地下工程监测与检测技术-第五章 地下工程中的声波测试技术
地下工程监测方法与检测技术
地下工程监测方法与检测技术嘿，咱今儿就来聊聊地下工程监测方法和检测技术这档子事儿！你说这地下的世界，就像一个神秘的大宝藏，得好好去探寻一番呢。
想象一下，那地下有着各种各样的结构体，有隧道呀，有地下室呀，它们就像一个个隐藏起来的小天地。
那怎么知道这些小天地是不是安全的，是不是稳稳当当的呢？这就靠咱们的监测方法和检测技术啦！先来说说监测方法吧。
就好像我们每天要照镜子看看自己的模样一样，对地下工程也得有专门的“镜子”去观察它。
可以通过各种仪器，像什么水准仪啦、全站仪啦，去测量地下结构体的变形呀、位移呀这些关键数据。
这就好比给地下工程做了一次全面的“体检”，哪里有小毛病，一下子就能看出来啦。
还有啊，那些传感器就像是地下工程的“小侦探”，它们能敏锐地察觉到细微的变化。
比如说压力传感器，能感知到地下结构体所承受的压力是不是在合理范围内。
这就像我们人能感觉到累不累一样，要是压力太大了，那可不行，得赶紧想办法调整呀。
再讲讲检测技术。
这可真是五花八门，各有各的厉害之处。
就像医生看病有各种诊断手段一样，地下工程也有不同的检测技术来保驾护航。
比如地质雷达技术，它就像一个超级透视眼，能透过土层看到地下的情况。
是不是很神奇？还有声波检测技术呢，它通过声波的传播和反射来了解地下结构体的状况。
这就好比我们跟朋友喊话，根据声音的回响来判断周围的环境。
是不是很有意思？你说这地下工程监测和检测多重要啊！要是没有这些，那地下的结构体说不定哪天就出问题啦，那可就麻烦大了。
就像我们的房子要是没有好好维护，说不定哪天就会漏水或者出现裂缝一样。
咱可得重视起来呀！这些监测方法和检测技术就是我们保护地下工程的有力武器。
它们能让我们及时发现问题，及时解决问题，让地下的世界也能稳稳当当的。
你想想，要是地下的隧道因为没有好好监测而出现了坍塌，那得多危险呀！或者是地下室因为没有检测到漏水而导致里面的东西都被泡坏了，那不是损失惨重嘛！所以呀，地下工程监测方法与检测技术可真是太重要啦，咱可不能小瞧它们！这就是保障我们地下世界安全的关键呀！怎么样，现在是不是对地下工程监测和检测有了更深的认识啦？。
地下工程监测与检测技术介绍
2
监测与检测技术可 以评估地下工程的 稳定性，确保工程
的长期安全。
3
监测与检测技术可 以指导地下工程的 施工和维护，提高 工程的质量和耐久
性。
4
监测与检测技术可 以降低地下工程的 建设和维护成本， 提高工程的经济效
益。
提高工程质量
监测事故发生
01
监测与检测技术 可以确保工程质 量符合设计要求， 提高工程使用寿 命
地下工程监测与 检测技术介绍
目录
01. 地下工程监测与检测技术的 重要性
02. 地下工程监测与检测技术的 分类
03. 地下工程监测与检测技术的 应用
04. 地下工程监测与检测技术的 发展趋势
1
地下工程监测与检 测技术的重要性
保障工程安全
1
监测与检测技术可 以及时发现地下工 程的安全隐患，避
免事故发生。
03
02
通过监测与检测 技术可以优化施 工工艺，提高工 程质量
04
监测与检测技术 可以降低工程成 本，提高经济效 益
降低工程风险
1
实时监测：及时发现工程隐患， 降低事故风险
2
数据分析：为工程决策提供科 学依据，降低决策风险
3 优化设计：根据监测数据优化 设计方案，降低设计风险
4 提高工程质量：通过监测与检测 确保工程质量，降低质量风险
03
浓度等参数 噪声监测：监测地下工程噪声强
04
度、频率等参数
3
地下工程监测与 检测技术的应用
隧道工程
隧道变形监测： 实时监测隧道的 变形情况，确保 隧道安全
隧道渗漏水监测： 监测隧道的渗漏水 情况，及时采取措 施防止渗漏水对隧 道结构的破坏
地下工程监测与检测技术
第一章 绪论
课程介绍
地下工程是修建在具有原岩应力场、由岩土和各种结构面 组合的天然岩土体中的建(构)筑物，通常包括地铁、隧道、地 下停车场、地下商场、水电工程中的地下厂房等, 靠围岩和支 护的共同作用保持稳定。由于围岩中存在着节理、裂隙、应力 和地下水，地质结构体系极其复杂，且具有不确定性，因此地 下工程的建设比地面工程复杂得多。
4.分辨率 分辨率是指系统可能检测到的被测量的最小变化值，也叫灵敏 阈。一般来说，分辨率的数值愈小愈好。
5.传递特性
传递特性是表示测量系统输入与输出对应关系的性能。 测试系统的传递特性分为静态传递特性和动态传递特性。描述测 试系统静态测量时输入—输出函数关系的方程、图形、参数称为测 试系统的静态传递特性。描述测试系统动态测量时的输入—输出函 数关系的方程、图形、参数称为测试系统的动态传递特性。作为静
③为法律仲裁提供依据。
基本知识 基本手段
必须掌握
2. 地下工程监测和检测中存在的主要问题
①部分工程未把监测、检测与信息反馈作为重要工序编入施工组织设计， 有的虽然作为工序编入，但实施不规范、不彻底、应用效果差； ②工程技术人员没能真正领会和掌握信息化设计与施工技术，施工中缺少 专业人员，特别是信息反馈方面，很少能结合施工情况，对监测检测信息进行 合理分析，进而对工程设计和施工起指导作用； ③缺乏环境的评估标准，有必要就地下工程施工对周围环境影响的评估程
•地下工程赋存环境的复杂性决定了其工程建设的风险性； •风险的解决过程是设计、施工和监测检测相互配合协调的过程；
• 在施工、运行过程中，监测岩土工程的实际状况及稳定性，将
为保证工程安全提供科学依据，监测信息将为修改设计、指导施 工提供可靠资料；
测绘技术中的地下工程测量技巧
测绘技术中的地下工程测量技巧地下工程测量是测绘技术中一个重要的领域，其应用范围涉及建筑、交通、地质等多个领域。
地下工程测量旨在获取地下空间信息，为地下工程的设计、施工、监测提供准确可靠的数据支持。
本文将介绍地下工程测量中的一些技巧和方法。
一、激光测距技术激光测距技术是地下工程测量中常用的一种测量手段。
通过将激光束发射到目标物体上，然后接收反射回来的激光束，可以计算出目标物体与测距仪之间的距离。
激光测距仪具有测量速度快、精度高的优点，能够满足地下工程测量对准确度和效率的要求。
二、地下探测雷达技术地下探测雷达技术在地下工程测量中也有广泛的应用。
地下探测雷达通过发射高频电磁信号，利用信号在地下介质中的传播特性，判断地下结构物的位置和形态。
地下探测雷达技术可以非破坏地获取地下信息，对于地下工程的勘察和设计提供了有力的支持。
三、地下水平测量技术地下水平测量技术是地下工程测量中的重要组成部分。
它主要应用于地下管线和隧道等工程的控制测量，通过测量地下管线和隧道的中心线、高程、坡度等参数，确保工程施工的准确性和安全性。
地下水平测量技术可以使用全站仪、全息仪等设备，通过测量仪器和地面控制点之间的水平角和倾角值，计算出地下管线和隧道工程的位置和形态。
四、地下垂直测量技术地下垂直测量技术是地下工程测量中另一个重要的技术手段。
它常用于测量地下水平管线的井口位置、井深等参数，以及地下垂直洞探测工程。
地下垂直测量技术可以使用全站仪、水平仪等设备，通过测量仪器和地面控制点之间的垂直角和倾斜角值，计算出地下管线和井口的位置和形态。
五、测绘软件在地下工程测量中的应用测绘软件在地下工程测量中起着关键的作用。
通过使用测绘软件，可以实现对地下工程的数据处理、分析和可视化展示。
测绘软件可以将激光测距、地下探测雷达等仪器所获取的数据导入，并对数据进行处理和分析，生成地下结构物的三维模型和平面图。
同时，测绘软件还能够对地下管线和隧道等工程进行监测，实时反馈工程变形和位移情况，为工程实施提供及时的调整和控制。
岩土力学中的声波测试技术及应用
岩土力学中的声波测试技术及应用第一章前言岩土力学作为地质工程学科的重要分支，研究岩土的力学性质和行为规律。
声波测试技术是岩土力学中一种常用的非破坏性检测手段，它可以通过声波在岩土体内传播的反射、折射、透射等现象，获取岩土体的物理参数等信息。
本文将对声波测试技术在岩土力学中的应用进行介绍。
第二章声波传播基础声波是指在介质中传播的机械波，它的传播速度与介质的密度、弹性模量、泊松比等参量有关。
在岩土力学中，声波可以通过固体、水和气体等多种介质传播，但固体介质的传播方式最为常见。
固体介质中的声波分为纵波和横波两种类型，纵波是指沿传播方向振动的压缩波，能够穿过液体和气体等任何介质，传播速度相对较大；横波是指沿传播方向垂直振动的剪切波，不能穿过液体和气体介质，传播速度相对较小。
在岩土力学中，通常采用纵波进行声波测试。
第三章声波测试仪器声波测试仪器是进行声波测试的基础设备，其主要包括发射器、接收器、信号处理系统和显示器等模块。
其中，发射器负责向岩土体内发射声波，接收器负责捕获岩土体内反射的声波信号，信号处理系统负责对捕获的信号进行放大、滤波、AD转换等处理，将测试结果以数字或图形形式显示在显示器上。
具体的声波测试仪器型号和技术规格应根据具体测试需求进行选择。
第四章声波测试应用4.1 岩土体评价声波测试可以通过测试不同深度和方向的声波速度，从而推算出岩土体的弹性模量、泊松比等物理参数，并绘制出声速曲线和射线图等图形，以显示岩土体的结构特征和质量状况。
同时，声波测试还可用于探测岩土体内的裂隙、孔隙和薄层等缺陷，以评价岩土的可靠性和稳定性。
4.2 岩土体勘探声波测试可以向岩土体内发送高频率的声波信号，并通过记录反射波、折射波和透射波等信息，获取岩土体的结构、材质、厚度和深度等信息。
在岩土体勘探中，声波测试可以有效地实现对地下水位、地基承载力和建筑物基础等信息的探测和分析，为工程建设提供技术支持。
4.3 岩土体治理对于存在岩土体滑坡、塌陷、沉降和爆炸等灾害风险的区域，声波测试可以提供可靠的预警和监测手段。
《地下工程监测与检测》课程教学大纲
1. 测试仪器 2. 回弹值的测量与计算 3. 超声值的测量与计算 4. 测区混凝土强度换算值 5. 结构或构件的混凝土强度推定值 【教学重点与难点】 回弹法检测的操作方法；混凝土碳化深度值的测量方法和数据分析；回弹值的测量与计 算。 自主学习内容： 1. 混凝土强度评定的方法？ 2. 混凝土碳化深度的量测方法？ 3. 超声波检测的原理是什么？ 4. 超声回弹综合检测测区混凝土强度换算方法？ 检查方式：书面形成分析结果并分组讨论研究
【教学目的和要求】
了解：常见特殊地质体的地质雷达图像特征 理解：无损检测技术的应用 掌握：回弹法检测，超声波检测，超声回弹综合检测，地质雷达监测技术 运用：回弹仪的操作方法 【内容提要】 第一节 概论 第二节 回弹法检测 1. 回弹仪 2. 回弹值的量测 3. 碳化深度值的测量 4. 混凝土强度的评定 5. 评定报告和有关表格 第三节 超声波检测 1. 超声波检测仪 2. 超声波传播时间即声时值的测量 3. 测区声速值计算 第四节 超声回弹综合检测
500
6. 土压力的监测 7. 孔隙水压力监测 8. 地下水位监测 9. 围护结构水平位移监测 10. 深层土体位移监测 11. 地下管线变形监测 12. 拱顶下沉监测 13. 净空收敛监测 【教学重点与难点】 岩石隧洞工程信息化施工监测方法及方案设计，监测方案设计及检测数据分析处理 自主学习内容： 1. 埋设水准点应考虑哪些因素？ 2. 支护体系水平位移的监测目的？ 3. 影响地下水位变化的因素有哪些？ 4. 监测围护结构水平位移时测斜孔的布设原则是什么？ 5. 地下管线测点有哪几种监测方法？ 6. 光纤光栅传感器的优缺点有哪些？ 检查方式：书面形成分析结果并分组讨论研究
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2. 水准仪 3. 全站仪 4. 收敛计 5. 测斜仪 6. 分层沉降仪 7. 多点位移计 8. 水位计 第二节 监测传感器 1. 钢筋计 2. 土压力计 3. 混凝土应力计 4. 孔隙水压力计 5. 混凝土应力计 6. 应变计 7. 锚杆测力计 【教学重点与难点】 地下工程监测仪器的工作原理、分类以及适用范围。 自主学习内容： 1.地下工程监测的仪器有哪几类？ 2.什么是监测传感器？ 3.监测传感器按照工作原理可分成哪几种？ 检查方式：书面形成分析结果并分组讨论研究
人类如何利用声波进行地下资源勘探
人类如何利用声波进行地下资源勘探在当今社会，对于地下资源的勘探和开发是至关重要的。
而声波，作为一种神奇的物理现象，为我们探寻地下宝藏提供了有力的手段。
声波是什么呢？简单来说，它是物体振动产生的一种机械波，可以在固体、液体和气体中传播。
当我们说话、敲鼓或者拨动琴弦时，都会产生声波。
而在地下资源勘探中，科学家们巧妙地利用了声波的特性来获取地下的信息。
一种常见的利用声波进行地下资源勘探的方法是地震勘探。
想象一下，在地面上设置一系列的震源，比如通过爆炸或者机械振动的方式产生强烈的声波。
这些声波会向地下传播，当它们遇到不同的地层界面时，会发生反射和折射。
就好像我们往池塘里扔石头，水波遇到池塘底部和岸边会反弹回来一样。
在地面上，科学家们布置了很多接收器来接收这些反射回来的声波信号。
通过对这些信号的分析和处理，就能够了解地下地层的结构、厚度、岩石的性质等重要信息。
那么，如何对这些接收到的声波信号进行分析呢？这可不是一件简单的事情。
首先，需要将接收到的模拟信号转换成数字信号，然后利用复杂的数学算法和计算机程序进行处理。
比如说，通过计算声波传播的时间和速度，可以推断出地层的深度和距离。
而且，不同类型的岩石和地层对声波的传播速度和衰减程度是不一样的，这就为区分不同的地层提供了依据。
除了地震勘探，声波测井也是一种重要的地下资源勘探方法。
在钻井的过程中，将声波发射装置和接收装置放入井中。
声波会沿着井壁传播，并被接收装置记录下来。
通过分析这些声波在不同深度的传播情况，可以了解岩石的孔隙度、渗透率、岩石的强度等参数。
这些参数对于评估地下油气资源的储量和开采难度非常关键。
在实际的勘探过程中，为了获得更准确的结果，还需要考虑很多因素。
比如，地下介质的复杂性会影响声波的传播。
岩石的裂缝、孔隙中的流体等都会使声波发生散射和衰减，从而给信号分析带来困难。
此外，环境噪音也会对声波信号产生干扰，所以需要采取一些措施来降低噪音的影响，提高信号的质量。
勘测师在地下管线检测中的技术手段
勘测师在地下管线检测中的技术手段地下管线的存在给城市的建设和维护带来了许多方便，然而，地下管线也存在一定的隐患，比如老化、破裂、堵塞等问题。
为了及时发现和解决这些问题，勘测师在地下管线检测中使用了一系列的技术手段。
本文将介绍勘测师在地下管线检测中常用的技术手段以及其原理和应用。
一、电磁感应技术电磁感应技术是一种非接触式检测方法，通过测量地下管线周围的电磁场变化来判断其位置和状态。
勘测师通常使用电磁感应仪器来进行这项工作。
仪器会发射电磁波，当波遇到管线时，会产生反射，勘测师通过接收反射信号来判断管线的位置和状态。
这种技术的优势是检测范围广、速度快，并且不会对管线本身造成损害。
然而，它也存在一定的局限性，比如在复杂的环境中易受到干扰，影响检测结果的准确性。
二、地质雷达技术地质雷达技术是一种基于电磁波的探测方法，勘测师可以使用地质雷达仪器来检测地下管线。
地质雷达会发射电磁波，当波遇到管线时，一部分会反射回来。
勘测师通过分析反射波的特征来判断管线的位置和状态。
地质雷达技术可以在大范围内进行高精度的管线检测，而且对复杂环境的适应性较强。
然而，它也存在一些问题，比如在高导电环境中，电磁波的传播受到阻碍，影响检测的准确性。
三、超声波探测技术超声波探测技术是一种通过超声波的传播特性来检测地下管线的方法。
勘测师会在地下埋设超声波发射器和接收器，当超声波遇到管线时，一部分会反射回来，勘测师通过分析反射波的特征来判断管线的位置和状态。
超声波探测技术可以提供较高的分辨率和准确性，对于小型管线的检测效果较好。
然而，它的工作范围相对较窄，对于深埋或者较长的管线不太适用。
四、地磁探测技术地磁探测技术是一种通过测量地下管线周围地磁场的变化来判断管线位置和状态的方法。
勘测师通常使用地磁探测仪进行测量，通过分析测量结果来判断管线的存在和状况。
地磁探测技术对于金属管线的检测效果较好，对于非金属管线的检测效果相对较差。
此外，它还会受到环境干扰的影响，需要进行一定的数据处理和分析。
05声波探测
用相类似。卸压爆破产生的震动，使煤层产生裂 隙，弱化煤岩体的结构，这样，就使得地震波的 波速降低，振幅的阻尼增加。依此，可以采用声
波法评价卸压爆破的卸压效果。表5-5为GZM条
件下在采深500~900m时，波速的异常变化与卸压
爆破效果之间的关系。
表5-5 波速的异常变化与卸压爆破效果之间的关系
卸压程度 0 1
5.3 声波测量方法及原理
根据采矿地质条件及研究目的，采矿声波方法
有以下几种测量方式：
① ② ③ ④ 采矿巷道中的声波剖面法 巷道之间的声波透视法 钻孔中的声波剖面法 钻孔之间的声波透视法
1）
巷道中的声波剖面法
巷道中的声波剖面法主要是测量巷道沿剖面线的声 波参数（主要是速度）。测量时，在剖面线上安装地震 波的激发点和接收点，以便激发地震波和接收地震波。 这通常称之为纵向剖面，如图5-1所示。
确定停采边界及相临煤层的残留区范围内 应力异常情况 确定与开采工作面有关的应力异常参数 确定与煤巷有关的应力异常参数 定与煤层采空区边界有关的应力异常参数 确定与断层区域有关的应力异常参数 顶板冲击地压危险区域的定位与参数确定 确定开采卸压层的卸压参数 放炮震动卸压参数的确定 确定煤层注水区域的参数 确定煤层的冲击倾向及评价岩层的物理力 学参数
卸压效果特征 无 弱
P波震动异常Ar，% <（-10.0） （-10.0）~（-25.0）
2
3
中等
强
（-25.0~（-35.0）
>（-35.0）
（5）
煤层注水效果的确定
试验及现场应用表明，增加煤的湿度，将会
卸压程度 0 1 2 3
卸压效果特征 无 弱 中等 强
震动异常Aod，% 0~（-7.5） （-7.5）~（-5.0） （-15.0)~（-25.0） >（-25.0）
使用声波监测技术进行施工检测
使用声波监测技术进行施工检测声波监测技术是一种非破坏性检测方法，广泛应用于建筑施工过程中的材料、结构和设备的健康监测与评估。
通过将声波传感器放置在被检测对象上，可以实时监测声波的传播和反射情况，从而得到有关结构物状况的信息。
声波监测技术在施工过程中具有重要的价值和意义。
首先，它可以提供对结构物的即时检测，确保施工质量。
在建筑施工中，声波监测可用于检测冷缩应力、裂缝和脆性材料的脆断。
这些问题可能导致结构物的破坏和不稳定，因此及早发现并进行修复是非常重要的。
通过声波监测技术，工程师可以实时获取结构物的状况，及时采取相应的措施，确保施工质量。
其次，声波监测技术可以帮助监测施工过程中的材料和设备的健康状况。
在大型施工项目中，使用声波监测技术可以对混凝土、钢筋等材料进行质量检测。
声波监测可以检测材料中的缺陷、裂缝和空洞等问题。
对于设备方面，比如水泥搅拌机、起重机等，通过声波监测可以实时监测其运行情况，及早发现异常，避免设备故障对施工过程的影响。
除了施工过程中的监测，声波监测技术还可用于结构物的日常安全检测。
对于已经建成的建筑物或桥梁等结构物，声波监测可以定期进行，以确保其安全性和稳定性。
通过定期检测，可以实时发现结构物中的变化和问题，避免潜在的灾难性事故的发生。
同时，声波监测技术还可以在地震、风暴等自然灾害发生后进行检测，为抢修和重建提供准确的信息。
然而，声波监测技术在实际应用中也存在一些挑战和限制。
首先，由于结构物的复杂性和多变性，获取准确的监测结果是一个挑战。
不同结构物的声波传播特性和反射情况可能会有所不同，需要专业的技术和经验进行判断和分析。
其次，声波传感器的选择和放置位置也会影响监测结果的准确性。
选择合适的传感器和确定最佳的放置位置需要综合考虑结构物的特点和监测需求。
此外，声波监测技术还受到环境因素的影响，比如风、噪音等，可能会对监测结果造成一定干扰。
尽管存在一些挑战和限制，声波监测技术仍然是一种非常有价值和有效的方法，用于建筑施工过程中的检测和结构物的健康评估。
《地下结构工程测试与监测》
《地下结构工程测试与监测》课程教学大纲课程编号：031192 学分：1 总学时：17+17（1周）实验大纲执笔人：夏才初大纲审核人：丁文其本课程配套实验课031122《地下结构工程测试与监测实验》，0学分，17（1周）学时。
一、课程性质与目的本课程是土木工程专业地下建筑课群组的一门专业课，属限定选修课程。
本课程的知识和技术可直接应用于科研与生产实际，以获得地下工程和隧道设计的基本数据、进行设计方案的试验谁和施工过程的监测和监控。
监测是地下工程和隧道设计的必要内容和施工的必需环节，因而本课程的基本理论和技术是建筑工程专业必备的专业知识。
观察、试验的人类认识自然的基本手段，本课程的学习将大大提高学生观察事物、认识自然和工程现象的能力，以及进行科学试验和工程监测的实际动手能力，因而，也是学生基本素质教学的组成部分。
二、课程基本要求1、了解测试系统的组成、性质和特点；2、了解各种传感器的工作特性和性能指标3、掌握力学电测技术4、掌握土木工程介质声波测试和分析技术；5、掌握相似材料模型试验，能进行模拟试验设计；6、掌握隧洞监测方案的设计和实施；7、掌握城市基坑工程监控及其环境监测方案的设计和实施；8、熟悉试验数据处理和实验设计。
三、课程基本内容（一）结论1、地下工程方案论证试验和工程监测实例分析；2、本课程在地下工程的科研、设计和施工中的地位和作用。
（二）测试系统及其主要特性1、测试系统及其组成；2、线性系统及其主要性质；3、测试系统的基本性能指标和静态传递特性指标；4、测试系统误差分析和测试系统的选择。
（三）传感器1、传感器的分类及工作原理；2、电感式、钢弦式等传感器的工作原理结构和工作特性；3、传感器的选择和标定。
（四）电阻应变测试技术1、应变片及应变片式传感器的原理和构造；2、电桥特性和基本应变测量电路；3、掌握用应变片式传感器对各种力学量进行测试分析的方法。
（五）声波测试技术与声发射监测技术1、声波的产生、发射和传播规律；2、声波测试设备的原理和使用；3、岩体和桩基声波测试的方法和分析技术；4、声发射换能器和检测仪器的原理及工程中应用。
声波测试技术的原理及其运用
精心整理
声波测试技术的原理及其运用
1.声波测试原理
声波探测技术是一种岩土体测试技术，它根据弹性波在岩体中传播的原理，用仪器的发射系统向岩土体中发射声波，由接受系统接收。
由于岩体的岩性、结构面情况、风化程度、应力状态、含水情况等地质因素都能直接引起声波波速、振幅和频率发生变化，因此可通过接收器所接受的声波波速、频率和振幅了解岩土体地质情况并求得岩土体某些力学参数（如泊松比、动弹性模量、抗压强度、弹性抗力系数等）和其他一些工程地质性质指标（如风化系数、裂隙系数、各向异性系数等）。
声波仪是声波探测使用的仪器。
声波仪有多种型号，主动测试的仪器一般都由发射系统和接收发射器(2.
（1方，（2）工作方式
声波探测中，声波信息的利用至今还很不完善。
因纵波较易识读，当前主要是利用纵波进行波速的测定。
实验证明，利用声辐探测不连续面(如节理、裂隙、破碎带)时，灵敏度较高。
横波的应用往往因识读困难受到一定的限制。
在纵波测试中，最常用的是直达波法(直透法)和单孔初至折射波法(一发二收或二发四收)，如下图所示。
常用的几种现场工作方式示意图
班级：城市地下一班
姓名：戴东楠
学号：02100320。
地下工程施工监测技术
地下工程施工监测技术一、引言地下工程施工监测技术是指在地下工程施工过程中利用各种监测手段和技术手段对地下工程施工过程中的姿态、变形、应力、位移等情况进行监测和分析。
地下工程施工监测技术在地下工程施工中起着至关重要的作用，可以帮助工程施工方及时发现工程施工过程中的问题，及时采取措施加以解决，从而避免或减小工程施工过程中出现的问题给施工带来的影响。
本文将介绍地下工程施工监测技术的相关内容。
二、地下工程施工监测技术的重要性地下工程施工监测技术在地下工程施工中具有重要的意义。
首先，地下工程施工过程中的变形、位移等情况可能会对地表或地下周边环境产生影响，对建筑物、管线等结构物产生影响。
其次，地下工程施工过程中的变形、位移等情况也可能会对地下工程本身产生影响，包括对工程结构的稳定性、材料的变形、应力状态等产生影响。
因此，通过对地下工程施工监测技术的应用可以及时了解工程施工过程中的变形、应力等情况，可以及时进行监测和分析，及时采取相应的措施加以解决，从而避免或减小工程施工过程中出现的问题对施工的影响，提高地下工程施工的安全性、质量性和经济性。
三、地下工程施工监测技术的监测内容地下工程施工监测技术的监测内容通常包括地下工程施工过程中的地表及周边环境变形、位移监测，地下工程施工过程中的地下工程变形、应力监测，地下工程施工过程中周边建筑物、管线等结构物变形、位移监测，地下工程施工过程中的地下水、地下水位、地下水动态监测等方面。
其中，地下工程施工过程中的地下水、地下水位、地下水动态监测是非常重要的监测内容之一，因为地下水会对地下工程的稳定性、安全性产生重要的影响。
因此，在地下工程施工过程中要加强对地下水、地下水位、地下水动态的监测，及时发现地下水的变化情况，及时采取相应的措施加以处理，从而保证地下工程施工的安全。
四、地下工程施工监测技术的监测手段地下工程施工监测技术的监测手段主要包括地表位移监测、内部应力监测、地下水位监测等主要手段。
地下工程监测与检测技术
目前还处于发展阶段，还有大量的技术难题有待于探讨、研 究和解决。
和一幢8层居民楼发生倾斜，宾馆一面客房的墙体全部坍塌。
1.地下工程监测检测的必要性
①保证工程的施工质量和安全，提高工程效益。
②服务于工程建设的全过程。
使工程师对建(构)筑物与岩土共同作用的性状及施工和建(构)筑物 运营过程的认识在理论和实践上更加完善； 运用长期积累的观测资料掌握变化规律，对建筑物的未来性态作出及 时有效的预测； 为未来设计提供了大量定量信息，为更新设计理论、改进施工方法及 对破坏机理研究等提供宝贵的参考资料。
某地铁坍塌事故
2003年，某地铁区间隧道联络通道发生渗水，随后出现大量流沙涌 入，引起地面大幅沉降，周边8层楼房发生倾斜，其主楼裙房部分倒塌。
倒塌楼房以东至江边之间的地面也发生大幅沉降，江防汛墙断裂。直接
经济损失多达5000多万。
某广场挡土墙塌陷
2005年7月，某建筑工地基坑挡土墙突然发生坍塌，邻近的宾馆
规范阶段---- 20世纪80年代
逐步实现了仪器安装埋设与观测的标准化、程序化和质量控制措施， 编制了一些监测规程、指南和手册。
全方位发展阶段---- 20世纪90年代以来 新的监测手段和设备出现，自动化、智能化的监测系统、 数据处理系统、资料分析系统、预报预警系统的出现，可靠性 设计理论与方法的广泛应用，使得监测技术向着标准化、自动 化和智能化的方向发展。
2. 地下工程监测和检测中存在的主要问题
①部分工程未把监测、检测与信息反馈作为重要工序编入施工组织设计， 有的虽然作为工序编入，但实施不规范、不彻底、应用效果差； ②工程技术人员没能真正领会和掌握信息化设计与施工技术，施工中缺少 专业人员，特别是信息反馈方面，很少能结合施工情况，对监测检测信息进行 合理分析，进而对工程设计和施工起指导作用； ③缺乏环境的评估标准，有必要就地下工程施工对周围环境影响的评估程
地下工程测绘技术指南
地下工程测绘技术指南随着现代城市化进程的加速，地下工程越来越广泛应用于各个领域，包括地铁、水利、交通等。
地下工程的建设离不开准确的定位和测量，而地下工程测绘技术作为一项关键技术则起着举足轻重的作用。
本文将介绍一些地下工程测绘的常见技术和方法。
一、地下工程测绘的基本原理地下工程测绘主要是通过测量和计算，确定地下各个部位的空间位置和相关参数。
其基本原理是利用地面上的测量仪器，通过声波、电磁波等传导方式，对地下进行测量和探测，获取地下结构、岩层、管线等信息。
地下探测的原理包括测距、测角、测高等多个方面，综合运用这些原理可以实现对地下工程的精确测绘。
二、地下工程测绘的常用技术1.地下雷达探测技术地下雷达是一种常用的地下测绘技术，通过发射雷达波束，利用波束在地下物体内部的反射和散射来确定地下物体的位置、形状和性质。
地下雷达技术适用于各种地质环境，对混凝土、土壤、岩层等地下工程结构有较好的探测效果。
2.全站仪测量技术全站仪是一种通过电子仪器实现角度、距离和高差的测量仪器。
全站仪测量技术适用于地下工程的水平和垂直方向的测量，可进行空间坐标的快速测量和分析，能够准确获取地下各个点的位置信息。
3.声波测量技术声波测量技术是一种传统而常用的地下工程测绘技术，通过声波在地下的传播来确定地下空洞、岩层和土质特征。
声波测量技术可以分为超声波和低频声波，超声波适用于浅层地下结构的测量，低频声波则适用于深层地下探测。
4.地磁测量技术地磁测量技术是一种基于地球磁场的测量方法，通过检测地下物体对地磁场的影响来确定物体的位置和性质。
地磁测量技术在地下金属管线和矿藏的探测中应用广泛，能够快速准确地识别地下潜在危险和资源。
三、地下工程测绘的挑战与应对1.地下环境复杂地下工程测绘常常面临地下环境复杂的挑战，例如地下建筑物密集、管线交织、地质地形多变等。
因此，在地下工程测绘中要善于运用多种技术手段，提高测绘的准确性和可靠性。
2.测量误差与数据处理地下工程测绘中有时会面临一些误差，如仪器误差、环境干扰等。
基坑监测方案声波传感技术在地下工程中的实时监测与分析
基坑监测方案声波传感技术在地下工程中的实时监测与分析地下工程在现代建筑中起着至关重要的作用，如地铁隧道、建筑基坑等。
然而，由于地下工程的特殊性质，如地下水位、土壤条件等，使得施工中存在一系列的风险和挑战。
为了确保地下工程的安全和稳定性，基坑监测成为必不可少的环节。
在基坑监测中，声波传感技术被广泛应用于实时监测与分析，本文将详细探讨声波传感技术在地下工程中的应用。
一、声波传感技术概述声波传感技术是一种利用声波特性进行监测和分析的技术。
通过放置传感器来接收声波的反射和散射信号，并利用信号处理算法对声波进行分析，从而获取地下工程的相关信息。
声波传感技术具有非侵入性、实时性和高精度的特点，适用于各种地下工程的监测。
二、声波传感技术在地下工程中的应用1. 地下水位监测地下水位对地下工程的稳定性具有重要影响，因此地下水位的监测是基坑监测的关键环节之一。
声波传感技术可以通过监测地下水位所产生的声波信号来实时监测地下水位的变化情况。
传感器将发射声波信号入射到地下水中，当声波遇到地下水位的变化时，会发生反射或散射，传感器接收到这些信号后进行分析即可得到地下水位的变化情况。
2. 土壤变形监测地下工程施工过程中，土壤变形是常见且重要的问题。
传统的土壤变形监测方法需要在地下安装大量的传感器，而声波传感技术则可以通过少量的传感器实现对土壤变形的监测。
传感器通过监测声波在土壤中的传播速度和传播路径的变化，可以准确地判断土壤变形的程度。
这对地下工程的安全性和施工进度的控制具有重要意义。
3. 地下裂缝监测地下裂缝是地下工程中常见的问题之一，对地下工程的安全性和稳定性产生重要影响。
声波传感技术可以通过监测声波在地下的传播情况来实时监测地下裂缝的生成和扩展情况。
传感器可以检测到声波在地下裂缝处的反射和散射信号，并通过算法进行分析，从而确定地下裂缝的位置和大小。
4. 地下岩层监测地下岩层是地下工程中常见的地质问题之一。
声波传感技术可以通过监测声波在地下岩层中的传播速度和衰减情况来判断地下岩层的状况。
地下工程的无损检测课件
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声发射检测技术
总结词
动态监测、实时反馈、对环境噪声敏感
详细描述
声发射检测技术利用材料内部缺陷或损伤产生的应力波信号，通过分析声波的传播和特 征来判断材料的损伤状态。该技术能够实现动态监测和实时反馈，但容易受到环境噪声
的影响。
03
地下工程无损检测应用
隧道工程无损检测应用
隧道衬砌厚度检测
隧道锚杆锚固质量检测
节约维修成本
通过无损检测，可以在工程维修前 发现并解决潜在问题，避免不必要 的维修和更换，节约维修成本。
地下工程无损检测的历史与发展
历史回顾
地下工程无损检测技术起源于20世纪初，随着科技的发展和工程建设的需要， 无损检测技术不断发展和完善。
发展趋势
未来，地下工程无损检测技术将朝着智能化、自动化、高精度化方向发展，同 时将不断探索新的检测方法和手段，提高检测效率和准确性。
桥梁钢构件锈蚀检测
通过磁粉和电化学检测技术，对桥梁钢构件的锈 蚀程度进行无损检测，确保钢构件的安全性。
3
桥梁支座位移检测
利用全站仪和激光测距仪等设备，对桥梁支座的 位移进行无损检测，确保桥梁的安全性。
04
地下工程无损检测案例分 析
某隧道工程的超声波检测案例
总结词：高效准确
详细描述：超声波检测在隧道工程中应用广泛，能够高效准确地检测混凝土强度 、裂缝深度和缺陷位置，为隧道安全提供有力保障。
通过雷达探测技术，对隧道衬砌厚度 进行无损检测，确保衬砌厚度符合设 计要求。
通过锚杆拉拔试验和超声波检测，对 锚杆锚固质量进行无损检测，确保隧 道结构安全。
隧道裂缝检测
利用红外热像仪、超声波等设备，对 隧道混凝土裂缝进行无损检测，及时 发现并处理裂缝。
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第五章 地下工程中的声波测试技术
人民交通出版社
内容提要
声波测试技术 声波测试技术在围岩测试中的应用 声波测试技术在地下混凝土结构质量评价中的应用 传感器的选择和标定
第一节 声波测试技术
声波测试技术是研究人工激发或者岩石断裂产生的声波在岩体内 的传播规律，并据此判断岩体内部结构状态、应力大小、弹性参量及
孔中折射波法又称单孔测试法，它是将特制的单孔换能器放入钻孔
中，接收通过岩壁的折射波，并沿钻孔延深方向逐段观测声波参数的变 化，从而确定所通过地层的层位、构造、破碎情况以及岩石的物理力学
性质等。这种方法在工程中常用来测定井巷围岩破碎范围，查明围岩结
构，进行工程质量评价等。
第二节中传播得多远，介质质点仅能
围绕其平衡位置在一个非常小的空间内振动或转动。波在传播 中的速度称为波速度。
根据声波的振动方向与波传播方向的关系，可把声
波分为纵波和横波。若质点的振动方向与波的传播方向 一致，这种波称为纵波，又称为压缩波。若质点的振动 方向与波的传播方向垂直，这种波称为横波。在气体和 液体中的声波只能是纵波，而在固体中声波即有纵波又 有横波。岩体属于固体，故在岩体中声波的传播，即包 括纵波又包括横波的传播。
安放仪器的平台（或吊桶）上加防水罩，同时在仪器上面加盖防
水塑料雨布。当仪器安放位置远离测孔，原换能器电缆长度不够， 而需另加接电缆时，应保证电缆接头的芯线与屏蔽线之间有良好
的绝缘，其外层应采用胶带包好并用树脂胶密封，使其具有一定
的防水功能。
三、其他测试 仪器下井测试方法是将两吊桶同步运行法在井筒施工中。若 使用吊桶提升时，可将仪器安放在其中一个吊桶内，而把测孔布 置在另一个吊桶侧，测试时两吊桶同步运行。罐笼上做临时平台 进行测试当井筒内用罐笼提升时，可在罐笼上搭设临时平台，设 置护栏，测试人员系好安全带，钻眼与测试工作在收时平台上进 行。
1、对测法
当结构物被测部位具有两对相互平行的表面时，可采用对测法。 测试时在两对相互平行的表面上，分别划出100～300mm的等间距网
格，确定点位置并逐点测试对应的声时、波幅和频率，并同时测量
测试距离。对于大型结构物，网格距离可适当放宽。
2、斜测法 当结构物被测部位只有一对平行表面可供测试时，可采用斜测
3)绘制围岩松动范围变化曲线
对于某一测段的情况则可以断面
（或测站）松动范围的均值为纵（或横） 坐标，以测段长度为横（或纵）坐标，
绘出围岩松动范围在测段上的变化曲线。
该曲线还可与该段的地质剖面图绘在一 起，以便对照分析。
4)其他注意事项
围岩松动范围测试工作以立井测试环境条件最困难，故防水
问题不可忽略。立井测试多在有淋水的条件下进行，因此，仪器 应有严格的防水措施，以免内部进水发生短路。通常的作法是在
3. UVM-2型声波仪
日产的UVM-2型声波仪是通过声循环法进行延时测定，检测时不受 试样中多重反射波的影响，能迅速准确地测定材料的声速、弹性模量 等参数。测量精度较高，与我国现有的国产SYS型系列岩石声波探测 仪相比，具有延时测量精度高的优点。 该仪器具有波形显示和数字显示装置，便于观察波形和进行声速 测量，仪器本身有80dB的衰减器，可以测量材料的衰减。
二.测试仪器及使用 声波测试仪主要由发射系统、接受系统和微机组成。发射系统 包括发射机和发射换能器，接收系统包括接收机和接收换能器，微 机主要用于用数据记录和处理搜索。 发射机是将由声源讯号发生器产生一定频率的电脉冲，放大后由 发射换能器转换成声波，并向岩体辐射的设备。 发射换能器将一定频率的电脉冲加到发射换能器的压电晶片时 ，晶片在其法向或径向产生机械震动，从而产生声波。发射换能器 和接收换能器可以实现声波和电能的相互转换。
一、评价岩土强度和完整性程度 岩体完整性系数Kv又称裂隙系数，为岩体与岩石的纵波速度之比的平 方，用动力法可以测定完整性系数。根据岩体完整性系数对岩体完整程度
进行分类，可分完整、较完整、较破碎、破碎、极破碎五类。
Vpm Kv V pr
2
评价完整性程度以及估算岩体强度：
3、测试结果的整理与分析
1)按测孔整理测试数据
首先按测站或观测顺序将每个测孔各次测读的声时换算成声速t， 然后，以孔壁至孔底的距离己为横坐标，以声速VP、振幅A为纵坐标， 绘制移Vp-L、A-L曲线图。为便于比较，VP、A应使用同一横坐标。 2)围岩松动范围的确定 确定围岩松动范围的实质是VP（A）-L曲线图的判读。根据现场 实测、模拟试验等的研究成果，可将VP（A）-L曲线归纳为如下3种典 型情况。
法。检测时可用两个径向振动式换能器分别置于两测孔中进行测试，
或用一个径向振动换能器与一个厚度振动换能器分别置于测孔中和 平行于测孔的平面进行检测。
二、结构混凝土厚度检测
冲击回波法通常用于探测混凝土、木、石结构中的内部孔洞、蜂
窝、裂缝、分层，也用于测量板和公路的厚度等。许多混凝土结构， 如路面、机场跑道、底板、护坡、挡土墙、筏型基础、隧道衬砌、大
三.测试方法 1. 直达波法 1）表面直达波法
将发、收换能器布置在被测物表面的声波测试方法称为直达波测试
法，当发、收换能器布置在同一平面内时称为平透直达波法，当换能器 不在同一平面内设置时称为直透直达波法。
平透直达波法测试时，收、发射换能器之间的距离应小于折射波首波
盲区半径，如图1。室内岩石试件的声学参数测试不论加载与否，均应 采用直透直达波法，如图2。在野外或井下工程测试中，一般利用巷道
混凝土结构的裂缝宽度、数量、深度、走向和位置是判断结构受
力状态和预测剩余使用年限的重要特征之一。对混凝土结构作可靠性 鉴定必须对结构的裂缝状态进行检测和分析。产生裂缝的原因很多，
从工程鉴定和处理的角度可以将其归纳为受力裂缝和非受力裂缝两大
接收机将接收到的电脉冲进行放大，并将声波波形显示在荧光
屏上，通过调整游标电位器，可在数码显示器上显示波至时间，若 将接收机与微机连接，则可对声波讯号进行数据处理。
1. SYC-2C型非金属超声测试仪
SYC-2C型非金属超声测试仪由接收机和发射机两部分组成。该仪器
轻便、快速、环境干扰小。 可供研究人员在实验室进行岩样的研究或地震模拟实验；
研究洞室的节理、裂隙发育情况，确定洞室开挖松弛的范围；
进行岩体强度分级； 测算出岩体动弹性力学参数；
进行地应力的测量，长期观测进行地震预报。
2. CTS-25型非金属超声波检测仪
该仪器主要用于混凝土的无损检测，通过混凝土声速和混凝土抗压 强度的关系，可以估计其强度； 通过对混凝土的声速、衰减和波形的测量，可以检查混凝土结构 内部的孔洞，裂缝及其他缺陷的位置等。该仪器还可用于对木材、塑 料、橡胶、石墨、碳素纤维、陶瓷、岩石等材料的性能测量。 该仪器具有波形显示和数字显示装置，便于观察波形和进行声速 测量，仪器本身有80dB的衰减器，可以测量材料的衰减。
之间的岩柱或工程的某些突出部位在非同一平面相对设置收、发换能器
，如图3。
图1平透直达波法测试图
2直透直达波测试
3工程岩体直达波测试图
F-发射换能器；S-接收换能器1-巷道；2-岩体
2）孔中直达波法
将发射和接收换能器分别置于两个或两个
以上钻孔中进行直达波测试的方法称为孔中 直达波法。当被测物仅有一个自由面，且需
2、测孔布置 在需测试的井巷围岩中，根据测试目的选择有代表性的地段布 置观测站和相应的观测断面。对于水平和倾斜巷道，每个测站应布 置2～3个断面，每个断面布置的测孔数应由断面大小及形状等确定， 一般为3～5个测孔。在立井中，由于打眼及观测工作都较困难，因 此，测站及观测断面的测孔数可相应减少。测孔深度以2.0~3.0m为 宜。
第三节声波测试技术在地下混凝凝土
结构质量评价中的应用
一、混凝土中的空洞检测
混凝土在浇筑过程中存在不密实的情况，在不密实区存在空洞现 象。不密实区是指因振捣不够、漏浆或石子架空等造成的蜂窝状或缺 少水泥形成的松散状或意外损伤造成的疏松状区域。对于体积较大的 混凝土结构或构件，这种情况尤其容易发生。当混凝土水胶比较小或 配筋较密的情况下，施工时漏振或振捣不充分，往往会出现石子架空 ，在混凝土内部形成空洞的情况。
图5-5反射波测试法
3、折射波法
声波由观测界面到达高速介质并沿该介质传播适当距离后又折返回 观测界面时称为折射波。折射波法是接收以首波形式出现的折射波的测 试方法。它可分为平透折射波法和孔中折射波法。平透折射波法探头布 置方式同平透直达波法相同，但接收换能器应布置在折射波首波盲区之 外。这种测试方法常用来测试回采工作面超前支承压力影响范围等。
其他物理性质等岩体力学指标的一种工程测试方法。
声波测试属于无损检测的范畴，近年来，在建筑、水电、采矿、 冶金、铁道等工程中得到广泛应用，成为工程测试的重要手段之一。
一.声波测试的基本原理 1. 波的概述
波是介质质点离开平衡位置的一种扰动，这种扰动随时间 从空间的一个区域传播到另一个区域。在传播过程中没有物质
法。测试时调整换能器安放位置，以使能够在任意两个平面进行交 叉测试。采用斜测法时，可采用图5-10的方式，在侧位两个相互平
行的测试面上分别画出网格线，可在对测的基础上进行交叉测试。
3、钻孔或预埋管法 当测距较大时，超声波在混凝土中能量损失较大，接收信号较 为微弱，不利于对缺陷进行检测分析，此时可采用钻孔法或预埋管
2.声波测试基本原理
声波测试的基本原理是用人工的方法在岩土介质和结构中激
发一定频率的弹性波，这种弹性波在材料和结构内部传播并由 接收仪器接收，通过分析研究接收和记录下来的波动信号来确 定岩土介质和结构的力学特性，了解它们的内部缺陷。称为波 速度。
岩土体中往往包含有各种层面、节理和裂隙等结构面， 岩体中的这些结构面在动荷载作用下产生变形，对波动过
程产生一系列的影响，如反射、折射、绕射和散射等。这