1、第八章第八章 岩土工程监测岩土工程监测学习要求：学习要求：了解岩土工程监测的意义了解岩土工程监测的意义掌握监测点的一般布置原则掌握监测点的一般布置原则掌握各类监测的目的、要求及其布置掌握各类监测的目的、要求及其布置4.熟悉监测数据的处理和分析方法熟悉监测数据的处理和分析方法第八章第八章 岩土工程监测岩土工程监测第第8章章 岩土工程监测岩土工程监测 （1）岩土工程监测是采用专门的仪器，监（观）测岩土体）岩土工程监测是采用专门的仪器，监（观）测岩土体或建筑物的某些要素如或建筑物的某些要素如等以及相关影响因素等以及相关影响因素如如降雨降雨等等随时间变化的过程和规律随时间变化的过程和规律，据此分析其发
2、展变化趋势，据此分析其发展变化趋势，预测和评价它们对工程建筑和地质环境的影响。预测和评价它们对工程建筑和地质环境的影响。（2）监测必须在查明）监测必须在查明工程地质条件的工程地质条件的基础上进行。基础上进行。（3）岩土体是一个开放、动态变化的复杂系统，监测对于）岩土体是一个开放、动态变化的复杂系统，监测对于设计、信息化施工、施工期安全和工程效果来说是必不可少的，设计、信息化施工、施工期安全和工程效果来说是必不可少的，为保证工程的长期安全，也离不开长期监测。监测可指导设计为保证工程的长期安全，也离不开长期监测。监测可指导设计及变更、施工、验证设计和计算方法、以及工程运行。及变更、施工、验证设计和
3、计算方法、以及工程运行。岩土体受人为的或自然的影响（加固、开挖等）所岩土体受人为的或自然的影响（加固、开挖等）所反应表现的各种信息，是可以量测的，通过对这些信息反应表现的各种信息，是可以量测的，通过对这些信息的分析处理，可以预测岩土体的状态及可能的变化趋势、的分析处理，可以预测岩土体的状态及可能的变化趋势、采取的工程措施。同时通过测到的信息，反估岩土体力采取的工程措施。同时通过测到的信息，反估岩土体力学特征的参数和地应力参数。学特征的参数和地应力参数。反分析法反分析法位移反分析法实际上是对传统的岩石位移反分析法实际上是对传统的岩石力学试验方法的突破。互相关联的监测、反分析、预测力学试验方法的突
4、破。互相关联的监测、反分析、预测对岩土体设计施工具有重要意义。对岩土体设计施工具有重要意义。（4）岩土工程监测根据观测时期分为）岩土工程监测根据观测时期分为和和定期观测是按固定的时间间隔，不定期定期观测是按固定的时间间隔，不定期观测是为某一专门目的而进行的短期观测。观测是为某一专门目的而进行的短期观测。（5）岩土工程监测根据性质划分为）岩土工程监测根据性质划分为、。（6）现场监测指的是在工程勘察、施工以至运营）现场监测指的是在工程勘察、施工以至运营期间，对工程有影响的不良地质现象、岩土体性状和期间，对工程有影响的不良地质现象、岩土体性状和地下水等进行监测，其目的是为了工程的正常施工和地下水等进
5、行监测，其目的是为了工程的正常施工和运营，确保安全。运营，确保安全。监测工作主要包含三方面内容：监测工作主要包含三方面内容：第一、施工和各类荷载作用下岩土反应性状的监测。第一、施工和各类荷载作用下岩土反应性状的监测。例如，土压力观测、岩土体中的应力量测、岩土体变形例如，土压力观测、岩土体中的应力量测、岩土体变形和位移监测、孔隙水压力观测等。和位移监测、孔隙水压力观测等。第二、对施工或运营中结构物的监测。对于像核电第二、对施工或运营中结构物的监测。对于像核电站等特别重大的结构物，则在整个运营期间都要进行监站等特别重大的结构物，则在整个运营期间都要进行监测。测。第三、对环境条件的监测。包括对工程地
6、质和水文第三、对环境条件的监测。包括对工程地质和水文地质条件中某些要素的监测，尤其是对工程构成威胁的地质条件中某些要素的监测，尤其是对工程构成威胁的不良地质现象，在勘察期间就应布置监测不良地质现象，在勘察期间就应布置监测(如滑坡、崩如滑坡、崩塌、泥石流、土洞等塌、泥石流、土洞等)；除此之外，还有对相邻结构物；除此之外，还有对相邻结构物及工程设施在施工过程中可能发生的变化、施工振动、及工程设施在施工过程中可能发生的变化、施工振动、噪声和污染等的监测。噪声和污染等的监测。（1）可靠性原则）可靠性原则 仪器的可靠性、监测网、设计、施工的统筹安排。仪器的可靠性、监测网、设计、施工的统筹安排。（2）多层
7、次监测）多层次监测 监测对象以位移为主，辅以其它项目；仪器上以多种监测对象以位移为主，辅以其它项目；仪器上以多种仪器配合、补充。测点布置上仪器配合、补充。测点布置上:a.充分利用有利的工程条件充分利用有利的工程条件 b.地表、地下测点或三维监测用地表、地下测点或三维监测用 c.监测点覆盖面。监测点覆盖面。（3）优先监测关键部位原则）优先监测关键部位原则（4）分期监测原则）分期监测原则前期、施工后期监测前期、施工后期监测（5）方便实用原则）方便实用原则（6）高效原则）高效原则测清及其和信息反馈及时测清及其和信息反馈及时（7）无干扰和少干扰的原则）无干扰和少干扰的原则（8）地质信息重要）地质信息重
8、要（9）经济合理原则）经济合理原则 是用来测量地下厂房、坑道、隧道或坑口是用来测量地下厂房、坑道、隧道或坑口对应的墙体间或顶面到地面间距的微小变化，也可以用对应的墙体间或顶面到地面间距的微小变化，也可以用于监测结构与支承物的变形，以及测量不稳定边坡的移于监测结构与支承物的变形，以及测量不稳定边坡的移动性。动性。钢尺收敛计钢尺收敛计 数显收敛计数显收敛计 2.钻孔伸长量测钻孔伸长量测 钻孔位移计，测定深部岩体沿钻钻孔位移计，测定深部岩体沿钻孔轴向位移的装置。它由连接件、锚固器、量测头和孔轴向位移的装置。它由连接件、锚固器、量测头和测量计等部分组成。测量时，用锚固器将连接件固定测量计等部分组成。测
9、量时，用锚固器将连接件固定在钻孔的一定深度上，在孔口设量测头和测量计，以在钻孔的一定深度上，在孔口设量测头和测量计，以孔底为基准点，测定各测点与基准点的距离。孔底为基准点，测定各测点与基准点的距离。用倾斜仪量测两点之间的相对倾斜量。用倾斜仪量测两点之间的相对倾斜量。倾斜计、倾斜仪、高精度激光倾斜仪。倾斜计、倾斜仪、高精度激光倾斜仪。用于监测坝体、用于监测坝体、边坡、工程岩体或山体裂缝边坡、工程岩体或山体裂缝的张开、闭合或上下左右的的张开、闭合或上下左右的错动变形错动变形倾斜仪倾斜仪 三向测缝计三向测缝计溢流式连通管沉降仪溢流式连通管沉降仪多点伸长计（多点伸长计（6点）点）经纬仪、水准仪、激光测
10、距仪、全站经纬仪、水准仪、激光测距仪、全站仪。仪。利用卫星进行绝对位置监测，速度快、精利用卫星进行绝对位置监测，速度快、精度高。度高。采用孔隙水压力仪，对岩土体采用孔隙水压力仪，对岩土体孔隙水压力随时间变化规律的动态观测。孔隙水压力随时间变化规律的动态观测。土压力计（土压力盒）土压力计（土压力盒）GYH1型型 双膜土压力计双膜土压力计分离式土压力计分离式土压力计测力计、应变计测力计、应变计应变计应变计1.岩土体变形监测的意义岩土体变形监测的意义 岩土体的变形量是评价岩土体及建筑物稳定状态岩土体的变形量是评价岩土体及建筑物稳定状态或建筑物是否能正常使用最直接的指标，监测结果亦或建筑物是否能正常使
11、用最直接的指标，监测结果亦可用作反演计算的参数或检验计算方法的适宜性。对可用作反演计算的参数或检验计算方法的适宜性。对工程岩土体采取加固措施时也需以变形监测资料作依工程岩土体采取加固措施时也需以变形监测资料作依据。据。由于岩土体的工程性质复杂而多变，勘察时往往由于岩土体的工程性质复杂而多变，勘察时往往难以掌握清楚，以致所作的评价不够确切。对一些重难以掌握清楚，以致所作的评价不够确切。对一些重大工程，尤其是复杂地质条件的工程，进行岩土体和大工程，尤其是复杂地质条件的工程，进行岩土体和建筑物变形监测就十分必要。不仅可及时发现问题，建筑物变形监测就十分必要。不仅可及时发现问题，采取对策和措施，以保证
12、工程的正常施工和使用，而采取对策和措施，以保证工程的正常施工和使用，而且积累有价值的经验资料，对发展岩土力学和提高勘且积累有价值的经验资料，对发展岩土力学和提高勘察工作水平皆有重要意义。察工作水平皆有重要意义。2.岩土体变形监测的内容和方法岩土体变形监测的内容和方法 岩土体变形监测内容广泛，主要包括各种不良地质现岩土体变形监测内容广泛，主要包括各种不良地质现象和各类工程（各种地基基础工程、边坡工程和地下工象和各类工程（各种地基基础工程、边坡工程和地下工程）所涉及的岩土体内部的压缩、拉伸及剪切变形和表程）所涉及的岩土体内部的压缩、拉伸及剪切变形和表面位移量的监测。这里着重介绍边坡工程和滑坡以及地
13、面位移量的监测。这里着重介绍边坡工程和滑坡以及地下工程岩土体变形监测的内容和方法。下工程岩土体变形监测的内容和方法。1)边坡工程和滑坡的监测边坡工程和滑坡的监测 边坡工程和滑坡监测的目的，一是正确判定其稳定边坡工程和滑坡监测的目的，一是正确判定其稳定状态，预测位移、变形的发展趋势，作出边坡失稳或状态，预测位移、变形的发展趋势，作出边坡失稳或滑坡临滑前的预报；二是为整治提供科学依据以及检滑坡临滑前的预报；二是为整治提供科学依据以及检验整治的效果。验整治的效果。监测内容可分地面位移监测、岩土体内部变形和滑监测内容可分地面位移监测、岩土体内部变形和滑动面位置监测以及地下水观测三项。动面位置监测以及地
14、下水观测三项。a.地表位移监测地表位移监测 主要采用经纬仪、水准仪或光电测距仪重复观测主要采用经纬仪、水准仪或光电测距仪重复观测各测点的位移方向和水平、铅直距离，以此来判定地各测点的位移方向和水平、铅直距离，以此来判定地面位移矢量及其随时间变化的情况。面位移矢量及其随时间变化的情况。测点可根据具体条件和要求布置成不同型式的线、测点可根据具体条件和要求布置成不同型式的线、网，一般在条件较复杂和位移较大的部位测点应适当网，一般在条件较复杂和位移较大的部位测点应适当加密。图加密。图1为长江三峡工程库区内新滩滑坡地面位移为长江三峡工程库区内新滩滑坡地面位移观测点平面布置图，测点主要集中布置在地面位移量
15、观测点平面布置图，测点主要集中布置在地面位移量较大的姜家坡一带。较大的姜家坡一带。对于规模较大的滑坡，还可采用航空摄影测量和全对于规模较大的滑坡，还可采用航空摄影测量和全球卫星定位系统来进行监测，也可采用伸缩仪和倾斜球卫星定位系统来进行监测，也可采用伸缩仪和倾斜计等简易方法监测。计等简易方法监测。图图1 新新滩滩滑滑坡坡垂垂直直位位移移时时间间关关系系曲曲线线 图图2 新滩滑坡垂直位移时间关系曲线新滩滑坡垂直位移时间关系曲线 监测结果应整理成监测结果应整理成曲线图，并以此来分曲线图，并以此来分析滑坡或工程边坡的析滑坡或工程边坡的稳定性发展趋势，作稳定性发展趋势，作临滑预报。下即为新临滑预报。下
16、即为新滩滑坡铅直位移时滩滑坡铅直位移时间关系曲线，从图间关系曲线，从图2上上可以清晰地看出，该可以清晰地看出，该滑坡从滑坡从1985年年5月开始月开始铅直位移量显著增大，铅直位移量显著增大，到到6月月12日便发生了整日便发生了整体下滑，滑坡方量约体下滑，滑坡方量约3107m3。由于临滑。由于临滑预报非常成功，避免预报非常成功，避免了人员伤亡的重大事了人员伤亡的重大事故。故。日本某滑坡用日本某滑坡用光电测距仪监光电测距仪监测所获得的位测所获得的位移矢量图，可移矢量图，可以看出滑坡的以看出滑坡的位移范围、方位移范围、方向和各部位位向和各部位位移量的大小。移量的大小。铁路线和国道铁路线和国道位于滑坡
17、位移位于滑坡位移区之外，不受区之外，不受该滑坡的影响。该滑坡的影响。图图3 光电测距仪测量的位移矢量图光电测距仪测量的位移矢量图 李家峡水电站号滑坡的监测坝高155m，库容16.5亿m3，装机200万千瓦水库2019年12月26日下闸蓄水1号滑坡剖面图2号滑坡剖面图水库蓄水后从右岸看水库蓄水后从右岸看号滑坡号滑坡滑坡前沿出现大量拉裂缝岸 坡 垮 塌滑坡后缘出现大量拉裂缝1号滑坡远景1号滑坡拉裂缝1号滑坡前沿拉裂缝1号滑坡后缘拉裂缝各点动态表28 剖 面 监测日期 纵 1（mm/d）纵 2(mm/d)纵 3(mm/d)纵 4（mm/d）12.261.08 0.57.50 0.56.89 0.52
18、7.74 2kPa，监测期1个月U=rwh+p气动式（气压式）各种岩土层，量测精度10kPa，监测期1个月U=K(f02-f2)电阻应变式各种岩土层，量测精度2kPa，监测期1个月U=K(A-A0)3.地下水压力（水位）和水质监测地下水压力（水位）和水质监测 地下水压力地下水压力(水位水位)和水质监测工作的布置，应根据岩土和水质监测工作的布置，应根据岩土体的性状和工程类型确定。一般顺地下水流向布置观测线。体的性状和工程类型确定。一般顺地下水流向布置观测线。为了监测地表水与地下水之间关系，则应垂直地表水体的为了监测地表水与地下水之间关系，则应垂直地表水体的岸边线布置观测线。在水位变化大的地段、上
19、层滞水或裂岸边线布置观测线。在水位变化大的地段、上层滞水或裂隙水聚集地带，皆应布置观测孔。基坑开挖工程降水的监隙水聚集地带，皆应布置观测孔。基坑开挖工程降水的监测孔应垂直基坑长边布置观测线，其深度应达到基础施工测孔应垂直基坑长边布置观测线，其深度应达到基础施工的最大降水深度以下的最大降水深度以下1m处。动态监测除布置监测孔外，处。动态监测除布置监测孔外，还可利用地下水天然露头或水井。还可利用地下水天然露头或水井。地下水动态监测应不少于地下水动态监测应不少于1个水文年。观测内容除个水文年。观测内容除了地下水位外，还应包括水温、泉的流量了地下水位外，还应包括水温、泉的流量,在某些监测在某些监测孔中
20、有时尚应进行定期取水样作化学分析和抽水。观孔中有时尚应进行定期取水样作化学分析和抽水。观测时间间隔视目的和动态变化急缓时期而定，一般雨测时间间隔视目的和动态变化急缓时期而定，一般雨汛期加密，干旱季节放疏，可以汛期加密，干旱季节放疏，可以3-5天或天或10天观测一天观测一次，而且各监测孔皆同时进行观测。作化学分析的水次，而且各监测孔皆同时进行观测。作化学分析的水样，可放宽取样时间间隔，但每年不宜少于样，可放宽取样时间间隔，但每年不宜少于4次。观次。观测上述各项内容的同时，还应观测大气降水、气温和测上述各项内容的同时，还应观测大气降水、气温和地表水体地表水体(河、湖河、湖)的水位等，藉以相互对照。
21、的水位等，藉以相互对照。监测成果应及时整理，并根据所提出的地下水和监测成果应及时整理，并根据所提出的地下水和大气降水量的动态变化曲线图、地下水压大气降水量的动态变化曲线图、地下水压(水位水位)动态动态变化曲线图、不同时期的水位深度图、等水位线图、变化曲线图、不同时期的水位深度图、等水位线图、不同时期有害化学成分的等值线图等资料，分析对工不同时期有害化学成分的等值线图等资料，分析对工程设施的影响，提出防治对策和措施。程设施的影响，提出防治对策和措施。1.沉降观测的对象沉降观测的对象（1）一级建筑物。）一级建筑物。（2）不均匀或软弱地基上的重要二级及以上建筑）不均匀或软弱地基上的重要二级及以上建筑
22、物。物。（3）加层、接建或因地基变形、局部失稳而使结）加层、接建或因地基变形、局部失稳而使结构产生裂缝的建筑物。构产生裂缝的建筑物。（4）受邻近深基坑开挖施工影响或受场地地下水）受邻近深基坑开挖施工影响或受场地地下水等环境因素变化影响的建筑物。等环境因素变化影响的建筑物。（5）需要积累建筑经验或进行反分析计算参数的）需要积累建筑经验或进行反分析计算参数的工程。工程。2.观测点的布置观测点的布置 沉降观测点的布设应遵循以下原则。沉降观测点的布设应遵循以下原则。(1)通常在建筑物的四角点、中点、转角处等能反映变形特征和变通常在建筑物的四角点、中点、转角处等能反映变形特征和变形明显的部位布设沉降观测
23、点，点间距一般为形明显的部位布设沉降观测点，点间距一般为1020 m。(2)对于设有后浇带及施工缝的建筑物，还应在其两侧布设沉降观对于设有后浇带及施工缝的建筑物，还应在其两侧布设沉降观测点。测点。(3)对于新建建筑物与原有建筑物的连接处，应在其两侧的承重墙对于新建建筑物与原有建筑物的连接处，应在其两侧的承重墙或支柱上布设沉降观测点。或支柱上布设沉降观测点。(4)对于一些大型工业厂房，除按上述原则布设沉降观测点外，还对于一些大型工业厂房，除按上述原则布设沉降观测点外，还应在大型设备四周的墩重墙或支柱上布设沉降观测点；对于砖混应在大型设备四周的墩重墙或支柱上布设沉降观测点；对于砖混结构可设于承重墙
24、上；对于框架结构，可每隔结构可设于承重墙上；对于框架结构，可每隔13个柱子设一点。个柱子设一点。(5)观测点要符合各施工阶段的观测要求，牢固可靠，特别要考虑观测点要符合各施工阶段的观测要求，牢固可靠，特别要考虑到装修装饰阶段因墙或柱饰面、水电施工等破坏或掩盖住观测点，到装修装饰阶段因墙或柱饰面、水电施工等破坏或掩盖住观测点，不能连续观测而失去观测意义。不能连续观测而失去观测意义。3.观测方法观测方法 距离建筑物一定范围设基准点，从建筑物修建开始直距离建筑物一定范围设基准点，从建筑物修建开始直至竣工以后的相当长时间内定期观测各测点高程的变化。至竣工以后的相当长时间内定期观测各测点高程的变化。观测
25、次数和间隔时间应根据观测目的、加载情况和沉降观测次数和间隔时间应根据观测目的、加载情况和沉降速率确定。当沉降速率小于速率确定。当沉降速率小于1mm/100d时可停止经常性时可停止经常性的观测。建筑物竣工后的观测间隔按下表确定。的观测。建筑物竣工后的观测间隔按下表确定。沉降速率（mm/d）观 测 间 隔 时 间0.3150.1-0.3300.05-0.1900.02-0.051800.01-0.02365根据观测结果绘制加载、沉降与时间的关系曲线。由此根据观测结果绘制加载、沉降与时间的关系曲线。由此可以较好地划定地基土的变形性和均一性；与预测的结可以较好地划定地基土的变形性和均一性；与预测的结论
26、对比，以检验计算采用的理论公式、方案和所用参数论对比，以检验计算采用的理论公式、方案和所用参数的可靠性；获得在一定土质条件下选择建筑结构型式的的可靠性；获得在一定土质条件下选择建筑结构型式的经验。也可由实测结果进行反分析，即反求土层模量或经验。也可由实测结果进行反分析，即反求土层模量或确定沉降计算经验系数确定沉降计算经验系数。北京国际信托大厦系一剪力墙内筒外框结构的高层建北京国际信托大厦系一剪力墙内筒外框结构的高层建筑，地面以上筑，地面以上28层层(高高104.1m)。地下两层，采用箱形。地下两层，采用箱形基础，埋深基础，埋深12.73m。该工程自箱基的隔水架空层浇筑。该工程自箱基的隔水架空层浇筑完毕起沿基础的纵横轴线安设了完毕起沿基础的纵横轴线安设了138个观测点进行系个观测点进行系统的沉降观测，截止竣工后约统的沉降观测，截止竣工后约4年的观测资料如下图年的观测资料如下图所示。所示。
