巖土工程監(jiān)測(cè)演示文稿

巖土工程監(jiān)測(cè)演示文稿當(dāng)前第1頁\共有40頁\編于星期日\(chéng)0點(diǎn)巖土工程監(jiān)測(cè)當(dāng)前第2頁\共有40頁\編于星期日\(chéng)0點(diǎn)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)當(dāng)前第3頁\共有40頁\編于星期日\(chéng)0點(diǎn)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)狀與展望當(dāng)前第4頁\共有40頁\編于星期日\(chéng)0點(diǎn)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)。當(dāng)前第5頁\共有40頁\編于星期日\(chéng)0點(diǎn)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。當(dāng)前第6頁\共有40頁\編于星期日\(chéng)0點(diǎn)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)。當(dāng)前第7頁\共有40頁\編于星期日\(chéng)0點(diǎn)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。當(dāng)前第8頁\共有40頁\編于星期日\(chéng)0點(diǎn)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。當(dāng)前第9頁\共有40頁\編于星期日\(chéng)0點(diǎn)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。當(dāng)前第10頁\共有40頁\編于星期日\(chéng)0點(diǎn)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。當(dāng)前第11頁\共有40頁\編于星期日\(chéng)0點(diǎn)1.3.3現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)以實(shí)際工程作為對(duì)象，在施工期及工后期對(duì)整個(gè)巖土體和地下結(jié)構(gòu)以及周圍環(huán)境，于事先設(shè)定的點(diǎn)位上，按設(shè)定的時(shí)間間隔進(jìn)行應(yīng)力和變形現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)。目的：1、檢驗(yàn)巖土工程施工質(zhì)量是否滿足巖土工程設(shè)計(jì)和有關(guān)規(guī)程、規(guī)范的要求；2、指導(dǎo)巖土工程的施工方法、流程和施工進(jìn)度，通過巖土工程監(jiān)測(cè)反饋分析巖土工程設(shè)計(jì)與施工是否合理，并為后續(xù)設(shè)計(jì)與施工方案提供優(yōu)化意見；3、檢測(cè)巖土工程施工對(duì)環(huán)境的影響，驗(yàn)證巖土工程施工防護(hù)措施的效果；4、及時(shí)發(fā)現(xiàn)和預(yù)報(bào)巖土工程施工過程中所出現(xiàn)的異常情況、防止巖土工程施工事故，保障巖土工程施工安全；5、提供定量的巖土工程質(zhì)量事故鑒定依據(jù)；6、為建（構(gòu)）筑物的竣工驗(yàn)收提供所需的監(jiān)測(cè)資料。當(dāng)前第12頁\共有40頁\編于星期日\(chéng)0點(diǎn)1.3.3現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)工作的主要內(nèi)容：1、對(duì)巖土所受到的施工作用、各類荷載的大小以及在這些荷載作用下巖土反應(yīng)性狀的監(jiān)測(cè)；2、對(duì)建設(shè)中或運(yùn)營(yíng)中結(jié)構(gòu)物的監(jiān)測(cè)；3、監(jiān)測(cè)巖土工程在施工及運(yùn)營(yíng)過程中對(duì)周圍環(huán)境的影響。當(dāng)前第13頁\共有40頁\編于星期日\(chéng)0點(diǎn)1.4巖土工程測(cè)試與檢測(cè)技術(shù)的現(xiàn)狀與展望現(xiàn)狀：1、手段單一2、結(jié)果缺乏合理的解釋3、管理制度不健全4、人員培訓(xùn)不及時(shí)采取相應(yīng)措施：1、建立健全行業(yè)管理制度，提高工作人員素質(zhì)2、增強(qiáng)對(duì)從事巖土工程工作的單位考核與管理，提高人員培訓(xùn)與考核3、加強(qiáng)巖土工程各個(gè)環(huán)節(jié)的控制，增強(qiáng)對(duì)檢測(cè)、測(cè)試環(huán)節(jié)的階段驗(yàn)收和最終評(píng)判當(dāng)前第14頁\共有40頁\編于星期日\(chéng)0點(diǎn)展望：1、取樣技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化2、新儀器新方法的開發(fā)3、工程地球物理探測(cè)4、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試、室內(nèi)試驗(yàn)、理論預(yù)測(cè)和數(shù)值反分析及其再預(yù)測(cè)的有機(jī)結(jié)合與循環(huán)當(dāng)前第15頁\共有40頁\編于星期日\(chéng)0點(diǎn)第二章測(cè)試技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)測(cè)試：信息采集，獲取測(cè)試數(shù)據(jù)；以確定量值為目的的一系列操作。測(cè)試系統(tǒng)：傳感技術(shù)的實(shí)體，傳感器與多臺(tái)儀表的組合。當(dāng)前第16頁\共有40頁\編于星期日\(chéng)0點(diǎn)2.1.1測(cè)試將測(cè)試值與同種性質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較，確定被測(cè)試值對(duì)標(biāo)準(zhǔn)量的倍數(shù)。當(dāng)前第17頁\共有40頁\編于星期日\(chéng)0點(diǎn)2.1.2測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試系統(tǒng)：傳感器與測(cè)試儀表、變換裝置等的有機(jī)組合。傳感器：感受被測(cè)試的大小并輸出相對(duì)應(yīng)的可用輸出信號(hào)的器件或裝置。數(shù)據(jù)傳輸環(huán)節(jié)：傳輸數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)：信號(hào)處理和變換。數(shù)據(jù)顯示環(huán)節(jié)：被測(cè)試信息變成人感官能接受的形式，以完成監(jiān)視、控制或分析的目的。當(dāng)前第18頁\共有40頁\編于星期日\(chéng)0點(diǎn)2.2傳感器的基本特性傳感器：敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和測(cè)試電路。傳感器性能評(píng)價(jià)：靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性。靜態(tài)特性：當(dāng)被測(cè)量的各個(gè)值處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，傳感器的輸出值與輸入值之間的關(guān)系數(shù)學(xué)表達(dá)式、曲線或數(shù)表。動(dòng)態(tài)特性：當(dāng)被測(cè)量值隨時(shí)間變化時(shí)，傳感器的輸出值與輸入值之間關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式、曲線或數(shù)表。當(dāng)前第19頁\共有40頁\編于星期日\(chéng)0點(diǎn)2.2.1傳感器的靜態(tài)特性參數(shù)指標(biāo)主要指標(biāo)：靈敏度、線性度（直線度）和回程誤差（遲滯性）靈敏度（Ｓ）：穩(wěn)態(tài)時(shí)傳感器輸出量Y和輸入量X之比，或輸出量Y的增量和輸入量X的增量之比。當(dāng)前第20頁\共有40頁\編于星期日\(chéng)0點(diǎn)線性度（非線性誤差）傳感器的輸出-輸入校準(zhǔn)曲線與理論擬合曲線之間的最大偏差與傳感器滿量程輸出之比。理想的傳感器輸出與輸入呈線性關(guān)系。線性度是評(píng)價(jià)非線性程度的參數(shù)。

當(dāng)前第21頁\共有40頁\編于星期日\(chéng)0點(diǎn)回程誤差（遲滯性）輸入逐漸增加到某一值與輸入逐漸減小到同一輸入值時(shí)的輸出值不相等，叫遲滯現(xiàn)象。遲滯差：對(duì)于同一輸入值所得到的兩個(gè)輸出值之間的最大差值hmax與量程A的比值的百分率。當(dāng)前第22頁\共有40頁\編于星期日\(chéng)0點(diǎn)分辨力：傳感器能檢測(cè)到的最小輸入增量。在輸入零點(diǎn)附近的分辨力稱為閥值。測(cè)量范圍和量程：在允許誤差限內(nèi)，被測(cè)量值的下限與上限之間的范圍。重復(fù)性：傳感器在同一條件下，被測(cè)輸入量按同一方向作全量程連續(xù)多次重復(fù)測(cè)量時(shí)，所得輸出-輸入曲線的不一致程度。零漂：傳感器在無輸入或輸入為另一值時(shí)，每隔一定時(shí)間，其輸出值偏離原始值的最大偏差與滿量程的百分比。溫漂：溫度每升高1度，傳感器輸出值的最大偏差與滿量程的百分比。當(dāng)前第23頁\共有40頁\編于星期日\(chéng)0點(diǎn)2.2.2傳感器的動(dòng)態(tài)特性通常根據(jù)正弦變化與階躍變化兩種標(biāo)準(zhǔn)輸入來考察傳感器的響應(yīng)特性。建立數(shù)學(xué)模型來分析和處理傳感器的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。線性系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，廣泛使用的數(shù)學(xué)模型是普通線性常系數(shù)微分方程。當(dāng)前第24頁\共有40頁\編于星期日\(chéng)0點(diǎn)2.3常用傳感器的類型和工作原理變換原理：電阻式、電容式、差動(dòng)變壓器式、光電式等。被測(cè)量的物理量：位移傳感器、壓力傳感器、速度傳感器。當(dāng)前第25頁\共有40頁\編于星期日\(chéng)0點(diǎn)2.3.1差動(dòng)電阻式傳感器（卡爾遜式儀器）組成：兩根彈性鋼絲作為傳感元件，一根受拉，一根受壓。鋼絲特性之一環(huán)境變量變化，鋼絲電阻值反向變化，兩個(gè)元件的電阻值比值，測(cè)出物理量的數(shù)值。當(dāng)鋼絲受到拉力作用而產(chǎn)生彈性變形，其變形與電阻變化之間關(guān)系：當(dāng)前第26頁\共有40頁\編于星期日\(chéng)0點(diǎn)鋼絲特性之二鋼絲電阻隨其溫度變化之間的近似線性關(guān)系：當(dāng)前第27頁\共有40頁\編于星期日\(chéng)0點(diǎn)工作原理：儀器受力變形，鋼絲電阻產(chǎn)生差動(dòng)變化，一根受拉，電阻增加，一根受壓，電阻減少，兩個(gè)鋼絲的串聯(lián)電阻不變而電阻比R1/R2發(fā)生變化，得到鋼絲電阻比值，就得到儀器的變形或應(yīng)力；溫度改變時(shí)，鋼絲電阻變化是同方向的，溫度升高時(shí)，兩根鋼絲的電阻都減少。獲得鋼絲的串聯(lián)電阻，就可求得儀器測(cè)點(diǎn)位置的穩(wěn)定。當(dāng)前第28頁\共有40頁\編于星期日\(chéng)0點(diǎn)差動(dòng)式應(yīng)變計(jì)：靈敏度較高，性能穩(wěn)定，耐久性好當(dāng)前第29頁\共有40頁\編于星期日\(chéng)0點(diǎn)2.3.2鋼弦頻率式傳感器組成：一根金屬絲弦（高彈性彈簧鋼、馬氏不銹鋼或鎢鋼）工作原理：利用鋼弦的自振頻率與鋼弦所受到的外加張力關(guān)系式測(cè)各種物理量。鋼弦式儀器是根據(jù)鋼弦張緊力與諧振頻率成單值函數(shù)關(guān)系設(shè)計(jì)而成的；關(guān)系式如下：當(dāng)前第30頁\共有40頁\編于星期日\(chéng)0點(diǎn)壓力盒計(jì)算公式當(dāng)前第31頁\共有40頁\編于星期日\(chéng)0點(diǎn)鋼弦傳感器的種類鋼弦式應(yīng)變計(jì)、鋼弦式土壓力盒、鋼筋應(yīng)力計(jì)等。當(dāng)前第32頁\共有40頁\編于星期日\(chéng)0點(diǎn)當(dāng)前第33頁\共有40頁\編于星期日\(chéng)0點(diǎn)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，傳感器的設(shè)計(jì)、制造、安裝和調(diào)試方便。不受接觸電阻、外界電磁場(chǎng)影響，性能較穩(wěn)定，耐久性能好。當(dāng)前第34頁\共有40頁\編于星期日\(chéng)0點(diǎn)2.4監(jiān)測(cè)儀器的選擇和標(biāo)定監(jiān)測(cè)儀器和元件的選擇巖土工程監(jiān)測(cè)儀器的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)測(cè)儀器的適用范圍及使用條件儀器和傳感器的標(biāo)定當(dāng)前第35頁\共有40頁\編于星期日\(chéng)0點(diǎn)2.4.1監(jiān)測(cè)儀器和元件的選擇選取要求：儀器的技術(shù)性能、儀器埋設(shè)條件、儀器測(cè)讀的方式和儀器的經(jīng)濟(jì)性儀器技術(shù)性能方面儀器的可靠性（光學(xué)、機(jī)械、電子設(shè)備等）儀器使用壽命（儀器工作壽命大于或等于工程使用年限）儀器的堅(jiān)固性和可維護(hù)性（容易標(biāo)定、修復(fù)或置換）儀器的精度（精度滿足監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)要求即可）靈敏度和量程（高靈敏度、大量程）當(dāng)前第36頁\共有40頁\編于星期日\(chéng)0點(diǎn)儀器埋設(shè)條件方面儀器選型時(shí)，應(yīng)考慮其埋設(shè)條件（性能保證下，選擇易埋設(shè)）施工儀器和埋設(shè)條件不同，選擇不同儀器。儀器選擇經(jīng)濟(jì)方面技術(shù)要求滿足條件下，選擇最經(jīng)濟(jì)的（儀器購置、損耗及埋設(shè)費(fèi)用）儀器測(cè)讀方式方面根據(jù)測(cè)量工作量選擇不同的測(cè)讀方式的儀器對(duì)于能形成監(jiān)測(cè)網(wǎng)并能聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)的工程，儀器選型時(shí)應(yīng)根據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)統(tǒng)一的測(cè)讀方式選擇儀器當(dāng)前第37頁\共有40頁\編于星期日\(chéng)0點(diǎn)2.4.2巖土工程監(jiān)測(cè)儀器的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)可靠性和穩(wěn)定性儀器在設(shè)計(jì)規(guī)定的運(yùn)行條件和運(yùn)行時(shí)間內(nèi)，檢測(cè)元件、轉(zhuǎn)換裝置和測(cè)讀儀器、儀表保持原有技術(shù)性能的程度。準(zhǔn)確度和精度準(zhǔn)確度：測(cè)量結(jié)果與真值偏離的程度，系統(tǒng)誤差的大小是準(zhǔn)確度的標(biāo)志。精度：在相同條件下測(cè)量同一個(gè)量所得結(jié)果重復(fù)一致的程度。靈敏度和分辨力靈敏度：輸入量（被測(cè)信號(hào)）與輸出量的比值分辨力：靈敏度的倒數(shù)，靈敏度越高，分辨力越強(qiáng)，傳感器檢測(cè)出的輸入量變化越小。當(dāng)前第38頁\共有40頁\編于星期日\(chéng)0點(diǎn)監(jiān)測(cè)儀器的適用范圍及使用條件變形觀測(cè)儀器經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀、全站儀、電子測(cè)距儀或激光準(zhǔn)直儀。位移計(jì)、測(cè)縫計(jì)、傾斜儀、沉降儀、垂線坐標(biāo)儀、多點(diǎn)位移計(jì)和應(yīng)變計(jì)等壓力（應(yīng)力）觀測(cè)儀器土壓力計(jì)、孔隙壓力計(jì)、鋼筋內(nèi)力計(jì)等其他觀測(cè)儀器溫度計(jì)、速度計(jì)