巖土工程地基與樁基礎(chǔ)檢測(cè)監(jiān)測(cè)Word

巖土工程監(jiān)測(cè)丁萬濤主要內(nèi)容緒論測(cè)試技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)巖土的原位測(cè)試技術(shù)基坑工程中的巖土工程問題監(jiān)測(cè)地下工程中的巖土工程問題監(jiān)測(cè)邊坡工程中的巖土工程問題監(jiān)測(cè)地基加固的檢驗(yàn)與檢測(cè)樁基礎(chǔ)的測(cè)試與檢測(cè)第一章緒論本課程的目的和意義本課程在巖土工程中的地位與作用巖土工程測(cè)試、檢測(cè)及監(jiān)測(cè)技術(shù)簡(jiǎn)介巖土工程測(cè)試與檢測(cè)技術(shù)的現(xiàn)狀與展望1.1本課程的目的和意義巖土工程是利用土力學(xué)、巖體力學(xué)及工程地質(zhì)學(xué)的理論和方法，為研究各類土建工程中涉及巖土體的利用、整治和改造問題而進(jìn)行的系統(tǒng)工作。巖土力學(xué)理論要變?yōu)楣こ态F(xiàn)實(shí)，需要相應(yīng)的測(cè)試手段。巖土工程設(shè)計(jì)、施工，試驗(yàn)工作非常重要，它是學(xué)科理論研究與發(fā)展的基礎(chǔ)。1.2本課程在巖土工程中的地位與作用巖土力學(xué)在一定意義上講就是一門試驗(yàn)力學(xué)，試驗(yàn)是土力學(xué)發(fā)展的基礎(chǔ)。巖土體的復(fù)雜性使前期勘察與試驗(yàn)結(jié)果存在著一定的不確定性，在巖土工程施工過程中還必須通過現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)與檢測(cè)，以確保巖土工程的安全性。巖土工程測(cè)試技術(shù)不僅在工程實(shí)踐中十分重要，而且在學(xué)科理論的研究與發(fā)展中也起著決定性作用。監(jiān)測(cè)與檢測(cè)的重要性保證工程的施工質(zhì)量和安全，提高工程效益。在巖土工程服務(wù)于工程建設(shè)的全過程中，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)與檢測(cè)是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，可以使工程師們對(duì)上部結(jié)構(gòu)與下部巖土地基共同作用的性狀及施工和建筑物運(yùn)營(yíng)過程的認(rèn)識(shí)在理論和實(shí)踐上更加完善，便于總結(jié)工作經(jīng)驗(yàn)和形成新的認(rèn)識(shí)。依據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果，利用反演分析的方法，求出能使理論分析與實(shí)測(cè)基本一致的工程參數(shù)。1.3巖土工程測(cè)試、檢測(cè)及監(jiān)測(cè)技術(shù)簡(jiǎn)介巖土工程測(cè)試包括室內(nèi)土工試驗(yàn)、巖體力學(xué)試驗(yàn)、原位測(cè)試、原型試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)等。室內(nèi)土工試驗(yàn)：觀測(cè)判別試驗(yàn)、物理性質(zhì)試驗(yàn)、化學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)和力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)等。巖體力學(xué)試驗(yàn)：常規(guī)力學(xué)指標(biāo)和巖體變形與破壞機(jī)理的分析與研究。原位測(cè)試：基本保持被測(cè)試巖土體的結(jié)構(gòu)、含水量及應(yīng)力狀態(tài)不變的條件下測(cè)定其基本物理力學(xué)性能。1.3.1原位測(cè)試獲取設(shè)計(jì)參數(shù)的原位試驗(yàn)；提供施工控制和反演分析參數(shù)的原位檢測(cè)。優(yōu)點(diǎn)：1、避開取土樣困難，測(cè)定難以采取不擾動(dòng)試樣土層的工程性質(zhì)；2、在原位應(yīng)力條件下試驗(yàn)，避免采用過程中應(yīng)力釋放的影響；3、試驗(yàn)的巖土體體積較大，代表性強(qiáng)；4、工作效率較高，可大大縮短勘探試驗(yàn)的周期。1.3.1原位測(cè)試缺點(diǎn)1、各種原位測(cè)試都有其針對(duì)性和適用條件；2、原位測(cè)試所得參數(shù)與土的工程性質(zhì)間的關(guān)系往往建立在統(tǒng)計(jì)關(guān)系上；3、影響原位測(cè)試成果的因素較為復(fù)雜（如周圍的應(yīng)力場(chǎng)、排水條件和施工過程對(duì)測(cè)試環(huán)境的干擾等），使得對(duì)測(cè)定值的準(zhǔn)確判定造成一定的困難；4、原位測(cè)試中的主應(yīng)力方向與實(shí)際巖土工程問題中多變的主應(yīng)力方向往往并不一致。1.3.2原型試驗(yàn)原型試驗(yàn)以實(shí)際地下結(jié)構(gòu)物為對(duì)象在現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件下按設(shè)計(jì)荷載條件進(jìn)行試驗(yàn)，其試驗(yàn)結(jié)果具有直觀、可靠等優(yōu)點(diǎn)，主要有樁基試驗(yàn)、錨桿試驗(yàn)等；通過原型試驗(yàn)可以進(jìn)一步驗(yàn)證工程勘察結(jié)果和設(shè)計(jì)結(jié)果的正確性與可靠性。1.3.3現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)監(jiān)測(cè)以實(shí)際際工程程作為為對(duì)象象，在在施工工期及及工后后期對(duì)對(duì)整個(gè)個(gè)巖土土體和和地下下結(jié)構(gòu)構(gòu)以及及周圍圍環(huán)境境，于于事先先設(shè)定定的點(diǎn)點(diǎn)位上上，按按設(shè)定定的時(shí)時(shí)間間間隔進(jìn)進(jìn)行應(yīng)應(yīng)力和和變形形現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)觀測(cè)測(cè)。目的：：1、檢驗(yàn)驗(yàn)巖土土工程程施工工質(zhì)量量是否否滿足足巖土土工程程設(shè)計(jì)計(jì)和有有關(guān)規(guī)規(guī)程、、規(guī)范范的要要求；；2、指導(dǎo)巖土土工程的施施工方法、、流程和施施工進(jìn)度，，通過巖土土工程監(jiān)測(cè)測(cè)反饋分析析巖土工程程設(shè)計(jì)與施施工是否合合理，并為為后續(xù)設(shè)計(jì)計(jì)與施工方方案提供優(yōu)優(yōu)化意見；；3、檢測(cè)巖土土工程施工工對(duì)環(huán)境的的影響，驗(yàn)驗(yàn)證巖土工工程施工防防護(hù)措施的的效果；4、及時(shí)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)和預(yù)報(bào)巖巖土工程施施工過程中中所出現(xiàn)的的異常情況況、防止巖巖土工程施施工事故，，保障巖土土工程施工工安全；5、提供定量量的巖土工工程質(zhì)量事事故鑒定依依據(jù)；6、為建（構(gòu)構(gòu)）筑物的的竣工驗(yàn)收收提供所需需的監(jiān)測(cè)資資料。1.3.3現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)工工作的主要要內(nèi)容：1、對(duì)巖土所所受到的施施工作用、、各類荷載載的大小以以及在這些些荷載作用用下巖土反反應(yīng)性狀的的監(jiān)測(cè)；2、對(duì)建設(shè)中中或運(yùn)營(yíng)中中結(jié)構(gòu)物的的監(jiān)測(cè)；3、監(jiān)測(cè)巖土土工程在施施工及運(yùn)營(yíng)營(yíng)過程中對(duì)對(duì)周圍環(huán)境境的影響。。1.4巖土工程測(cè)測(cè)試與檢測(cè)測(cè)技術(shù)的現(xiàn)現(xiàn)狀與展望望現(xiàn)狀：1、手段單一一2、結(jié)果缺乏乏合理的解解釋3、管理制度度不健全4、人員培訓(xùn)訓(xùn)不及時(shí)采取相應(yīng)措措施：1、建立健全全行業(yè)管理理制度，提提高工作人人員素質(zhì)2、增強(qiáng)對(duì)從從事巖土工工程工作的的單位考核核與管理，，提高人員員培訓(xùn)與考考核3、加強(qiáng)巖土土工程各個(gè)個(gè)環(huán)節(jié)的控控制，增強(qiáng)強(qiáng)對(duì)檢測(cè)、、測(cè)試環(huán)節(jié)節(jié)的階段驗(yàn)驗(yàn)收和最終終評(píng)判展望：1、取樣技術(shù)術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化2、新儀器新新方法的開開發(fā)3、工程地球球物理探測(cè)測(cè)4、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試試、室內(nèi)試試驗(yàn)、理論論預(yù)測(cè)和數(shù)數(shù)值反分析析及其再預(yù)預(yù)測(cè)的有機(jī)機(jī)結(jié)合與循循環(huán)第二章測(cè)測(cè)試技術(shù)術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)識(shí)測(cè)試：信息息采集，獲獲取測(cè)試數(shù)數(shù)據(jù)；以確確定量值為為目的的一一系列操作作。測(cè)試系統(tǒng)統(tǒng)：傳感感技術(shù)的的實(shí)體，，傳感器器與多臺(tái)臺(tái)儀表的的組合。。2.1.1測(cè)試將測(cè)試值值與同種種性質(zhì)的的標(biāo)準(zhǔn)量量進(jìn)行比比較，確確定被測(cè)測(cè)試值對(duì)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)量量的倍數(shù)數(shù)。2.1.2測(cè)試系統(tǒng)統(tǒng)測(cè)試系統(tǒng)統(tǒng)：傳感感器與測(cè)測(cè)試儀表表、變換換裝置等等的有機(jī)機(jī)組合。。傳感器：：感受被被測(cè)試的的大小并并輸出相相對(duì)應(yīng)的的可用輸輸出信號(hào)號(hào)的器件件或裝置置。數(shù)據(jù)傳輸環(huán)環(huán)節(jié)：傳輸輸數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理環(huán)環(huán)節(jié)：信號(hào)號(hào)處理和變變換。數(shù)據(jù)顯示環(huán)環(huán)節(jié)：被測(cè)測(cè)試信息變變成人感官官能接受的的形式，以以完成監(jiān)視視、控制或或分析的目目的。2.2傳感器的基基本特性傳感器：敏敏感元件、、轉(zhuǎn)換元件件和測(cè)試電電路。傳感器性能能評(píng)價(jià)：靜靜態(tài)特性和和動(dòng)態(tài)特性性。靜態(tài)特性：：當(dāng)被測(cè)量量的各個(gè)值值處于穩(wěn)定定狀態(tài)時(shí)，，傳感器的的輸出值與與輸入值之之間的關(guān)系系數(shù)學(xué)表達(dá)達(dá)式、曲線線或數(shù)表。。動(dòng)態(tài)特性：：當(dāng)被測(cè)量量值隨時(shí)間間變化時(shí)，，傳感器的的輸出值與與輸入值之之間關(guān)系的的數(shù)學(xué)表達(dá)達(dá)式、曲線線或數(shù)表。。2.2.1傳感器的靜靜態(tài)特性參參數(shù)指標(biāo)主要指標(biāo)：：靈敏度、、線性度（（直線度））和回程誤誤差（遲滯滯性）靈敏度（ＳＳ）：穩(wěn)態(tài)時(shí)傳感感器輸出量量Y和輸入量X之比，或輸輸出量Y的增量和輸輸入量X的增量之比比。線性度（非非線性誤差差）傳感器的輸輸出-輸入校準(zhǔn)曲曲線與理論論擬合曲線線之間的最最大偏差與與傳感器滿滿量程輸出出之比。理想的傳感感器輸出與與輸入呈線線性關(guān)系。。線性度是是評(píng)價(jià)非線線性程度的的參數(shù)?；爻陶`差（（遲滯性））輸入逐漸增增加到某一一值與輸入入逐漸減小小到同一輸輸入值時(shí)的的輸出值不不相等，叫叫遲滯現(xiàn)象象。遲滯差：對(duì)對(duì)于同一輸輸入值所得得到的兩個(gè)個(gè)輸出值之之間的最大大差值hmax與量程A的比值的百百分率。分辨力：傳感器能能檢測(cè)到的的最小輸入入增量。在在輸入零點(diǎn)點(diǎn)附近的分分辨力稱為為閥值。測(cè)量范圍和和量程：在允許誤誤差限內(nèi)，，被測(cè)量值值的下限與與上限之間間的范圍。。重復(fù)性：傳感器在在同一條件件下，被測(cè)測(cè)輸入量按按同一方向向作全量程程連續(xù)多次次重復(fù)測(cè)量量時(shí)，所得得輸出-輸入曲線的的不一致程程度。零漂：傳感器在在無輸入或或輸入為另另一值時(shí)，，每隔一定定時(shí)間，其其輸出值偏偏離原始值值的最大偏偏差與滿量量程的百分分比。溫漂：溫度每升升高1度，傳感器器輸出值的的最大偏差差與滿量程程的百分比比。2.2.2傳感器的動(dòng)動(dòng)態(tài)特性通常根據(jù)正正弦變化與與階躍變化化兩種標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)輸入來考考察傳感器器的響應(yīng)特特性。建立數(shù)學(xué)模模型來分析析和處理傳傳感器的動(dòng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)。。線性系統(tǒng)的的動(dòng)態(tài)響應(yīng)應(yīng)，廣泛使使用的數(shù)學(xué)學(xué)模型是普普通線性常常系數(shù)微分分方程。2.3常用傳感器器的類型和和工作原理理變換原理：：電阻式、、電容式、、差動(dòng)變壓壓器式、光光電式等。。被測(cè)量的物物理量：位位移傳感器器、壓力傳傳感器、速速度傳感器器。2.3.1差動(dòng)電阻式式傳感器（卡爾遜式式儀器）組成：兩根根彈性鋼絲絲作為傳感感元件，一一根受拉，，一根受壓壓。鋼絲特性之之一環(huán)境變量變變化，鋼絲絲電阻值反反向變化，，兩個(gè)元件件的電阻值值比值，測(cè)測(cè)出物理量量的數(shù)值。。當(dāng)鋼絲受到到拉力作用用而產(chǎn)生彈彈性變形，，其變形與與電阻變化化之間關(guān)系系：鋼絲特性之之二鋼絲電阻隨隨其溫度變變化之間的的近似線性性關(guān)系：工作原理：：儀器受力變變形，鋼絲絲電阻產(chǎn)生生差動(dòng)變化化，一根受受拉，電阻阻增加，一一根受壓，，電阻減少少，兩個(gè)鋼鋼絲的串聯(lián)聯(lián)電阻不變變而電阻比比R1/R2發(fā)生變化，，得到鋼絲絲電阻比值值，就得到到儀器的變變形或應(yīng)力力；溫度改變時(shí)時(shí)，鋼絲電電阻變化是是同方向的的，溫度升升高時(shí)，兩兩根鋼絲的的電阻都減減少。獲得得鋼絲的串串聯(lián)電阻，，就可求得得儀器測(cè)點(diǎn)點(diǎn)位置的穩(wěn)穩(wěn)定。差動(dòng)式應(yīng)變變計(jì)：靈敏度較高高，性能穩(wěn)穩(wěn)定，耐久久性好2.3.2鋼弦頻率式式傳感器組成：一根根金屬絲弦弦（高彈性性彈簧鋼、、馬氏不銹銹鋼或鎢鋼鋼）工作原理：：利用鋼弦弦的自振頻頻率與鋼弦弦所受到的的外加張力力關(guān)系式測(cè)測(cè)各種物理理量。鋼弦弦式式儀儀器器是是根根據(jù)據(jù)鋼鋼弦弦張張緊緊力力與與諧諧振振頻頻率率成成單單值值函函數(shù)數(shù)關(guān)關(guān)系系設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)而而成成的的；；關(guān)關(guān)系系式式如如下下：：壓力力盒盒計(jì)計(jì)算算公公式式鋼弦弦傳傳感感器器的的種種類類鋼弦弦式式應(yīng)應(yīng)變變計(jì)計(jì)、、鋼鋼弦弦式式土土壓壓力力盒盒、、鋼鋼筋筋應(yīng)應(yīng)力力計(jì)計(jì)等等。。特點(diǎn)點(diǎn)結(jié)構(gòu)構(gòu)簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單可可靠靠，，傳傳感感器器的的設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)、、制制造造、、安安裝裝和和調(diào)調(diào)試試方方便便。。不受受接接觸觸電電阻阻、、外外界界電電磁磁場(chǎng)場(chǎng)影影響響，，性性能能較較穩(wěn)穩(wěn)定定，，耐耐久久性性能能好好。。2.4監(jiān)測(cè)測(cè)儀儀器器的的選選擇擇和和標(biāo)標(biāo)定定監(jiān)測(cè)測(cè)儀儀器器和和元元件件的的選選擇擇巖土土工工程程監(jiān)監(jiān)測(cè)測(cè)儀儀器器的的質(zhì)質(zhì)量量標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)監(jiān)測(cè)測(cè)儀儀器器的的適適用用范范圍圍及及使使用用條條件件儀器器和和傳傳感感器器的的標(biāo)標(biāo)定定2.4.1監(jiān)測(cè)測(cè)儀儀器器和和元元件件的的選選擇擇選取取要要求求：：儀儀器器的的技技術(shù)術(shù)性性能能、、儀儀器器埋埋設(shè)設(shè)條條件件、、儀儀器器測(cè)測(cè)讀讀的的方方式式和和儀儀器器的的經(jīng)經(jīng)濟(jì)濟(jì)性性儀器器技技術(shù)術(shù)性性能能方方面面儀器器的的可可靠靠性性（（光學(xué)學(xué)、、機(jī)機(jī)械械、、電電子子設(shè)設(shè)備備等等）儀器器使使用用壽壽命命（（儀器器工工作作壽壽命命大大于于或或等等于于工工程程使使用用年年限限）儀器器的的堅(jiān)堅(jiān)固固性性和和可可維維護(hù)護(hù)性性（（容易易標(biāo)標(biāo)定定、、修修復(fù)復(fù)或或置置換換）儀器器的的精精度度（（精度度滿滿足足監(jiān)監(jiān)測(cè)測(cè)數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)要要求求即即可可）靈敏敏度度和和量量程程（（高靈靈敏敏度度、、大大量量程程）儀器器埋埋設(shè)設(shè)條條件件方方面面儀器器選選型型時(shí)時(shí)，，應(yīng)應(yīng)考考慮慮其其埋埋設(shè)設(shè)條條件件（（性能能保保證證下下，，選選擇擇易易埋埋設(shè)設(shè)）施工工儀儀器器和和埋埋設(shè)設(shè)條條件件不不同同，，選選擇擇不不同同儀儀器器。。儀器器選選擇擇經(jīng)經(jīng)濟(jì)濟(jì)方方面面技術(shù)術(shù)要要求求滿滿足足條條件件下下，，選選擇擇最最經(jīng)經(jīng)濟(jì)濟(jì)的的（（儀器器購(gòu)購(gòu)置置、、損損耗耗及及埋埋設(shè)設(shè)費(fèi)費(fèi)用用）儀器器測(cè)測(cè)讀讀方方式式方方面面根據(jù)據(jù)測(cè)測(cè)量量工工作作量量選選擇擇不不同同的的測(cè)測(cè)讀讀方方式式的的儀儀器器對(duì)于于能能形形成成監(jiān)監(jiān)測(cè)測(cè)網(wǎng)網(wǎng)并并能能聯(lián)聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)監(jiān)監(jiān)測(cè)測(cè)的的工工程程，，儀儀器器選選型型時(shí)時(shí)應(yīng)應(yīng)根根據(jù)據(jù)監(jiān)監(jiān)測(cè)測(cè)系系統(tǒng)統(tǒng)統(tǒng)統(tǒng)一一的的測(cè)測(cè)讀讀方方式式選選擇擇儀儀器器2.4.2巖土土工工程程監(jiān)監(jiān)測(cè)測(cè)儀儀器器的的質(zhì)質(zhì)量量標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)可靠靠性性和和穩(wěn)穩(wěn)定定性性儀器器在在設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)規(guī)規(guī)定定的的運(yùn)運(yùn)行行條條件件和和運(yùn)運(yùn)行行時(shí)時(shí)間間內(nèi)內(nèi)，，檢檢測(cè)測(cè)元元件件、、轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換裝裝置置和和測(cè)測(cè)讀讀儀儀器器、、儀儀表表保保持持原原有有技技術(shù)術(shù)性性能能的的程程度度。。準(zhǔn)確確度度和和精精度度準(zhǔn)確確度度：：測(cè)測(cè)量量結(jié)結(jié)果果與與真真值值偏偏離離的的程程度度，，系系統(tǒng)統(tǒng)誤誤差差的的大大小小是是準(zhǔn)準(zhǔn)確確度度的的標(biāo)標(biāo)志志。。精度：在相同同條件下測(cè)量量同一個(gè)量所所得結(jié)果重復(fù)復(fù)一致的程度度。靈敏度和分辨辨力靈敏度：輸入入量（被測(cè)信信號(hào)）與輸出出量的比值分辨力：靈敏敏度的倒數(shù)，，靈敏度越高高，分辨力越越強(qiáng)，傳感器器檢測(cè)出的輸輸入量變化越越小。2.4.3監(jiān)測(cè)儀器的適適用范圍及使使用條件變形觀測(cè)儀器器經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)準(zhǔn)儀、全站儀儀、電子測(cè)距距儀或激光準(zhǔn)