路基变形沉降测试方法比选讲义.ppt

水平测斜仪水平测斜仪在路基变形观测中的应用1、概述概述2、沉降测试方法比较沉降测试方法比较3、测试原理测试原理4、测试要点测试要点5、应用实例应用实例概述概述l地基和路堤的沉降观测是软弱路基地基和路堤的沉降观测是软弱路基施工中必不缺少的重要一环。观测施工中必不缺少的重要一环。观测数据一方面可监视填土施工过程中数据一方面可监视填土施工过程中地基的稳定性，从而控制填土速率；地基的稳定性，从而控制填土速率；另一方面可据以推测地基的沉降变另一方面可据以推测地基的沉降变形规律，控制地基的工后沉降满足形规律，控制地基的工后沉降满足设计要求。设计要求。概述概述l铁路客运专线对路基要求严格，因此沉铁路客运专线对路基要求严格，因此沉降观测非常重要。在沉降观测过程中，降观测非常重要。在沉降观测过程中，通过对观测方法和仪器进行了详细的分通过对观测方法和仪器进行了详细的分析、比选、标定和验证工作，发现水平析、比选、标定和验证工作，发现水平测斜仪具有精度高、使用方便、施工干测斜仪具有精度高、使用方便、施工干扰小，受气候影响小等优点，是预测、扰小，受气候影响小等优点，是预测、控制路基沉降变形的良好方法。控制路基沉降变形的良好方法。沉降测试方法的比较l观测桩观测桩 用木桩和钢钎钉入土中，用水准仪抄平，即可用木桩和钢钎钉入土中，用水准仪抄平，即可测量地表面的沉降量。此方法最简便，但只能测量地表面的沉降量。此方法最简便，但只能测定建筑物表面的沉降值，无法测试土体内部测定建筑物表面的沉降值，无法测试土体内部某位置的沉降，对填土施工有干扰。某位置的沉降，对填土施工有干扰。沉降测试方法的比较l沉降杯沉降杯 将盛水密闭容器置于土中，容器上接出进水管、将盛水密闭容器置于土中，容器上接出进水管、排水管和排气管至填土以外。进水管外部与观排水管和排气管至填土以外。进水管外部与观测量杯相连。容器灌水以后，容器内部的水位测量杯相连。容器灌水以后，容器内部的水位与外部观测水杯的水位一致，则可通过观测量与外部观测水杯的水位一致，则可通过观测量杯中的水位得到容器的沉降。其优点是构造简杯中的水位得到容器的沉降。其优点是构造简单，造价低廉，缺点是三根管的埋设要求比较单，造价低廉，缺点是三根管的埋设要求比较高，如果埋设不平顺，容易形成气泡阻塞水管，高，如果埋设不平顺，容易形成气泡阻塞水管，使测试无法进行。此方法比较少用。使测试无法进行。此方法比较少用。沉降测试方法的比较l沉降板沉降板 由底板和测杆、护套组成。底板为边长约由底板和测杆、护套组成。底板为边长约50cm厚度厚度3cm的钢筋混凝土板。测杆为直径的钢筋混凝土板。测杆为直径40mm左右的钢管，第左右的钢管，第一段垂直固定于钢筋混凝土板的中央，随着填土高度的一段垂直固定于钢筋混凝土板的中央，随着填土高度的增加，分段以丝扣接长测杆。测杆外套接塑料管保护，增加，分段以丝扣接长测杆。测杆外套接塑料管保护，以免测杆受外来扰动变形。以免测杆受外来扰动变形。沉降板是目前沉降观测的最常用的手段。其优点是沉降板是目前沉降观测的最常用的手段。其优点是造价低廉，操作简便，易于测试。但其弱点也很明显，造价低廉，操作简便，易于测试。但其弱点也很明显，主要是影响填土压实施工，压实机械经过时必须绕道而主要是影响填土压实施工，压实机械经过时必须绕道而行，极为不便，机械经常撞坏沉降杆，且形成压实死角，行，极为不便，机械经常撞坏沉降杆，且形成压实死角，降低压实质量。其次是一个沉降板只能测量路堤中一点降低压实质量。其次是一个沉降板只能测量路堤中一点的沉降。一个断面上多放几个沉降板影响压实施工的矛的沉降。一个断面上多放几个沉降板影响压实施工的矛盾更突出。另外一个缺点是损坏后的补救非常困难。盾更突出。另外一个缺点是损坏后的补救非常困难。沉降测试方法的比较l水压式剖面沉降仪水压式剖面沉降仪 由沉降管和二次测试仪器组成。沉降管为一般的由沉降管和二次测试仪器组成。沉降管为一般的PVC管，管，二次测试仪器由探头、注水管、注水架组成。其工作原理见图二次测试仪器由探头、注水管、注水架组成。其工作原理见图2.沉降管沉降管记录仪记录仪注水系统注水系统沉降测试方法的比较l水压式剖面沉降仪水压式剖面沉降仪 探头内的主要元件是静水压力传感器。由于地基沉降的原因，探探头内的主要元件是静水压力传感器。由于地基沉降的原因，探头处于不同位置时，静水压力传感器所受到的静水压力是不同的，头处于不同位置时，静水压力传感器所受到的静水压力是不同的，记录不同的静水压力，据此可得到不同位置的高程，从而得到沉记录不同的静水压力，据此可得到不同位置的高程，从而得到沉降值。剖面沉降仪测试的优点，降值。剖面沉降仪测试的优点，1）能够测定任意一点的沉降值，）能够测定任意一点的沉降值，甚至可以测试整个剖面的连续的沉降曲线，配置自动记录仪即可甚至可以测试整个剖面的连续的沉降曲线，配置自动记录仪即可实现。实现。2）测试成本低。除了一次性投入二次仪器约）测试成本低。除了一次性投入二次仪器约2万元外，每万元外，每次使用只需购买廉价每米次使用只需购买廉价每米5元左右的元左右的PVC管即可。管即可。3）对填土施工）对填土施工无干扰。但其缺点也比较突出。首先精度比较低。若要提高精度，无干扰。但其缺点也比较突出。首先精度比较低。若要提高精度，需根据待测沉降的大小范围，配置若干不同灵敏度的探头，增加需根据待测沉降的大小范围，配置若干不同灵敏度的探头，增加了二次仪器的造价。第二个缺点是测试操作比较复杂。整个系统了二次仪器的造价。第二个缺点是测试操作比较复杂。整个系统不能方便携带，测试时需取水和注水。第三个缺点是受气候干扰不能方便携带，测试时需取水和注水。第三个缺点是受气候干扰大，风使测试数据不稳定；温差大改变了水的密度，影响精度。大，风使测试数据不稳定；温差大改变了水的密度，影响精度。沉降测试方法的比较l水平测斜仪水平测斜仪 与水压式剖面沉降仪相似，水平测斜仪也由沉降管和二次测试仪与水压式剖面沉降仪相似，水平测斜仪也由沉降管和二次测试仪器组成。不同的是水平测斜仪无需注水系统，其沉降管是特制的器组成。不同的是水平测斜仪无需注水系统，其沉降管是特制的PVC管。工作原理见图管。工作原理见图3.沉降管沉降管记录仪记录仪探头探头电缆电缆沉降测试方法的比较l水平测斜仪水平测斜仪 探头内的主要元件是伺服加速度传感器。由于地基沉降，探头内的主要元件是伺服加速度传感器。由于地基沉降，探头处于倾斜方向，通过重力加速度在敏感水平轴上的投影，探头处于倾斜方向，通过重力加速度在敏感水平轴上的投影，可精确测量探头的倾角，再根据探头长度得到探头两端的高可精确测量探头的倾角，再根据探头长度得到探头两端的高程差，从而得到沉降值。其优点：程差，从而得到沉降值。其优点：1）精度高。每次读数的误）精度高。每次读数的误差小于差小于0.1mm，36米长剖面测试的累计误差小于米长剖面测试的累计误差小于2mm。2）操作方便。整个测试系统可由一个人携带，移动非常方便。操作方便。整个测试系统可由一个人携带，移动非常方便。测试操作仅需两个人即可，一个人记录，一个人拉线。测试操作仅需两个人即可，一个人记录，一个人拉线。3）可）可得到整个剖面的沉降曲线，测点间距最小为得到整个剖面的沉降曲线，测点间距最小为0.5m。4）对填对填土施工无干扰。土施工无干扰。5）不受气候影响。二次仪器一次性投资约二）不受气候影响。二次仪器一次性投资约二万元。水平测斜仪的不足主要是特制的万元。水平测斜仪的不足主要是特制的PVC管造价比较高，管造价比较高，每米每米25元左右，约为普通元左右，约为普通PVC管的四倍。管的四倍。水平测斜仪的测试原理ii-1图1 水平测斜仪原理图=isin101gKKUout（1）sin102gKKUout（2）)3(sin2121gKUUoutoutsin i/L（4）)5(2/)(121gKUULioutout)6(i水平测斜仪测试要点l将特制将特制PVC管埋设在被测位置，导槽方向对准管埋设在被测位置，导槽方向对准铅垂方向。铅垂方向。l用普通绳索将探头及电缆拉至沉降管的起始端，用普通绳索将探头及电缆拉至沉降管的起始端，然后拉导线，每然后拉导线，每0.5米刻度线处读数一次，直至米刻度线处读数一次，直至沉降管的终止端。然后将测斜仪掉转沉降管的终止端。然后将测斜仪掉转180度进度进行第二次测试，读数。行第二次测试，读数。l用水准仪和现场的水准基点抄平，得到沉降管用水准仪和现场的水准基点抄平，得到沉降管起始端的标高，从而根据沉降差可得到各读数起始端的标高，从而根据沉降差可得到各读数点的标高。点的标高。水平测斜仪测试要点l探头内部的主要部件采用探头内部的主要部件采用“石英挠性伺服加速度计石英挠性伺服加速度计”属精密仪器，在使用和运输过程中应避免冲击碰撞或属精密仪器，在使用和运输过程中应避免冲击碰撞或摔落，引起敏感元件损坏。摔落，引起敏感元件损坏。l探头外壳采用不锈钢制成，如果长期在水中作业，应探头外壳采用不锈钢制成，如果长期在水中作业，应在每次作业完成以后擦拭干净，并用机油点到导轮或在每次作业完成以后擦拭干净，并用机油点到导轮或容易生锈的职称弹簧上，避免因生锈而引起不灵活现容易生锈的职称弹簧上，避免因生锈而引起不灵活现象。象。l沉降管端头可采用直径沉降管端头可采用直径200mm长长1m的带盖钢管保护，的带盖钢管保护，平日用螺栓将盖封死，用土覆盖，测量时将盖打开即平日用螺栓将盖封死，用土覆盖，测量时将盖打开即可，这样能很好地避免人为破坏。可，这样能很好地避免人为破坏。水平测斜仪应用实例室内标定沉降管室外标定水平测斜仪应用实例室内标定水平测斜仪应用实例4.254.34.354.44.454.54.554.64.654.74.750510152025303540测 点 位 置（m）路基标高（m）高 程 9月 27日高 程 9月 30日高 程 10月 2日高 程 10月 5日高 程 10月 16日高 程 10月 18日高 程 10月 29日高 程 11月 1日高 程 12月 6日图15 DK274+800断面高程变化图水平测斜仪应用实例4.34.354.44.454.54.554.64.654.74.750510152025303540测点位置（m）路基断面高程（m）高程（7月12日）高程（7月13日）高程（7月28日）高程（8月4日）高程（8月12日）高程（9月30日）高程（10月2日）高程（10月5日）高程(10月23日)高程（10月29日）高程（11月3日）高程（11月7日）高程(12月6日)图14 DK274+920断面高程变化图水平测斜仪应用实例图16 DK274+800断面沉降时间关系曲线-0.08-0.07-0.06-0.05-0.04-0.03-0.02-0.0100.01020406080沉降时间（天）沉降量（m）水平测斜仪应用实例图17 DK274+920断面沉降时间关系曲线-0.08-0.07-0.06-0.05-0.04-0.03-0.02-0.010050100150200时间（天）沉降（m)