線性微分方程式來表示.則該系統(tǒng)稱為線性不變系統(tǒng)，簡稱線性系統(tǒng)。5傳感器：將被

3、測物理量直接轉換為相應的容易檢測傳輸或處理信號的元件叫做傳感器6壓電效應：外力作用激起晶體表面荷電的現(xiàn)象成為壓電效應.:7匹配誤差：作用在傳感器上的應力與未放入傳感器時該點的應力是不相同的這種情況稱為不匹配，由此引發(fā)的測量誤差叫做匹配誤差8標定曲線：傳感器的標定就是通過實驗建立傳感器輸入量與輸出量之間的關系，即求取傳感器的輸出特性曲線.9應變靈敏系數(shù)定義：把應變片粘貼在處于單向應力狀態(tài)的試件表面，使其敏感柵縱向中心線與應力方向平行時，應變片電阻值的相應變化與沿其縱向的應變x之比值10應變片的橫向效應：應變片上橫向部分的線柵與縱向部分線柵產(chǎn)生的電阻變化符號相反，使應變片的電阻變化量減少，這種現(xiàn)象

4、叫做應變片的橫向效應11機械滯后量：在恒溫條件，對貼有應變片的試件進行加卸載實驗，對各應力水平下應變片加卸載時所指是的應變量的最大差值作為應變片的機械滯后量12零點漂移：在溫度恒定，被測試件不受力的情況下，試件上應變片的指是應變隨時間的變化稱為零點漂移13蠕變.：如果溫度恒定，應變片承受有恒定的機械應變時，應變隨時間的變化稱為蠕變.14電阻應變儀：將應變電橋的輸出信號轉換和放大，最后用應變的標度指示出來或輸出相應的信號推動顯示和記錄儀器叫做應變儀。15、電標定：在橋臂上并聯(lián)大阻值來模擬試件變形的方法叫做電標定16、縱波：質(zhì)點振動方向與波的傳播方向一致時成為縱波。質(zhì)點振動方向與波的傳播方向垂直時

5、稱為橫波。沿質(zhì)點表面和交接面?zhèn)鞑?，波動振幅隨深度增加而迅速衰減的波稱為表面波。 第一層介質(zhì)和第二層介質(zhì)的質(zhì)量密度和縱波波速其積為波阻抗. 17、聲發(fā)射檢測技術：利用材料受力時的聲發(fā)射特性，對其內(nèi)部破壞狀態(tài)及受力歷史進行判斷的方法。18、AE事件計數(shù)：若記錄每一個聲發(fā)射事件，就叫做AE事件計數(shù)。19、凱賽效應：當材料被加荷時，有聲發(fā)射信號發(fā)生，若卸去后第二次加載，則在卸荷點以前幾乎不再有聲發(fā)射信號，只有當超過第一次加載的最大荷載后，才有聲發(fā)射出現(xiàn) 這種現(xiàn)象叫做聲發(fā)射的不可逆效應，也稱作凱賽效應.20、收斂位移：隧洞周邊或結構物內(nèi)部凈空尺寸的變化稱為收斂位移21、容許位移量是指在保證隧洞不產(chǎn)生有害

6、松動和保證地表不發(fā)生有害下沉量的條件下，自隧洞開挖起到變形穩(wěn)定為止，在起拱線未知的隧洞壁面間水平位移總量的最大容許值，或拱頂?shù)淖畲笕菰S下沉量。 22、容許位移速率是指保證圍巖不產(chǎn)生有害松動情況下，隧洞壁面間水平位移速度的最大容許量。5.相似材料模型:用與原力學性質(zhì)相似的材料按幾何常數(shù)縮制成的模型結構模型:采用與實體結構相同的材料制作的,幾何尺寸按一定比例縮小的模型離心模型:因離心加速度場與重力場有完全相同的力學效果,因此,若將由原型材料按一定比例Cl縮制成的模型置于Cl倍重力加速度的離心加速度場中，模型中應力場與原型中的應力場將完全相似,則此時的模型極為離心模型簡答題1.應力計和應變計的主要原

7、理?答:兩者的主要區(qū)別測試敏感元件與被測物體的相對剛度的差異。若彈簧元件比系統(tǒng)剛硬很多，則P力的絕大部分就由元件來承擔，因此，元件彈簧所受的壓力與P力近乎相等，在這種情況下，該彈簧元件適合于做應力計。若彈簧元件比系統(tǒng)柔軟很多，它將順著系統(tǒng)的變形而變形，對變形的阻抗作用很小，因此，元件彈簧的變形與系統(tǒng)的變形近乎相等，在這種情況下，該彈簧元件適合于做應變計。2當代測試技術的功用？1各種參數(shù)的測定2自動化過程中參數(shù)的反饋.調(diào)節(jié)和自控3現(xiàn)場實時檢測和監(jiān)控4實驗過程中的參數(shù)測量和分析3.直流電橋的工作原理? 答：電橋重要特性：加減特性相鄰橋臂的應變極性一致（即同為拉應變或同為壓應變）時，輸出電壓為兩者之

8、差；極性不一致（即一為拉應變，一為壓應變）時，輸出電壓為兩者之和。該特性可以提高電橋的靈敏度、對穩(wěn)定影響予以補償、從復雜受力的試件上測取某外力因素引起的應變等。所以它是在構件上布片和接橋時遵循的基本準則之一。4什么叫線性系統(tǒng)，并敘述其主要特性？若系統(tǒng)的輸入x(t)和輸出y(T)之間關系可以用常系數(shù)現(xiàn)行微分方程式來表示.則該系統(tǒng)稱為線性不變系統(tǒng)，簡稱線性系統(tǒng)。.主要特性有1.疊加性和比例性2微分特性3積分特性4頻率保持特性5. 模型試驗的作用?答:探索許多目前用數(shù)學分析方法尚不易解決的問題，諸如巖體在彈性、塑性、粘性范圍直到破壞的機理；用模型試驗驗證數(shù)值分析的正確性，然后用一系列不同的參數(shù)進行數(shù)

9、值分析。這種數(shù)學模型與物理模型互為驗證的研究方法，既保存了模型試驗的優(yōu)點，又可充分發(fā)揮數(shù)學模型的快速高效率的計算功能，減少重復進行模型試驗的工作量。6測試系統(tǒng)選擇的原則？是測試的目的和要求.1靈敏度2準確度3響應特性4線性范圍5穩(wěn)定性6測量方式7各種參數(shù)之間的配合.7傳感器的使用要求：1輸出與輸入之間成比例關系，直線性好，靈敏性高.2滯后，漂移誤差??；3動態(tài)特性良好；4功耗??；5不因其接入而使測試對象受到影響；6抗干擾能量強；7重復性好，有互換性；8抗腐蝕性好，能長期使用；9容易維修和校準8電阻應變測量的工作原理及及其類型？是用電阻片作為傳感元件，將應變片粘貼或安置在構件表面上，隨著構件的變形

10、，應變片敏感柵也相應變形，將被測對象指定點的應變轉換城電阻變化.其類型有：1金屬絲式應變片2箔式應變片3半導體應變片4應變花5應力電阻片.9、應變片選取的基本原則？根據(jù)：1按工作環(huán)境2按被測物的材料性質(zhì)選用3按被測試件的受力狀態(tài)和應變性質(zhì)選用4按測量精度選用10在應變應力測量時，布片和接橋的一般原則？答：1首先考慮應力集中區(qū)和邊界上的危險點，選擇主應變最大最能反映其力學規(guī)律的點貼片.2利用結構的對稱性分布點，利用應變電橋的加減特性，合理選擇貼片位置方位和組橋方式，可以達到穩(wěn)定補償提高靈敏度降低非線性誤差和消除其他影響因素的目的3當測量荷載時，應盡量避免開應力應變的非線性貼區(qū)4在應力已知的部分安

11、排適當?shù)臏y點，以便測量時進行監(jiān)視和檢驗結果的可靠性。11、溫度補償發(fā)有兩種？答：1利用溫度自補償應片法，它是通過對應變片的敏感柵材料和制造工藝上采取措施，使其在一定范圍內(nèi)Rt=0這種方法用于中高溫下的應變測量；2是在常溫中經(jīng)常使用的橋路補償法，它是通過布片和接橋的方法消除溫度影響12計算機輔助測試系統(tǒng)的組成及其特點？答：1隨著應用軟件的開發(fā)功能可以不斷擴展形成水平更高的CAT系統(tǒng)2便于測試后記錄數(shù)據(jù)與圖形的多重反復處理3同時或依次對多個信號進行在線實時高速動態(tài)測試4實時進行各種數(shù)據(jù)處理信號交換與復雜過程控制5進行故障自動檢測與診斷.13 如何應用應變片測主應力方向已知的平面應力測量? 答：1、

12、若被測點是單向應力狀態(tài)，則應變片貼在主應力方向，通過應變儀測得主應變，則該點的主應力為=E；2、若被測點是二向應力狀態(tài)，且其主應力1、2的方向已知，工作應變R1和R2貼在主應力方向，而補償片R3和R4貼在不受力的補償塊上，分別測出1、2方向的應變1、2，則可計算出其主應力14、提高試驗機剛度的方法？答：有直接法和間接法；直接法是按試驗機實際需要的剛度進行設計和制造。間接法是在原有試驗機的基礎上，在試驗機內(nèi)附加一些剛性材料，使得整個試驗系統(tǒng)的剛度提高，這樣也就等于提高了試驗機的剛度15、彈性波在巖體中的傳播速度與巖體哪些性質(zhì)有關，有什么規(guī)律? (P122)答：彈性波在巖體中的傳播速度；與巖體的種

13、類 彈性參數(shù) 結構面 物理學參數(shù)應力狀態(tài) 風化程度 含水量等有關。其規(guī)律1彈性模量降低時，巖體聲波速度也相應的下降，這與波的理論公式相符。2巖體越致密，巖體聲速越高。3結構面的存在，使得聲速降低，并使聲波在巖體中傳播時存在各向異性。4巖體風化程度大則聲波速度低。5壓應力方向上聲波速度高，6孔隙率大則波速低，密度高，單軸抗壓強度大的巖體波速高16、聲波換能器工作原理？答：一般利用電陶瓷晶體的壓電效應原理工作。其中發(fā)射換能器是將聲波儀發(fā)射機輸出的具有一定功率的電信號換成聲信號發(fā)射到巖體中，原理是利用晶體的壓電效應。而接收轉換器是將巖體中的傳播的聲信號換為電信號，輸入到聲波儀接收機的輸入系統(tǒng)中，原理

14、是利用晶體的壓電效應。17、怎樣運用聲測技術測試巖體強度和巖體完整程度？答：首先在現(xiàn)場采集巖塊試樣，測定彈性波在巖塊及采樣地點巖體一定區(qū)域內(nèi)的傳播速度。用下列公式計算巖體的完整性系數(shù).Cm=(Vm/Vc)2，其中Cm是巖體分類中常用指標之一，具體如下：Cm0.75時完整性好裂隙??；Cm0.750.45時完整性較好，裂隙間距在20cm到30cm以上；Cm0.45時完整性差，裂隙間距小于20cm-30cm.18、怎樣運用聲測技術測試巖體力學參數(shù)? (P129)答：巖體力學參數(shù)測定通過測定巖體的縱橫波速度，根據(jù)巖體縱橫波速與彈性模量，泊松比的關系計算出彈性模量和泊松比，通過測出現(xiàn)場巖體和室內(nèi)試塊的彈

15、性模量及抗壓和抗拉強度，可估算出巖體的抗壓抗拉強度、。19、怎樣監(jiān)測混凝土中的空洞？答：對于混凝土內(nèi)部大于10cm的空洞，可以通過測量聲波傳播時間的突然變化來判定他的存在，并計算出空洞的尺寸，計算公式R=0.5L根號下(Td/Tc)21；其中L直達聲路的長度；Td、Tc為有空洞于無空洞處聲波傳播的時間。采用平行網(wǎng)絡測點可判定空洞的形狀大小和所在位置.18、聲發(fā)射檢測技術在巖土工程中有何應用？ (答：其應用在混凝土的檢測中主要用于裂縫的產(chǎn)生發(fā)展及位置的確定，在巖體檢測中研究巖石損傷機理和斷裂特性，測定巖體地應力，檢測礦井和洞室的安全，以及預報巖爆的產(chǎn)生等.19、回彈法檢測混凝土強度的基本原理？(

16、P142)答：回彈法檢測是指以在結構或構件混凝土上測得的回彈值和碳化深度來評價結構或構件的混凝土強度的方法。通常，在對試件試驗有疑問時，作為混凝土強度檢驗的依據(jù)之一。利用回彈儀，采用回彈法不會對結構和構件的力學性質(zhì)和承載能力產(chǎn)生不利影響。20、為什么用超聲回彈綜合法來測量砼的強度？(包括檢測原理，測點布置方案，結果分析處理)。(P154) （論述）原理：同一結構采用回彈法檢測和超聲法檢測所得到的混凝土強度值相差很多，這是因為，回彈檢測反映的主要為構件的表面或淺層的強度狀況，回彈值受構件表面影響較大；超聲檢測反映的是構件內(nèi)部的強度狀況，但聲波速度值受骨料粒徑和砂漿的影響較大。因此，基于這兩種檢測

17、方法的綜合分析，建立在超聲波傳播速度和回彈值綜合反映混凝土的抗壓強度，對于反映材料強度更為全面和真實，同時具有相當?shù)牧繙y精度。與單一方法相比，超聲回彈綜合法優(yōu)點：精度高、適應范圍廣、對混凝土工程無任何破壞。測點布置方案：超聲測點布置在回彈測試的同一測區(qū)內(nèi)，先進行回彈測量，后進行超聲測量。測區(qū)數(shù)量及抽樣的要求與回彈法相同。（測點布置采用測區(qū)和側面的概念。在每個試樣上均勻布置測區(qū)，測區(qū)數(shù)不少于10個，相鄰測區(qū)的間距不宜大于2米，每個測區(qū)分為兩個測面，每個測區(qū)內(nèi)16個測點，大小一般取400cm2。）結果分析處理：參照規(guī)范對數(shù)值進行修約超聲波檢測原理：超聲波在混凝土中傳播時，其縱波速度的平方與混凝土的

18、彈性模量成正比，與混凝土的密度成反比。聲波振幅隨其傳播距離的增大而減弱；聲波遇到空洞、裂縫時，界面產(chǎn)生波的折射、反射、邊緣產(chǎn)生波的繞射，是接收的聲波振幅較小，傳播時間讀數(shù)加長，產(chǎn)生畸形波等。據(jù)此特性可以判斷混凝土的強度和質(zhì)量。（超聲波檢測系統(tǒng)包括超聲波檢測儀、換能器、耦合劑）21、敘述用地質(zhì)雷達對地下介質(zhì)進行無損檢測原理及基本組成?用地質(zhì)雷達檢測的基本原理：高頻電磁波以寬頻帶脈沖形式通過發(fā)射天線發(fā)射，經(jīng)目標提反射或投射，被接收天線所接收。其基本組成有1天線2發(fā)射機3接收機4顯示器。22、地下隧洞監(jiān)測的類型和方法?位移量測儀器？收斂位移量測方向地下隧洞監(jiān)測類型和方法：位移監(jiān)測（常用儀器點位移計、

19、多點位移計、滑動式位移計、精密水準儀）、收斂位移量測（收斂計（穿孔鋼卷尺式、銦鋼絲彈簧式收斂計、銦鋼絲制作收斂計）、壓力量測。收斂位移量測方向即測點的布置形式：十字形、三角形、交叉形。23、現(xiàn)場測量方案設計的主要內(nèi)容？答：1量測項目的確定量測手段儀表和工具的選擇2施測部位和測點布置的確定3實施計劃的制定包括測試頻率的確定.24、怎樣確定收斂計的觀測頻率？答：在洞室開挖或支護半個月后的半個月內(nèi)，每天觀測1到2次：半個月后到一個月內(nèi)，或掌子面推進到據(jù)觀測斷面大于2倍洞徑的距離后，每兩天觀測1次；一到3個月，每周測度1到2次 3個月以后每個月測讀1到3次。若設計有特殊要求，則可按設計要求進行，若遇突

20、發(fā)事件，則應加強觀測。各測量項目原則上應根據(jù)起變化的大小來確定觀測的頻度。如洞周收斂位移和拱頂下沉的量測頻度可根據(jù)位移速度及離開挖面的距離而定。不同的基線和測點，位移速度也不同，因而應以產(chǎn)生最大位移者來決定量測頻度，整個斷面內(nèi)的各基線或測點應采用相同的量測頻度。25、怎樣確定圍巖的穩(wěn)定性？答：根據(jù)位移時間曲線判斷圍巖的穩(wěn)定性1基本穩(wěn)定區(qū)，主要標志是變形速率不斷下降，即變形為0，2過渡區(qū)，變形速度長時間保持不變，即變形加速度等于0，3破壞區(qū)變形速率漸增，即變形加速度大于0.26、盾構法施工所需檢測的內(nèi)容？主要包括兩大類：1、巖土介質(zhì)和周圍環(huán)境的檢測：（1）地表下沉（2）土中沉降和位移（3）土中應

21、力和孔隙水壓力（4）臨近構筑物的保護監(jiān)測；2、隧道結構的檢測：（1）隧道應變的量測包括用應變計量測結果計算結構構件的軸力和彎矩（2）隧道收斂位移量測（3）預制管片凹凸接縫處法向應力的量測。27、淺埋頂管的檢測內(nèi)容？主要進行地表沉降 分層沉降 水土壓力 和地下水位等壞境監(jiān)測。28、基坑現(xiàn)場的監(jiān)測目的及內(nèi)容？目的：1為施工開展提供及時的反饋信息2作為設計與施工的重要補充手段3作為施工開挖方案修改的依據(jù)4積累經(jīng)驗以提高基坑工程的設計和施工水平。內(nèi)容大致可分為兩大部分：圍護結構本身和相鄰環(huán)境；圍護結構中包括圍護樁墻、支撐、圍檁和圈梁、立柱、坑內(nèi)土層等五部分。相鄰環(huán)境包括相鄰土層地下管線相鄰房屋等三部分

22、。29、現(xiàn)場監(jiān)測方案制定步驟及測點布置得原則？答：步驟：1收集和閱讀有關場地的地質(zhì)條件 結構構造 和周圍環(huán)境有關的材料2現(xiàn)場勘探，重點掌握地下管線走向，與圍護結構的對應關系，以及相鄰構筑物的狀況。3擬定監(jiān)測方案初稿，提交工程建設單位等討論審定。4監(jiān)測方案在實施過程中可以根據(jù)實際施工情況適當予以調(diào)整與充實，但大的原則一般不能更改，特別是埋設原件的種類與數(shù)量測試頻率和報表數(shù)量等應嚴格按商定的方案實施。原則：1樁墻頂水平位移和垂直沉降2樁墻深層撓曲3支撐軸力4坑外地下水位30、相鄰地下管線的檢測內(nèi)容？答：包括垂直沉降和水平位移；調(diào)查內(nèi)容包括：1管線埋置深度和埋設年代，這在城市測繪部門提供的綜合管線圖上有所反映，但并不十分全面，如能結合現(xiàn)場踏勘更好2管線所在道路的地面人流與交通狀況，以便制定適合的測點埋設和測試方案3基坑圍護結構的支護施工和土方開挖過程，采用土力學于地基基礎有