岩土工程监测技术-第三章 监测仪器与监测原理
岩土工程深基坑监测技术
岩土工程深基坑监测技术发布时间：2023-02-02T01:43:27.900Z 来源：《城镇建设》2022年8月16期作者：袁方明[导读] 城市化建设的推进与发展袁方明苏州中正工程检测有限公司，江苏省苏州市， 215000摘要：城市化建设的推进与发展，促使岩土工程不断向空中或向下寻求发展，但是岩土工程所处的地下土壤性质与周边施工环境相对复杂的原因，以往确定岩土工程设计与施工方案的地质勘查信息、室内土工试验等数据存在明显的不确定性，尤其是面对较为复杂的大型工程项目或是对环境要求比较严格的岩土工程。
岩土工程建设过程中施工环境、周围建筑、地下设施的监测是重要环节，有效准确的监测可以确保深基坑工程质量。
因此，本文对岩土工程深基坑监测技术进行研究，希望为相关人员提供参考。
关键词：岩土工程；深基坑；监测技术引言如今，城市空间利用不断扩大，开挖基坑工程的规模与数量逐渐增多，而且基坑深度也在不断增加。
但是基坑工程会涉及多种技术与学科，所以影响施工的因素众多，这就提高事故发生的几率。
为了确保岩土工程深基坑施工安全性、准确度，不仅要在基坑施工前预测和分析，而且要在工程施工期间实施监测，这种工作模式深受业界关注。
另外，岩土工程深基坑施工周围的环境比较复杂，一些位置会设有密集的管线和建筑物，这就要加强对周围环境的保护，因此，岩土工程深基坑应加大对变形的控制，增强深基坑的坚固度和施工质量。
一、岩土工程深基坑的监测概述（一）重要性从二十世纪末开始，我国在城市建设领域获得良好的发展，高层建筑与地下建筑逐渐增多。
然而我国土地资源比较宝贵与稀缺，使得建筑物比较密集，在基坑施工中会对周围环境造成很大的影响，而且，实际基坑挖掘情况与设计之间存在加大的差异，进而影响建筑工程质量。
目前，造成岩土工程基坑挖掘与基坑设计差异的原因主要有以下几点：第一，整体地下岩土层的全部情况难以根据传统地质勘测数据进行准确分析。
第二，当前基坑设计理念与依据不够完善。
岩土工程监测技术
岩土工程监测技术岩土工程监测技术是指在岩土工程建设过程中，通过使用一系列的监测设备和方法，对土壤和岩石的物理力学性质和变形行为进行实时监测和记录的技术手段。
它在岩土工程设计、施工和运营阶段起着至关重要的作用，能够及时发现和预测可能出现的安全隐患，为工程的安全运行提供有效的技术支持。
一、岩土工程监测技术的意义合理有效的岩土工程监测技术能够提供科学准确的工程数据，对于岩土工程的设计与施工至关重要。
岩土工程监测技术的应用不仅能够保障工程的安全性，还能提高工程的经济效益、质量和终端服务效果。
1. 工程安全性保障岩土工程监测技术可以实时监测土体或岩体的变形、应力变化等参数，及时发现潜在的安全隐患，为工程的安全运行提供预警和保障。
2. 工程质量控制岩土工程监测技术可以评估工程设计的可靠性，指导施工作业的合理性，提高工程的质量。
3. 工程经济效益提升岩土工程监测技术能够有效控制工程变形和损坏，节约施工成本。
同时，通过对实测数据的采集和分析，可以对工程的运行情况进行评估和分析，为工程的优化提供科学依据，从而增加工程的经济效益。
二、常用的1. 土壤和岩石物理性质监测技术这类监测技术主要是通过试验室和现场实测等手段，对土壤和岩石的物理性质进行评估和记录。
包括土壤含水率、密度、孔隙比等参数的测量，以及岩石的强度、硬度、裂隙性等特性的测试。
通过监测这些参数的变化，可以评估土壤和岩石的力学性质，为工程设计提供依据。
2. 土壤和岩石变形监测技术这类监测技术主要是通过应变计、位移计等仪器设备，实时监测土壤和岩石的变形情况。
通过监测变形量的变化趋势，可以预测土壤和岩石的变形行为，为工程设计、施工和运营提供重要参数。
3. 土壤和岩石应力监测技术这类监测技术主要是通过应力计、锚索等设备，监测土壤和岩石内部的应力变化。
通过监测应力的变化，可以评估土壤和岩石的稳定性，为工程安全性分析和风险评价提供数据。
4. 岩土工程振动监测技术这类监测技术主要是通过振动传感器等设备，监测工程施工中产生的振动情况。
岩土监测知识点总结
岩土监测知识点总结岩土监测是指对岩土体进行力学和变形特性的监测、分析和评价，以保障工程安全和可靠性，保护自然环境，维护生产设备和建筑物的正常使用。
岩土监测在工程领域中起着非常重要的作用，能够为工程设计、施工和运营提供必要的数据支撑和技术保障。
下面将就岩土监测的相关知识点进行总结和介绍。
一、岩土监测的基本概念岩土监测是指通过采用一定的仪器设备和方法手段，对岩土体的受力、变形、渗流、裂缝等进行实时或定期的监测、测量和分析，以获得岩土体工程性质及其变化规律的技术活动。
其目的是为了检测和评估岩土体的工程性质，提供科学的技术依据和可靠的数据支撑，以指导和保障工程设计、施工和运营的安全可靠。
岩土监测的内容主要包括岩土体的受力、变形、渗流、裂缝、地下水位、地震触发等方面的监测。
而岩土监测的方法和技术手段则主要包括常规观测法、现场试验法、岩土试验室试验法、无损检测技术、数值模拟技术等。
二、岩土监测的重点内容1. 岩土体的受力监测岩土体的受力监测是指通过一定的测量仪器和设备，对岩土体的应力水平和分布进行实时或定期的监测、测量和记录。
常用的受力监测仪器包括应变计、围压计、倾斜计、位移计等。
通过对岩土体受力的监测，可以及时了解岩土体的应力状态，为工程设计和施工提供依据。
2. 岩土体的变形监测岩土体的变形监测是指通过一定的测量仪器和设备，对岩土体的变形情况进行实时或定期的监测、测量和记录。
常用的变形监测仪器包括测斜仪、水准仪、位移传感器等。
通过对岩土体变形的监测，可以及时了解岩土体的变形规律，为工程设计和施工提供依据。
3. 岩土体的渗流监测岩土体的渗流监测是指通过一定的测量仪器和设备，对岩土体的渗透性和渗流速度进行实时或定期的监测、测量和记录。
常用的渗流监测仪器包括透水压力计、压力传感器、水位计等。
通过对岩土体渗流的监测，可以及时了解岩土体的渗流情况，为地下水的开采和排水提供依据。
4. 岩土体的裂缝监测岩土体的裂缝监测是指通过一定的测量仪器和设备，对岩土体的裂缝情况进行实时或定期的监测、测量和记录。
测试技术 第三章-岩土工程监测仪器与原理
(一)差动电阻式测缝计 1．用途 差动电阻式测缝计用于埋设在混凝土内部，遥测建筑物结构伸缩缝的开合度， 经过适当改装，也可监测大体积混凝土表面裂缝的发展以及基岩的变形。如测量两 坝段间接缝的相对位移，大坝结构裂缝(接缝)的监测，软弱基岩中夹泥层的变形、断 层破碎带的变形监测等。
锚头与被测岩土体连成一体，测杆在护管内是自由的其长 度无变化，当锚头与表座间存在相对位移时，表座与测杆间 的间距会发生变化，用百分表或位移传感器可测出其变化值， 代表了锚固点与表座处（围岩表面）之间的相对位移。
单双点锚固式变位计
2、引张线式水平位移计
A．用途 引张线式水平位移计是由受张拉的铟瓦合金钢丝构成的机械式测量水平位移的
1— 坝体；2—伸缩管接头；3—导向轮；4—游标卡尺；5—保护钢管； 6—锚固板；7—钢丝；8—恒重砝码
第二节 相对位移观测仪器与原理
位移传感器原理 多点位移计 滑动测微仪 收敛计 测缝计
1 振弦式位移传感器
A．结构型式 钢弦式位移计由位移传动杆、传动弹簧、钢弦、电磁线圈、钢弦
支架、防水套管、导向环、内外保护套简、两瑞连接拉杆和万向节等 部件构成。电缆常用二芯屏蔽电缆。
钻孔多点位移计
钻孔多点位移计
C、多点位移计工作原理
锚固点经过灌浆或其他方式与岩土体粘结，当钻孔各 个锚固点的岩体产生相对位移时，经传递杆传到钻孔的基 准端，各点的位移量均可在基准端进行量测。基准端与各 测杆之间的位置变化即是测点相对于基准的位移。
(完整版)岩土工程测试与监测技术课后思考题答案
第一章绪论1、论述岩土工程测试和监测的主要内容及其重要性？答：（1）、岩土工程测试技术一般分为室内试验技术，原位实验技术和现场监测技术等几个个方面。
在原位测试方面，地基中的位移场、应力场测试，地下结构表面的土压力测试，地基土的强度特性及变形特性测试等方面将会成为研究的重点，随着总体测试技术的进步，这些传统的难点将会取得突破性进展。
（2）、a.、不论设计理论与方法如何先进、合理，如果测试技术落后，则设计计算所依据的岩土参数无法准确测求，不仅岩土工程设计的先进性无法体现，而且岩土工程的质量与精度也难以保证。
所以，测试技术是从根本上保证岩土工程设计的精确性、代表性以及经济合理性的重要手段。
b.测试工作是岩土工程中必须进行的关键步骤，它不仅是学科理论研究与发展的基础，而且也为岩土工程实际所必需。
c.监测与检测可以保证工程的施工质量和安全，提高工程效益。
在岩土工程服务于工程建设的全过程中，现场监测与检测是一个重要的环节，可以使工程师们对上部结构与下部岩土地基共同作用的性状及施工和建筑物运营过程的认识在理论和实践上更加完善。
依据监测结果，利用反演分析的方法，求出能使理论分析与实测基本一致的工程参数。
岩土工程测试包括室内土工试验、岩体力学实验、原位测试、原型实验和现场监测等，在整个岩土工程中占有特殊而重要的作用。
第二章测试技术基础知识1、简述传感器的定义与组成。
答：传感器是指能感受规定的物理量，并按一定规律转换成可用输入信号的器件或装置。
传感器通常由：敏感元件、转换元件、测试电路三部分组成。
2、传感器的静态特性的主要技术参数指标有哪些?答：主要有：灵敏度、线性度（直线度）、回程误差（迟滞性）。
3、钢弦式传感器的工作原理是什么？答：工作原理：是由敏感元件（一种金属丝弦）与传感器受力部件连接固定，利用钢弦的自振频率与钢弦所受到的外加张力关系式测得各种物理量。
4、什么是金属的电阻应变效应？怎样利用这种效应制成应变片？答：金属导体在外力作用下发生机械变形时，其电阻值随着它所受机械变形（伸长或缩短）的变化而发生变化的现象，称为金属的电阻应变效应。
岩土工程施工监测与控制
岩土工程施工监测与控制岩土工程指的是为了建造各种工程结构而对地下岩土进行勘察和分析，并进行相应的处理和控制的技术活动。
在岩土工程的建设过程中，施工期间的监测和控制是非常重要的环节。
本文将探讨岩土工程施工监测与控制的内容、方法和意义。
一、岩土工程施工监测的内容岩土工程施工监测是指通过监测手段获取关于岩土构造和性质，在施工过程中可能发生的变形、应力、渗流、地下水位等信息。
它是通过实时监测获取数据并进行分析，以评估岩土工程的稳定性和安全性，并及时采取必要的控制措施。
1. 变形监测在岩土工程施工过程中，地下岩土构造常会发生一定的变形。
通过安装变形仪器，如测斜仪、沉降仪等，可以监测和记录地下岩土的变形情况，包括水平位移、垂直位移等。
2. 应力监测地下岩土的受力情况对岩土工程的稳定性和安全性具有重要影响。
应力监测可以通过应变仪器、应力计等设备来实现，以获取地下岩土的应力状态，包括张应力、压应力等。
3. 渗流监测在岩土工程中，地下水位和渗流量的监测是十分重要的。
通过安装水位计、渗压计等仪器，可以及时监测和掌握地下水位和渗流量的变化情况，以预防可能的渗流问题。
4. 地下水位监测地下水位的变化对于保持岩土工程的稳定很关键。
通过安装水位计，可以实时监测和记录地下水位的变化情况，并及时采取必要的控制措施。
二、岩土工程施工监测的方法岩土工程施工监测需要选取合适的监测方法和设备，以获得准确的数据。
常用的监测方法包括：1. 现场实测法现场实测法是指在施工现场进行实地观测和记录，通过专业测量仪器获取岩土工程施工过程中的各项数据，并及时分析和处理。
这种方法可以全面、准确地获取岩土工程的施工信息。
2. 视频监测法视频监测法是指通过摄像设备对施工现场的岩土工程进行实时监测和记录。
通过观看视频，可以直观地了解施工过程中的变形情况和构造状况，及时发现潜在的问题并采取控制措施。
3. 定期检查法定期检查法是指每隔一段时间对施工现场进行检查，以获取关于岩土工程各项指标的数据。
勘察设计中的岩土工程施工监测
数据共享
利用物联网平台，实现监 测数据的共享和交换，方 便各参与方协同工作和信 息交流。
远程控制
通过物联网技术，实现对 监测设备的远程控制和调 整，提高工作效率和灵活 性。
数据挖掘与人工智能在岩土工程中的应用
01
异常检测
利用数据挖掘技术，自动检测异 常数据和异常事件，提高预警的 准确性和及时性。
预测分析
优化设计
通过监测数据反馈，可以对设计方案进行优化调整，提高工程效益。
科学研究
通过长期监测，可以积累大量的数据，为岩土工程的理论研究和实际 应用提供宝贵的资料。
岩土工程施工监测的发展历程
起步阶段
20世纪50年代以前，岩土工程施 工监测处于起步阶段，主要依靠 简单的测量和观察进行。
发展阶段
20世纪50年代至80年代，随着科 技的进步和工程实践的积累，岩 土工程施工监测开始得到发展， 出现了许多先进的监测技术和设 备。
环境影响监测
监测施工对周围环境的影响，如噪声、振动 、尘土等。
施工后监测
稳定性监测
在施工完成后的一段时间内，持续监测岩土体的稳定 性，确保工程安全。
长期变形监测
对工程进行长期变形监测，了解工程在使用过程中的 变形情况。
环境恢复监测
监测施工区域周围的环境恢复情况，包括植被恢复、 地形恢复等。
03
岩土工程施工监测的主要方 法
详细描述
锚索应力监测通常采用锚索应力计、应变计 等设备，实时监测锚索应力的变化情况，及 时发现异常并进行处理。
04
岩土工程施工监测的实践应 用
地铁施工监测
01
地铁施工监测的目的是确保地铁施工过程中的安全和质量，通过实时监测围岩 和支护结构的变形、应力、应变等参数，及时发现异常情况并采取相应措施。
《岩土工程测试与监测技术》
《岩土工程测试与监测技术》—5班何天喜80708316———岩土0707—2-6如何选择监测仪器和元件？P22岩土工程监测中，根据不同的工程场地和监测内容，监测仪器（传感器）和元件的选择应从仪器的技术性能、仪器埋设条件、仪器测读的方式和仪器的经济性四个方面加以考虑。
其原则如下：（1）仪器技术性能的要求：仪器的可靠性，仪器的使用寿命，仪器的坚固性和维护性，仪器的精度，灵敏度和量程。
（2）仪器埋设条件要求：a、仪器选型时，应考虑其埋设条件；b、当施工要求和埋设条件不同时，应选择不同仪器。
（3）仪器测读方式的要求：仪器选型时应根据监测系统统一的测读方式选择仪器，以便（4）为经济。
3-2第一阶段：从线呈直线关系。
的抗剪强度，第二阶段：随压力p达到或超过了土的抗剪强度，土体局部发生剪切破坏，土粒兼有竖向和侧向变位，称之为局部剪切破坏阶段。
第三阶段：极限荷载P u以后，该阶段即使荷载不增加，承压板仍不断下沉，同时土中形成连续的剪切破坏滑动面，发生隆起及环状或放射状裂隙，此时滑动土中各点的剪应力达到或超过土体的抗剪强度，土体变形主要由土粒剪切引起的侧向变位，称之为整体破坏阶段。
3-12什么是标准贯入试验？标注贯入试验的目的和原理？P59标准贯入试验：在土层钻孔中，利用重63.5kg的锤击贯入器，根据每贯入30cm所需锤击数来判断土的性质，估算土层强度的一种动力触探试验。
标注贯入试验的原理：标准贯入试验根据每贯入30cm所需锤击数来判断土的性质，主要适用于黏性土、砂土和粉土，不能用于碎石土。
标注贯入试验的目的：确定砂土的密度，确定黏性土、砂土的抗剪强度和变形参数，估算波速值，确定黏性土、砂土和粉土承载力，判别砂土、粉土的液化。
3-18为什么要在实验前和试验后，对扁铲侧头进行标定？P63对扁铲侧头进行标定，保持试验前后都处于同一状态下，保证得出的数据合理化，使误差变量减小。
4-7真空预压加固软黏土地基的监测内容有哪些？P86（1）对真空预压法在抽真空结束后，进行不同深度的十字板抗剪强度试验和取土进行室内试验，以验算地基的抗滑稳定性，并检测地基的处理效果。
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通用仪器：光学经纬仪、光学水准仪、电磁波测距 仪、电子全测仪、电子水准仪等。通用仪器主要是工 程测量仪器。
专用仪器：主要应用在精密工程测量领域。其中， 包括机械式、光电式及光机电(子)结合式的仪器或测 量系统。特点是：高精度、自动化、遥测和持续观测。
第三讲 监测仪器与工作方法
1、表面变形(外观)观测仪器 2、内部相对位移观测仪器 3、岩土体的倾斜变形观测仪器 4、沉降变形观测 5、应力应变监测 6、压力测量仪器 7、地下水监测 8、TDR监测
第一节 表面变形（外观）观测仪器
1、表面变形观测方法（外观法）概述： 外观法是以被观测物体的表面变形为观测对象的
2、水准仪
水准仪的使用方法 （一）水准仪的操作步骤 在安置仪器之前，应选择合适的 地点放好仪器的三脚架，其位置应位于两标尺中间。高 度适中，架头大致水平，上架后的仪器要立即用中心螺 丝固定于三脚架上，脚架要踩实。用水准仪进行水准测 量的操作程序如下：粗平——瞄准——精平——读数 1、粗平 转动脚螺旋，使圆水准器气泡居中，称为粗平。
2、水准仪
2、瞄准 松开制动螺旋，先用望远镜的外瞄准器瞄准水准尺，
制动照准部，调焦使水准尺成像清晰，调目镜使十字丝清 晰，消除视差，该过程称粗略瞄准。在望远镜内找到水准 尺像，再用微动螺旋使十字丝的竖丝与水准尺的一边重合， 称为精确瞄准。 3、精平
调节微倾螺旋，使水准管观察孔中的两半部分气泡精 确吻合，此时望远镜的视准轴精平。
如正、倒锤与垂线观测仪、引张线，激光准直仪、 铅直仪、静力水准测量系统等。
第一节 表面变形观测仪器
1、表面变形观测方法（外观法）概述： 外观法中以精密大地测量技术最为成熟、精度较高，是
目前广泛使用的最有效的外观方法。 精密大地测量技术是从工程测量方法发展起来的。 工程测量的主要功能为定位：测点的三维座标。 精密大地测量的主要功能是：测点三维座标随时间的变
2、水准仪
4、读数 水准仪精平后，应立即用十字丝的中横丝在水准尺上读
数。读数时先看估读的毫米数，然后以毫米为单位报出四位 读数，如2.753米读成2753，这样读数可防止读、记及计算 中的错误和不必要的误会。
2、水准仪
1、水准点位：水准高程的标志，有永久和临时点两类。
2、两水准点间高差测定的基本方法：
2、水准仪
水准仪的基本结构及功能
（一）水准测量仪器Байду номын сангаас
水准测量用的仪器、工具：
1.水准仪
水准仪的作用就是提供一条水平视线(视准轴)。
2、水准尺和尺垫
水准尺是水准测量中用于高差量度的标尺，水准尺制 造用材有优质木材、合金材和玻璃钢等几种，有2m，3m， 5m等多种长度和整尺、折尺、塔尺等多种类型。水准尺按 精度高低可分为精密水准尺和普通水准尺。
化。其精度要求较高。 对精度要求较高的变形监测，一般应形成变形观测控制网
进行观测，包括水平位移监测网和垂直位移监测网。 变形监测网由三种点（基准点、工作基点、变形监测点）
和两种等级的网：基准网、次级网（由工作基点、变形监测 点形成）。
观测方法：测距、测角、测水准、准直线等。 视准线、边角网、交会法、导线法等。
2、水准仪
(1) 普通水准尺 材料：用木料、铝材和玻璃钢制成。 结构：尺长多为3m，两根为一副，且为双面（黑、红
面）刻划的直尺，每隔1cm印刷有黑白或红白相间的分划。 每分米处注有数字，对一对水准尺而言，黑、红面注记 的零点不同。黑面尺的尺底端从零开始注记读数，两尺 的红面尺底端分别从常数4687mm和4787mm开始，称为尺 常数K。即K1=4.687 m， K2=4.787 m。 设尺常数是为了检核用。
当两水准点间的距离较近，可设站一次测定两点间的高 差，此时水准尺应直接立于水准点上。当两水准点相距较远， 需在两点间设若干站，分别测出各站的高差，各测站高差之 和，即为两水准点AB间的高差hAB。
索佳自动安平水准仪
DS30 DS32 等(天津欧波)
苏光DSZ3水准仪
高精度水准仪---美国天宝
徕卡精密水准仪
2、水准仪
精密水准仪
威尔持N3型精密水准仪
该仪器物镜的有效孔径为 50mm，望远镜放大倍率为40倍， 水 准 器 格 值 为 10″ ／ 2mm 。 倾 斜 螺旋上有分划盘，其转动范围约 七周。转动测微螺旋可使水平视 线在—厘米范围内平移，测微器 分划尺相应有100格．故测微器分 划尺最小格值为0.1mm。
2、水准仪
水准仪由照准部和基座两部分组成。 1）基座
用于支撑照准部，上有三个脚螺旋，其作用是整平仪器。 2)照准部
照准部由望远镜、水准器和控制螺旋等组成，能绕水准仪的竖轴在 水平面内作全圆转。 望远镜:作用是照准和提供一条水平线(视准轴)，并在水准尺上读数。 水准器：照准部上有两个水准器。—个是圆水准器，其水准管轴与竖轴 平行，水准器格值8′／2mm，；另一个是管水准器(又称水准管)，格值 为20″／2mm，用于视准轴精密置平。 控制螺旋：制动螺旋，使照准部固定 水平微动螺旋：用于精确瞄准；微倾螺旋，用于精确整平。
2、水准仪
按精度水准仪可分为DS05、DS1、DS3、DS10等几个等级： DS05-----每千米水准测量的全中误差为±0.5 mm，用于 高等级水准测量； DS1-----每千米水准测量的全中误差为±1.0 mm，用于 高等级水准测量； DS3-----每千米水准测量的全中误差为±3.0 mm，用于 一般工程测量和地形测量； DS10-----每千米水准测量的全中误差为±10.0 mm，用 于一般工程测量和地形测量。 DS为“大地”、“水准仪”的汉语拼音缩写。
2、水准仪
（2）精密水准尺
材料：框架用木料制成，分划部分用镍铁合金做成带状。
结构：尺长多为3m，两根为一副。在尺带上有左右两排 线状分划，分别称为基本分划和辅助分划，格值1cm。这 种水准尺配合精密水准仪使用。
（3）尺垫（尺台）
水准测量中有许多地方需要设置转点(中间点)，为防 止观测过程中尺子下沉而影响读数的准确性，应在转点处 放一尺垫。尺垫一般由平面为三角形的铸铁制成，下面有 三个尖脚，便于踩入土中，使之稳定。上面有一突起的半 球形小包，立水准尺于球顶，尺底部仅接触球顶最高的一 点，当水准尺转动方向时，尺底的高程不会改变。