地下工程监测和检测理论与技术PDF电子书下载

第1章 测试技术基础知识及传感器原理 1

1.1 测试系统的组成和特性 1

1.1.1 测试系统的组成 1

1.1.2 测试系统的主要性能指标 3

1.1.3 线性系统 4

1.2 测试系统的静态传递特性 5

1.2.1 静态方程和标定曲线 5

1.2.2 静态传递特性 6

1.3 传感器原理 7

1.3.1 应力计和应变计 8

1.3.2 电阻式传感器 9

1.3.3 钢弦式传感器 16

1.3.4 电容式、压电式和压磁式传感器 18

1.3.5 测试系统选择的原则与标定 22

第2章 地下工程的特点与监测目的 26

2.1 地下工程的主要特点与施工方法 26

2.1.1 地下工程的主要特点 26

2.1.2 地下工程的主要施工方法 27

2.2 监测的目的及国内外现状 32

2.2.1 监测的目的 32

2.2.2 监测的国内外现状 32

2.2.3 监测中存在的问题 33

第3章 地下工程的监测仪器 35

3.1 监测仪器 35

3.1.1 经纬仪 35

3.1.2 水准仪 36

3.1.3 全站仪 36

3.1.4 收敛计 37

3.1.5 测斜仪 37

3.1.6 分层沉降仪 38

3.1.7 多点位移计 39

3.1.8 水位计 39

3.1.9 电阻应变仪 40

3.1.10 钢弦式频率接收仪 40

3.1.11 爆破振动监测仪 40

3.2 监测传感器 41

3.2.1 钢筋计 41

3.2.2 土压力计 42

3.2.3 孔隙水压力计 42

3.2.4 轴力计 43

3.2.5 混凝土应力计 43

3.2.6 应变计 44

3.2.7 锚杆测力计 44

3.2.8 爆破振动速度传感器 45

第4章 地下工程监测项目及其控制基准 46

4.1 地下工程主要监测项目 46

4.1.1 钻爆法的主要监测项目 46

4.1.2 盾构法的主要监测项目 48

4.1.3 明挖法的主要监测项目 48

4.2 监测控制基准的确定 50

4.2.1 控制基准确定的基本原则 50

4.2.2 地表沉降控制基准的确定 51

4.2.3 支护结构（围岩）位移控制基准的确定 54

4.2.4 明挖基坑工程变形控制基准的确定 58

第5章 地下工程监测项目的实施方法 62

5.1 常规项目的监测方法 62

5.1.1 地表沉降监测 62

5.1.2 支护体系水平位移监测 64

5.1.3 支撑轴力监测 66

5.1.4 支护结构的钢筋应力监测 67

5.1.5 支护结构混凝土应变监测 69

5.1.6 土压力的监测 69

5.1.7 孔隙水压力的监测 71

5.1.8 地下水位监测 72

5.1.9 围护结构水平位移监测 73

5.1.10 深层土体位移监测 76

5.1.11 地下管线变形监测 78

5.1.12 拱顶下沉监测 80

5.1.13 净空收敛监测 81

5.1.14 爆破振动监测 82

5.1.15 地质状况观察和素描 85

5.2 地下工程的远程监测系统 85

5.2.1 近景摄影测量系统 85

5.2.2 多通道无线遥测系统 87

5.2.3 光纤监测系统 88

5.2.4 自动全站仪非接触监测系统 89

5.2.5 巴赛特（Bassett）结构收敛系统 91

5.2.6 轨道变形监测系统 91

5.3 光纤传感系统 92

5.3.1 系统简介 92

5.3.2 光纤系统组成 92

5.3.3 工作原理 93

5.3.4 光纤传感器的埋设 95

第6章 地下工程中的声波测试技术 98

6.1 声波的传播规律 98

6.2 波动方程 98

6.2.1 纵波（primary wave） 98

6.2.2 横波（secondary wave） 99

6.2.3 表面波（rayleigh wave） 99

6.3 声波探测技术 100

6.3.1 声波探测仪器及其使用 100

6.3.2 测试技术 101

6.4 声波测试在地下工程中的应用 103

6.4.1 围岩松弛带测试 103

6.4.2 利用弹性波评价岩体强度和完整性程度 104

6.4.3 岩体力学参数测定 105

6.4.4 测定张开裂隙的延伸深度 105

6.4.5 声波测井 105

6.5 声波测试在混凝土结构质量评价中的应用 106

6.5.1 结构混凝土厚度检测 106

6.5.2 混凝土中空洞的检测 107

6.5.3 混凝土裂缝检测 107

6.5.4 深孔法检验混凝土质量 108

6.5.5 声波测试在桩基完整性检测中的应用 108

第7章 地下工程的无损检测技术 111

7.1 概论 111

7.2 回弹法检测 111

7.2.1 回弹仪 112

7.2.2 回弹值的量测 112

7.2.3 碳化深度值的测量 114

7.2.4 混凝土强度评定 114

7.2.5 评定报告和有关表格 115

7.3 超声波检测 116

7.3.1 超声波检测仪 116

7.3.2 超声波传播时间即声时值的测量 118

7.3.3 测区声速值计算 118

7.3.4 混凝土强度评定 118

7.4 超声回弹综合检测 119

7.4.1 测试仪器 119

7.4.2 回弹值的测量与计算 119

7.4.3 超声值的测量与计算 119

7.4.4 测区混凝土强度换算值 119

7.4.5 结构或构件的混凝土强度推定值 120

7.5 地质雷达监测技术 120

7.5.1 地质雷达原理及特点 120

7.5.2 地质雷达仪器及其发展 121

7.5.3 地质雷达数据采集的最优化分析 122

7.5.4 地质雷达图像解释 126

7.6 常见特殊地质体的地质雷达图像特征 128

第8章 地面建筑物的变形监测 133

8.1 工程建筑物变形监测 133

8.1.1 变形监测的含义 133

8.1.2 建筑物变形监测的项目 134

8.1.3 沉降的原因及种类 134

8.2 变形监测的周期及其精度 135

8.2.1 变形监测的周期 135

8.2.2 变形监测的精度 136

8.2.3 高程控制网的建立及沉降监测 137

8.2.4 变形监测平面控制网的建立 142

8.3 建筑物的倾斜监测 144

8.3.1 直接测定建筑物倾斜的方法 144

8.3.2 测定建筑物基础相对沉降的方法 146

8.3.3 液体静力水准测量方法 146

8.4 建筑物裂缝与挠度监测 147

8.4.1 裂缝监测 147

8.4.2 挠度监测 148

第9章 地下工程监测实例 150

9.1 南京地铁1号线某盾构区间隧道工程监控 150

9.1.1 工程概况 150

9.1.2 监测项目及控制标准 150

9.1.3 监测结果分析 151

9.1.4 监测信息反馈 159

9.2 广州地铁1号线某区间隧道工程监测 160

9.2.1 工程概况 160

9.2.2 监测项目及控制基准 160

9.2.3 监测结果分析 161

9.2.4 监测信息反馈 167

第10章 地下工程监测的信息反馈技术 170

10.1 信息反馈的目的及内容 170

10.1.1 信息反馈的目的 170

10.1.2 信息反馈的内容 170

10.2 监测数据的处理方法 171

10.2.1 散点图与回归分析法 171

10.2.2 位移监测数据分析中常用的回归函数 174

10.3 信息反馈 175

10.3.1 监测反馈的程序 175

10.3.2 收敛约束法 176

10.3.3 参数控制法 176

10.3.4 工程类比法 178

10.3.5 有限元法 180

10.3.6 反分析法 183

10.4 稳定围岩与支护结构的技术措施 185

10.4.1 钻爆法施工的围岩与支护结构稳定技术措施 186

10.4.2 盾构法施工时围岩与支护结构的稳定措施 193

10.4.3 明挖法施工时地层与围护结构的稳定措施 196

第11章 地下工程现场监测的组织与实施 199

11.1 监测方案的编制 199

11.1.1 监测方案的设计原则 199

11.1.2 监测项目的确定 199

11.1.3 监测方案的编制 200

11.1.4 监测方案的主要内容 200

11.1.5 编制监测方案的基础资料 200

11.2 监测的组织与实施 201

11.2.1 监测的前期准备 201

11.2.2 监测工作的实施 202

11.3 监测资料的整理与分析 205

11.3.1 监测资料的种类 205

11.3.2 监测数据的整理 206

11.3.3 监测数据的分析与反馈 206

第12章 测量误差分析与数据处理 207

12.1 概述 207

12.2 测量误差及其分类 207

12.2.1 误差分类 208

12.2.2 精密度、准确度和精度 208

12.3 单随机变量的数据处理 209

12.3.1 误差估计 209

12.3.2 误差的分布规律 210

12.3.3 可疑数据的舍弃 211

12.3.4 处理结果的表示 212

12.4 多变量数据的处理 214

附录A 侧区混凝土强度值换算表 217

附录B 泵送混凝土测区混凝土强度值换算表 227

主要参考文献 236