30地下工程监测方法与检测技术 (1)
浅析地下工程监测与检测的重要性
浅析地下工程监测与检测的重要性摘要：随着社会经济的快速发展，城市建设步伐加快，地下空间的开发与利用愈来愈重要。
而地下空间的开发与利用技术尚不完善，地质条件的复杂性、多变性，在地下工程建设中存在着许多安全隐患。
本文主要针对地下工程施工中的监测与检测技术展开描述，阐述了地下工程监测与检测的方法及其重要性，监测与检测技术可以为地下工程建设提供参考数据，为施工提供安全保障，同时对指导施工、预报危险具有重要意义。
关键词：地下工程;监测与检测;预防灾害;重要性一、地下工程监测与检测技术地下工程是用地下空间资源修筑的建筑物和构筑物，包括地下房屋、地下铁道、公路隧道、水下隧道、地下共同沟（地下城市普道综合走廊）和过街地下通道等[1]。
目前很多地下工程的监测还是传统的人工测量的方式，主要依赖于技术人员的经验。
为了解决城市地下空间开发所带来的各种安全问题，运用监测与检测技术，准确了解施工过程中地下空间结构的力学性质和状态，避免施工过程中可能发生的地质灾害和工程事故。
地下空间工程监测与检测的内容一般包括：地表沉降、周围建构筑物变形、管线沉降、基坑围护结构倾斜变形、隧道拱顶沉降与收敛变形、隆起变形、竖向支撑应力变化等。
施工监测可以实现不同施工方法的不同力学响应，并及时预测地层变形的发展，反馈施工，控制地下工程施工对环境的影响程度。
二、常规项目监测与检测的目的与方法2.1目的施工监测和检测在施工中发挥着极其重要的作用。
其监测和检测的目的主要包括：（1）指导安全施工。
通过准确的、及时的现场监测和检测，了解地层在施工中的动态变化，对其安全稳定性进行评价，并采取相关措施以保证工程安全。
（2）预测施工引起的结构变形。
根据监测和检测数据，预测结构变形的发展趋势，判断是否采取保护措施，为确定经济、合理的保护措施提供依据。
因此，施工中监测信息的反馈对于设计方案的完善和工程安全有很大的帮助。
（3）控制各项施工指标。
根据已有的规范及经验要求，对比监测和检测数据，检查各项施工控制指标是否在允许范围内，同时在发生环境事故后，相关监测和检测数据可作为仲裁依据。
基坑水平位移与沉降监测方案
基坑水平位移与沉降监测方案1.概况1.1 工程概况这个项目是一项大型的建筑工程，旨在建造一座现代化的大楼。
该建筑将包括商业和住宅用途，是当地城市发展的一个重要组成部分。
1.2 基坑概况该项目需要进行基坑开挖，以便为建筑物的地基做好准备工作。
基坑的深度将达到20米左右，需要进行支护工作以确保工人的安全。
1.3 工程地质概况该项目的地质条件复杂，地下水位较高，土质较软，需要采取特殊的施工方法来确保基坑的稳定性和安全性。
此外，还需要进行地质勘探和监测工作，以确保施工过程中不会对周围环境造成不良影响。
1.4 环境概况该项目位于城市中心，周围有许多居民和商业企业，需要采取特殊的措施来减少施工对周围环境的影响。
此外，还需要进行噪音、粉尘和污水处理等工作，以确保施工过程中不会对周围环境造成不良影响。
2.基坑支护及施工方案为确保基坑的稳定性和安全性，我们采取了多种支护措施，包括钢支撑、混凝土墙和土钉墙等。
此外，我们还采用了先进的施工技术，如挖孔桩、土钉墙和钻孔灌注桩等，以确保基坑的稳定性和安全性。
我们还将采取噪音、粉尘和污水处理等措施，以确保施工过程中不会对周围环境造成不良影响。
3、监测目的、范围、依据、原则及监测内容3.1 监测目的：本次监测的目的是为了解决公司在生产过程中存在的环境污染问题，以及对环境影响的评估。
3.2 监测范围：本次监测的范围包括公司生产厂区及周边区域，主要监测点包括废水排放口、废气排放口、噪声等。
3.3 监测依据：本次监测的依据主要包括国家环境保护法规、公司环境保护标准以及国家环境监测标准等。
3.4 编制原则：本次监测的编制原则主要包括科学性、规范性、客观性、可比性等原则。
同时，为了保证监测结果的准确性，我们将采用多种监测方法，包括现场监测、实验室分析等。
以上是本次监测的目的、范围、依据、原则及监测内容的简要介绍。
我们将严格按照以上要求进行监测，确保监测结果的准确性和可靠性。
3.5 监测内容64、基坑监测项目和监测方法要求汇总表75、监测方法5.1 水平位移观测：水平位移观测是指对基坑周边建筑物、道路等进行水平位移监测。
土木工程试验与量测技术题库(64题含答案)
B.错误 正确答案：正确 53、用灌砂法测试密度时，对灌砂筒下部圆锥体内砂的质量 标定，需重复测定（）次 A.2 B.3 C.4 D.5 正确答案：3 54、用灌砂法测试密度时，筒内砂的高度与筒顶距离不宜超 过（）mm A.5 B.10 C.15 D.20 正确答案：15 55、用灌砂法测试密度时，无论表面平整粗糙与否，仅需清 扫表面后，放置基板进行测试 A.正确 B.错误 正确答案：错误
第17页 共19页
B.错误 正确答案：错误 60、在确定结构荷载试验的观测项目时，应首先考虑（） A.局部变形 B.整体变形 C.应变观测 D.裂缝观测 正确答案：整体变形 61、在无法确定主应力方向时，应首先考虑哪种应变片粘贴？ A.水平方向 B.竖直方向 C.45 度方向 D.三个方向同时粘贴 正确答案：三个方向同时粘贴 62、在下列影响土的抗剪强度的因素中，最重要的因素是试 验时的（） A.剪切速率 B.应力状态 C.应力历史 D.排水条件 正确答案：排水条件
第3页 共19页
D.环境监控 E.理论研究 正确答案：确保安全。；指导施工。；修正设计。；环境监控 12、地下工程量测的意义包括 A.提供工程设计的依据和信息。 B.指导施工，预报险情。 C.也是工程运营的监控手段。 D.为理论研究，校核工程类比提供依据。 正确答案：提供工程设计的依据和信息。；指导施工，预报险 情。；也是工程运营的监控手段。；为理论研究，校核工程类比提 供依据。 13、电阻应变计的主要技术指标包括： A.电阻值 B.标距 C.灵敏系数 D.量程 正确答案：电阻值；标距；灵敏系数 14、电阻应变计基底材料通常有（） A.金属铂片 B.纸片 C.胶片
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22、灌砂法是利用均匀颗粒的砂去置换试洞的体积，它是当 前最通用的方法。很多工程都把灌砂法列为现场测定密度的主要 方法。
地下工程监测方法与检测技术 第9章 声波检测技术
2．岩体工程灾害预报 在岩体工程施工中，经常听到岩石的声响。室内和现场研究表明，从岩石
破坏所产生的次声能发射是这些可听见声响的前兆。一般来说，发射速率的 增长超前于岩石主破裂，采用三角网法可以确定声发射源，它是根据声波传 播到几个接收站的时间差而确定的。地音检测系统就是根据上述原理研制的。
24,400×250×300,45
进行工程解释
声波接收 系统接收 经介质传 播的声波
声波记录和 分析系统
波动类型
1. 纵波（Longitudional Wave）
质点振动方向与波的传播方向一致时称 为纵波。
2. 横波（Shear Wave，简称S波，又称作Transverse wave，简称T波，也称为切变波或
剪切波）
质点振动方向与波的传播方向垂直时称为横波。
例：某矿采用便携式地音仪进行长期试验，总结出岩体失稳的判断指标和合理的监听制
度，从连续监听5min得到的数据中，取其最大值作为岩音的频率(N). (1) N<10，稳定; (2) N=10~19，岩体处于破坏加速阶段； (3) N>20，岩体破裂加速，出现局部破坏。
监听制度
N<10，监听周期最大为1周； N=10~19，最大监听周期应小于2天; 监听周期不应超过1天。
02
声发射技术
一、基本原理
材料或结构受外力或内力作用产生变形或断裂，或材料内部缺陷及潜在 缺陷在外部条件作用下改变状态时，以弹性波形式释放出能量的现象称为声 发射。
声发射信号的强度、频率等各项特性指标等随着声发射源的类型、状态及 材料性质的不同而不同，也随着外力的作用形式及强弱的变化而变化，因此， 声发射特性是材料性质和状态的一个表征。
声发射检测技术就是利用材料受力时的声发射特性，对其内部破坏状态及受 力历史进行判断的方法，它不仅能对材料内部缺陷进行检测，而且还能反映 材料内部缺陷形成、发展和失稳破坏的整个动态过程。
地下管线详查与精细探测技术-葛如冰2019(1)
类别 设计详查
施工详查 专项探查
管线详查的分类
目的
探测范围
为设计（报建） 全部管线
提供依据
特定专业管线
精度要求 很高
为施工提供依 全部管线 据
非常高
为设计、施工 单一高难管线 准确 提供依据
设计详查应有施工详查的准备
第十七期城市地下管线探测工程项目经理岗、监理岗位培训班
地下管线详查与精细探测技术
葛如冰 （教授级高工） 广州市城市规划勘测设计研究院
目 录
一、地下管线详查项目的概念及详查的必要性 二、地下管线详查项目的质量与风险管理 三、地下管线精细探测技术
一、地下管线详查的概念及 详查的必要性
管线探测项目分类
开展管线详查的必要性
为什么不能直接采用管线普查的成果？
地下管线普查的目的：加强管线统筹管理， 大中城市要摸清全市地下管线现状。
地下管线普查的特点：面积 大、人员多、时间紧
结果满足规程要求
地下管线详查的目的：为设 计、施工（钻探、开挖、桩
基等）提供基础数据
结果满足施工要求
管线普查与详查的对比
项目 类别 管线 普查
u注重管线电磁信号的激发 u了解管线仪所测的场值及相关性质 u了解单一线缆电流空间场的分布特征 u多条平行管线应进行电流空间场的叠加模拟
大埋深管线探测的拟合曲线
并排管道剖面成果
给水x1=2.53m、h1=1.25m、 煤气x2=4.20m、h2=0.87、
K=0.38
给水x1=2.53m、h1=1.25m、 煤 气x2=4.20m、h2=0.87、
地下工程监测施工操作规程(基坑部分)题集
一、判断题1、本规程适用于上海和其它地方的基坑工程、盾构法隧道等地下工程施工监测。
（B）A.正确B.错误解析：本规程适用于一般土及软土地区基坑工程、盾构法隧道等地下工程施工监测。
2、业主委托的第三方监测总承包单位应协调管理。
（A）A.正确B.错误3、在上海做基坑监测不需要看《上海地铁基坑工程施工规程》。
（B）A.正确B.错误解析：在上海做基坑监测需要看《上海地铁基坑工程施工规程》。
4、测斜是指基坑围护体或土体在一定深度产生的垂直于围护体方向的水平向位移监测。
一般“﹢”代表背向基坑方向，“﹣”代表朝向基坑方向。
（B）A.正确B.错误解析：测斜是指基坑围护体或土体在一定深度产生的垂直于围护体方向的水平向位移监测。
一般“﹢”代表朝向基坑方向，“﹣”代表背向基坑方向。
A.正确B.错误5、开挖深度超过3m才需要实施工程监测。
（B）A.正确B.错误解析：开挖深度超过3m、或开挖深度未超过3m，但现场地质情况和周围环境较复杂的基坑、盾构法隧道等地下工程均应实施工程监测。
6、施工前对需要检测的房屋应由监测单位实施。
（B）A.正确B.错误解析：地下工程施工前对需要检测的房屋应请有房屋检测资质的单位实施。
7、技术负责人应认真阅读每次监测日报表，并结合施工工况，写下分析意见。
当有多家监测单位同时监测时，应综合分析各家监测报表。
（A）A.正确B.错误8、施工期间，只需要监测单位每天有专人进行巡视检查。
（B）A.正确B.错误解析：地下工程施工期间，总包单位及监测单位每天均应分别有专人进行巡视检查。
9、施工前应排摸调查在影响范围内的压力管线，确定管线的阀门、接头等位置及形式，并与管线归属单位建立沟通平台，以备应急状态下采取措施。
（A）A.正确B.错误10、监测单位进场后应对其进行周边管线和施工工况的交底，并留下交底记录。
（A）A.正确B.错误11、专业监测单位应同时具备市政工程和工程测量两方面的专业资质。
（B）A.正确B.错误解析：专业监测单位应同时具备岩土工程和工程测量两方面的专业资质。
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
30地下工程监测方法与检测技术 (2)
二、测试系统的主要静态特性参数
根据标定曲线便可以分析测试系统的静 态特性。描述测试系统静态特性的参数主要 有灵敏度、线性度（直线度）、回程误差 （滞迟性）。
1.灵敏度
对测试系统输入一个变化量 ，就会相应的输出另 一个变化量 ，则测试系统的灵敏度为：
S y x
2.线性度（直线度）
标定曲线与理想直线的接近程度称为测 试系统的线性度。它是指系统的输出与输入 之间是否保持理想系统那样的线性关系的一 种量度。
第2章 监测的基础理论
讲师：李晓乐
CONTENT
1 测试系统的组成及其主要性能指标 2 线性系统及其主要性质 3 测试系统的静态传递特性及其主要参数 4 测试系统的动态传递特性及其测定 5 测试系统选择的原则 6 本章小结
01
测试系统的组成及其 主要性能指标
一、测试系统的组成
测试系统应具有以下几个功能：
2.线性系统的主要特性
微分特性
B
低价性和比例性 A
特 性
C
D
频率保持特性
积分特性
03
测试系统的静态传递特性 及其主要参数
一、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，因而输入和输出的 各阶导数等于零。
静态传递方程 （简称静态方程）
y
ao b0
x
Sx
几种曲线的标定曲线及其相应的曲线方程
3.信号处理系统
信号处理系统是将测量系统的输出信号进一步进行处 理以排除干扰。
计算机中需设计职能滤波等软件，以排除测量系统 中的噪声干扰和偶然波动，提高所获得信号的置信 度。对模拟电路，则要用专门的仪器或电路（如滤 波器等）来达到这些目的。
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（2）安全评价
通过监测了解支护结构及周边建（构）筑物的 变形及受力状况，掌握施工过程中工程自身结构所 处的安全状态，并对其安全稳定性进行评价。
特别是城市地下工程施工引发的环境影响问题，如 地表下沉、建筑物倾斜、道路交通乃至地下管线能否正常 运作等源于兴建地下工程而产生的不良影响，因此环境影 响是选择施工重要考虑因素之一。
2. 主要施工方法
随着技术的进步和科技 的不断发展，地下工程的施 工方法越来越丰富，根据地 质条件、周边环境条件、机 械设备配备情况，地下工程
二、地下工程特点与施工方法
地下工程特点
主要施工方法
1.地下工程特点
地质条件差，地层条件复杂多变，具有复杂性与不确定性，因 此地下工程设计合理性进行理论分析比较困难，受工程地质和水文 地质等条件影响较大，通常施工难度比较大
周边环境复杂
1.地下工程特点
结构埋深浅、与临近结构相互影响
围岩稳定性难于判断
光纤传感技术
电磁传感技术
可用在水下、潮湿、易燃易爆、电 磁干扰、高能辐射等环境，无需作 任何防护进行长期监测
不适于复杂环境，如做特殊防护， 可做短期监测
位移达10-2~10-4量级，压力 0.01~0.001Mpa
需做无源联结，联结器件价格昂贵 ，修复较复杂 易于实现 需做防护；但体积小易于隐蔽，元 件损坏难以修复 >10年 在同一精度与测试量程内，为电磁 法的1/2~1/3
（3）修正设计
用现场实测的结果弥补理论分析过程中存在的不 足，并把监测结果反馈设计，调整相应的设计支护参 数。
（4）积累资料
通过监控量测，收集数据，为以后的工程设计、 施工及规范修改提供参考和积累经验。
信息化施工的实质
施工过程中进行的监控量测是信息化施工的基础， 具有重要作用，在地下工程施工过程中进行现场监控量 测，及时获取围岩变位与地下工程支护结构的动态信息， 并反馈于修正支护参数与施工措施，以期达到安全与经 济合理的目的。
将原先需要求算的诸如 洞周收敛位移等作为输 入参数，而应该作为计 算前提条件的材料参数 和边界条件（初始的应 力场分布等）则作为计 算所谋求的结果。
新奥法和反分析方法的思路更为清晰和明确，以致它 们迅速成为地下工程计算理论和施工实践中的重要分支， 在当代大型岩土工程建设中发挥着重要的作用。
现场监测已经远远超出原来一般工程勘察的含义和覆 盖范围，而成为工程设计和施工的一部分。
第一章 绪 论
讲师：李 晓 乐
一、概 述
地下工程与地面建筑相比，地下构筑物处于岩土介 质之中，这使得后者在变形特性、物理组构、初始应力 场分布、温度和水侵蚀效应等众多方面具有明显的非均 质性、离散性、非连续性和非线性特点，致使地下建筑 在施工、使用阶段表现出相当独特和复杂的力学特征， 其变形规律和受力特点很难以纯理论的方法、按一般封 闭解的形式予以描述并获得令人满意的解答和结果。
(1)光纤监测技术
利用外界因素使光在光纤中传输 时光强、相位、偏振态以及波长（或 频率）等特征参量发生变化，从而对 外界因素进行检测和信号传输的技术 称为光纤检测技术。
光纤传感技术与传统传感技术在岩土工程中应用的优缺点
比较项目
监测环境
灵敏度 联结成网 智能化 施工干扰 服务年限 监测费用
光纤传感技术与传统传感技术比较表
C
施工方法一般可分为三大类:
A
明挖法
B
暗挖法
沉管法
三、监测和检测的目的
监测和检1.监测和检测的必要性
1
地下工程的复杂性的要求
地下工程具有隐蔽性、复杂性和不可预见性的 特征。有必要通过信息化施工，通过对围岩、支护 的时空变形、应力、压力的量测数据分析，对隧道 支护状态进行评价，预报险情、评定设计的合理性， 反馈信息，及时变更设计。从而确保地下工程施工 和周围建（构）筑物安全。
1. 数 值 模 拟 法
借助于现代计算机技术，数值模拟方 法具有计入各种复杂因素、描述材料非线 性和几何非线性等能力及特点。
突破了经典弹塑性理论中有关介质与 材料连续、均质、各向同性和小变形等假 定的限制，使得分析方法及其成果更加贴 近工程实际。
在地下工程领域，监测和检测不仅针对计算 理论，而且对整个工程施工技术水平产生了巨大 和深刻的影响。
《铁路隧道喷锚构筑物技术规则》第3.1.4条规定： 设计应分为施工前设计和施工中设计两个阶段，施工前 设计中应包括监控量测设计的内容。
监控量测是隧道施工过程最重要的环节之 一，它起着“安全监控、设计反馈和指导施工”等 一系列的重要作用。
3. 监测和检测的目的
指导施工
安全评价
修正设计
积累资料
（1）指导施工
监测技术在地下工程建设中重要的作用
A 作为工程建设预测预估的依据，以保证建筑物和相邻土
层的安全 和稳定
B另 为今后的工程实践提供有价值的经验和第一手资料
四、国内外研究现状
监测的国内外新技 术及现在存在的问
题
现存在的问题及发 展方向
1. 监测的国内外新技术
目前发展 的远程监 测系统主 要有：
光纤监测技术 非接触监测系统 电容感应式静力水准仪系统 巴赛特结构收敛系统 轨道变形监测系统
2
规范的要求
《铁路隧道新奥法指南》第3.1.1条规定：新奥法的设 计应以工程类比法为主，并通过现场监控量测确认和修 正，必要时可辅以理论检算；
《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB500862001）第 3.1.7条规定：锚喷支护的设计，应采用工程 类比法，必要时，还应辅以监控量测法及理论的检算法；
2反.分反析分法 析 法
上世纪60年代，首先在工程界，然 后在学术界开展了以地下硐室开挖支护 过程中，洞壁围岩收敛-位移量测为基础， 以反分析为导向的新奥法隧道施工新技 术的研究和实践，在铁道、公路、水利 水电、煤炭、采矿等领域取得了成功。
3. 新 奥 法
以局部的和实时的量测信 息作为依据，通过力学分析 计算确定结构和岩土介质的 物理参数、所满足的本构方 程，以及地层初始地应力分 布，在此基础上对全局的和 后期的变形及受力进行预测 和估算。