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1、岩土工程测试技术岩土工程测试技术1 绪论绪论1.1 岩土工程测试的意义和内容岩土工程测试的意义和内容1.2岩土工程测试技术发展现状岩土工程测试技术发展现状本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。1.1 岩土工程测试的意义和内容岩土工程测试的意义和内容1.1.1 岩土工程测试的意义岩土工程测试的意义 岩岩土土工工程程测测试试就就是是对对岩岩土土体体的的工工程程性性质质进进行行观观测测和和度度量量，得得到到岩岩土体的各种物理力学指标的试验工作。土体的各种物理力学指标的试验工
2、作。（1）岩岩土土工工程程测测试试技技术术不不仅仅在在岩岩土土工工程程建建设设实实践践中中十十分分重重要要，而而且且在在岩岩土土工工程程理理论论的的形形成成和和发发展展过过程程中中也也起起着着决决定定性性的的作作用用，测测试试处处于于基基础础地地位位。理理论论分分析析、室室内内外外测测试试和和工工程程实实践践是是岩岩土土工工程程分分析析三三个个重要的方面。理论分析指导工程实践，而测试又是理论分析的基础。重要的方面。理论分析指导工程实践，而测试又是理论分析的基础。（2）岩土工程测试技术是保证岩土工程设计的合理性的重要手段。）岩土工程测试技术是保证岩土工程设计的合理性的重要手段。（3）岩岩土土工工
3、程程测测试试技技术术是是大大型型岩岩土土工工程程信信息息化化施施工工的的保保障障，现现场场测测试已经成为岩土工程施工不可分割的重要组成部分。试已经成为岩土工程施工不可分割的重要组成部分。（4）岩岩土土工工程程测测试试技技术术是是保保证证大大型型重重要要岩岩土土工工程程长长期期安安全全运运行行的的重重要手段。要手段。本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。1.1.2 岩土工程测试的内容岩土工程测试的内容1.1.2.1室内试验技术室内试验技术 室室内内试试验验主主要要有有土
4、土的的物物理理力力学学指指标标室室内内测测试试试试验验、岩岩石石的的物物理理力力学学指指标标室室内内测测试试试试验验、利利用用相相似似材材料料完完成成的的岩岩土土工工程程模模型试验和采用型试验和采用数值方法数值方法完成的数值仿真试验。完成的数值仿真试验。（1）土土的的室室内内实实验验在在土土力力学学和和土土动动力力学学中中进进行行讲讲解解，主主要要试试验验有有：土土的的含含水水率率试试验验、土土的的密密度度试试验验、土土粒粒比比重重试试验验、土土的的颗颗粒粒分分析析试试验验、土土的的界界限限含含水水率率试试验验、砂砂的的相相对对密密度度试试验验、击击实实试试验验、承承载载比比试试验验、回回弹弹
5、模模量量试试验验、渗渗透透试试验验、固固结结试试验验、黄黄土土湿湿陷陷试试验验、三三轴轴压压缩缩试试验验、无无侧侧限限抗抗压压强强度度试试验验、直直接接剪剪切切试试验验、反反复复直直剪剪强强度度试试验验、土土的的动动力力特特性性试试验验、自自由由膨膨胀胀率率试试验验、膨膨胀胀率率试试验验、膨膨胀胀力力试试验验、收收缩缩试试验验、冻冻土土密密度度试试验验、冻冻土土温温度度试试验验、未未冻冻含含水水率率试试验验、冻冻土土导导热热系系数数试试验、冻胀量试验和冻土融化压缩试验。验、冻胀量试验和冻土融化压缩试验。本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统
6、计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。（2）岩石的室内实验在）岩石的室内实验在岩石力学岩石力学中进行讲解，主要试验有：含水率中进行讲解，主要试验有：含水率实验、实验、颗粒密度实验、块体密度实验、吸水性实验、渗透性实验、膨胀性实颗粒密度实验、块体密度实验、吸水性实验、渗透性实验、膨胀性实验、耐崩解性实验、冻融实验、岩石断裂韧度测试实验、单轴压缩强度和变验、耐崩解性实验、冻融实验、岩石断裂韧度测试实验、单轴压缩强度和变形实验、三轴压缩强度和变形实验、抗拉强度实验、形实验、三轴压缩强度和变形实验、抗拉强度实验、直剪强度实验、点荷载直剪强度实验、点荷载强度实验。强度
7、实验。（3）相似材料模型试验主要在）相似材料模型试验主要在模型试验模型试验中进行讲解。该试验采用相中进行讲解。该试验采用相似理论，用与岩土工程原型力学性质相似的材料按照几何常数缩制成室内模似理论，用与岩土工程原型力学性质相似的材料按照几何常数缩制成室内模型，在模型上模拟各种加载和开挖过程，研究岩土工程的变形和破坏等力学型，在模型上模拟各种加载和开挖过程，研究岩土工程的变形和破坏等力学现象。模型试验种类繁多，主要试验有：岩土工程开挖施工过程围岩破坏规现象。模型试验种类繁多，主要试验有：岩土工程开挖施工过程围岩破坏规律试验、岩土工程加固机理研究、地下工程开挖引起的地表损害规律研究、律试验、岩土工程
8、加固机理研究、地下工程开挖引起的地表损害规律研究、岩爆机理研究、地下洞室群支护设计优化分析、离心模型试验、光弹模型试岩爆机理研究、地下洞室群支护设计优化分析、离心模型试验、光弹模型试验等。验等。(4)数值仿真试验主要在数值仿真试验主要在有限单元法有限单元法等课程中进行讲解。数值仿真试等课程中进行讲解。数值仿真试验利用计算机进行岩土工程问题的研究验利用计算机进行岩土工程问题的研究,具有可以模拟大型岩土工程、模拟复具有可以模拟大型岩土工程、模拟复杂边界条件、成本低、精度高等特点。岩土工程数值仿真试验主要的数值方杂边界条件、成本低、精度高等特点。岩土工程数值仿真试验主要的数值方法有：有限元法、离散元
9、法、有限差分法、不连续变形法、颗粒流法、流形法有：有限元法、离散元法、有限差分法、不连续变形法、颗粒流法、流形单元法、无单元法等单元法、无单元法等 本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。1.1.2.2原位测试试验技术原位测试试验技术 在在原原位位测测试试方方面面，地地基基中中的的位位移移场场、应应力力场场测测试试，地地下下结结构构表表面面的的土土压压力力测测试试，地地基基土土的的强强度度特特性性及及变变形形特特性性测测试试等等方方面面是是研研究究的的重重点点。原位测试
10、技术可以分为土体的原位测试试验和岩体的原位测试试验两类。原位测试技术可以分为土体的原位测试试验和岩体的原位测试试验两类。（1）土土体体的的原原位位测测试试试试验验在在基基础础工工程程中中讲讲解解。主主要要有有：静静载载荷荷试试验验、静静力力触触探探试试验验、标标准准贯贯入入试试验验、轻轻便便触触探探试试验验、十十字字板板剪剪切切试试验验、现现场场直直剪剪试试验验、地地基基土土动动力力特特性性原原位位测测试试试试验验、场场地地土土波波速速测测试试、场场地地地地微微震震观观测测、循循环环荷荷载载板板试试验验、地地基基土土刚刚度度系系数数测测试试、振振动动衰衰减减测测试试、旁压试验、扁铲侧胀试验等。
11、旁压试验、扁铲侧胀试验等。（2）岩岩体体的的原原位位测测试试试试验验在在岩岩体体力力学学中中讲讲解解。主主要要有有：地地应应力力测测试、弹性波测试、回弹试验、岩体变形试验、岩体强度试验等。试、弹性波测试、回弹试验、岩体变形试验、岩体强度试验等。本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。1.1.2.3 现场监测技术现场监测技术 现现场场监监测测技技术术在在水水电电工工程程大大型型地地下下厂厂房房群群、城城市市地地铁铁建建设设中中的的车车站站及及区区间间隧隧道道、大大型型城城
12、市市地地下下空空间间、复复杂杂条条件件下下矿矿山山巷巷道道、大大断断面面隧隧道道、高高陡陡边边坡坡加加固固等等工工程程施施工工中中，由由于于信信息息法施工的普及，现场监测成为保证上述工程安全施工的重要手段。法施工的普及，现场监测成为保证上述工程安全施工的重要手段。（1）岩土工程现场监测涉及的领域众多）岩土工程现场监测涉及的领域众多（2）岩土工程现场监测的分类）岩土工程现场监测的分类 按开展监测的时间：施工期监测和运营期监测。按开展监测的时间：施工期监测和运营期监测。按按监监测测的的建建筑筑物物类类型型：大大坝坝监监测测、地地下下洞洞室室监监测测、隧隧道道监监测测、地地铁铁监监测测、基基坑坑监监
13、测测、边坡监测、支档结构监测等。边坡监测、支档结构监测等。按影响因素：对人类工程活动进行的监测、自然地质灾害监测，如滑坡、崩塌等。按影响因素：对人类工程活动进行的监测、自然地质灾害监测，如滑坡、崩塌等。按按监监测测物物理理量量的的类类型型：变变形形监监测测、应应力力（压压力力）应应变变监监测测、渗渗流流监监测测、温温度度监监测测和和动动态监测等。态监测等。按按监监测测变变量量：原原因因量量和和效效应应量量监监测测。原原因因量量即即环环境境参参量量，由由于于它它们们的的变变化化引引起起建建筑筑物物性态的变化；效应量是建筑物对原因量变化而产生的响应。性态的变化；效应量是建筑物对原因量变化而产生的响
14、应。本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。1.2岩土工程测试技术发展现状岩土工程测试技术发展现状1.2.1 发展现状发展现状 （1）新的测试设备不断出现，如采用全站仪进行表面）新的测试设备不断出现，如采用全站仪进行表面水平位移观测，梁式倾斜仪进行深层侧向位移观测，采用磁水平位移观测，梁式倾斜仪进行深层侧向位移观测，采用磁环式沉降仪进行分层沉降观测。环式沉降仪进行分层沉降观测。（2）大型工程的自动监测系统不断出现，如软基加固、）大型工程的自动监测系统不断出现，如软基加固
15、、公路路基、基坑支护等工程现场监测很多采用了先进的实时公路路基、基坑支护等工程现场监测很多采用了先进的实时自动化监测自动化监测 （3）一系列新兴技术用于岩土工程测试中，如光纤维传）一系列新兴技术用于岩土工程测试中，如光纤维传感技术在岩土工程现场监测感技术在岩土工程现场监测。本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。（4）监监测测数数据据的的分分析析和和反反馈馈技技术术提提高高迅迅速速。先先进进的的三三维维地地质质建建模模软软件件、数数据据库库系系统统，数数据据挖挖掘掘和和
16、专专家家系系统统等等都都在在逐步应用。逐步应用。（5）国国内内很很多多地地方方对对实实行行“第第三三方方监监测测”进进行行了了探探索索和和实实践践，实实施施城城市市地地下下工工程程施施工工“第第三三方方监监测测”是是保保证证施施工工安安全全和和工工程程质质量量十十分分重重要要的的举举措措，有有效效地地避避免免了了施施工工过过程程中中可能发生的事故。可能发生的事故。（6）对对于于大大型型重重要要的的岩岩土土工工程程，监监测测不不仅仅在在施施工工过过程程中中开开展展，而而且且在在运运营营过过程程中中也也要要进进行行，岩岩土土工工程程的的运运营营期期间间的的长长期期健健康康监监测测系系统统的的建建立
17、立研研究究已已经经发发展展为为岩岩土土工工程程领领域域的的重要课题之一。重要课题之一。本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。1.2.2 发展趋势发展趋势 （1）国国产产的的岩岩土土工工程程现现场场监监测测仪仪器器的的信信息息化化程程度度较较低低，急急需需对对先先进进的的国国外外监监测测仪仪器器进进行行消消化化吸吸收收，提提高高国国产产化化率率，减减低监测仪器的成本。低监测仪器的成本。（2）发发展展岩岩土土工工程程施施工工自自动动监监测测系系统统，提提高高监监测测的的可可靠靠性性，同时应降低自动监测系统的造价，便于广泛使用。同时应降低自动监测系统的造价，便于广泛使用。（3）研制施工期监测信息预测预报系统软件。）研制施工期监测信息预测预报系统软件。（4）积积极极发发展展第第三三方方监监测测，全全面面提提高高地地下下工工程程安安全全施施工工的的水平。水平。