目錄
第1章 測試技術(shù)基礎(chǔ)知識和傳感器原理 1
1.1 測試系統(tǒng)的組成和特性 1
1.1.1 測試系統(tǒng)的組成 1
1.1.2 測試系統(tǒng)的性能指標 3
1.1.3 線性測試系統(tǒng) 5
1.2 測試系統(tǒng)的靜態(tài)傳遞特性 5
1.2.1 靜態(tài)方程和標定曲線 5
1.2.2 靜態(tài)傳遞特性 6
1.2.3 測試系統(tǒng)的傳遞函數(shù) 8
1.3 傳感器原理 11
1.3.1 應(yīng)力計和應(yīng)變計 12
1.3.2 電阻式傳感器 13
1.3.3 鋼弦式傳感器 21
1.3.4 電容式、壓電式和壓磁式傳感器 23
1.3.5 電阻應(yīng)變計及其測量方法 27
1.3.6 測試系統(tǒng)選擇的原則與標定 42
第2章 地下工程的特點和監(jiān)測目的 46
2.1 地下工程的主要特點與施工方法 46
2.1.1 地下工程的主要特點 46
2.1.2 地下工程的施工方法 47
2.2 監(jiān)測的目的及國內(nèi)外現(xiàn)狀 52
2.2.1 監(jiān)測的目的 52
2.2.2 監(jiān)測的國內(nèi)外現(xiàn)狀 53
2.2.3 監(jiān)測中存在的問題 54
第3章 地下工程的監(jiān)測儀器 55
3.1 監(jiān)測儀器 55
3.1.1 經(jīng)緯儀 55
3.1.2 水準儀 55
3.1.3 全站儀 56
3.1.4 收斂計 57
3.1.5 測斜儀 57
3.1.6 分層沉降儀 58
3.1.7 多點位移計 58
3.1.8 水位計 59
3.1.9 電阻應(yīng)變儀 59
3.1.10 鋼弦式頻率采集儀 60
3.1.11 爆破振動監(jiān)測儀 60
3.2 監(jiān)測傳感器 60
3.2.1 鋼筋計 61
3.2.2 土壓力計 61
3.2.3 孔隙水壓力計 62
3.2.4 軸力計 62
3.2.5 混凝土應(yīng)力計 63
3.2.6 應(yīng)變計 63
3.2.7 錨桿測力計 64
3.2.8 爆破振動速度傳感器 64
第4章 地下工程監(jiān)測項目及其控制標準 66
4.1 地下工程主要監(jiān)測項目 66
4.1.1 鉆爆法的主要監(jiān)測項目 66
4.1.2 盾構(gòu)法的主要監(jiān)測項目 67
4.1.3 明挖法的主要監(jiān)測項目 68
4.2 監(jiān)測控制標準的確定 70
4.2.1 控制標準確定的基本原則 70
4.2.2 地表沉降控制標準的確定 71
4.2.3 支護結(jié)構(gòu)與圍巖位移控制標準的確定 75
4.2.4 明挖基坑工程變形控制標準的確定 79
第5章 地下工程監(jiān)測項目的實施方法 84
5.1 常規(guī)項目的監(jiān)測方法 84
5.1.1 地表沉降監(jiān)測 84
5.1.2 支護體系水平位移監(jiān)測 86
5.1.3 支撐軸力監(jiān)測 88
5.1.4 支護結(jié)構(gòu)的鋼筋應(yīng)力監(jiān)測 89
5.1.5 復(fù)合式襯砌中初期支護的內(nèi)力監(jiān)測 91
5.1.6 支護結(jié)構(gòu)混凝土應(yīng)變監(jiān)測 96
5.1.7 土壓力監(jiān)測 98
5.1.8 孔隙水壓力監(jiān)測 99
5.1.9 地下水位監(jiān)測 101
5.1.10 圍護結(jié)構(gòu)水平位移監(jiān)測 102
5.1.11 深層土體位移監(jiān)測 105
5.1.12 地下管線變形監(jiān)測 107
5.1.13 拱頂下沉監(jiān)測 108
5.1.14 凈空收斂監(jiān)測 109
5.1.15 爆破振動監(jiān)測 111
5.1.16 地質(zhì)狀況觀察和素描 113
5.2 地下工程的遠程監(jiān)測系統(tǒng) 114
5.2.1 近景攝影測量系統(tǒng) 114
5.2.2 多通道無線遙測系統(tǒng) 116
5.2.3 光纖監(jiān)測系統(tǒng) 117
5.2.4 自動全站儀非接觸監(jiān)測系統(tǒng) 118
5.2.5 巴賽特結(jié)構(gòu)收斂系統(tǒng) 119
5.2.6 軌道沉降監(jiān)測系統(tǒng) 120
5.3 光纖傳感系統(tǒng) 120
5.3.1 系統(tǒng)簡介 120
5.3.2 光纖系統(tǒng)組成和光纖光柵傳感監(jiān)測系統(tǒng) 123
5.3.3 工作原理 124
5.3.4 光纖傳感器的埋設(shè) 126
5.4 智能化傳感器 128
5.4.1 智能化傳感器簡介 128
5.4.2 智能傳感器的基本組成及工作原理 130
5.4.3 智能傳感器的應(yīng)用實例 132
5.4.4 模糊傳感器 133
第6章 地下工程中的聲波測試技術(shù) 146
6.1 聲波的傳播規(guī)律 146
6.2 波動方程 146
6.3 聲波探測技術(shù) 148
6.3.1 聲波探測儀器設(shè)備和使用 148
6.3.2 測試技術(shù) 149
6.4 聲波測試在地下工程中的應(yīng)用 151
6.4.1 圍巖松動圈半徑的測試 151
6.4.2 利用彈性波評價巖體強度和完整程度 153
6.4.3 巖體力學(xué)參數(shù)的測定 153
6.4.4 張開裂隙的延伸深度測定 153
6.4.5 聲波測井 154
6.5 聲波測試在混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量評價中的應(yīng)用 154
6.5.1 結(jié)構(gòu)混凝土厚度檢測 154
6.5.2 混凝土中空洞的檢測 155
6.5.3 混凝土裂縫的檢測 155
6.5.4 深孔法檢驗混凝土質(zhì)量 156
6.5.5 聲波測試在樁基完整性檢測中的應(yīng)用 157
第7章 地下工程中的無損檢測技術(shù) 159
7.1 概論 159
7.2 回彈法檢測 159
7.2.1 回彈儀 160
7.2.2 回彈值的測量 160
7.2.3 混凝土碳化深度值的測量 162
7.2.4 基于回彈法的混凝土強度評定 162
7.2.5 評定報告和有關(guān)表格 164
7.3 超聲波檢測 165
7.3.1 超聲波檢測儀 165
7.3.2 超聲波傳播時間即聲時值的測量 166
7.3.3 測區(qū)聲速值計算 166
7.3.4 基于超聲波法的混凝土強度評定 166
7.4 超聲回彈綜合檢測 167
7.4.1 測試儀器 167
7.4.2 回彈值的測量與計算 167
7.4.3 聲速值的測量與計算 167
7.4.4 測區(qū)混凝土強度換算值 168
7.4.5 結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的混凝土強度推定值 168
7.5 地質(zhì)雷達探測技術(shù) 168
7.5.1 地質(zhì)雷達原理與特點 169
7.5.2 地質(zhì)雷達儀器及其發(fā)展 169
7.5.3 地質(zhì)雷達數(shù)據(jù)采集的最優(yōu)化分析 170
7.5.4 地質(zhì)雷達圖像解釋 175
7.6 常見特殊地質(zhì)體的地質(zhì)雷達圖像特征 177
第8章 地面建筑物的變形監(jiān)測 182
8.1 工程建筑物變形監(jiān)測 182
8.1.1 變形監(jiān)測的含義 182
8.1.2 建筑物變形監(jiān)測的項目 183
8.1.3 沉降的原因和種類 183
8.2 變形監(jiān)測的周期及其精度 184
8.2.1 變形監(jiān)測的周期 184
8.2.2 變形監(jiān)測的精度 185
8.2.3 高程控制網(wǎng)的建立和沉降監(jiān)測 186
8.2.4 變形監(jiān)測平面控制網(wǎng)的建立 190
8.3 建筑物的傾斜監(jiān)測 192
8.3.1 直接測定建筑物傾斜度的方法 192
8.3.2 測定建筑物基礎(chǔ)相對沉降值的方法 194
8.3.3 液體靜力水準測量方法 194
8.4 建筑物裂縫和撓度監(jiān)測 195
8.4.1 建筑物裂縫監(jiān)測 195
8.4.2 建筑物撓度監(jiān)測 196
第9章 地下工程監(jiān)測案例 198
9.1 南京地鐵1號線某區(qū)間盾構(gòu)隧道工程監(jiān)控 198
9.1.1 工程概況 198
9.1.2 監(jiān)測項目與控制標準 198
9.1.3 監(jiān)測結(jié)果與分析 199
9.1.4 監(jiān)測信息反饋 208
9.2 廣州地鐵1號線某區(qū)間隧道工程監(jiān)測 209
9.2.1 工程概況 209
9.2.2 監(jiān)測項目與控制標準 210
9.2.3 監(jiān)測結(jié)果與分析 211
9.2.4 監(jiān)測信息反饋 216
第10章 地下工程監(jiān)測的信息反饋技術(shù) 219
10.1 信息反饋的目的及內(nèi)容 219
10.1.1 信息反饋的目的 219
10.1.2 信息反饋的內(nèi)容 219
10.2 監(jiān)測數(shù)據(jù)的處理方法 220
10.2.1 散點圖和回歸分析法 220
10.2.2 位移監(jiān)測數(shù)據(jù)分析中常用的回歸函數(shù) 223
10.3 信息反饋 224
10.3.1 監(jiān)測反饋程序 224
10.3.2 收斂約束法 225
10.3.3 參數(shù)控制法 226
10.3.4 工程類比法 227
10.3.5 有限單元法 230
10.3.6 反分析法 232
10.4 穩(wěn)定圍巖與支護結(jié)構(gòu)的技術(shù)措施 235
10.4.1 鉆爆法施工時圍巖與支護結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的技術(shù)措施 236
10.4.2 盾構(gòu)法施工時圍巖與支護結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定措施 243
10.4.3 明挖法施工時地層與圍護結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定措施 247
第11章 地下工程現(xiàn)場監(jiān)測的組織與實施 249
11.1 監(jiān)測方案的編制 249
11.1.1 監(jiān)測方案的設(shè)計原則 249
11.1.2 監(jiān)測項目的確定 249
11.1.3 監(jiān)測方案編制的步驟 250
11.1.4 監(jiān)測方案的主要內(nèi)容 250
11.1.5 編制監(jiān)測方案的基礎(chǔ)資料 250
11.2 監(jiān)測的組織與實施 251
11.2.1 監(jiān)測的前期準備 251
11.2.2 監(jiān)測工作的實施 252
11.3 監(jiān)測資料的整理與分析 255
11.3.1 監(jiān)測資料的種類 255
11.3.2 監(jiān)測數(shù)據(jù)的整理 256
11.3.3 監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析與反饋 258
第12章 測量誤差分析與數(shù)據(jù)處理 259
12.1 概述 259
12.2 測量誤差及其分類 259
12.2.1 誤差分類 260
12.2.2 精密度、準確度與精度 260
12.3 單隨機變量的數(shù)據(jù)處理 261
12.3.1 誤差估計 261
12.3.2 誤差的分布規(guī)律 262
12.3.3 可疑數(shù)據(jù)的舍棄 263
12.3.4 處理結(jié)果的表示 264
12.4 多變量數(shù)據(jù)的處理 266
第13章 地下工程的模型試驗與測試技術(shù) 270
13.1 相似理論與室內(nèi)模型試驗 270
13.1.1 相似理論 270
13.1.2 相似理論第1定理 272
13.1.3 相似理論第2定理 275
13.1.4 相似理論第3定理 275
13.2 相似準則的導(dǎo)出 277
13.2.1 方程分析法 277
13.2.2 量綱分析法 279
13.3 相似理論的應(yīng)用 282
13.3.1 結(jié)構(gòu)靜力相似 282
13.3.2 結(jié)構(gòu)動力相似 284
13.4 相似材料模型試驗 289
13.4.1 相似準則的推導(dǎo) 290
13.4.2 單值條件 295
13.4.3 相似材料的配置 296
13.5 結(jié)構(gòu)模型試驗 299
13.6 離心模型試驗 301
主要參考文獻 304
附錄A 測區(qū)混凝土強度值換算表 305
附錄B 泵送混凝土測區(qū)混凝土強度值換算表 317