巖土工程測試技術(shù)實驗指導(dǎo)(2)new

1、實驗三基坑與邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測實驗一、實驗?zāi)康?.了解基坑與邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測實驗方法。2.了解滑動式測斜儀的工作原理。3.掌握滑動式測斜儀的使用方法。4.掌握數(shù)據(jù)處理方法二、實驗原理深層水平位移就是測量圍護(hù)樁墻和土體在不同深度上的點的水平位移，通常采用測斜儀測量，將圍護(hù)樁墻在不同深度上的點的水平位移按一定比例繪制出水平位移隨深度變化的曲線，即圍護(hù)樁墻深層撓曲線。測斜儀由測斜管、測斜探頭、數(shù)字式測讀儀三部分組成，測斜管在基坑開挖前埋設(shè)于圍護(hù)樁墻和土體內(nèi)，測斜管內(nèi)有四條十字型對稱分布的凹型導(dǎo)槽，作為測斜儀滑輪上下滑行軌道，測量時，使測斜探頭的導(dǎo)向滾輪卡在測斜管內(nèi)壁的導(dǎo)槽中，沿槽滾動將測斜探頭放人測斜管，

2、并由引出的導(dǎo)線將測斜管的傾斜角或其正弦值顯示在測讀儀上。測斜儀的原理是通過擺錘受重力作用來測量測斜探頭軸線與鉛垂線之間傾角，進(jìn)而計算垂直位置各點的水平位移的。圖4.1為測斜儀量測的原理圖，當(dāng)土體產(chǎn)生位移時，埋人土體中的測斜管隨土體同步位移，測斜管的位移量即為土體的位移量。放人測斜管內(nèi)的活動深頭測出的量是各個不同量測段上測斜管的傾角，而該分段兩端點(探頭下滑動輪作用點與上滑動輪作用點)的水平偏差可由測得的傾角用下式表示： （1）式中第i量測段的水平偏差值(mm)； 第i量測段的長度，通常取為0.5m、1.0m等整數(shù)(mm)； 第i量測段的傾角值()。當(dāng)測斜管埋設(shè)得足夠深時，管底可以認(rèn)為是位移不動

3、點，從管底上數(shù)第n量測段處測斜管的水平偏差總量為： (2)顯然，管口的水平偏差值就是各量測段水平偏差的總和。 在測斜管兩端都有水平位移的情況下，就需要實測管口的水平偏差值，并從管口下數(shù)第n量測段處的水平偏差值，即： （3）應(yīng)該引起注意的是：只有當(dāng)埋設(shè)好的測斜管的軸線是鉛垂線時，水平偏差值才是對應(yīng)的水平位移值，但要將測斜管的軸線埋設(shè)成鉛垂線是幾乎不可能的，測斜管埋設(shè)好后，終有一定的傾斜或撓曲，因此，各量測段的水平位移應(yīng)該是各次測得的水平偏差與測斜管的初始水平偏差之差，即： （4）式中從管口下數(shù)第n量測段處的水平偏差初始值；從管口下數(shù)第n量測段處的傾角初始值；實測的管口水平位移，當(dāng)從管口起算時，管

4、口沒有水平偏差初始值。圖4.1測斜儀量測原理圖測斜管可以用于測單向位移，也可以測雙向位移，測雙向位移時，由兩個方向的測量值求出其矢量和，得位移的最大值和方向。實際測量時，將測斜儀探頭沿管內(nèi)導(dǎo)槽插入測斜管內(nèi)，緩慢下滑，按取定的間距L逐段測定各量測段處的測斜管與鉛直線的傾角，就能得到整個樁墻軸線的水平撓曲或土體不同深度的水平位移。三、測斜儀類型測斜儀按探頭的傳感元件不同，可分為滑動電阻式、電阻片式、鋼弦式及伺服加速度式四種（圖4.2為伺服加速度式測斜儀）?；瑒与娮枋教筋^以懸吊擺為傳感元件，在擺的活動端裝一電刷，在探頭殼體上裝電位計，當(dāng)擺相對殼體傾斜時，電刷在電位計表面滑動，由電位計將擺相對殼體的傾

5、擺角位移變成電信號輸出，用電橋測定電阻比的變化，根據(jù)標(biāo)定結(jié)果就可進(jìn)行傾斜測量。該探頭的優(yōu)點是堅固可靠，缺點是測量精度不高。 電阻片式探頭是用彈性好的青銅彈簧片下掛擺錘；彈簧片兩側(cè)各貼兩片電阻應(yīng)變片，構(gòu)成差動可變阻式傳感器。彈簧片可設(shè)計成等應(yīng)變梁，使之在彈性極限內(nèi)探頭的傾角與電陽應(yīng)變讀數(shù)呈線性關(guān)系。 鋼弦式是通過在四個方向上十字型布置的四個鋼弦式應(yīng)變計測定重力擺運動的彈性變形，進(jìn)而求得探頭的傾角?？赏瑫r進(jìn)行兩個水平方向的測斜。伺服加速度計式測斜探頭是根據(jù)檢測質(zhì)量塊因輸入加速度而產(chǎn)生慣性力，并與地磁感應(yīng)系統(tǒng)產(chǎn)生的反力相平衡，感應(yīng)線圈的電流與此反力成正比，根據(jù)電壓大小可測定傾角。該類測斜探頭靈敏度和

6、精度較高?；顒邮綔y斜儀主要有以下四部分組成：裝有重力式測斜傳感元件的探頭、測讀儀、電纜和測斜管。(1)測斜儀探頭 它是傾角傳感元件，其外觀為細(xì)長金屬魚雷狀探頭，上、下近兩端配有兩對輪子，上端有與測讀儀連接的絕緣量測電纜。(2)測讀儀 測讀儀是測斜儀探頭的二次儀表，是與測斜儀探頭配套使用的。(3)電纜 電纜的作用有四個：向探頭供給電源；給測讀儀傳遞量測信息；作為量測探頭所在的量測點距孔口的深度尺； 提升和下降探頭的繩索。電纜需要很高的防水性能，因為作為深度尺，在提升和下降過程中有較大的伸縮，為此，電纜中有一根加強鋼芯線。 (4)測斜管 測斜管一般有塑料(PVC)和鋁合金材料制成，管長分為2m和4

7、m兩種規(guī)格，管段之間由外包接頭管連接，管內(nèi)對稱分布有四條十字型凹型導(dǎo)槽，管徑有60mm、70mm、90mm等多種不同規(guī)格。鋁合金具有相當(dāng)?shù)捻g性和柔度，較PVC管更適合于現(xiàn)場監(jiān)測，但成本遠(yuǎn)大于后者。 四、埋設(shè)測斜管有綁扎埋設(shè)和鉆孔埋設(shè)兩種方式：（1）綁扎埋設(shè) 主要用于樁墻體深層撓曲測試，埋設(shè)時將測斜管在現(xiàn)場組裝后綁扎固定在樁墻鋼筋籠上，隨鋼筋籠一起下到孔槽內(nèi)，并將其澆筑在混凝土中。(2)鉆孔埋設(shè) 首先在土層中預(yù)鉆孔，孔徑略大于所選用測斜管的外徑，然后將測斜管封好底蓋逐節(jié)組裝逐節(jié)放人鉆孔內(nèi)，并同時在測斜管內(nèi)注滿清水，直到放到預(yù)定的標(biāo)高為主。隨后在測斜管與鉆孔之間空隙內(nèi)回填細(xì)砂，或水泥和粘土拌合的材

8、料固定測斜管，配合比取決于土層的物理力學(xué)性質(zhì)。埋設(shè)過程中應(yīng)注意，避免管子的縱向旋轉(zhuǎn)，在管節(jié)連接時必須將上、下管節(jié)的滑槽嚴(yán)格對準(zhǔn)，以免導(dǎo)槽不暢通。埋設(shè)就位時必須注意測斜管的一對凹槽與欲測量的位移方向一致(通常為與基坑邊緣相垂直的方向)。測斜管固定完畢或混凝土澆筑完畢后，用清水將測斜管內(nèi)沖洗干凈。由于測斜儀的探頭是貴重儀器，在未確認(rèn)導(dǎo)槽暢通可用時，先用探頭模型放人測斜管內(nèi)，沿導(dǎo)槽上下滑行一遍，待檢查導(dǎo)槽是正?？捎脮r，放可用實際探頭進(jìn)行測試。埋設(shè)好測斜管后，需測量測斜管導(dǎo)槽的方位、管口坐標(biāo)及高程，要及時做好保護(hù)工作，如測斜管外局部設(shè)置金屬套管保護(hù)，測斜管管口處砌筑窨井，并加蓋。五、量測將測頭插入測斜

9、管，使?jié)L輪卡在導(dǎo)槽上，緩慢下至孔底，測量自孔底開始，自下而上沿導(dǎo)槽全長每隔一定距離測讀一次，每次測量時，應(yīng)將測頭穩(wěn)定在某一位置上。測量完畢后，將測頭旋轉(zhuǎn)180度。插入同一對導(dǎo)槽，按以上方法重復(fù)測量。兩次測量的各測點應(yīng)在同一位置上，此時各測點的兩個讀數(shù)應(yīng)是數(shù)值接近、符號相反。如果測量數(shù)據(jù)有疑問，應(yīng)及時復(fù)測?；庸こ讨型ǔＶ恍璞O(jiān)測垂直于基坑邊線方向的水平位移。但對于基坑仰角的部位，就有必要測量兩個方向的深層水平位移，此時，可用同樣的方法測另一對導(dǎo)槽的水平位移。有些測讀儀可以同時測出兩個相互垂直方向的深層水平位移。深層水平位移的初始值應(yīng)是基坑開挖之前連續(xù)3次測量無明顯差異讀數(shù)的平均值，或取開挖前最后

10、一次的測量值作為初始值。測斜管孔口需布設(shè)地表水平位移測點，以便必要時根據(jù)孔口水平位移量對深層水平位移量進(jìn)行校正。六、數(shù)據(jù)記錄與計算數(shù)據(jù)記錄格式如下：表4-1數(shù)據(jù)記錄表工程名稱：測試日期：深度（m）U（mv）差值差值U1-U2累計(mv)累計位移(mm)U1U20.51.01.5測試人：記錄人：復(fù)核：七、實驗報告1.現(xiàn)場測斜管埋設(shè)方法；2.測試數(shù)據(jù)處理。繪制時間、深度位移曲線。實驗四隧道襯砌厚度檢測與鋼筋檢測實驗一、實驗?zāi)康?.了解電磁波的基本知識和探地雷達(dá)的基本原理。2.了解儀器的使用方法和參數(shù)的設(shè)置。3.了解隧道襯砌厚度檢測的布線方式和采樣方法。4.了解結(jié)構(gòu)物內(nèi)部鋼筋檢測的布線方式和采樣方法

11、。5.天線的選擇要求。6.簡單雷達(dá)圖的識別。二、SIR-20探地雷達(dá)構(gòu)造與工作原理地質(zhì)雷達(dá)(Ground Penetrating Radar,簡稱GPR)方法是一種用于探測地下介質(zhì)分布的廣譜電磁技術(shù)。地質(zhì)雷達(dá)用1個天線發(fā)射高頻電磁波,另1個天線接收來自地下介質(zhì)界面的反射波(如圖3.1所示)。通過對接收到的反射波進(jìn)行分析就可推斷地下地質(zhì)情況。SIR20型雷達(dá)主機(jī)與密封式天線分別見圖3.2 。探地雷達(dá)主要利用寬帶高頻時域電磁脈沖波的反射探測目的體。 由公式： 雷達(dá)根據(jù)測得的雷達(dá)波走時，自動求出反射物的深度z和范圍。 圖3.1 雷達(dá)的工作原理及其探測方法圖3.2 SIR-20 型地質(zhì)雷達(dá)主機(jī)(a)與

12、400MHz(b)天線三、隧道襯砌厚度與鋼筋檢測的測線布置自檢一般根據(jù)工程單位的要求進(jìn)行布線，最少為3條（拱頂和兩側(cè)起拱線位置）；質(zhì)量檢測按鐵路隧道襯砌質(zhì)量無損檢測規(guī)程(TB10223-2004)進(jìn)行。布置5條測線，即拱頂、兩側(cè)拱腰及兩側(cè)邊墻各一條。結(jié)構(gòu)物內(nèi)部鋼筋檢測的布線按現(xiàn)場要求進(jìn)行布線，一般垂直于鋼筋走向。四、操作步驟1連接天線，檢查筆記本與采集系統(tǒng)間的連接。2開機(jī)，給主機(jī)和筆記本供電。建立本次測試文件件。3進(jìn)入SIR-20(或SSIII)測試系統(tǒng)。4新建測試文件名。5選擇天線的宏文件：c:program FilesGSSIRadanNTRadanddatFixedd SIR-20 Se

13、tups。6根據(jù)程序提示及所測介質(zhì)情況選擇測試方式(自由測量、點測和輪測)。7根據(jù)程序提示選擇天線頻率、采集數(shù)據(jù)線接入的通道數(shù)，設(shè)置其它參數(shù)。8應(yīng)用。9. 進(jìn)行管線和結(jié)構(gòu)物鋼筋探測。10.觀察雷達(dá)圖。五、操作注意事項1在應(yīng)用1GHz天線進(jìn)行測量時，應(yīng)用鐵板進(jìn)行標(biāo)定，采集標(biāo)定文件。在此過程中，天線不允許直接放在鐵板上，否則會燒壞天線。2. 電纜不能壓，不能折，在測試過程中應(yīng)有專門的人員順線。3. 900MHz天線專用小車，注意帶光柵格的車軸易折斷，且不易修。4. 安裝、更換天線時，必須在關(guān)機(jī)狀態(tài)下進(jìn)行，否則易燒主機(jī)和天線。5. 當(dāng)筆記本和主機(jī)共用電源時，注意線路的連結(jié)。6. 當(dāng)安裝電纜時，動作要輕柔，確保各接口完全對正后插入。7. 在做公路測量時，還應(yīng)做標(biāo)定文件。標(biāo)定文件每標(biāo)段應(yīng)做一個，因為每標(biāo)段施工時材料會發(fā)生變化，用一個標(biāo)定文件，會帶來較大的誤差。做標(biāo)定文件時，在路面上加鐵板，然后采集2000根線，前200根為靜止時采集，后1800根為晃動時采集。8. 在公路測量時為方便定直達(dá)波，在測量結(jié)束時，抬起天線，再采集一段數(shù)據(jù)，可方便寫出直達(dá)波。9. 在采集開始之前，應(yīng)先觀察信號情況，符合要求時才能開始采集。10. 增益項一定要在最后調(diào)整。表SIR20型雷達(dá)配套天線情況一覽表型號頻率(MHz)理論探測深度(m)有效探測深度(m)備注Subecho