岩土工程测试与监测技术课后思考题答案.docx

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岩土工程测试与监测技术课后思考题答案

Revisedat2pmonDecember25,2020.

岩土工程测试与监测技术课后思考题答案

第一章绪论

1、论述岩土工程测试和监测的主要内容及其重要性？

答：

（1）、岩土工程测试技术一般分为室内试验技术，原位实验技术和现场监测技术等几个个方面。

在原位测试方面，地基中的位移场、应力场测试，地下结构表面的土压力测试，地基土的强度特性及变形特性测试等方面将会成为研究的重点，随着总体测试技术的进步，这些传统的难点将会取得突破性进展。

（2）、a.、不论设计理论与方法如何先进、合理，如果测试技术落后，则设计计算所依据的岩土参数无法准确测求，不仅岩土工程设计的先进性无法体现，而且岩土工程的质量与精度也难以保证。

所以，测试技术是从根本上保证岩土工程设计的精确性、代表性以及经济合理性的重要手段。

b.测试工作是岩土工程中必须进行的关键步骤，它不仅是学科理论研究与发展的基础，而且也为岩土工程实际所必需。

c.监测与检测可以保证工程的施工质量和安全，提高工程效益。

在岩土工程服务于工程建设的全过程中，现场监测与检测是一个重要的环节，可以使工程师们对上部结构与下部岩土地基共同作用的性状及施工和建筑物运营过程的认识在理论和实践上更加完善。

依据监测结果，利用反演分析的方法，求出能使理论分析与实测基本一致的工程参数。

岩土工程测试包括室内土工试验、岩体力学实验、原位测试、原型实验和现场监测等，在整个岩土工程中占有特殊而重要的作用。

第二章测试技术基础知识

1、简述传感器的定义与组成。

答：

传感器是指能感受规定的物理量，并按一定规律转换成可用输入信号的器件或装置。

传感器通常由：

敏感元件、转换元件、测试电路三部分组成。

2、传感器的静态特性的主要技术参数指标有哪些?

答：

主要有：

灵敏度、线性度（直线度）、回程误差（迟滞性）。

3、钢弦式传感器的工作原理是什么？

答：

工作原理：

是由敏感元件（一种金属丝弦）与传感器受力部件连接固定，利用钢弦的自振频率与钢弦所受到的外加张力关系式测得各种物理量。

4、什么是金属的电阻应变效应怎样利用这种效应制成应变片

答：

金属导体在外力作用下发生机械变形时，其电阻值随着它所受机械变形（伸长或缩短）的变化而发生变化的现象，称为金属的电阻应变效应。

5、如何进行传感器的标定传感器的标定步骤有哪些

答：

标定的方法：

利用标准设备产生已知“标准”输入量，或用标准传感器检测输入量的标准值，输入待标定的传感器，并将传感器的输出量与输入标准量相比较，获得校准数据和输入输出曲线、动态响应曲线等，由此分析计算而得到被标传感器的技术性能参数。

标定步骤：

（1）、将传感器测量范围分为若干等间距点；

（2）、根据传感器量程分点情况，输入量由小到大逐渐变化，并记录各输入输出值；（3）、将输入值由小到大逐点减少下来，同时记录下与各输入值相对应的输出值；（4）、重复上述两步，对传感器进行正反行程多次重复测量，将得到的测量数据用表格列出或绘制曲线；（5）、进行测量数据处理，根据处理结果确定传感器的静态特性指标。

6、如何选择监测仪器和元件？

答：

监测仪器和元件的选择应考虑以下四个方面：

（1）、仪器技术想性能的要求（仪器的可靠性、使用寿命、坚固性和可维护性、精度、灵敏度和量程）；

（2）、仪器埋设条件的要求；（3）、仪器测读方式的要求；（4）、仪器选择的经济性要求。

第三章岩土的原位测试技术

1、静力载荷试验有哪几种类型？

并说明各自的使用对象。

答：

有：

常规法静力载荷试验、螺旋板静力载荷试验两种类型。

前者的使用对象是拟建建筑场地开挖至预计基础埋置深度的整平坑底；后者是施工之前的地面。

2、静力荷载试验典型的压力—沉降曲线可以分为哪几个阶段各有什么特征与土体的应力应变状态有什么联系

答：

（1）、可分为：

第一阶段（压密阶段）、第二阶段（局部剪切阶段）、第三阶段（整体破坏阶段）。

（2）、第一阶段的特征是：

从P—S曲线的原点到比例界限荷载Po，P—S曲线呈直线关系；第二阶段：

从比例界限荷载Po到极限荷载Pu，P—S曲线转为曲线关系；第三阶段：

极限荷载Pu以后，该阶段即使荷载不增加，承压板仍不断下降；

（3）、第一阶段：

这一阶段中任意点处的剪应力小于土的抗剪强度；第二阶段：

这一阶段除土的压密外，在承压板周围的小范围土体中，剪应力已达到或超过了土的抗剪强度；第三阶段：

滑动土体中各点的剪应力达到或超过土体的抗剪强度。

3、根据静力载荷试验成果确定地基的承载力的主要方法有哪几种？

答：

（1）、强度控制法；

（2）、相对沉降量控制法。

4、为什么会出现原始P—S曲线的直线段不通过原点的情况？

在资料整理过程中如何进行修正？

答：

因为有时由于受承压板与土之间不够密合、地基土的前期固结压力及开挖试坑引起地基土的回弹变形等因素的影响。

5、静力触探的目的和原理是什么？

答：

原理就是用准静力（相对而言，没有或很少冲击荷载）将一个内部装有传感器的触探头以匀速压入土中，由于地层中各种土的软硬不同，探头所受的阻力自然也不一样，传感器将这种大小不同的通过电信号输入到记录仪表中记录下来，再通过贯入阻力与土的特征之间的定性关系和统计相关关系，来实现取得土层剖面、提供浅基承载力、选择桩端持力层和预估单桩承载力等。

目的：

取得土层剖面、提供浅基承载力、选择桩端持力层和预估单桩承载力等。

6、静力触探的适用条件是什么？

答：

静力触探主要适用于粘性土、粉性土、。

就各类水利工程、工业与民用建筑工程、公路桥梁工程而言，静力触探适用于地面以下50m内的各种，特别是对于地层情况变化较大的复杂场地及不易取得原状土的饱和砂土和高灵敏度的地层的勘察，更适合采用静力触探进行勘察。

7、静力触探成果主要应用在哪几方面？

答：

（1）、划分土类；

（2）、确定地基土的承载力；（3）、确定砂土的密实度；（4）、确定砂土的内摩擦角；（5）、确定黏性土的状态；（6）、估算单桩承载力。

8、什么是圆锥动力触探？

答：

利用一定质量的落锤，以一定高度的自由落距将标准规格的圆锥形探头打入土层中，根据探头贯入的难易程度（可用贯入度、锤击数或探头单位面积动贯入阻力来表示）判定土层性质。

9、圆锥动力触探的试验成果的影响因素有哪些？

答：

（1）、设备因素（穿心锤的形状和质量；探头的形状和大小；触探杆的截面尺寸、长度和质量；导向锤座的构造及尺寸；所用材料的材型及性能）；

（2）、人为因素（落锤的高度、锤击的速度和操作方法；读数量测方法和精度；触探孔的垂直程度、探杆的偏斜度；钻孔的护壁、清孔）；（3）、其他因素（土的性质；触探深度；地下水）。

10、为什么圆锥动力触探试验指标锤击数可以反映地基土的力学性能？

答：

由公式（3-40），对于同一种设备，Q、H、A、h为常数，当

一定时，探头的单位贯入阻力与锤击数N成正比关系，即N的大小反映动贯入阻力的大小，它与土层的种类、紧密程度、力学性质等密切相关，故锤击数可以反映地基土的力学性能。

11、圆锥动力触探分为哪几种类型？

答：

分为：

轻型圆锥动力触探、重型圆锥动力触探、超重型圆锥动力触探。

12、什么是标准贯入试验标准贯入试验的目的和原理是什么

答：

定义：

在土层钻孔中，利用重63.5kg的锤击贯入器，根据每贯入30cm所需锤击数来判断土的性质，估算土层强度的一种动力触探试验。

目的：

用测得的标准贯入击数N判断砂土的密实度，粘性土和粉土的稠度。

原理：

利用一定的落锤能量将标准规格的贯入器贯入土中，根据打入土中30cm的锤击数（N）来判别土的工程性质的一种现场测试方法。

13、标准贯入试验成果在工程上有哪些应用？

答：

（1）、确定砂土的密度；

（2）、确定黏性土、砂土的抗剪强度和变形参数；（3）、估算波速值；（4）、确定黏性土、粉土和砂土的承载力；（5）、选择桩尖持力层；（6）、判别砂土、粉土的液化。

14、什么是十字板剪切试验？

说明试验目的及其适用条件。

答：

定义：

是一种用十字板测定软粘性土抗剪强度的原位试验。

目的：

测定土体抵抗扭损的最大扭矩，以计算土的不排水抗剪强度。

适用条件：

饱和软黏性土层，但若土层含有砂层、烁石、贝壳、树根及其他未分解有机质时不宜采用。

测试深度一般在30m以内，目前陆上最大测试深度已超过50m。

15、简述十字板剪切试验成果的影响因素。

答：

（1）、十字板头规格；

（2）、剪应力的分布；（3）、土的各向异性；（4）、十字板剪切速率。

16、十字板剪切试验能获得土体的哪些物理力学性质参数？

答：

不排水抗剪强度峰值Cu（kPa）、残余值c’u（kPa）。

17、扁铲侧胀试验的工作原理是什么？

答：

使用静力均匀将扁铲探头压入土中，通过气电管路给地表测控箱传输气压和电信号，气压通过气源提供。

18、为什么要在试验前和试验后，对扁铲测头进行标定？

答：

19、简述对利用扁铲侧胀试验确定地基承载能力的认识。

20、简述现场剪切试验的方法种类和试验目的。

答：

分为：

现场直剪试验、现场三轴试验。

目的：

测定岩土体抗剪强度参数及应力应变关系。

第四章地基加固的检验和检测

1、对已选定的地基处理方法，如何验证其设计参数和处理效果的可靠性和适宜性？

2、简述各种现场测试方法的适用范围。

3、换填垫层法中，每一垫层的施工质量如何检测？

4、复合地基载荷试验中止试验的条件有哪些？

5、对垫层承载力除现场载荷试验确定外，应如何取值？

6、如何测定复合地基的承载力和变形模数？

7、真空预压加固软黏土地基的监测内容有哪些？

8、强夯加固后检测的时间要求是什么强夯试验现场测试的内容有哪些

9、

10、水泥土搅拌桩施工期质量检验的内容有哪些？

10、简述CFG桩加固效果的检测内容和要求。

11、高压喷射注浆加固效果的检测内容有哪些如何检测

12、如何进行土钉、锚杆加固效果的检测？

第五章桩基础的测试与检验

1、单桩竖向抗压试验试桩应满足哪些要求？

答：

（1）、试桩的成桩工艺和质量控制标准应与工程桩一致；

（2）、混凝土桩应凿掉桩顶部的破碎层和软弱混凝土，桩头顶部应平整，桩头中轴线与桩身上部的中轴线应重合；（3）、桩头主筋应全部直通至桩顶混凝土保护层之下，各主筋应在同一高度上；（4）、距桩顶一倍桩径范围内，宜用厚度为3~5mm的钢板围裹或距桩顶倍桩径范围内设置箍筋，间距不宜大于100mm。

桩顶应设置钢筋网片2~3层，间距60~100mm；（5）、桩头混凝土强度等级宜比桩身混凝土提高1~2级，且不得低于C30；（6）、对于预制桩，如果桩头出现破损，其顶部要在外加封闭箍后浇捣高强细石混凝土予以加强；（7）、开始试验时间：

预制桩在砂土中沉桩7天后；黏性土中不得少于15天；灌注桩应在桩身混凝土达到设计强度后方可进行；（8）、在试桩间歇期内，试桩区周围30m范围内尽量不要产生能造成桩间土中孔隙水压力上升的干扰，如打桩等。

2、单桩竖向抗压试验静载荷试验时试桩的加载量应满足哪些要求？

答：

（1）、对于以桩身承载力控制极限承载力的工程桩试验，加荷至设计承载力的~倍；

（2）、对于嵌岩桩，当桩身沉降量很小时，最大加载量不应小于设计承载力的2倍；（3）、当以堆载为反力时，堆载重量不应小于试桩预估极限承载力的倍。

3、简述单桩竖向抗压试验终止条件。

答：

当试桩过程出现下列条件之一时，可终止加荷：

（1）、某级荷载作用下，桩顶沉降量大于前一级荷载作用下沉降量的5倍；

（2）、某级荷载作用下，桩顶沉降量大于前一级荷载作用下沉降量的2倍，且经过24h尚未达到相对稳定标准；（3）、已达到设计要求的最大加载量；（4）、当工程桩作锚桩时，锚桩上拔量已达到允许值；（5）、当荷载---沉降曲线呈缓变型时，可加载至桩顶总沉降量60~80mm；在特殊情况下，可根据具体要求加载至桩顶累计沉降量超过80mm。

4、单桩竖向抗压极限承载力如何确定？

答：

（1）、根据沉降随荷载变化的特征确定：

对于陡降型Qs曲线，取其发生明显陡降的起始点对应的荷载值；

（2）、根据沉降随时间变化的特征确定：

取S-lgt曲线尾部出现明显向下弯曲的前一级荷载值；（3）、某级荷载作用下，桩顶沉降量大于前一级荷载作用下沉降的2倍，且经24h尚未达到相对稳定标准，取前一级荷载值；（4）根据沉降量确定：

对于缓变型Qs曲线，可取s＝40mm对应的荷载值；当桩大于40m时，宜考虑桩身弹性压缩量；对于直径大于或等于800mm的桩，可取s＝（D为桩端直径）对应的荷载值；（5）、当上述四条判定桩的竖向抗压承载力未达到极限时，桩的竖向抗压极限承载力应取最大试验荷载值。

5、简述单桩竖向抗拔试验终止条件。

答：

当出现下列情况之一时，可终止加载：

（1）、按钢筋抗拉强度控制，桩顶上拔荷载达到钢筋强度标准值的倍；

（2）、在某级荷载作用下，桩顶上拔量大于前一级上拔荷载作用下的上拔量5倍；（3）、按桩顶上拔量控制，当累计桩顶上拔量超过100mm时；（4）、对于验收抽样检测的工程桩，达到设计要求的最大上拔荷载值。

6、单桩竖向抗拔极限承载力如何确定？

答：

（1）根据上拔量随荷载变化的特征确定：

对陡变型U—δ?

曲线，取陡升起始点对应的荷载值；

（2）根据上拔量随时间变化的特征确定：

取δ—lgt曲线斜率明显变陡或曲线尾部明显弯曲的前一级荷载值；（3）当在某级荷载下抗拔钢筋断裂时，取其前一级荷载值。

7、简述单桩水平静载荷试验的要求。

答：

8、简述单桩水平极限载荷的确定方法。

答：

单桩水平极限载荷可根据下列方法综合确定：

（1）、取H—t—X曲线陡降的前一级荷载为极限荷载Hu；

（2）、取H--

X/

H曲线第二直线段的终点所对应的荷载为极限荷载Hu；（3）、取桩身折断或受拉钢筋屈服时的前一级荷载为极限荷载Hu；（4）、当试验项目对加载方法或桩顶位移有特殊要求时，可根据相应的方法确定水平极限荷载Hu。

9、简述基桩低应变动测常用的方法及原理。

答：

反射波法、机械阻抗法、动力参数法等。

原理：

通过对桩顶施加激振能量，引起桩身及周围土体的微幅振动，同时用仪表量测和记录桩顶的振动速度和加速度，利用波动理论或机械阻抗理论对记录结果加以分析。

10、简述基桩高应变动测常数的方法及原理。

答：

锤击贯入法、波动方程法等。

原理：

利用外力使桩身产生较大的位移，进而可以对桩身的质量和其承载能力进行判断。

11、简述Osterberg试桩法和动静试桩法。

答：

第六章基坑工程监测

1、简述基坑监测的目的和主要内容。

答：

目的：

（1）、确保支护结构的稳定和安全，确保基坑周围建筑物、构筑物、道路及地下管线等的安全与使用正常；

（2）、指导基坑工程的施工；（3）、验证基坑设计方法，完整基坑设计理论。

主要内容：

分为两大部分：

围护结构监测（围护桩墙、支撑、围梁和围、立柱、地下水位等）；周围环境监测（道路、地下管线、临近建筑物、地下水位等）。

2、沉降监测基准点设置的基本要求和建筑物沉降监测点布设的一般原则是什么？

答：

基本要求：

基准点设置以保证其稳定可靠为原则，在监测基坑的四周适当的位置，必须埋设3个沉降监测基准点，必须设置在基坑开挖影响范围之外，基准点应埋设在基岩或原状土层上，亦可设置在沉降稳定的建筑物或构筑物基础上。

原则：

（1）、参照设计图纸；

（2）、建筑物的四角极大转角处；（3）、高低层建筑物、纵横墙的交接处两侧；（4）、建筑物沉降缝两侧、基础埋深相差悬殊处。

3、地表水平位移监测的常用方法有哪些？

答：

视准线法、小角度法、前方交会法、三角测量法等。

4、简述测斜仪量测土体深层水平位移的基本原理。

答：

将测斜管划分成若干段，由测斜仪测量不同测段上测头轴线与铅垂线之间的倾角

，进而计算各测段位置的水平位移。

5、简述测斜管埋设方法及埋设时应注意的问题。

答：

测斜管的埋设方法有两种：

一种是绑扎预埋式，主要用于桩墙体深层绕曲监测，埋设时将斜侧管在现场组装后绑扎固定在桩墙钢筋笼上，随钢筋笼一起下到孔槽内，并将其浇筑在混凝土中，随结构的加高同时接长测斜管；另一种是钻孔后埋设，首先在土层中预钻孔，孔径略大于所选用测斜管的外径，然后将测斜管封好底盖逐节放入钻孔内，并同时在测斜管内注满清水，直到放到预定的标高为止。

注意的问题：

采用绑扎预埋式，在浇筑之前应封好管底底盖，并在测斜管内注满倾水，以防止测斜管在浇筑混凝土时浮起和水泥浆渗入管内。

采用钻孔后埋设时，应注意

（1）、首先用钻探工具形成合适口径的孔，然后将测斜管放入孔内。

测斜管连接部分应防止污泥进入，测斜管与钻孔壁之间用砂充填密实；

（2）、测斜管连接采用连接管，为了避免测斜管的纵向旋转，采用凹凸式插入法，在管节连接时必须将上、下管节的滑槽严格对准，并用自攻螺钉固定使纵向的扭曲减小到最小程度。

6、简述钢弦土压力计工作原理及埋设方法。

答：

原理：

埋设方法：

钻孔埋设法、压入埋设法。

7、监测警戒值的确定原则是什么？

答：

（1）、满足设计计算的要求，不可超出设计值，通常是以支护结构内力控制；

（2）、满足现行的相关规定、规程的要求，通常是以位移或变形控制；（3）、满足保护对象的要求；（4）、在保证工程和环境安全的前提下，综合考虑工程质量、施工进度、技术措施和经济等因素。

8、基坑监测报告应包括哪些主要内容？

答：

（1）、工程概况；

（2）、监测项目、监测点的平面和剖面布置图；（3）、仪器设备和监测方法；（4）、监测数据处理方法和监测成果汇总表和监测曲线；（5）、监测成果的评价。

第七章地下工程的监测和监控

1、为什么要进行地下工程监控？

答：

为了掌握围岩稳定与支护受力、变形的动态或信息，并以此判断设计、施工的安全与经济，具体有：

（1）、提供监控设计的依据和信息；

（2）、指导施工，预报险情；（3）、作为工程运营时的监视手段；（4）、用作理论研究及校核理论，并为工程类比提供依据；（5）、为地下工程设计与施工积累资料。

2、隧道现场监控量测的内容主要有哪些？

答：

地质和支护状况观察、周边位移、拱顶下沉、锚杆或锚索内力及抗拔力、地表下沉、围岩体内位移（洞内设点）、围岩体内位移（地表设点）、围岩压力及两层支护间压力、钢支撑内力及外力、支护、衬砌内应力、地表应力及裂缝量测、围岩弹性波测试。

3、何谓围岩如何测试围岩应力

4、

答：

由于洞室的开挖，改变了部分岩体的原岩应力状态，而把岩体中原岩应力改变的范围称为围岩。

围岩应力的测试方法较多，有电测类型的，也有机械测试类型的。

依据工程的具体情况和对量测信息的要求与设备、仪器条件等，决定所采用的量测手段的类型。

5、何谓接触应力如何量测接触应力

6、

答：

支护与围岩间相互作用的力称为接触应力。

可采用钢弦式压力盒、变磁阻调频式土压力传感器来测量。

7、测力计可分为哪些类型？

答：

液压式（液压盒、油压枕）、电测式（应变式、钢弦式、差动变压式、差动电阻式）。

8、何谓“收敛”工程中常用的“收敛”测试手段有哪些？

答：

洞室内壁面两点连线方向的位移之和称为“收敛”。

测试手段有：

位移测杆、净空变化测定计（收敛计）：

单向重锤式、万向弹簧式、万向应力环式。

9、何谓信息化施工方法？

答：

借助于互联网技术，可将现场的施工信息及时传到远在数十乃至上百公里以外的设计和技术主管部门，以便迅速发出下一步施工指令，这种施工、监测和设计于一体的施工方法即称为信息化施工方法，又称为施工监控。

第八章边坡工程监测

1、边坡工程监测的目的是什么？

答：

在于获取边坡变形与力学性质的真实信息，以判断边坡变形的趋势和进行边坡稳定性预测预报，稳定性预测预报的资料主要来源于边坡的变形监控以及地下水、化学场及其物理性质的动态特征信息。

2、边坡工程监测的方法有哪些各有何特点

3、

答：

方法有：

简易观测法、设站观测法、仪表观测法、远程观测法。

4、边坡工程监测的内容有哪些？

答：

变形监测（地表大地变形、地表裂缝、地下深部变形、支护结构变形）、应力监测（边坡岩体应力、抗滑桩、锚杆应力、锚索应力）、地下水等环境监测（地下水位、空隙水压力、降雨量、流量、温度等）。

5、边坡工程监测设计的原则是什么监测断面与测点布置主要内容有哪些

6、

答：

原则：

（1）、边坡工程监测应遵循工程需要，目的明确、按照整体控制，多层次布置，突出重点，关键部位优先的原则设计；

（2）、施工期、运行期监测相结合，全面监测边坡性状的全过程；（3）、仪器选择力求少而精；（4）、减少和避免施工干扰，不影响正常施工和使用；（5）、边坡监测以仪器量测为主，人工巡视、宏观调查为辅。

内容：

大地测量变形监测的布置、正倒垂线布置、边坡地面倾斜监测的布置、地面裂缝监测的布置、地下水位监测布置、边坡加固措施监测布置、降雨量、水位和孔隙压力监测。

7、边坡工程监测施工工作内容有哪些？

答：

（1）、地面位移监测工作：

地面选点及布置、监测点制作、量测实施、资料汇总及报表形成；

（2）、地下位移监测和滑动面测量：

钻孔、元件埋设及初始测量、量测实施、资料汇总及报表形成；（3）、地下应力及支护结构应力监测：

岩体地应力测量、边坡土压力观测、锚索锚杆测力计测试、抗滑桩内力测试；（4）、环境因素监测：

地下水位长期观测、降雨量统计、声波测试、振动测试、其他，如地温及地下水浑浊程度和化学组分的变化及流量等。