地基处理监测与检测.ppt

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1、高风险岩溶隧道灾变机理及控制技术地基处理技术 绪论,地基处理技术第二章 地基处理监测与检验方法山东交通学院土木工程学院,高风险岩溶隧道灾变机理及控制技术地基处理技术 绪论,地基处理现场监测和质量检验测试是地基处理工程的重要环节。2.1.1 现场监测与质量检验的目的(1)为工程设计提供依据；(2)作为大面积施工的控制和指导；(3)为地基处理工程验收提供依据；(4)为理论研究提供实验依据。,2.1 概述,高风险岩溶隧道灾变机理及控制技术地基处理技术 绪论,2.1.2 现场监测与质量检验的内容与方法（1）地基与桩体强度：包括单桩和复合地基静载荷试验、标准贯入试验、静力触探与动力触探试验、桩身高应变检

2、测、钻芯法等；（2）地基变形：包括地基沉降与水平位移测试；（3）应力监测：包括土压力和孔隙水压力测试；（4）桩身完整性：桩身低应变检测和声波透射法测试；（5）动力特性：波速测试、地基刚度测试等。,高风险岩溶隧道灾变机理及控制技术地基处理技术 绪论,软土地基处理现场监测,高风险岩溶隧道灾变机理及控制技术地基处理技术 绪论,软土地基处理现场监测,高风险岩溶隧道灾变机理及控制技术地基处理技术 绪论,2.1.3 现场监测与质量检验应注意的问题(1)前后两次测试应尽量使用同一仪器、同一标准进行；(2)由于各种测试方法都有一定的适用范围，因此必须根据测试目的和现场条件，选择最有效的方法；(3)无论何种方法

3、，都有一定的局限性，故应尽可能采用多种方法，进行综合评价；(4)测试位置应尽量选择有代表性的部位，测试数量按有关规定要求进行。,高风险岩溶隧道灾变机理及控制技术地基处理技术 绪论,一、测斜仪系统简介,1、测斜仪是通过测量测斜管轴线与铅垂线之间夹角变化量，来监测土体深层侧向位移的高精度仪器。2、测斜仪分为固定式和活动式两种，按与垂线夹角监测范围不同又分为垂直向测斜仪和水平向测斜仪。固定式是将测头固定埋设在结构物内部的固定点上；活动式即先埋设带导槽的测斜管，间隔一定时间将测头放入管内沿导槽滑动测定斜度变化，计算水平位移。,2.2 地基水平位移及沉降观测,高风险岩溶隧道灾变机理及控制技术地基处理技术

4、 绪论,3、按传感器型式分类：可细分为滑动电阻式、电阻应变片式、振弦式及伺服加速度计式四种。,高风险岩溶隧道灾变机理及控制技术地基处理技术 绪论,4、活动式测斜仪系统组成：由探头、测读仪、电缆和测斜管四部分组成。1)探头：装有重力式测斜传感器。2)测读仪：测读仪是二次仪表，需和探头配套使用。3)电缆：连接探头和测读仪的电缆起向探头供给电源和给测读仪传递监测信号的作用，同时也起到收放探头和测量探头所在测点与孔口距离。4)测斜管：测斜管一般由塑料管或铝合金管制成。常用直径为5075mm，长度每节24m，测斜管内有两对相互垂直的纵向导槽。测量时，测头导轮在导槽内可上下自由滑动。,高风险岩溶隧道灾变机

5、理及控制技术地基处理技术 绪论,5、主要测斜仪,美国Geokon-603测斜仪,美国Geokon公司生产，Geokon603读数仪，配6000系列探头，能自动记录观测数据。系统总量程为53，系统精度6 mm/30 m，灵敏度10弧秒(0.05 mm/m)。,高风险岩溶隧道灾变机理及控制技术地基处理技术 绪论,SINCO测斜仪、电缆和读数仪,美国SINCO测斜仪，能自动记录观测数据。测量范围：垂直方向53；精度：0.02mm/每500mm；重复性：0.003；工作温度范围：-20-+50；重量：1.8公斤。,高风险岩溶隧道灾变机理及控制技术地基处理技术 绪论,北京航天CX-06A测斜仪,北京航天

6、测斜仪，能自动记录观测数据。传感器分辨率：0.02mm/8系统总精度：4mm/15m 测量范围：50数字显示：4.5位测量电缆：9.5mm六芯导线导轮间距：500mm,高风险岩溶隧道灾变机理及控制技术地基处理技术 绪论,测斜用PVC高精度测斜管,高风险岩溶隧道灾变机理及控制技术地基处理技术 绪论,ABS、铝合金高精度测斜管,高风险岩溶隧道灾变机理及控制技术地基处理技术 绪论,二、深层侧向位移(测斜)原理,1、结构原理1.1、电阻应变片式测斜仪：探头内有一青铜弹簧片做的下挂摆锤，弹簧片两侧各贴两片电阻应变片，构成差动可变阻式传感器，使之在弹性极限内探头的倾角与电阻应变读数呈线性关系。代表仪器：葛

7、南测斜仪 优点：产品价格便宜 缺点：量程有限，耐用时间不长,高风险岩溶隧道灾变机理及控制技术地基处理技术 绪论,1.2、伺服加速度计式测斜仪：探头内有一个受重力作用的摆锤，并布置有力平衡伺服加速度计，其内部的位置传感器可以探测摆锤的位置，并且提供足够的恢复力使摆块回到其铅直零位置。此恢复力的大小可转变成电信号输出，在读数仪上显示为倾斜量的测量。代表仪器：基康603、SINCO测斜仪(两个加速度计)北京航天部CX-06测斜仪(一个加速度计)优点：精度高、量程大和可靠性好 缺点：抗震性能较差(激震时传感器容易损坏),高风险岩溶隧道灾变机理及控制技术地基处理技术 绪论,2、计算原理,深层位移监测时，

8、一般只考虑垂直于围护体的方向，即X+、X-方向，需连续测二次来消除力平衡伺服加速度仪零漂的影响(一测回)；每点水平偏移量是通过计算上部滑轮组相对于下部滑轮组所产生的倾角()乘以观测读数间距(L)和相应的系数得到。总水平偏移量是将每点的水平偏移量进行累加获到，该偏移曲线为一条连续的曲线，也就是说只要确定了一个基准点，整条曲线的位置就能确定下来。,高风险岩溶隧道灾变机理及控制技术地基处理技术 绪论,L为传感器两对滑轮中心距(一般为500)k为读数的放大倍数，采用公制时取25000，英制时取20000L/k称为仪器的标定系数,2、计算原理,高风险岩溶隧道灾变机理及控制技术地基处理技术 绪论,【标定系

9、数】,2、计算原理,高风险岩溶隧道灾变机理及控制技术地基处理技术 绪论,三、测斜操作方法和注意事项,1、测斜测读方法 1）测斜管口应可靠固定。并做好水平位移测点的标记，每次测斜前，先用测量方法测读管口水平位移，以这个读数作为测斜的基准读数；2）每次测读前，应将测斜传感器放在管底停置几分钟，使得传感器的温度与管内的水温一致。最下面一点的位置应是从管口向下n倍传感器滑轮中心距；3）从下而上，每提一个滑轮中心距就读一次数，直到管口。每个深度的读数同时记录X、Y互相垂直的二个方向的读数；4）将传感器探头旋转180度，重复3步操作，完成一个测回。可以进行多个测回读数，检查多次重复读数的误差，取平均值作为

10、测量结果。,高风险岩溶隧道灾变机理及控制技术地基处理技术 绪论,1）、每测孔第一次测试前应定义一个正方向(路基监测中以朝路基轴线方向位移作为正方向，即A0或X+)。一般测斜仪探头向高轮方向倾斜数据显示为正值，因此可以高轮方向作为正方向。,2）、每个工程开始前，应对测斜仪进行全面维修保养(检查导轮、弹簧等是否需要更换)，尽可能避免中途更换仪器。,2、操作中的注意事项,高风险岩溶隧道灾变机理及控制技术地基处理技术 绪论,3）、测斜仪探头内加速度计比较容易损坏，使用过程中一定注意要小心轻放；在工地现场测试过程和使用间隙，测试人员一定不能离开仪器，绝不可将仪器随意放置在路边等处。4）、测斜仪探头和电缆

11、联接时应检查定位槽和O型圈，小心仔细连接电缆和探头，要保持插头和插座成一直线，避免硬插将插针折弯或折断。,高风险岩溶隧道灾变机理及控制技术地基处理技术 绪论,5）、探头和电缆联接好后应拧紧紧固螺母，并用优质的防水胶带紧密包裹，确保能有效防水进入。6）、测试前每个测斜孔应该用清水洗孔，并用专用试孔器对测斜管的滑槽进行检查，保证测斜仪探头的安全不卡孔。万一卡孔时，可采用前端有弯钩的粗铅丝、将钢筋牢固接长等方法解救被卡探头。7）、每次探头下放至测孔前，要仔细清理测孔边的小石块等杂物，避免下放时被带入测孔内，造成探头上拉时卡住。,高风险岩溶隧道灾变机理及控制技术地基处理技术 绪论,8）、测试过程应小心

12、地将探头缓慢地下放至测斜管底部，切忌让电缆从手中滑过而使探头自由下落，以免使探头急速碰到测斜管底部，引起探头内加速度计受到激震而损坏。9）、测斜仪的电缆线在上拉过程中应仔细盘放在清洁的地方，避免远距离拖拉电缆线导致电缆受损。10）、拉线人员每次应将电缆刻度标记按预定间距快速准确地对应在测斜管的预设位置，预设位置每次测试时应一致。,高风险岩溶隧道灾变机理及控制技术地基处理技术 绪论,11）、拉线人员应注意不要将电缆线紧贴测斜管壁下放与上拉，或者将电缆刻度标记靠在测斜管壁以借力，这样很容易造成电缆线标记的脱落损坏。12）、每次测试完成后应将电缆线及探头用清水洗净、晾干，在滑轮轴承部位上机油保养。1

13、3）、读数仪的面板要注意保护，应防止硬物将LCD屏幕刮花，不得用清洗液和酒精等溶剂清洗。,高风险岩溶隧道灾变机理及控制技术地基处理技术 绪论,四、测斜数据处理,1、计算方法 以孔口作为基准点 以孔底作为基准点 测斜数据的矢量和,高风险岩溶隧道灾变机理及控制技术地基处理技术 绪论,1.1、测斜算例1 某基坑围护体内测斜管长度11m，在监测时以管底为起始点，从下往上测读，测段长度0.5m，每测段相对水平偏移量计算式为=（A0-A180）/2。5m以上某两次的测试数据列于下表。以孔口为起算点，不作修正，计算该两次5m以上不同深度水平位移变化量Xn。,高风险岩溶隧道灾变机理及控制技术地基处理技术 绪论

14、,计算表,高风险岩溶隧道灾变机理及控制技术地基处理技术 绪论,符号说明 i(mm)测斜第i个测段的水平偏差值 n(mm)相对与起算点的水平偏差值 Xn测斜从管口下第n个测段处的水平位移值,高风险岩溶隧道灾变机理及控制技术地基处理技术 绪论,1.2、工程实例 观测人民路南线隧道推进施工对北线隧道周围土体的影响，在南北隧道中间埋设土体测斜孔(对应于北线隧道19环处)，测斜孔孔深35米。并假定垂直于隧道走向的一组导槽“”值表示向北线隧道方向位移；另平行隧道走向的一组导槽“”值表示向盾构推进方向(西)位移。同时测定两组导槽方向的位移,高风险岩溶隧道灾变机理及控制技术地基处理技术 绪论,【数据检查和评价

15、】,高风险岩溶隧道灾变机理及控制技术地基处理技术 绪论,五、测斜数据处理,1、可能影响测斜数据质量的因素,测斜管质量和精度问题，接头连接处不顺畅;测斜管埋设和安装(回填不密实、接头对接空隙较 大等);测斜孔没清孔、管内或导槽壁泥浆很多;测斜管管口不稳定；拉线时管口基点位置不统一；数据没有充分稳定；测斜仪构件磨损等。,高风险岩溶隧道灾变机理及控制技术地基处理技术 绪论,2、日常数据的处理要点：,每次数据都应进行数据质量评价，闭合差仍然是离散性越小越好，但变化值须根据实际工况来确定，如确实由于变形引起，变化值会有明显增加；计算方式的选择应根据测孔的实际情况确定。埋设在较深(2.5H，开挖深度)硬层

16、土层中或嵌岩围护内测斜管底部作为不动点是合理的，但一般情况下须采用“孔口控制、孔底自由”的计算方式，孔口位移值用光学仪器来测量；特殊情况如光学仪器测量困难或精度较低时，在测斜仪精度有充分保证、开挖深度较浅、测孔埋深较深的前提下，可采用“孔口控制、孔底自由”方式处理，将最近两次的计算结果比较，根据孔底位移值反推孔口位移量。,高风险岩溶隧道灾变机理及控制技术地基处理技术 绪论,程序数据处理 实例演示二,P03孔深35米,注：红色代表现场实际采用的计算模式,判读：说明在孔口控制、孔底归零计算模式下，最大值会明显减小，实例中在开挖20m时少报了18.9mm，尤其掩盖了孔底位移的事实，本例中孔底发生了3

17、5.3mm的位移量，如归零的话就不能发现围护墙“踢脚”的可能。,高风险岩溶隧道灾变机理及控制技术地基处理技术 绪论,1、先采用“孔口控制、孔底自由”的计算方式(孔口位移为“0”)，得到孔底有向基坑外13.8mm的位移量。,高风险岩溶隧道灾变机理及控制技术地基处理技术 绪论,2、根据孔底位移值反推孔口位移量(符号相反，数值相等)。,高风险岩溶隧道灾变机理及控制技术地基处理技术 绪论,2.5、特殊情况的处理(数据接点),原因：遇到测斜仪因更换、损坏、零部件替换等原因，造成数据衔接不上，此时可采取设置一个数据接点予以过渡。要求：接点数据的测定应及时，可以预计的情况(如滑轮、弹簧的更换)应在本次报告提

18、交后马上进行，完成后立刻测定接点数据，以避免实际工况的损失。,高风险岩溶隧道灾变机理及控制技术地基处理技术 绪论,2.5、特殊情况的处理(数据接点),P0300.dat,P03.29,P0329.dat,P03.01,P0301.dat,P03.29a,P03.29b,P03.30,P0330.dat,高风险岩溶隧道灾变机理及控制技术地基处理技术 绪论,2.7、一些有问题的测斜数据曲线实例,悬臂式围护的测斜数据,高风险岩溶隧道灾变机理及控制技术地基处理技术 绪论,一些有问题的测斜数据曲线实例,地墙围护、开挖深度10米,重力坝围护、开挖深度5米,高风险岩溶隧道灾变机理及控制技术地基处理技术 绪论

19、,一些有问题的测斜数据曲线实例,设置数据接点的处理曲线,五、测斜数据处理,去除接点后的实际曲线,高风险岩溶隧道灾变机理及控制技术地基处理技术 绪论,2.8、工程发生险情时测斜的特殊作用,采用复合土钉墙围护，开挖深度6米，实际深度约6.8米，14日下午测斜P07孔一天变化16.5mm，采用南京葛南测斜仪测试，旁边为昆山市重要的交通要道-同丰西路，马路下距离围护边线仅2米就有一条维系整个昆山市通讯的地下光缆。,五、测斜数据处理,高风险岩溶隧道灾变机理及控制技术地基处理技术 绪论,15日抢险当日对P07孔共计测试了7次各次变化速率如下：,五、测斜数据处理,优点：采集和处理速度快、受限条件少、精度高、

20、能反映整个剖面不同深度变化量。,高风险岩溶隧道灾变机理及控制技术地基处理技术 绪论,六、几点重要提示,水平位移要作为重点项目进行观测，并以此修正测斜曲线顶部位移(要与测斜管同点)；要相信测斜数据，测斜仪在仪器状况良好时反推孔口位移，精度在1-2mm以内是绝对有保证的；监测要与施工工况相结合，数据分析要与人工巡视相结合，发现施工与设计工况不符时，及时在监测意见提出合理建议；把握测点埋设的时间，注意测点的时效性、可靠性；测斜管应尽可能紧贴围护墙布置，密切注意围护墙端部的变形，孔底不应采用归零计算；,高风险岩溶隧道灾变机理及控制技术地基处理技术 绪论,测斜管测点被埋、被压在报告中予以注明，测点布置图

21、与实际布点相一致；应同等重视最大变形量和变形速率这两个指标；数据变化较大，有危险征兆时要及时签发报警备忘录(工程联系单)并签收；不利环境、恶劣天气的监测工作不能放松；需要重视的围护形式：采用钢板桩、厚度600的地墙、土钉墙、重力坝等围护的工程要特别小心，这种围护形式因为刚度小、整体性差、柔度大、施工质量得不到保证、开挖速度快或超挖、隔水性差、位移变形发展迅速等多方面原因，令人防不胜防；开挖前期掌握变形发展规律，监测频率要视变形发展而定。,六、几点重要提示,高风险岩溶隧道灾变机理及控制技术地基处理技术 绪论,2.2.2 分层沉降仪,用途特点：5515-1滑动式沉降仪是石英桡性伺服加速度计为敏感元

22、件的滑动式沉降仪，它是在5515滑动式测斜仪基础上开发研制的横向测量沉降的一种测量仪器。广泛用于铁路、公路工程等路基土体工程中的精密测量仪器。,产品名称：滑动式沉降仪,高风险岩溶隧道灾变机理及控制技术地基处理技术 绪论,一、仪器、设备简介1、分层沉降仪用途及原理 分层沉降仪是通过电感探测装置，根据电磁频率的变化来观测埋设在土体不同深度内的磁环的确切位置，再由其所在位置深度的变化计算出地层不同标高处的沉降变化情况。分层沉降仪可用来监测由开挖引起的周围深层土体的垂直位移（沉降或隆起）。,2、分层沉降测量系统 由三部分构成：第一部分为埋入地下的材料部分，由沉降导管、底盖和沉降磁环等组成；第二部分为地

23、面测试仪器一分层沉降仪，由测头、测量电缆、接收系统和绕线盘等组成；第三部分为管口水准测量，由水准仪、标尺、脚架、尺垫等组成。分层沉降仪作业指导书,2.2.2 分层沉降仪,高风险岩溶隧道灾变机理及控制技术地基处理技术 绪论,三、分层沉降标（磁环）的埋设 方法一：用钻机在预定孔位上钻孔，孔深由沉降管长度而定，孔径以能恰好放入磁环为佳。然后放入沉降管，沉降管连接时要用内接头或套接式螺纹，使外壳光滑，不影响磁环的上、下移动。在沉降管和孔壁间用膨润土球充填并捣实，至底部第一个磁环的标高再用专用工具将磁环套在沉降管外送至填充的粘土面上，施加一定压力，使磁环上的三个铁爪插入土中，然后再用膨润土球充填并捣实至

24、第二个磁环的标高，按上述方法安装第二个磁环，直至完成整个钻孔中的磁环埋设。,高风险岩溶隧道灾变机理及控制技术地基处理技术 绪论,三、分层沉降标（磁环）的埋设 方法二：在沉降管下孔前将磁环按设计距离安装在沉降管上，磁环之间可利用沉降管外接头(或定位环)进行隔离，成孔后将带磁环的沉降管插入孔内。磁环在接头处遇阻后被迫随沉降管送至设计标高。然后将沉降管向上拔起1m，这样可使磁环上、下各1m左右范围内移动时不受阻，然后用细砂在沉降管和孔壁之间进行填充至管口标高。,高风险岩溶隧道灾变机理及控制技术地基处理技术 绪论,四、监测技术1、测试方法 监测时应先用水准仪测出沉降管的管口高程，然后将分层沉降仪的探头

25、缓缓放入沉降管中。当接收仪发生蜂鸣或指针偏转最大时，就是磁环的位置。捕捉响第一声时测量电缆在管口处的深度尺寸，每个磁环有两次响声，两次响声间的间距十几厘米。这样由上向下地测量到孔底，这称为进程测读。当从该沉降管内收回测量电缆时，测头再次通过土层中的磁环，接收系统的蜂呜器会再次发出蜂鸣声。此时读出测量电缆在管口处的深度尺寸，如此测量到孔口，称为回程测读。磁环距管口深度取进、回程测读数平均数。,高风险岩溶隧道灾变机理及控制技术地基处理技术 绪论,2、测试数据处理 分层沉降标（磁环）位置应以绝对高程表示，计算式如下：式中：分层沉降标（磁环）绝对高程(m)；沉降管管口绝对高程(m)；分层沉降标（磁环）

26、距管口的距离(m)。,高风险岩溶隧道灾变机理及控制技术地基处理技术 绪论,本次垂直位移量：和累计垂直位移量：式中：第i次磁环绝对高程(m)；第i-1次磁环绝对高程(m)；磁环初始绝对高程(m)；本次垂直位移(mm)；累计垂直位移(mm)。分层沉降和坑底隆起计算表,高风险岩溶隧道灾变机理及控制技术地基处理技术 绪论,五、注意事项(1)深层土体垂直位移的初始值应在分层标埋设稳定后进行，一般不少于一周。每次监测分层沉降仪应进行进、回两次测试，两次测试误差值不大于l.0mm，对于同一个工程应固定监测仪器和人员，以保证监测精度。(2)管口要做好防护墩台或井盖，盖好盖子，防止沉降管损坏和杂物掉入管内。(3

27、)坑内回弹孔埋设时应避免因削弱承压水层以上隔水层厚度而引发承压水突涌的危险。,高风险岩溶隧道灾变机理及控制技术地基处理技术 绪论,2.3 地基土应力测试,一 土压力计,钢弦式（贴片式）土压力计,应变式土压力计,高风险岩溶隧道灾变机理及控制技术地基处理技术 绪论,适用于测量土石坝、防波堤、护岸、码头岸壁、高层建筑、桥墩、挡土墙、隧道、地铁、机场、公路、铁路、防渗墙结构等建筑基础与土体的压应力，是了解被测物体内部土压力变化量的有效监测设备；并可同步测量埋设点的温度。,TYJ-20型振弦式土压力计,高风险岩溶隧道灾变机理及控制技术地基处理技术 绪论,GYH系列单膜/双膜/分离式/土压力计,DYB系列

28、电阻应变式土压力计,高风险岩溶隧道灾变机理及控制技术地基处理技术 绪论,二、仪器、设备简介1、土压力计（盒）土压力盒有钢弦式、差动电阻式、电阻应变式等多种。土压力盒又有单膜和双膜两类，单膜一般用于测量界面土压力，并配有沥青压力囊。双膜式一般用于测量自由土体土压力。2、测试仪器、设备 频率仪。,高风险岩溶隧道灾变机理及控制技术地基处理技术 绪论,三、土压力计（盒）安装1、钻孔法钻孔法是通过钻孔和特制的安装架将土压力计埋入土体内。具体步骤如下：先将土压力盒固定在安装架内；钻孔到设计深度以上；放入带土压力盒的安装架，逐段连接安装架，土压力盒导线通过安装架引到地面。然后通过安装架将土压力盒送到设计标高

29、；回填封孔。,高风险岩溶隧道灾变机理及控制技术地基处理技术 绪论,三、土压力计（盒）安装2、挂布法 挂布法用于量测土体与围护结构间接触压力。具体步骤如下：先用帆布制作一幅挂布，在挂布上缝有安放土压力盒的布袋，布袋位置按设计深度确定；将挂布绑在钢筋笼外侧，并将带有压力囊的土压力盒放入布袋内，压力囊朝外，导线固定在挂布上引至围护结构顶部；放置土压力计的挂布随钢筋笼一起吊入槽（孔）内；混凝土浇筑时，挂布将受到流态混凝土侧向推力而与槽壁土体紧密接触。,高风险岩溶隧道灾变机理及控制技术地基处理技术 绪论,挂布法埋设,高风险岩溶隧道灾变机理及控制技术地基处理技术 绪论,四、监测技术1、测试方法用频率计测读

30、、记录土压力计频率。2、测试数据处理土压力计算式如下：式中 土压力（kPa）；标定系数（kPa/Hz2）；测试频率（Hz）；初始频率（Hz）。,高风险岩溶隧道灾变机理及控制技术地基处理技术 绪论,五、注意事项(1)土压力计应按测试量程选择，上限可取预计最大量程的1.5倍。(2)压力盒固定在安装架时，压力盒侧向的固定螺丝不能拧得太紧，以免造成压力盒内钢弦松弛。(3)压力盒沉放过程中，始终要跟踪监测土压力盒频率，看是否正常，如果频率有异常变化，要及时收回，检查导线是否受损。(4)压力盒沉放到位施压前，到检查压力盒是否垂直，压力盒面的方向是否与被测土压力的方向垂直。(5)采用挂布法安装时，由于土压力

31、盒挂在钢筋笼外侧，因此在钢笼下槽过程中，要格外小心压力囊经过导墙时受挤压、摩擦而破损漏油。挂布要尽可能兜住钢筋笼外侧，防止混凝土浇筑时水泥浆液流到挂布外侧裹住土压力盒。,高风险岩溶隧道灾变机理及控制技术地基处理技术 绪论,2.3.2 孔隙水压力计,振弦式孔隙水压力计具有二次密封性能，广泛适用于钻孔法安装，能长期埋设在水工建筑物或其他建筑物地基内，测量结构物地基内的孔隙(渗透)水压力。并可同步测量埋设点的温度,高风险岩溶隧道灾变机理及控制技术地基处理技术 绪论,KYJ-37型振弦式孔隙水压力计具有二次密封性能，广泛适用于填筑法施工安装，能长期埋设在水工建筑物或其他建筑物地基内，测量结构物地基内的

32、孔隙(渗透)水压力。并可同步测量埋设点的温度。,高风险岩溶隧道灾变机理及控制技术地基处理技术 绪论,一、基本内容主要用于堆载预压的施工速率控制、沉桩施工及基坑开挖等施工项目中。静态孔隙水压力监测相当于水位监测。潜水层的静态孔隙水压力测出的是孔隙水压力计上方的水头压力，可以通过换算计算出水位高度。微承压水和承压水层，孔隙水压力计可以测出水的压力。结合土压力监测，量测结果可应用于固结度计算及进行土体有效应力分析，作为土体稳定计算的依据。不同深度孔隙水压力监测可以为围护墙后水、土压力分算提供设计依据。,高风险岩溶隧道灾变机理及控制技术地基处理技术 绪论,二、仪器、设备简介1、孔隙水压力计种类 钢弦式

33、、水管式、电阻应变式、气压式等。工作原理 孔隙水压力计由两部分组成，第一部分为滤头，由透水石、开孔钢管组成，主要起隔断土压的作用；第二部分为传感部分，土孔隙中的有压水通过透水石汇集到承压腔，作用于承压膜片上，膜片中心产生扰曲引起钢弦应力发生变化，钢弦的自振频率随之发生变化。2、测试仪器、设备频率计。,高风险岩溶隧道灾变机理及控制技术地基处理技术 绪论,孔隙水压力计的率定报告,高风险岩溶隧道灾变机理及控制技术地基处理技术 绪论,三、孔隙水压力计安装1、安装前的准备将孔隙水压力计前端的透水石和开孔钢管卸下，放入盛水容器中热泡，以快速排除透水石中的气泡，然后浸泡透水石至饱和，安装前透水石应始终浸泡在

34、水中，严禁与空气接触。,高风险岩溶隧道灾变机理及控制技术地基处理技术 绪论,三、孔隙水压力计安装2、钻孔埋设 孔隙水压力计埋设是一项技术性很强的工作，各个环节都要认真仔细对待才可能取得最后的成功。方法一：一个钻孔埋设一个孔隙水压力计。具体步骤为钻孔到设计深度以上；放入孔隙水压力计，采用压入法至要求深度；回填1m以上膨润土泥球；封孔。,高风险岩溶隧道灾变机理及控制技术地基处理技术 绪论,三、孔隙水压力计安装2、钻孔埋设方法二：一孔内埋设多个孔隙水压力计时，压力计间隔不应小于1m，并作好各元件间的封闭隔离措施。埋设顺序为钻孔到设计深度；放入第一个孔隙水压力计，观测段内应回填透水填料，再用膨润土球隔

35、离；回填膨润土泥球至第二个孔隙水压力计位置以上0.5m；放入第二个孔隙水压力计至要求深度，回填透水填料；回填膨润土泥球，以此反复，直到最后一个；回填封孔。,高风险岩溶隧道灾变机理及控制技术地基处理技术 绪论,优缺点比较：方法一：该方法的优点是埋设质量容易控制，缺点是钻孔数量多，比较适合于能提供监测场地或对监测点平面要求不高的工程。方法二：此种方法的优点是钻孔数量少，比较适合于提供监测场地不大的工程，缺点是孔隙水压力计之间封孔难度很大，封孔质量直接影响孔隙水压力计埋设质量，成为孔隙水压力计埋设好坏的关键工序，封孔材料一般采用膨润土泥球。,高风险岩溶隧道灾变机理及控制技术地基处理技术 绪论,四、监

36、测技术1、测试方法 用频率计测读、记录孔隙水压力计频率即可。2、测试数据处理 计算公式：式中 孔隙水压力（kPa）；标定系数（kPa/Hz2）；测试频率（Hz）；初始频率（Hz）。3、计算实例 孔隙水压力计算表,高风险岩溶隧道灾变机理及控制技术地基处理技术 绪论,高风险岩溶隧道灾变机理及控制技术地基处理技术 绪论,五、注意事项（1）孔隙水压力计应按测试量程选择，上限可取静水压力与超孔隙水压力之和的1.2倍。（2）采用钻孔法施工时，原则上不得采用泥浆护壁工艺成孔。如因地质条件差不得不采用泥浆护壁时，在钻孔完成之后，需要清孔至泥浆全部清洗为止。然后在孔底填入净砂，将孔隙水压力计送至设计标高后，再在

37、周围回填约0.5m高的净砂作为滤层。（3）在地层的分界处附近埋设孔隙水压力计时应十分谨慎，滤层不得穿过隔水层，避免上下层水压力的贯通。（4）在安装孔隙水压力计过程中，始终要跟踪监测孔隙水压力计频率，看是否正常，如果频率有异常变化，要及时收回孔隙水压力计，检查导线是否受损。（5）孔隙水压力计埋设后应量测孔隙水压力初始值，且连续量测一周，取三次测定稳定值的平均值作为初始值。(6)当一孔内埋设多个孔隙水压力计时，压力计间隔不应小于1m，并作好各元件间的封闭隔离措施。,高风险岩溶隧道灾变机理及控制技术地基处理技术 绪论,载荷试验是在一定面积的承压板上（或桩顶上）向地基土（或桩）逐级施加荷载，并观测每级

38、荷载下地基土（或桩）的变形特征。其优点是对地基土基本不产生扰动。利用其成果确定地基（或桩）的承载力是可靠的，既可直接用于工程设计，也可用于检验施工效果，另外对于预估建筑物的沉降也很有效。载荷试验可分为地基载荷试验和单桩载荷试验。,2.4 载荷试验,高风险岩溶隧道灾变机理及控制技术地基处理技术 绪论,静载荷试验（堆载方式）,高风险岩溶隧道灾变机理及控制技术地基处理技术 绪论,复合地基载荷试验承压板、千斤顶及百分表,高风险岩溶隧道灾变机理及控制技术地基处理技术 绪论,手动油泵,高风险岩溶隧道灾变机理及控制技术地基处理技术 绪论,2.4.1 单桩竖向静载荷试验（Vertical Static Loa

39、d Test of Pile）一、试验开始时间 二、试验加载装置 三、试验加载方式 四、荷载分级 五、沉降测读及稳定标准 六、试验终止加载的条件 七、单桩竖向极限承载力的确定,高风险岩溶隧道灾变机理及控制技术地基处理技术 绪论,图2-1 堆载平台系统的设备布置,高风险岩溶隧道灾变机理及控制技术地基处理技术 绪论,图2-2 锚桩反力梁系统的设备布置,钢绞线,锚桩,基准梁,千斤顶,承压板,支墩,钢板,工字钢,锚具,反力梁,高风险岩溶隧道灾变机理及控制技术地基处理技术 绪论,桩基及地基静载荷试验,高风险岩溶隧道灾变机理及控制技术地基处理技术 绪论,高风险岩溶隧道灾变机理及控制技术地基处理技术 绪论,

40、高风险岩溶隧道灾变机理及控制技术地基处理技术 绪论,桩基静载荷试验,高风险岩溶隧道灾变机理及控制技术地基处理技术 绪论,桩基静载试验,高风险岩溶隧道灾变机理及控制技术地基处理技术 绪论,图2-4 地基静载试验的典型p-s曲线,高风险岩溶隧道灾变机理及控制技术地基处理技术 绪论,2.4.2 天然地基平板载荷试验（Plate Loading Test of Natural Ground）浅层平板载荷试验的目的是确定地基土层的层压板下应力主要影响范围内的承载力。浅层平板载荷试验只适用于地表浅层地基和地下水位以上的地层。一、试验设备(1)承压板；(2)加载装置；(3)沉降观测装置 二、试验方法 三、资

41、料整理 四、成果应用 五、影响试验精度的主要因素,高风险岩溶隧道灾变机理及控制技术地基处理技术 绪论,2.4.3 复合地基载荷试验(Static Load Test of Composite Ground)复合地基载荷试验用于测定承压板下应力主要影响范围内复合土层的承载力和变形参数。复合地基载荷试验包括:(1)单桩复合地基载荷试验(2)多桩复合地基载荷试验。,高风险岩溶隧道灾变机理及控制技术地基处理技术 绪论,一、试验要点（1）复合地基荷载试验的承压板应为刚性。单桩复合地基荷载试验的承压板可采用圆形或方形，面积为一根桩承担的处理面积；多桩复合地基荷载试验的承压板可用方形或矩形，其尺寸按实际桩数

42、所承担的处理面积确定。桩的中心(或形心)应与承压板的中心保持一致，并与荷载作用点相重合。,高风险岩溶隧道灾变机理及控制技术地基处理技术 绪论,（2）承压板高程宜接近基础底面设计高程。承压板底面下宜铺设与设计复合地基垫层相应的垫层，垫层厚度宜取50150mm，桩身强度高时宜取大值。垫层上宜设中砂或粗砂找平层。试验标高处的试坑长度和宽度，应不小于承压板尺寸的3倍。基准梁的支点应设在试坑之外。（3）加荷等级可分为812级，最大加载压力不宜小于设计要求压力值的2倍。（4）每加一级荷载前后均应测读承压板的沉降量一次，以后每半小时测读一次。当一小时内沉降量小于0.1 mm时，即可加下一级荷载。,高风险岩溶

43、隧道灾变机理及控制技术地基处理技术 绪论,（5）当出现下列现象之一时可终止试验：1）沉降急剧增大，土被挤出或承压板周围出现明显的隆起；2）承压板的累计沉降量已大于其宽度或直径的6%；3）当达不到极限荷载，而最大加载压力已大于设计要求压力值的2倍。（6）卸载级数可为加载级数的一半，等量卸载，每卸一级，间隔半小时，测读回弹量，待卸完全部荷载后间隔三小时测读总回弹量。,高风险岩溶隧道灾变机理及控制技术地基处理技术 绪论,二、复合地基承载力特征值的确定（1）当压力沉降曲线上能确定出极限荷载，而其值不小于对应比例界限的2倍时，可取比例界限作为复合地基承载力特征值；当其值小于对应比例界限的2倍时，可取极限

44、荷载的一半作为复合地基承载力特征值。,高风险岩溶隧道灾变机理及控制技术地基处理技术 绪论,（2）当压力沉降曲线是平缓的光滑曲线时，可按相对变形值确定复合地基承载力特征值：对于砂石桩、振冲桩或强夯置换墩：当以黏性土为主的地基，可取或等于0.015所对应的压力（为载荷试验承压板的沉降量；和分别为承压板宽度和直径，当其值大于2 m时，按2 m计算）；当以粉土或砂土为主的地基，可取或等于0.01所对应的压力。对土挤密桩、石灰桩或柱锤冲扩桩复合地基，可取或等于0.012所对应的压力。对灰土挤密桩复合地基，可取或等于0.008所对应的压力。,高风险岩溶隧道灾变机理及控制技术地基处理技术 绪论,对水泥粉煤灰

45、碎石桩或夯实水泥土桩复合地基，当以卵石、圆砾、密实粗中砂为主的地基，可取或等于0.008所对应的压力；当以黏性土、粉土为主的地基，可取或等于0.01所对应的压力。对水泥土搅拌桩或旋喷桩复合地基，可取或等于0.006所对应的压力。对有经验的地区，也可按当地经验确定相对变形值。按相对变形值确定的承载力特征值不应大于最大加载压力的一半。,高风险岩溶隧道灾变机理及控制技术地基处理技术 绪论,（3）复合地基载荷试验的试验点的数量不应少于3点，当满足其极差不超过平均值的30时，可取其平均值作为复合地基承载力特征值。,高风险岩溶隧道灾变机理及控制技术地基处理技术 绪论,静力触探试验（CPT）（cone pe

46、netration test）是用静力匀速将标准规格的圆锥形探头按一定的速率压入土（或其他介质）中，同时量测探头阻力，测定土（或其他介质）的力学特性。静力触探试验具有勘探和测试双重功能。在地基处理过程中，可用静力触探试验对灰土桩、石灰桩等桩体进行触探，由量测到的探头阻力来推求桩身强度，进而判断桩身质量。,2.5 静力触探试验,高风险岩溶隧道灾变机理及控制技术地基处理技术 绪论,一、静力触探的具体用途二、试验设备三、试验要点四、资料整理五、在石灰桩桩身质量检测中的应用,高风险岩溶隧道灾变机理及控制技术地基处理技术 绪论,静力触探头,静力触探十字板试验两用仪,高风险岩溶隧道灾变机理及控制技术地基处

47、理技术 绪论,法国PANDA-可变能量动力触探仪,高风险岩溶隧道灾变机理及控制技术地基处理技术 绪论,圆锥动力触探试验（DPT）（dynamic penetration test）是用一定质量的重锤，以一定高度的自由落距，将标准规格的圆锥形探头贯入土（或其他介质）中，根据打入土（或其他介质）中一定距离所需的锤击数，判定土（或其他介质）的力学特性。圆锥动力触探试验具有勘探和测试双重功能。,2.6 圆锥动力触探试验,高风险岩溶隧道灾变机理及控制技术地基处理技术 绪论,圆锥动力触探试验的类型可分为轻型、重型和超重型三种。锤重分别为10kg、63.5kg和120kg。轻型动力触探可应用于石灰桩的施工检测，即通过锤击数来判定石灰桩桩体的密实度。重型动力触探可应用于碎石桩的桩体密实度检验。,高风险岩溶隧道灾变机理及控制技术地基处理技术 绪论,思考题(Problems),（1）为什么说地基处理现场监测和质量检验是地基处理工程的重要环节？（2）试述地基处理现场监测与质量检验的目的、内容与方法以及应注意的问题。（3）简述单桩竖向静载荷试验、天然地基载荷试验和复合地基载荷试验的试验方法及承载力确定方法。（4）了解静力触探和动力触探在地基处理工程监测中的应用。,