城市地下空洞检测理论与技术方法精品PPT课件
第10章地下洞室的勘察与评价ppt课件
• 自重应力 大量的实测地应力资料表明，对于未经受构造作
用，产状较为平缓的岩层，其应力状态十分接近于由 弹性理论所确定的应力状态。
z Z
x y K0Z
K0 1
岩石泊松比：0.2~0.3。
• 构造应力
• 构造应力：在各种地壳构造运动作用力的影响下, • 地壳中所产生的应力 。 • 高应力引起岩爆、隧道偏压
• 实测值时，也可采用实测的岩石点荷载强度指数 IS
• （的算值，并按下R式c5 换2算2：.82Is0(.5705) 0
）
RC与定性划分的岩石坚硬程度的对应关系 表3.4.2
Rc（MPa）＞60 坚硬程度 坚硬岩
60～30 30～15 较坚硬岩 较软岩
15～5 软岩
＜5 极软岩
• 岩体完整程度的定量指标，应采用岩体完整性指
地下洞室：埋置于地下岩土体内的各种构筑物。 地下洞室的开挖引起的问题： 1应力状态的变化 会引起不同程度的变形甚至破坏。 2地下洞室围岩的变形对周围环境的影响。
锦屏二级水电站超长引水隧洞
10.1 初始应力、围岩应力和山岩应力 初始应力：地下洞室施工前就已经存在于岩体中的应力。
围岩：应力重分布所波及的岩石。 围岩应力：围岩中重新分布后的地应力。 山岩压力：围岩作用于支护结构上的力。
弯曲折断破坏
弯曲折断破坏是 层状，尤其是夹软弱 夹层的互层岩体所特 有的，但是在大型地 下工程中受一组很发 育的结构面所构成的 似层状岩体也可产生 类似的条块状的折断 和倒塌。
巷道
围岩是泥盆系石英砂岩及 板岩互层，开挖中拱脚以 上塌落，形成超挖，成为 平板顶。
洞顶的岩层受到力作用下沉弯曲，进而开裂、折 断，形成塌落体；侧墙可能发生弯曲倾倒破坏或弯曲 鼓出破坏。
如何进行地下空洞和洞穴测量
如何进行地下空洞和洞穴测量地下空洞和洞穴测量是一项重要任务，不仅对科学研究有意义，也对工程建设和环境管理具有重要的指导意义。
然而，由于其特殊的环境和复杂的地形，地下空洞和洞穴测量一直以来都是一个具有挑战性的任务。
本文将就如何进行地下空洞和洞穴测量进行探讨。
首先，进行地下空洞和洞穴测量前，必须对该地区的地质结构有一定的了解。
地质结构不仅涉及地下岩石、土壤的性质，还包括地下水位、岩层的形态等。
这些信息对于后续测量工作的设计和实施至关重要。
因此，进行地下空洞和洞穴测量前，必须进行地质勘探，采集相关的地质数据。
其次，在进行地下空洞和洞穴测量时，必须选择适当的测量方法和工具。
根据不同的地形和地质情况，可以采用多种测量方法。
例如，可以利用地下雷达进行地下空洞的探测，通过测量电磁波在地下的传播情况，可以得到地下空洞的位置和形态信息。
此外，还可以利用地震勘探、地形测量、激光扫描等方法进行地下空洞和洞穴的测量。
选择合适的测量方法和工具是确保测量结果准确可靠的关键。
然后，进行地下空洞和洞穴测量时，必须合理设计测量方案。
测量方案包括测量点的选取、测量仪器的设置以及测量过程的规划等。
在选择测量点时，应综合考虑地质特征、测量方法和实际需求等因素。
同时，在设置测量仪器时，要保证其能够提供准确的数据，并且能够适应复杂的地下环境。
此外，规范的测量过程能够提高测量的效率和准确度，因此，在实施测量前，必须制定详细的测量计划。
最后，在进行地下空洞和洞穴测量时，必须进行数据处理和分析。
这是确保测量结果有效利用的关键环节。
在数据处理和分析中，可以利用各种数学和统计方法对测量数据进行加工和分析，提取出有用的信息。
例如，可以利用变形分析方法对地下空洞的变形情况进行研究，推断出地下空洞的发展历史和形成机制。
此外，还可以利用地形测量数据和地下水位数据，模拟地下空洞的水文过程，提供有关水资源管理和环境保护的参考依据。
综上所述，地下空洞和洞穴测量是一项具有挑战性的任务，但通过合理的地质勘探、选择适当的测量方法和工具、制定科学的测量方案以及进行数据处理和分析，可以获取准确可靠的测量数据，并为相关科学研究、工程建设和环境管理提供有力支持。
地下空洞检测方法1
一、地下空洞、地下管线，路面裂缝探查方法：利用探地雷达检测仪器：SIR雷达检测原理：如图1所示探地雷达由发射电路、发射天线、控制面板、接收天线、接受电路、笔记本电脑及光缆等组成。
探地雷达的两块板式天线紧贴目的体表面，发射天线发射的电磁波遇反射层后产生反射回波信号。
由接收天线接收并直接将该信号数字化。
然后由笔记本电脑收集并记录，每一测点视时窗大小仅需几秒或十几秒即可完成采集任务，可以方便地实现连续采集和连续记录，易于图像解释。
探地雷达图像解释的基础是研究电磁波的传播特性，因此主要是通过找寻反射界面来判断得出目的体的几何形状和物理特征介质的电性质差异和物性差异成为衡量探地雷达适用与否的主要标准，介质间的物性差异越大，二者间的界面越易于分辨。
图1仪器技术参数如下：检测过程：根据实际情况采用0.5m至1m不等的观测点距，采用不同的天线中心频率探测道路不同深度的空洞情况。
二、已建建筑沉降监测在本测区内，应设5个以上基准点，相互之间距离不超过60m,以便相互校准，基准点要设置在距建筑物一定距离以外的稳定地方，且有良好的通视条件。
沉降采用闭合线路二等水准测量方法进行，工作基点用作直接测定观测点的起始点或终点，利用DS1水准仪进行沉降点的沉降观测。
观测点的布设：为了能够反映出建筑物的准确沉降情况，应以建筑物的大小、荷重及基础构造等因素来确定观测点的位置，沉降观测点纵、横向对称，且均匀地分布在建筑物的周围及内部。
一般建筑物承重柱、转角处、沉降缝的两侧、纵横墙交接处或每隔 10～20m的承重墙上设置观测点。
三、已建建筑倾斜监测方法：经纬仪法仪器：经纬仪原理：在需观测墙面上设上，下两个测点 A 、B ，其高差为H 。
在该墙面垂线方向设立一个稳定的点作为测站。
并选择一个稳定的后视点开始量测时测出A 、B 两点对后视点的夹角OB OA αα, (该值为初始值)及测站至A 、B 两点之间的距离B A d d ,。
图 2为 A 点计算简图。
地下工程监测与检测技术第四章 隧洞工程监测PPT课件
第四章 隧洞工程监测
内容提要
隧洞工程监测的目的 隧洞工程监测的内容及测试方法 隧洞工程监测的相关规定 监测数据的分析反馈及信息化施工 盾构法和顶管施工监测 工程实例
第一节 隧洞工程监测的目的
一.简介
隧洞是修建在存在地应力场、由岩石(土)和各种结构面组合的 天然岩(土)体中的建筑物，是靠围岩和支护的共同作用保持其稳定性的。
(2) 锚杆内力量测方法
锚杆的主要作用是限制围岩的松弛变形。这个限制作用的强弱， 一方面受围岩地质条件的影响，另一方面取决于锚杆的工作状态。锚杆 的工作状态好坏主要以其受力后的应力、应变来反映。因此，如果能采 用某种手段测试锚杆在工作时的应力、应变值，就可以知道其工作状态 的好坏，也可以由此判断其对围岩松弛变形的限制作用的强弱。
1盾构法施工监测目的95盾构法施工监测的内容及监测频率锚杆轴力计频率计锚杆轴力计频率计8螺栓锚固力螺栓锚固力钢筋应力计或应变计频率计钢筋应力计或应变计频率计7轴向力弯矩轴向力弯矩结构内力结构内力孔隙水压力计频率计孔隙水压力计频率计6隧道外侧水压力隧道外侧水压力压力盒频率计压力盒频率计5隧道外侧土压力隧道外侧土压力结构外力结构外力测微计测微计4管片接缝张开度管片接缝张开度全站仪全站仪3隧道洞室三维位移隧道洞室三维位移水准仪全站仪水准仪全站仪2隧道衬砌环沉降隧道衬砌环沉降收敛计巴塞特系统收敛计巴塞特系统1隧道结构内部收敛隧道结构内部收敛结构变形结构变形隧道隧道结构结构监测元件与仪器监测项目监测类型监测对象盾构法监测内容与使用仪器96经纬仪经纬仪4地表水平位移地表水平位移土压力盒频率计土压力盒频率计6水土压力水土压力侧前面侧前面裂缝计裂缝计筑物裂缝筑物裂缝经纬仪经纬仪3倾斜倾斜经纬仪经纬仪2水平位移水平位移水准仪水准仪1沉降沉降地面建下下管管孔隙水压力计频率计孔隙水压力计频率计8孔隙水压孔隙水压水位井标尺水位井标尺7地下水位地下水位水土压力水土压力5深层土体水平位移深层土体水平位移水平位移水平位移深层回弹桩水准仪深层回弹桩水准仪3盾构底部土体回弹盾构底部土体回弹分层沉降仪频率计分层沉降仪频率计2分层土体沉降分层土体沉降水准仪水准仪1地表沉降地表沉降沉降沉降地层地层监测元件与仪器监测项目监测类型监测对象盾构法监测内容与监测频率9899管片安全监测主要包括内力监测和变形监测具体有管片钢筋环向和纵向应力管片混凝土环向和纵向应变管片衬砌和地层的接触压力接头螺栓连接力管片接缝张开位移等
地下工程监测与检测技术第二章 测试技术基础知识及传感器的原理PPT课件
标定曲线的种类
求取静态标定曲线，通常以标准量作为输入信号并测出对应的输 出，将输入与输出数据描在坐标纸上的相应点上，再用统计法求出 一条输入—输出曲线。标准量的精度应较被标定系统的精度高一个 数量级。
2）测试系统的主要静态特性参数
➢ 线性度 ➢ 灵敏度 — 分辨率，检测到的最小输入增量 ➢ 分辨力 — 量测上下限 ➢ 测量范围和量程 ➢ 迟滞 — 多次量测下，输入输出曲线的不一致性 ➢ 重复性 ➢ 零漂和温漂 零漂，传感器无输入或输入另一值时，每隔一定时
三.测试系统的静动态传递特性
1. 测试系统的静态传递特性
1) 静态方程和标定曲线
当测试系统处于静态测量时，输入量x和输出量y不随时间 而变化，将变成代数方程：
y a0 x Sx b0
系统的静态传递特性方程，斜率S（也称标定因子）是常数。 表示静态（或动态）方程的图形称为测试系统的标定曲线（又称 特性曲线，率定曲线，定度曲线）。
第二节 传感器基础知识
传感器是指能够感受规定的物理量，并按照一定规律转换成可
用输入信号的器件或装置。
敏感元件
直接感受 被测量量
非电量或其他量
传感器
转换元件 测量电路
电参量
可测电量(I,U,f等)
一.传感器的一般原理
1.差动电阻式传感器基本原理 卡尔逊（Calson）式仪器或弹性钢丝式（Elastic Wire）仪器；
力作用时，筒体产生变形，应变片贴在筒的外壁，工作片沿圆周
贴在空心部分，补偿片贴在实心部分。
4)压力盒
电阻应变片式压力盒也采用膜片结构，它是将转换元件（应变 片）贴在弹性金属膜片式传力元件上，当膜片感受外力变形时，将 应变传给应变片，通过应变片输出的电信号测出应变值，再根据标 定关系算出外力值。 5) 热电阻温度计
地下空洞检测方法1
一、地下空洞、地下管线，路面裂缝探查方法：利用探地雷达检测仪器：SIR雷达检测原理：如图1所示探地雷达由发射电路、发射天线、控制面板、接收天线、接受电路、笔记本电脑及光缆等组成。
探地雷达的两块板式天线紧贴目的体表面，发射天线发射的电磁波遇反射层后产生反射回波信号。
由接收天线接收并直接将该信号数字化。
然后由笔记本电脑收集并记录，每一测点视时窗大小仅需几秒或十几秒即可完成采集任务，可以方便地实现连续采集和连续记录，易于图像解释。
探地雷达图像解释的基础是研究电磁波的传播特性，因此主要是通过找寻反射界面来判断得出目的体的几何形状和物理特征介质的电性质差异和物性差异成为衡量探地雷达适用与否的主要标准，介质间的物性差异越大，二者间的界面越易于分辨。
图1仪器技术参数如下：检测过程：根据实际情况采用0.5m至1m不等的观测点距，采用不同的天线中心频率探测道路不同深度的空洞情况。
二、已建建筑沉降监测在本测区内，应设5个以上基准点，相互之间距离不超过60m,以便相互校准，基准点要设置在距建筑物一定距离以外的稳定地方，且有良好的通视条件。
沉降采用闭合线路二等水准测量方法进行，工作基点用作直接测定观测点的起始点或终点，利用DS1水准仪进行沉降点的沉降观测。
观测点的布设：为了能够反映出建筑物的准确沉降情况，应以建筑物的大小、荷重及基础构造等因素来确定观测点的位置，沉降观测点纵、横向对称，且均匀地分布在建筑物的周围及内部。
一般建筑物承重柱、转角处、沉降缝的两侧、纵横墙交接处或每隔10～20m的承重墙上设置观测点。
三、已建建筑倾斜监测方法：经纬仪法仪器：经纬仪原理：在需观测墙面上设上，下两个测点 A 、B ，其高差为H 。
在该墙面垂线方向设立一个稳定的点作为测站。
并选择一个稳定的后视点开始量测时测出A 、B 两点对后视点的夹角OB OA αα, (该值为初始值)及测站至A 、B 两点之间的距离B A d d ,。
图 2为 A 点计算简图。
地下工程监测与检测技术第三章 基坑工程监测PPT课件
地表水平位移监测 地表水平位移一般包括墙(坡)顶、地表面及地下管线的水平位移。 常用的监测仪器有GPS、全站仪、经纬仪等设备。 地表水平位移监测基准点应埋设在基坑开挖深度3倍范 围以外不受施工影响的稳定区域，或利用已有稳定的施工 控制点。
北京某地铁车站基坑坍塌事故
坍塌前基坑南侧支护
坍塌后供水管线断裂情况 从西向东看
基坑南侧污水管线情况
三. 基坑监测的目的
为施工开展提供及时的反馈信息 确保基坑支护结构和相邻建筑物的安全 作为设计与施工的重要补充手段 作为施工开挖方案修改的依据 积累经验以提高基坑工程的设计和施工水平 监测数据也是解决法律纠纷的有力证据 监测工作还是发展设计理论的重要手段
（2）测斜原理
δ0 基准点
基准点
测斜仪量测的原理图
底端作为基准点：
n
i li sini i 1
顶端作为基准点：
n
i 0 li sini i 1
（3）测斜管的埋设原则和方法
方式二：钻孔埋设
加盖并砌井
管内灌水
方 式 一
空隙内充填细砂或 水泥黏土拌合物
绑 扎 埋 设
方式三：预制埋设
埋设原则 连接牢固；滑槽严格对准； 管壁与土密帖；加强测点保护。
钢弦式钢筋应力计 Φ12~40mm
量测砼内钢筋应力
砼应变计 10cm，15cm 量测砼内应变量 量测砼支撑轴力
(3)应力计、应变计的安装 钢筋应力计： 割断主筋，与结构主筋串联焊接；在混凝土结构内相对的钢筋层上对 称布置；矩形断面可布置在4个角点处。
。
混凝土应变计： 并在结构主筋附近（与主筋并联）； 伸出两边的钢筋长度不小于砼长度的35倍；
隧道与地下洞室施工监测PPT课件
h ＜D D＜h＜2D
h＞2D
5.0～10.0 10.0～20.0 20.0～50.0
第15页/共33页
（2）观测测点的布置形式 • 观测测点的布置形式，主要依据洞室断面尺寸、
形状、围岩地质条件、开挖方式、程序、支护类 型等因素进行布置。在安装埋设和观测过程中， 可依据具体情况进行适当的调整。 • l）围岩周边收敛位移（测点、线布置） • 2）钻孔位移计观测孔布置形式 • 3）锚杆应力计观测孔布置形式 • 4）钻孔测斜观测孔布置形式 • 5）支护结构应力应变第1观6页/测共33点页 布置形式
第10页/共33页
6.2
地下岩体洞室新奥法施工监测
6.2.1观测目的意义、适用范围
6.2.1.1观测目的意义
地下洞室围岩和支护系统观测的目的和意义概括起来如下： • （1）及时掌握和提供围岩和支护系统变化信息和工作状态。 • （2）评价围岩和支护系统的稳定性、安全性。 • （3）及时预报围岩险情，以便采取措施，防止事故发生。 • （4）指导安全施工，修正施工参数或施工工序。 • （5）验证、修改设计参数。 • （6）为地下洞室设计和施工积累资料，为围岩稳定性理论研究
6.2.2.3观测频度（时间间隔）的确定
在洞室开挖或支护后的半个月内，每天应观测l～2次；
半个月后到一个月内，或掌子面推进到距观测断面大于2
倍洞径的距离后，每2天观测一次；一到三个月期间，每
周测读l～2次；三个月以后，每月测读1～3次。若设计有
特殊要求，则可按设计要求执行。若遇突发事件或原因 参量发生异常变化，则表6应-4 按观测特项殊目与观观测测频要度 求执行，即应加
第6页/共33页
• （2）测点的布置 收敛位移的现场监测方案，应视隧洞跨度和
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
3.2城市工程物探方法介绍
a)地震体波法
地震体波法是通过一定的观测系统（图3为单排列多次覆盖观测系统）接收来自 探测区域的回波信息，从而反演推断探测区域内部结构、构造的方法。其主要包括反 射波法、折射波法、散射波法，且不同方法均可利用纵波和横波两种体波；反射波法 与散射波法对较小反射界面都能有较明显反应，适用于地下空洞、地下异常构造的探 测；折射波法对延续较长的构造界面有较好的反映，一般用于基岩面的追踪探测。
[1]人民网. /n2/2016/0218/c200.html [2]凤凰网. /news/detail_2015_11/20/4576012_0.shtml [3]人民网. /n/2012/0831/c2.html
3
城市地下空洞探测方法
城市地下空洞探测物性基础； 城市地下空洞探测方法介绍
3.1城市地下空洞探测物性基础
地下空洞与周围介质存在着巨大的物性差异，如密度差异、导电导磁性差异、放射性差 异等，从而为各种方法应用于地下空洞探测提供了物性基础：
（1）地下空洞等地下异常的介质密实度与正常地层或介质存在差异，这为地震波类和重 力勘探方法的实施提供了地球物理条件和探测可能性；
不受低阻金属及电磁干扰影响；浅层探 测；分辨率高；成果直观。
并行采集，同步完成高密度电法多种装 置的数据采集；效率高；体积效应。
方便快捷；分辨率高；浅层探测。
方便快捷；对低阻异常体反映明显；体 积效应。
其他
①跨孔震波CT；②跨孔 观测系统布置在孔中，数据信噪比高；
电法CT
观测系统接近异常体，探测精度高。
1.1城市地下空洞灾害表象
图1 地面塌陷
1.1城市地下空洞灾害表象
图2 墙体破裂
1.2地下空洞灾害带来的损失和影响
城市地下空洞灾害在初现端倪时若不及时进行有效控制和治理，往往会进一步导致地面 大范围塌陷，甚至引起地面建筑物倒塌、基础设施损毁等一系列严重次生灾害，给城市带来 多方面不利影响。
（1）安全方面：道路塌陷、建筑物倒塌等灾害往往直接带来巨大的人员伤亡威胁； （2）经济方面：地面建筑的破坏、基础设施的损毁以及灾害后地面残骸的处理都会带来 巨大的经济损失； （3）生活方面：交通线路、电力电缆等基础设施的损毁，给城市居民的生活带来极大不 便，影响城市居民的生活质量； （4）社会方面：道路塌陷、建筑物倒塌以及基础设施破坏等，给城市的市容市貌带来巨 大损害，城市幸福指数下降，影响城市发展。
3.2城市工程物探方法介绍
大类
方法细分
方法特点
地震体波法
①反射波法；②折射波 法；③散射波法
城
市 地震面波法 工
程
物 探
直流电法 （网络并行电法）
①稳态法；②瞬态法 ①AM 法；②ABM 法
方
法
地质雷达法
①测点法；②扫描法
瞬变电磁法
①重叠回线；②中心回 线；③定源回线
不受低阻金属及电磁干扰影响；探测深 度大；分辨率高；方法理论成熟。
1.3政府相关职能部门高度重视
2013年8月30日，深圳市政府办公厅出台了 《地面坍塌事故防范治理专项工作方案的通知》 ，提出市、区发展改革和财政部门要连续安排地 面坍塌防治工作专项资金，保障地面坍塌防治工 作顺利推进。
2016年12月3日，兰州市城乡建设局针对市 区道路塌陷举行媒体见面会，兰州将城市安全地 理信息系统列入2017年城建计划，组织专业人员 ，投入专业设备，对道路及地下管网开展全面探 测，防患于未然。
城市地下空洞探测理论与 技术方法
汇报 时 间：2017.10.25
提纲：
1 城市地下空洞探测的必要性 2 城市地下空市地下空洞探测应用前景及经济效益
1要性
城市地下空洞探测必
地下空洞灾害表象（地表塌陷、墙体破裂等）； 地下空洞灾害带来的损失及不良影响； 政府相关职能部门高度重视
…… 各地区政府相关职能部门积极推动地下空洞 探测，预防地面塌陷灾害发生。
2因分析
城市地下空洞形成原
2地下空洞形成原因分析
地下空洞形成原因整体可分为自然地质因素、人为生产活动因素，具体可细分为： （1）地表松散地层或半松散地层等在重力作用下，松散层逐渐密实，厚度减小，形成脱空； （2）地下水长期溶蚀形成地下空洞； （3）大量开采地下水，引起孔隙水压力降低和有效应力增大，致使含水层被压缩，形成脱空； （4）地下人工管道（供水、排水）泄漏，引起冲刷淋滤，形成空洞； （5）路基或地基施工时期回填不密实（含暗塘、暗沟），经重力作用形成脱空； （6）由于高压震动（卡车、列车行驶、重型器械工作等）导致松散土层液化，形成脱空。
图3 单排列多次覆盖观测系统示意图
3.2城市工程物探方法介绍
b)地震面波法
地震面波勘探通常即指瑞雷面波勘探，其利用的是瑞雷面波的频散特性。所谓频 散是指面波在介质中的传播速度是频率的函数，即速度随频率而变。
瑞雷波沿地面表层传播，表层的厚度约为一个波长，因此，同一波长瑞雷面波的 传播特性反映了地质条件在水平方向的变化情况，不同波长的瑞雷波的传播特性反映 了不同深度的地质情况。
（2）地下空洞等地下异常的导电性与正常地层或介质存在差异，这为电磁法类勘探方法 的实施提供了地球物理条件和探测可能性；
（3）地下空洞等地下异常的磁性与正常地层或介质存在差异，这为高精度磁法勘探方法 的实施提供了地球物理条件和探测可能性；
（4）地下空洞等地下异常的放射性与正常地层或介质存在差异，这为放射性测量方法的 实施提供了地球物理条件和探测可能性。
1.3政府相关职能部门高度重视
近年来，由地下空洞导致地面塌陷的事故频发，目前全国遭受地面塌陷灾害的城市超过 50个：
2013年到2015年深圳共发生579起地面塌陷事故，几乎平均2天便发生1起地陷事故[1]； 2015年10月29日到11月16日，短短19天内南京市玄武区北京东路就连续发生5次塌陷[2]； 哈尔滨也出现过20天发生9次地面塌陷事故的情况[3] ； …… 地面塌陷事故频发，严重威胁着各地的经济建设和人民生命财产安全，多地政府相关职 能部门高度重视，并将地下空洞探测及治理作为防范地面塌陷的主要手段。