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1绪论1

1.1 概述1

1.2 地下工程特点与施工方法1

1.2.1 地下工程特点1

1.2.2 主要施工方法2

1.3 监测和检测的必要性及其目的3

1.3.1 监测和检测的必要性3

1.3.2 监测和检测的目的3

1.4 国内外研究现状4

1.4.1 国内外的监测新技术4

1.4.2 当前存在的问题及发展方向5

1.5 本课程的特点6

2监测的基础理论7

2.1 测试系统的组成及其主要性能指标7

2.1.1 测试系统的组成7

2.1.2 测试系统的主要性能指标8

2.2 线性系统及其主要性质10

2.2.1 测试系统与线性系统10

2.2.2 线性系统的主要特性10

2.3 测试系统的静态传递特性及其主要参数11

2.3.1 静态方程和标定曲线11

2.3.2 测试系统的主要静态特性参数12

2.4 测试系统的动态传递特性及其测定13

2.4.1 测试系统的动态传递特性13

2.4.2 系统在典型输入下的动态响应18

2.4.3 测试系统实现信号不失真传递的条件19

2.4.4 测试系统的负载效应20

2.4.5 测试系统特性参数的测定方法21

2.5 测试系统选择的原则23

本章小结25

3地下工程的监测仪器26

3.1 监测仪器26

3.1.1 经纬仪26

3.1.2 水准仪27

3.1.3 全站仪27

3.1.4 收敛仪28

3.1.5 测斜仪28

3.1.6 分层沉降仪29

3.1.7 多点位移计29

3.1.8 电阻应变仪29

3.1.9 钢弦频率接收仪30

3.1.10 水位计30

3.1.11 爆破振动监测仪31

3.2 监测传感器31

3.2.1 钢筋计31

3.2.2 土压力计32

3.2.3 孔隙水压力计32

3.2.4 轴力计33

3.2.5 混凝土应力计33

3.2.6 应变计33

3.2.7 锚杆测力计34

3.2.8 爆破振动速度传感器34

本章小结35

4地下工程监测项目及监测点布置36

4.1 一般规定36

4.2 地下工程主要监测项目36

4.2.1 基坑及支护结构的主要监测项目36

4.2.2 钻爆法的主要监测项目42

4.2.3 盾构法的主要监测项目44

4.3 监测控制基准的确定45

4.3.1 控制基准确定的基本原则45

4.3.2 地表沉降控制基准的确定45

本章小结49

5地下工程监测项目的实施方法50

5.1 常规项目的监测方法50

5.1.1 地表沉降监测50

5.1.2 支护体系水平位移监测52

5.1.3 支撑轴力监测53

5.1.4 支护结构的钢筋应力监测54

5.1.5 支护结构的混凝土应变监测56

5.1.6 土压力的监测57

5.1.7 孔隙水压力的监测58

5.1.8 地下水位监测60

5.1.9 围护结构水平位移监测61

5.1.10 深层土体位移监测63

5.1.11 地下管线变形监测65

5.1.12 拱顶下沉监测66

5.1.13 净空收敛监测67

5.1.14 爆破振动监测68

5.1.15 地质状况观察和素描71

5.2 地下工程的远程监测系统71

5.2.1 近景摄影测量系统71

5.2.2 多通道无线遥测系统73

5.2.3 光纤监测系统74

5.2.4 自动全站仪非接触监测系统75

5.2.5 巴赛特（Bassett）结构收敛系统77

5.2.6 轨道变形监测系统77

5.3 光纤传感系统77

5.3.1 系统简介77

5.3.2 光纤系统组成78

5.3.3 工作原理78

5.3.4 光纤传感器的埋设80

本章小结82

6地下工程监测的信息反馈技术85

6.1 信息反馈的目的及内容85

6.1.1 信息反馈的目的85

6.1.2 信息反馈的内容85

6.2 监测数据的处理方法86

6.2.1 散点图与回归分析法86

6.2.2 位移监测数据分析中常用的回归函数88

6.3 信息反馈90

6.3.1 监测反馈的程序90

6.3.2 收敛约束法91

6.3.3 参数控制法91

6.3.4 工程类比法93

6.3.5 有限元法95

6.3.6 反分析法97

6.4 稳定围岩与支护结构的技术措施100

6.4.1 钻爆法施工的围岩与支护结构稳定技术措施100

6.4.2 盾构法施工时围岩与支护结构的稳定措施105

6.4.3 明挖法施工时地层与围护结构的稳定措施109

本章小结111

7地下工程现场监测的组织与施工112

7.1 监测方案的编制112

7.1.1 监测方案编制原则112

7.1.2 编制监测方案的基础资料112

7.2 监测的组织与实施114

7.2.1 监测前期准备114

7.2.2 监测项目和工作流程115

7.3 监测资料的整理与分析119

7.3.1 监测资料的搜集和整理119

7.3.2 地下工程监测资料的分析方法119

7.3.3 监测数据的分析与反馈120

7.4 测量误差分析与数据处理121

7.4.1 概述121

7.4.2 测量误差及其分类121

7.4.3 单随机变量的数据处理123

7.4.4 多变量的数据处理127

本章小结129

8地下工程常规检测技术131

8.1 载荷试验131

8.1.1 浅层平板载荷试验131

8.1.2 深层平板载荷试验136

8.2 静力触探试验139

8.2.1 试验目的140

8.2.2 试验基本原理140

8.2.3 试验设备140

8.2.4 静力触探试验的技术要求142

8.2.5 静力触探试验的成果及应用142

8.3 圆锥动力触探试验149

8.3.1 试验目的149

8.3.2 试验基本原理149

8.3.3 试验设备149

8.3.4 圆锥动力触探试验的技术要求150

8.3.5 圆锥动力触探试验的成果及应用150

8.4 标准贯入试验153

8.4.1 试验目的153

8.4.2 试验基本原理153

8.4.3 试验设备153

8.4.4 试验的技术要求154

8.4.5 影响因素及其校正155

8.4.6 标准贯入试验的成果及应用155

8.5 十字板剪切试验161

8.5.1 试验目的161

8.5.2 试验基本原理161

8.5.3 十字板剪切试验设备162

8.5.4 试验的技术要求163

8.5.5 试验成果及应用163

8.6 旁压试验164

8.6.1 试验目的164

8.6.2 试验基本原理164

8.6.3 旁压试验的设备165

8.6.4 试验技术要求166

8.6.5 试验成果及其应用166

本章小结167

9声波检测技术169

9.1 概述169

9.2 声发射技术169

9.2.1 基本原理169

9.2.2 声发射检测仪170

9.2.3 地音仪171

9.2.4 岩音频度与岩性的关系172

9.2.5 岩体破坏程度与岩音频度的关系172

9.2.6 岩音定位简介173

9.2.7 发射技术在工程中的应用175

9.3 声波测试技术177

9.3.1 基本原理177

9.3.2 声波的激发方式178

9.3.3 声波测试设备179

9.3.4 声波测试的工作方式181

9.3.5 声波测试中应注意的几个问题183

9.3.6 声波（弹性波）在岩体中的传播规律184

9.3.7 声波测试在岩体工程中的应用185

本章小结189

10地下工程的无损检测技术191

10.1 概论191

10.2 回弹法检测191

10.2.1 基本原理与标定191

10.2.2 回弹值的量测192

10.2.3 碳化深度值的测量193

10.2.4 混凝土强度评定193

10.2.5 评定报告和有关表格194

10.3 超声波检测195

10.3.1 超声波检测仪195

10.3.2 回弹值量测195

10.3.3 测区声速值计算196

10.3.4 混凝土强度评定196

10.4 超声回弹综合检测196

10.4.1 测试仪器197

10.4.2 回弹值的测量与计算197

10.4.3 声速的测量与计算197

10.4.4 测区混凝土强度换算值197

10.4.5 结构或构件的混凝土强度推定值197

10.5 地质雷达检测技术198

10.5.1 地质雷达原理及特点198

10.5.2 地质雷达仪器及其发展198

10.5.3 地质雷达数据采集的最优化分析199

本章小结203

11模型试验205

11.1 相似理论205

11.1.1 相似及相似条件205

11.1.2 量纲分析法（π定律）209

11.1.3 单值条件210

11.2 相似材料模型试验210

11.2.1 相似材料210

11.2.2 物理相似及相似比的选择211

11.2.3 荷载的模拟和加载系统212

11.2.4 量测系统213

11.2.5 相似材料模型试验实例213

11.3 结构模型试验217

11.3.1 结构模型试验原理217

11.3.2 结构模型试验实例218

11.4 离心模型试验221

11.4.1 原理221

11.4.2 试验221

11.5 光弹性模型试验223

11.5.1 原理223

11.5.2 试验225

本章小结229

参考文献230