靜力分析法工程地質

❶ 工程地質常用的研究方法有哪些

1、定性評價方法
以自然歷史分析法確定不同工程地質性質的形成原因內、演變趨勢和發展預測容（條件分析）
2、 定量評價：定性分析基礎上，通過定量計算，進行定性與定量評價相結合的地質過程機制分析—定量評價。
數學分析
力學分析
概率分析

❷ 工程地質勘察方法有哪些

工程地質勘察方法：測繪、勘探、岩土測試、長期觀測

1. 測繪：將建築影內響范圍內的地質現象反映容在地形圖上。是一種在地面進行的勘察方法。

2. 勘探：是一種查明地下地質情況的勘察方法。可分為：（1）物探（地球物理勘探）：根據導電率、磁性、密度以及彈性波在地下不同地層、介質（水、空洞、岩等）中傳播速度的不同來劃分岩性、地下水位、溶洞分布等等。指導鑽探。（2)鑽探：與坑（槽）探配合使用3)觸探：即是一種勘探手段，又是一種原位測試方法。

3. 原位測試：載荷試驗、靜力觸探試驗、標准貫入試驗、十字板剪切試驗、旁壓試驗、現場直接剪切試驗。

4. 長期觀測。

❸ 結構力學 簡要分析結構動力分析和靜力分析的主要區別

1 荷載不同
動力復學，突制出的是荷載歷時時間短，典型荷載有地震波，爆破，車荷載等，多以s、ms計
靜力學，荷載時間長，分為永久荷載、臨時荷載等，即使是臨時荷載，作用時間也要長的多多了
2 強度不同
結構受力時，動載強度會比靜載時高出很多。

❹ 鳥巢結構和靜力學分析是怎麼樣的

首先，雖然建築方案是老外的，但施工圖都是由中國的甲級建築設計單位和國家注冊結構工程師做的結構設計。還有符合抗震規范的工程地質勘察報告。 並且進行了最高層次的由建設部組織的超限高層建築抗震設防專項審查。 2）抗震設計第一步是明確抗震設防要求，也就是建築所在地區的抗震設防烈度和地震動參數，這個在《中國地震動參數區劃圖》上有，具體的城市抗震設防烈度國家建築抗震設計規范里也有規定。比如汶川的抗震設防烈度就是7度，昆明的抗震設防烈度是8度，一般7度抗震設防烈度，地震基本加速度為0.1g，8度抗震為地震基本加速度0.2g. 鳥巢和國家大劇院因為特別重要，進行了專門的地震安全性評估，比北京的其他建築又提高了地震動參數。 3）確定了較高的抗震設防標准，《建築工程抗震設防分類標准》根據建築重要性、使用人數的不同把建築分為甲乙丙丁四類，如三級甲等醫院因為地震時要救人，定為甲級，其設防烈度和抗震措施要提高一度，設計採用的地震動參數要經過專門的地震安全性評價確定； 中小學教學樓因為學生多，自救能力弱，定為乙類，其設計採用的地震作用按照當地的抗震設防烈度，但抗震措施要提高一度，所以按照規范規定，這次汶川的中小學應當都採取8度的抗震措施，不應該突然倒塌。 一般建築如住房設防類別為丙類，其設計採用的地震作用按照當地的抗震設防烈度，抗震措施也不提高。丁類的一般是倉庫等，抗震要求更低。 鳥巢和國家大劇院都是甲類建築。 4）開始設計，設計階段首先給鳥巢和國家大劇院確定了合理的結構體系。 設計人員會根據房屋使用功能合理布置房屋的結構體系，一般低層建築用現澆混凝土框架結構抗震效果很好；高層建築或大型建築要用框架-剪力牆結構才能滿足抗震要求；再高的大樓一般要做成筒中筒結構或直接做成鋼結構。 鳥巢和國家大劇院主體結構部分都是鋼結構，特別抗震。 5）抗震的力學驗算和抗震措施的採用，房屋的抗震作用體現為結構對地震振動和地震加速度的抵抗能力，房屋除了結構要能通過地震力的驗算外，在建築上還要採取不少抗震措施，如圈樑和構造柱的布置、看台等附著物的加固等，國家規范對此也有詳細規定。 鳥巢和國家大劇院都從嚴進行。 6）綜合審查鳥巢和國家大劇院，一個合格的設計一般包括建築、結構、給排水、電氣幾個專業的說明和圖紙，還看其他專業和抗震設計是不是符合，如有的地震易變形部位給排水管應當柔性連接。 建築的結構設計是一回事，施工是另一回事。設計能不能變實物，關鍵要挑選施工單位了，加強監督。 對鳥巢和國家大劇院 1）建築施工的每一個環節都至關重要的，不僅工人必須有技術訓練的要求，還需要有嚴格步步驗收的制度。因為混凝土都是所謂隱蔽工程，鋼筋扎得對不對，型號數量錯不錯，只要混凝土一澆上，什麼都看不見了。 2）施工中還有許許多多細節，是絕對不能疏忽的。 好在鳥巢和國家大劇院最不缺的就是錢，所以用最好的施工、最好的材料，實現了最高的抗震標准。
「水立方」的鋼結構設計施工難度一點都不亞於「鳥巢」。如果是搭一個傳統的房子，就是橫的梁，豎的牆就可以了，都在一個平面上。而「水立方」因為要創造水分子的感覺，每個氣枕都是不規則的多面體，所以需要的鋼架構也完全是三維空間的12面體或者14面體，而要搭建這樣的鋼結構在世界上是第一次。 由於「水立方」的組成部分都是不規則的多邊形，如果進行平面焊接，再吊裝整體組合，多點空中定位連接的誤差不好控制，而且累加的誤差像滾雪球般越積越大，工程質量無法保證。工程師們試了GPS定位、激光定位等很多辦法，讓工程進度猛增了3倍。3萬多根桿件、將近1萬個連接球在專門負責對號入座的工人傳遞下，在300多名焊過軍艦的頂級焊工手裡，像堆積木似地快速而准確地拼插在一起。巧妙的施工方式加上熟練的焊接技術，「水立方」的鋼結構工程進度突飛猛進，工地高峰時每天桿件的焊接速度最高到200多根。

❺ 工程地質學的研究方法

工程地質學的研究方法包括：地質（自然歷史）分析法、力學分析法、工程類比法與實驗法

❻ 工程地質分析的基本方法有哪些

1.定性研究：通過實驗、詳細的實地研究，對地質過程的形成機制進行分析，得出定性評價
2.定量評價：定性分析基礎上，通過定量計算，進行定性與定量評價相結合的地質過程機制分析——定量評價。

❼ 常用的工程地質勘察方法有哪些它分幾個階段

工程地質勘察是為查明影響工程建築物的地質因素而進行的地質調查研究工作。內所需勘察的容地質因素包括地質結構或地質構造：地貌、水文地質條件、土和岩石的物理力學性質，自然（物理）地質現象和天然建築材料等。這些通常稱為工程地質條件。查明工程地質條件後，需根據設計建築物的結構和運行特點，預測工程建築物與地質環境相互作用（即工程地質作用）的方式、特點和規模，並作出正確的評價，為確定保證建築物穩定與正常使用的防護措施提供依據。 一般包括兩大部分：文字和圖表。文字部分有工程概況，勘察目的、任務，勘察方法及完成工作量，依據的規范標准，工程地質、水文條件，岩土特徵及參數，場地地震效應等，最後對地基作出一個綜合的評價，提承載力等。圖表部分包括平面圖，剖面圖，鑽孔柱狀圖，土工試驗成果表，物理力學指標統計表，分層土工試驗報告表等。

❽ 靜力觸探測試法的基本原理

一、靜力觸探機理

靜力觸探自問世以來，儀器幾經更新換代，觸探機理研究也很活躍。如：1974年和1978年召開了二屆歐洲觸探會議(ESOFT)；1988年又召開了第一屆國際觸探會議(ISOPT)。同時，歷屆國際土力學與基礎工程會議、國際工程地質大會，以及近年來的國際地質大會的論文集中，都有原位測試及觸探機理的研究文章；20世紀80年代以來，國內也有不少單位進行了這方面的工作，如：同濟大學、鐵道部科學研究院、第四勘測設計院、長沙鐵道學院、原長春地質學院^[2]、中國地質大學^[3]及武漢水利水電大學等，都進行了大量的研究工作，發表了論文，出版了專著或教材。

靜力觸探機理的試驗和理論研究，對其測試方法和成果應用，都有直接的關系。因此觸探機理研究是很有意義的。但由於土的性質的不確定性和復雜性，以及觸探時產生的土層大變形等，都對機理研究帶來很大困難。因此，到目前為止，觸探機理的理論研究成果遠不盡人意，仍然處於探索階段中。目前，大部分已知的理論都是在飽和粘土中、且於不排水貫入條件下或在純砂中排水貫入條件下得到的。這些理論可歸並成以下幾類：①承載力理論；⑦孔穴擴張法；③應變路徑法；④其他方法。下面將簡單分析和評價這些方法。

1.承載力理論

由於CPT類似於樁的作用過程，很早就有人嘗試借用深基礎極限承載力的理論，來求解CPT的端阻q_c，這就是所謂的承載力理論(bearing capacitytheory)，簡稱BCT。該法把土體作為剛塑性材料，根據邊界受力條件給出滑移線場，或根據試驗或經驗假定滑動面，用應力特徵線法或按極限平衡法求出極限承載力。BCT得到的q_c一般可以表達為：

土體原位測試與工程勘察

式中：C_u為土的不排水抗剪強度；

為上覆壓力；它和土層深度有關：

=γh；N_c，N_q為量綱為一的承載力系數，依賴於滑動(面)的選擇。

BCT承載力理論(Bearing capacitytheories)思路的發展是從平面應變、修正平面應變到軸對稱承載力理論。

對該方法可做如下的評價：

(1)BCT和穩定貫入有差別，前者是用於極限破壞狀態的理論；後者是破壞已發生的過程。

(2)滑移線法、極限平衡法都是應力靜定的。求q_c時沒有直接考慮塑性區內的變形，也就不能考慮壓縮性、剪脹和壓碎效應。兩者考慮的都是靜態載入，並且沒有涉及貫入所產生的高的垂直和水平應力。

(3)只有在整體剪切破壞的土體中，才能出現完整的破壞面，才能用滑移線法或極限平衡法求解。對於大多數深貫入，土體破壞都包含局部剪切和壓縮，難以觀察到明顯的滑動面。研究者往往採用β等參數來描述這種非完整滑動面，以進行修正。

(4)據剛塑性滑移線法，在塑性破壞之前，土作為剛體無變形，當受力加到極限時，滑移線場內整體塑性流動。顯然，這與實際不符，土本構關系的剛塑性簡化會帶來誤差，但若要考慮彈性變形和應變硬化、軟化效應的關系，將引起數學上的極大困難，就失去了滑移線法的簡捷性了。

(5)可以根據流動法則求出塑性區內土的速率場，並能考慮體積變化的情況復雜。也無人做過，原因是興趣在於q_c，而問題是應力靜定的。

(6)BCT不能求解出孔壓。

2.孔穴擴張法

孔穴擴張法(cavities expansionmethods，簡稱CEM)是源於彈性理論中無限均質各向同性彈性體中圓柱形(或球形孔穴)受均布壓力作用問題而形成的觀點。該理論最初用於金屬壓力加工分析，隨後引入土力學中，用柱狀孔穴擴張來解釋夯壓試驗機理和沉樁；用球形孔穴擴張來估算樁基礎的承載力和沉樁對周圍土體的影響。CEM在土力學中已有較深入的應用。

圖3-2 圓孔的擴張

柱(球)穴在均布內壓P作用下的擴張情況，如圖3-2所示。當P增加時，孔周區域將由彈性狀態進入塑性狀態。塑性區隨P值的增加而不斷擴大。設孔穴初始半徑為R_f，擴張後的半徑為R_u及塑性區最大半徑為R_p，相應的孔內壓力最終值為P_u，在半徑R_p以外的土體仍保持彈性狀態。CEM類似於彈塑性力學問題的一般提法，即：列出三組基本方程(平衡微分方程、幾何方程及土本構關系)，配以破壞准則及邊界條件求解。各研究者獲得的解之間的差別主要在於問題所涉及的變形程度和本構關系的選擇上。本構關系(含塑性階段流動法則)的選擇是CEM的關鍵，隨土力學理論及計算方法的發展，從簡單到考慮土的許多復雜性質，主要有多個模型。

CEM的主要優點在於：採用柱穴擴張或球穴擴張，把探頭貫入的三維問題簡化模擬成平面應變和球對稱問題；應力、應變和位移僅是徑向坐標變數r的函數，邊界條件極簡單，採用數值方法可以納入各種土本構模型，並可以考慮土的許多復雜性質。它在得到孔壓和考慮在高壓縮性土中貫入時，明顯比BCT具有優勢。可以看出，CEM的思路源於把探頭貫入看作是錐面的連續擴張，並近似用柱面或球面擴張來替代，大大簡化了邊界條件。

CEM的主要缺點在於：①很明顯，在固定位置的孔穴擴張不能模擬垂直向貫入的以下兩個重要特徵：a.土體變形與垂向坐標有關。特別是柱擴不能模擬此點，它得到的位移都在水平面內，而球擴也不能說明位移反向的情況。b.穩定貫入的連續性。因為CEM描述的總是在一個固定位置的擴孔。因此，甚至在最簡單的均質各向同性土中，CEM也不能正確模擬貫入時土中各單元的變形過程(應變路徑)。②目前的CEM方法，沒有考慮到貫入速率的影響，盡管它對Δu(超孔壓)和q_c的影響是存在的。

3.應變路徑法

應變路徑法(strain pathmethods，簡稱SPM)是由Baligh領導的小組經過10多年的研究，於1985年正式提出的。SPM旨在為合理解釋和預估樁的貫入、靜力觸探、取土器取土等深層岩土工程問題(相對淺基而言)提供一套集成化、系統化的分析方法。

(1)SPM的基本思想

通過觀察探頭在飽和軟粘土中的不排水貫入，Baligh(1975年)假設，由於深貫入過程中存在嚴格的運動限制(上覆壓力大，探頭周圍土體在高應力水平下深度重塑、強制性流動及不排水條件下土體不可壓縮等)，探頭周圍土體的應變受土的抗剪性質影響很小，於是，Baligh稱該類問題是由應變控制的(strain controlled)。後來的理論和試驗也證實了這一假設。

因此，用相對簡單的土性(如各向同性)來估算貫入引起的變形和應變差，在預期合理的范圍內。再利用估算的應變，採用符合實際情形的本構模型條件，就可以計算出近似的應力和孔壓。

對於軸對稱探頭在飽和粘性土中的准靜力貫入，忽略粘性、慣性效應，可將這類由不排水剪切造成的塑性破壞，看作是定向流動問題，即視探頭為靜止不動，土顆粒沿探頭周圍分布的流線向探頭貫入的反方向流動，不同流線上每個單元的變形、應變、應力和孔壓可用一些步驟求出。

(2)SPM對貫入問題的模擬

SPM對穩定貫入問題的模擬的關鍵在於正確預估應變場。目前，都是將土體視為無粘性不可壓縮流體，通過求解土顆粒繞流探頭來估計應變場。這可分兩種情況，即：探頭以速度為u(一般2cm/s)在靜止流體中運動；或速度為u的無窮遠均勻束流零攻角繞流靜止探頭。

解決流體對軸對稱體的繞流，有兩種方法，即：Bankine法和保角映射法。該方法的評價如下：

其優點為：SPM法的優點主要在於首次比較真實地考慮並模擬到了垂向貫入的特徵，克服了CEM的兩個主要缺點。根據基本假設，用錐體繞流的方法獲得應變場，避開了復雜的邊界條件，和在復雜應力路徑下結合本構關系計算的困難。而SPM法的主要缺點在於其基本假設的適用性上。Clark和Meverhof(1972年)及steenfellt(1981年)現場觀測到沉樁對周圍土的徑向位移場影響范圍分別是4倍和8倍樁徑。一些研究者得到的Δu影響范圍為4～25倍樁徑。因此，貫入產生的應變依賴於土性。而目前SPM法實際把其基本假設更推進一步，將貫入時土中的流場，同無粘性不可壓縮流體繞流錐體的流場等同起來。眾所周知，無粘性流不能抵抗任何剪力(無論多麼小)，而且土的粘性一般比水大8～16個數量級。所以，用無粘性不可壓縮無旋流體繞流錐體來模擬深貫入產生的流場，只有對於完全飽和的軟粘土才可能有效(指一級近似)。對於OCR(超固結化)＞4的硬粘土，貫入時容易產生不連續滑動面，仍用連續的流體運動來模擬就不適合了。若要考慮到粘性和可壓縮性及樁-土界面的摩擦，流動方程的解就很困難。

雖有上述困難，SPM法在構思上還是很巧妙的，它把應變場和應力場分開計算，為解決深貫入問題開辟了一條新途徑，故很有發展前景。運用它已得到了不少有用成果，如在估算q_c的承載力系數和估算Δu，這方面可參考Baligh的文章。

二、靜力觸探探頭的工作原理

1.探頭——地層阻力感測器

靜力觸探探頭亦稱地層阻力感測器，它是量測地基土貫入阻力的關鍵部件。是貫入過程中直接感受土的阻力，將其轉變成電信號，然後再由儀表顯示出來的元件。為實現這一過程，可採用不同型號的感測器，其中電阻應變式感測器最為常用。電阻應變式感測器應用了虎克定律、電阻定律和電橋原理製成。

2.靜力觸探測試地的機電原理

(1)P→e轉換 探頭(圖3-3)被壓入土中，受地層阻力作用要引起裝在探頭內部的空心柱(變形柱4)的變形；如將空心樁視為一個桿件，則其阻力與變形的關系，可用虎克定律表達為：

土體原位測試與工程勘察

或

σ=Eε (3-3)

式中：E是材料的彈性模量；F是空心柱的截面積；P為探頭所受的壓入阻力；ε為在壓力P下空心柱產生的應變；L為空心柱有效變形長度。對於給定探頭，兩者均已給定。因此，只要測得應變ε就可以求得應力σ的大小，進而也就知道受力P的大小了。

(2)ε→ΔR 轉換為了測得 ε，在空心樁的外周貼上一個阻值為 R 的電阻應變片(圖3-4)。空心樁受拉力而產生變形，電阻絲也隨之變長。根據電阻定律的公式知：

土體原位測試與工程勘察

式中：L為電阻絲的長度；ρ為電阻絲的電阻率。由於空心樁受力產生ΔL的變化，那麼相應電阻R值也將引起ΔR的變化，其關系可表達成：

土體原位測試與工程勘察

式中：K為電阻應變片的靈敏系數。

圖3-3 單橋探頭結構示意圖

圖3-4 應變與電阻變化的轉換

(3)ΔR→ΔU轉換 公式(3-5)表明：已實現了由非電量ε 到電量ΔR 的轉換。但是鋼材在彈性范圍內的變形很小，因而引起的電阻變化ΔR值也是很小的。利用微小的電阻變化去精確計量力的變化很困難，故轉而需要利用電橋原理，在空心樁上貼上一組應變片，再經放大器放大，來實現微電壓的測量。

下面分析一下電橋原理：電橋線路如圖3-5所示。電橋電壓為U，R₂上的電壓降為U_BC。在ABC或ADC迴路中，電阻R₁、R₂串聯，電流為I₁，由歐姆定律可知：

土體原位測試與工程勘察

因此，BC電位差為：

土體原位測試與工程勘察

同理，在ADC迴路上，DC的電位差U_DC：

土體原位測試與工程勘察

電橋的輸出電壓ΔU為U_BC與U_DC之差，即：

土體原位測試與工程勘察

圖3-5 電橋原理

顯然，為了使電橋平衡，即輸出電壓為零(檢流計無電流)，應有：

R₂·R₄-R₁·R₃=0； 或 R₁·R₃=R₂·R₄ (3-7)

式(3-7)即為電橋平衡條件。

下面進一步分析輸出電壓ΔU與電阻變化ΔR，進而與變形ε之間的關系。

分析的對象是等橋臂全橋測量電路，每臂一片，即R₁=R₂=R₃=R₄。顯然，不受力時，滿足電橋平衡條件。四片的貼法如圖3-6所示，即：R₂和R₄順著空心柱軸線方向貼，使之有正的變化；R₁和R₃橫著空心柱貼，使之有負的變化，四片互為補償。這樣組成的電橋，經推導得知，其輸出ΔU的表達式為：

土體原位測試與工程勘察

很顯然，式中Kε(1-μ)是非線性項，就是說上式中ΔU並不與ε成正比。對於阻值不大的常規應變片，由於K值較小(2左右)，即使應變較大，Kε(1-μ)項也是很小的，故可將其略去，這樣式(3-8)就變成為：

土體原位測試與工程勘察

對於兩片受拉、兩片不受力的全橋測量電路，不難證明其輸出電壓ΔU與應變ε的關系為：

土體原位測試與工程勘察

分析以上兩式，可看出：在K、ε和U都相同的條件下，僅由於應變片貼法不同，前者輸出電壓是後者的(1-μ)倍。為獲得較大的輸出，目前靜探頭里的應變片都採用前一種貼法。

由式(3-9)或式(3-10)可知，電橋輸出電壓ΔU與應變片靈敏系數K，應變數ε及供橋電壓U成正比。對一定的感測器，組橋方式已經確定，K、ε都是常數，在選定工作電壓U的情況下，ΔU只隨空心柱應變ε的大小而變化。再聯繫到式(3-2)，容易看出，由於E、F也已確定，輸出電壓ΔU就只隨空心柱受力P的大小而變化了。

綜上所述，靜力觸探通過地層阻力→空心柱變形→電阻變化→電壓變化→施入電子記錄儀表等一系列轉換，可實現測定土的強度等目的。

3.探頭的結構類型

探頭是靜力觸探儀測量貫入阻力的關鍵部件，有嚴格的規格與質量要求。一般分圓錐形的端部和其後的圓柱形摩擦筒兩部分。目前國內、外使用的探頭可分為三種形式：

(1)單用(橋)探頭：是我國特有的一種探頭型式，只能測量一個參數，即比貫入阻力p_s，解析度(精度)較低，見圖3-3和圖3-8。

(2)雙用(橋)探頭：它是一種將錐頭與摩擦筒分開，可以同時測量錐頭阻力q_c和側壁摩阻力f_s兩個參數的探頭，解析度較高，見圖3-7和見圖3-8。

圖3-6 四壁工作的全橋電路

圖3-7 雙橋探頭示意圖

圖3-8 靜力觸探探頭類型

(3)多用(孔壓)探頭：它一般是將雙用探頭再安裝：一種可測觸探時所產生的超孔隙水壓力裝置——透水濾器和一種測量孔隙水壓力的感測器。解析度最高，在地下水位較淺地區應優先採用。

探頭的錐頭頂角一般為60°，底面積為10cm²，也有15cm²或者20cm²。錐頭底面積越大，錐頭所能承受的抗壓強度越高；探頭不易受損；且有更多的空間安裝其他感測器，如：測孔斜、溫度和密度的感測器。在同一測試工程中，宜使用統一規格的探頭，以便比較。建標(CECS 04：88)《靜力觸探技術標准》中的有關規定，見表3-1和表3-2所列。

圖3-9展示的是一組實物探頭，有10cm²單雙橋探頭、15cm²單雙橋探頭和50×100mm²電測十字板頭感測器(Probe andVane Sensor)。

表3-1 單橋和雙橋探頭的規格

表3-2 常用探頭規格

4.有關探頭設計的問題

對此問題扼要說明幾點：

(1)探頭空心柱與其頂柱應有良好接觸，採用頂柱接觸最好，可使感測器受力均勻，也容易加工。

(2)加工空心柱(彈性元件)的鋼材應具有強度高、彈性好、性能穩定、熱膨脹系數小及耐腐蝕等特徵。國內一般選用60 Si₂Mn(彈簧鋼)和40 CrMn鋼製作空心柱。其他部件可採用40 Cr或45號鋼，需作好熱處理。

(3)由式(3-2)可知，空心柱應變數的大小和地層阻力及空心柱環形截面積有關。在相同地層阻力的情況下，應變數越大(也就是越靈敏)，它能承受的最大荷載也就會愈小。要兼顧這兩者，如前所述，可以選擇好的鋼材。但這還不夠，為適應不同地區、不同軟硬土層貫入的需要，目前廠家一般均生產幾種不同額定荷載(當空心柱材料一定時，就相當於不同截面積)的探頭選用。一般在軟土地區可選用額定荷載小一些的比較靈敏的探頭；反之，則選用額定荷載大一些的探頭。

圖3-9 實物探頭照片

(4)鐵道部《靜力觸探技術規則(TBJ37-93》規定：探頭規格、各部加工公差和更新標准應符合該規則的要求。

(5)探頭的絕緣性能，應符合下列規定；探頭出廠時的絕緣電阻應大於500MΩ，並且在500kPa水壓下恆壓2h後，其絕緣電阻仍不小於500MΩ。用於現場測試的探頭，其絕緣電阻不得小於20MΩ。

(6)對於各種探頭，自錐底起算，在1000mm長度范圍內，任何與其連接的桿件直徑不得大於探頭直徑；為降低探桿與土的摩擦阻力而需加設減摩阻器時，亦只能在此規定范圍以上的位置設置。

(7)探頭貯存應配備防潮、防震的專用探頭箱(盒)，並存放於乾燥、陰涼的處所。

5.電阻應變片及粘合劑

圖3-10 箔式電阻應變片

目前普遍用箔式電阻應變片(圖3-10)製作感測器，這種片子具有放熱性好、允許通過電流較大(因而可使用較大的輸入電壓。從而得到較大的輸出電壓)、疲勞壽命長、柔性好、蠕變性小等優點。絲式膠基電阻應變片也可採用，但半導體應變片用的很少，因它存在非線性大、溫度穩定性差等嚴重缺點，不能滿足對感測路的有關質量要求。

用電阻應變儀量測時，可選用120Ω的片子。利用自動記錄儀時，可選用240Ω或360Ω的片子。四片阻值盡量相等，差值最大不要越過0.1Ω，否則對電橋初始平衡不利。可使用直流單電橋等儀器來測量應變片阻值大小。

適合粘貼應變片的粘合劑的種類繁多。目前使用酚醛類粘合劑1720膠較普遍；聚醯亞胺粘合劑也在使用。選用粘合劑應注意使其與應變片膠基相一致。

有關具體貼片工藝這里就不介紹了，因為目的國內已有多種規格型號的商品化感測器由工廠生產出來，供廣大工程技術人員選用，其質量一般較好，價格也不貴，除特殊情況外，已不必由使用者去製作它了。

6.溫度(t)對感測器的影響及補償方法

感測器在不受力的情況下，當溫度變化時，應變片中電阻絲(亦稱線柵)的限值也會發生變化。與此同時，由於線柵材料與空心柱材料的線膨脹系數不一樣，使線柵受到附加拉伸或壓縮，也會使應變片的阻值發生變化。綜合起來，一個貼在空心柱上的應變片因溫度(t)變化而引起阻值變化的關系可表達成：

土體原位測試與工程勘察

式中：α_t為貼在空心柱上的應變片的電阻溫度系數。聯繫到式(3-5)，應變片由於溫度變化而產生的熱輸出ε_t為：

土體原位測試與工程勘察

這種熱輸出是和地層阻力無關的，因此必須設法消除才會使測試成果有意義。在靜探技術中，通過採用以下兩種辦法，基本上可以把溫度對感測器的影響，控制在測試精度允許之內。除此之外，溫度自補償應變片在有條件時也可積極使用。

(1)橋路補償法 就是在製作感測器時精選四片為一批次、規格、阻值、靈敏系數的應變片，以相同的粘接劑和貼片工藝，貼在空心柱上，組成全橋四臂測量電路(四個工作片互為補償，或兩個工作片，兩個補償片)，使溫度變化時，補償片和工作片的(ΔR/R)相等，這就起到了溫度補償作用。

(2)溫度校正方法 就是在野外操作時測初讀數的變化，內業資料整理時，將其消除。

❾ 工程地質穩定性評價方法——以麗江-香格里拉段為例

一、概述

隨著滇藏鐵路工程的分段實施，麗江-香格里拉段的規劃設計已納入日程。但是，由於該段地形地貌和地質條件非常復雜，雖然經過多輪論證，線路仍難最後確定。按照初期規劃（圖13-1），滇藏鐵路麗江-香格里拉段共有3個走向方案可以比選：①麗江-長松坪-虎跳峽上峽口-香格里拉方案（西線方案）；②麗江-大具-白水台-小中甸-香格里拉方案（組合方案）；③麗江-大具-白水台-天生橋-香格里拉方案（東線方案）。初步分析認為，西線方案工程地質條件相對較好，可以作為推薦方案，該方案需要新建鐵路隧道34座，總長87130 m，占該段線路總長的54.4%，最長的隧道是位於麗江西北的玉峰寺隧道，全長10970 m；需要新建鐵路大橋39座（10253 m），涵洞182座（4547 m），橋涵占線路總長的9.2%。復雜的工程地質條件使得該方案仍存在許多問題，且工程建設難度大。

為了更好地指導該段鐵路選線，我們在區域地殼穩定性評價的基礎上，將基於GIS技術的層次分析法引入到麗江-香格里拉段鐵路規劃區的工程地質穩定性評價（工程地質條件評價）。在評價過程中，綜合考慮地形坡度、工程地質岩組、斜坡結構、地質災害發育現狀、地殼穩定性、微地貌類型（地形與鐵路設計高程高差）、人類工程活動、降水量、距離溝谷距離等因素，充分利用GIS技術處理海量數據信息的優勢，採用層次分析法模型，進行麗江-香格里拉段鐵路規劃區的工程地質穩定性評價。基於評價結果，可以很好的指導該段線路比選和優化。

二、基於GIS的層次分析法原理

層次分析法（Analytical Hierarchy Process，簡稱AHP）是美國數學家SattyT.L.在20世紀70年代提出的一種將定性分析和定量分析相結合的系統分析方法。它適用於多准則、多目標的復雜問題的決策分析，可以將決策者對復雜系統的決策思維過程實行數量化，為選出最優決策提供依據（圖13-2）。經過多年的應用實踐，不少研究者開始將GIS技術與AHP方法相結合，大大提高了傳統的AHP方法在地學研究中的應用效果（Harris et al.，2000；劉振軍，2001；彭省臨等，2005）。基於GIS的層次分析法充分利用GIS技術的空間分類和空間分析功能，在評價指標數據採集、處理和自動成圖方面具有明顯的優勢，不僅可以對工程地質穩定性的相關影響因素進行更細致的逐次分析，而且在計算過程中不受計算單元數量的限制，因而評價結果更直觀、更便於應用。

圖13-1 滇藏鐵路麗江-香格里拉段線路方案示意圖

圖13-2 基於GIS的層次分析法技術路線圖

基於GIS層次分析法的工程地質穩定性分區評價過程大致可分為以下步驟：

（1）確定研究區、研究對象及研究目標，並進行數據分析，確定進行工程地質穩定性分區所需要的數據，包括數據來源、數據質量指標等。

（2）將收集的各種資料進行數據處理，包括在MapGIS 6.7軟體平台上進行數字化、格式轉換、投影轉換、分層及屬性編碼等，建立研究區、研究對象的空間資料庫。

（3）根據研究目標的特徵，分析影響目標的因素，建立目標的層次指標模型和層次結構，構造判斷矩陣，由專家對影響因素進行綜合評分，並進行層次單排序、求解權向量和一致性檢驗，從而獲得各指標因素值，並運用GIS空間分析功能提取分析因子。

（4）採用ArcGIS 9.2軟體平台，對評價區域進行柵格化，每一個柵格作為模型評價的一個運算單元，並將資料庫中的數據按照規則進行柵格化處理。再採用圖形疊加的模型評價方式，將參與評價的各個因素權值分配到不同的柵格上。將各個因素進行圖形疊加，對屬性值進行代數運算，再將疊加後的柵格數據化，生成新的圖形，並形成最終評價結果。

（5）工程地質穩定性分區評價的數學模型：

滇藏鐵路沿線地殼穩定性及重大工程地質問題

式中：B——工程地質穩定性指數，a_j——權重，N_j——指數。

（6）通過分析計算獲得的工程地質穩定性指數值的分布范圍，結合野外實際調查結果驗證，對不同區域的鐵路工程建設適宜性進行綜合分區評價。

❿ 有關靜力壓樁法施工在工程中的質量與安全如何控制

靜壓式預應力管樁的應用越來越廣泛,本
文就靜壓管樁施工質量控製作分析與探討。
一、靜壓樁施工方法控制
1 、施工前應設置測量基線與水準點,基線
應設置在不受施工影響處。
2 、樁混凝土需達到100 %的設計強度後方
可運輸進場,起吊時捆綁牢固,起吊點符合力學
原理要求,在距樁頂端0. 2 米處設置吊點,吊索
與樁之間要加襯墊,起吊時平衡起升,避免碰撞
和震動。樁堆放時要按長度分類堆放,堆放場
地堅實平整,且承重點設置在吊點附近距端部
0. 2 米處,堆高不超過2 層,兩端樁錯落長度不
大於10 厘米。
3 、樁的吊點定位,利用樁架附設的起重鉤
吊樁就位。
4 、採用靜壓法施工,樁架挺桿和樁帽將預
應力管樁嵌固,在樁架的兩滑道中間,樁位置及
垂直度經校正後開始沉樁,樁就位要仔細檢查
樁身質量。送樁時,應採用鋼制送樁器放於樁
頭上將樁送入。施工時注意送樁器和工程樁對
齊,以軸線重合為准則。當工程樁送到設計深
度時,可將送樁器拔起,起拔送樁器採用樁架上
導向滑輪鋼繩上鉤子掛好,啟動卷揚機,慢慢拔
起。
5 、當第一節樁施壓到離地面1 米時,起吊
第二節樁,與底節樁對好並復核垂直度無誤後,
開始施焊。焊接符合要求後,再施壓沉樁,樁頂
離地面1 米再起吊第二節樁,續施工就位。復
核焊接垂直施焊沉樁,直到施工完畢。施焊前
先檢查上下樁接觸面。再復核垂直和上下節樁
的同心度,確認無誤差或誤差很小時再全面焊
接。焊縫分兩次滿焊,焊縫應連續、飽滿。焊後
應清除焊渣。接樁動作應迅速盡量保證連續施
工。
二、靜壓樁質量控制要點
(一) 質量預控
1 、建立質量管理網路,進行圖紙會審和設
計技術交底,制定質量評定製、質量獎罰制度、
質量例會制度、質量問題處理制度。
2 、質量責任制:分工明確,貫徹執行質量責
任制定期進行督促檢查,做到獎罰分明,責任到
人。
3 、施工員、質檢員、測量員、樁機司機、電
工、焊工等施工人員必須持證上崗。
4 、查看有勘察資質的單位出具的正式地質
勘察報告,供靜壓樁施工時參考。
5 、進行技術交底,嚴格按照施工方案施工。
施工方案必須具有針對性,措施具體,施工流程
清楚,順序合理。
6 、工程質量檢驗制度,包括原材料設備進
場檢驗制度;施工過程的檢驗;施工結束後的抽
樣檢測。
(二) 過程質量控制
1 、管樁質量,對管樁進行外觀檢查,尺寸偏
差和抗裂性檢驗。施工現場著重檢查砼抗壓強
度能否達到設計要求。管樁有否明顯的縱向、
環向裂縫、端部平面是否傾斜、外徑壁厚、樁身
彎曲是否符合規范要求。混凝土強度是否達到
要求,產品質保書、合格證、檢測報告是否符合
要求和齊全。不合格產品不得用於工程。
2 、壓樁機感測設備是否完好,樁機配重與
設計承載力是否相適應。
3 、現場預應力管樁堆放整齊,布局合理。
打樁順序應根據鄰近建築物情況、地質條件、樁
距大小、樁的密集程度、樁的規格及入土深度綜
合考慮,兼顧施工方便。
4 、樁部端焊接
樁部端焊接很重要,要檢查焊條質量,設備
適用完好率。焊完後必須保證一定暫停時間,
間歇時間超過3 分鍾為好。
5 、垂直度
通常用兩台經緯儀、夾角90 度方向進行監
測。須注意第一節樁樁尖導向必須垂直;地基
表面有堅硬石塊必須清除,使樁身達到垂直度
要求。
6 、壓樁過程
壓樁過程碰到硬土層,不能用力過猛,管樁
抗彎能力不強往往容易折斷,抬架時也要輕抬
輕放。否則一是造成樁身開裂;二是易發生樁
架傾斜倒塌事故。
(三) 檢驗(驗收) 控制
樁基完成後依據國家行業標准《建築基樁
檢測技術規范》J GJ 106 - 2003 規定對管樁質量
評定。
1 、管樁低應變動力檢測(反射波法) 測量樁
身完整性(樁身評定等級分四類) 。
2 、管樁高應變動力檢測:主要評價樁身完
整性和計算單樁極限承載力。
3 、管樁靜力載荷試驗:主要檢測極限承載
力,沉降量回彈後殘余變形情況。
4 、管樁拉拔試驗:主要檢測極限承載力。
三、出現問題與事故處理
1 、樁身斷裂:樁在沉入過程中,樁身突然傾
鈄錯位,當樁尖處土質條件沒有特殊變化,而貫
入度逐漸增加或突然增大,樁身出現回彈現象,
即可能樁身斷裂。主要原因:樁身在施工中出
現較大彎曲,在集中荷載作用下,樁身不能承受
抗彎度;樁身在壓應力大於混凝土抗壓強度時,
混凝土發生破碎;製作樁的水泥標號不符合要
求,砂、石中含泥量大,石子中有大量碎屑,使樁
身局部強度不夠,施工時在該處斷裂; 樁在堆
放、起吊、運輸過程中,也會產生裂紋或斷裂。
預防措施:施工前,應清除地下障礙物。每
節樁的細長比不宜過大,一般不超過30 ;在初
沉樁過程中,如發現樁不垂直應及時糾正。樁
打入一定深度發生嚴重傾斜時,不宜採用移動
樁架來糾正。接樁時,要保證上下兩節樁在同
一軸線上;樁在堆放、起吊、運輸過程中,應嚴格
按照有關規定或操作規程執行;普通預制樁經
蒸壓達到要求強度後,宜在自然條件下再養護
一個半月,以提高樁的後期強度。
治理方法:當施工中出現斷裂樁,應會同設
計人員共同研究處理辦法。根據工程地質條
件、上部荷載及所處的結構部位,可以採取補樁
的方法。
2 、沉樁達不到設計要求:樁設計時是以最
終貫入度和最終標高作為施工的最終控制。一
般情況下,以一種控制標准為主,與另一種控制
標准為參考,有時沉樁達不到設計的最終控制
要求。主要原因:勘探點不夠或勘探資料粗略,
勘探工作以點帶面。致使設計考慮持力層或選
擇樁尖標高有誤,有時因為設計要求過嚴,超過
施工機械能力或樁身砼強度;樁機及配重太小
或太大,使樁沉不到或沉過設計要求的控制標
高;樁身打斷致使樁不能繼續打入。
預防措施:探明工程地質情況,必要時應作
補勘,正確選擇持力層或標高;防止樁身斷裂,
打樁時注意樁身變化情況。3 、樁頂位移:沉樁
過程中,相鄰的樁產生橫向位移或樁上升現象。
主要原因:樁數較多,土層飽和密實、樁間距較
小。在沉樁時土被擠到極限密實度而向上隆
起,相鄰的樁一起被湧起。在軟土地施工時,由
於沉樁引起的空隙壓力把相鄰的樁推向一側或
湧起;樁位放線不準;偏差過大;施工中樁位標
志丟失或擠壓偏離,施工人員隨意定位;樁位標
志與牆、柱軸線標志混淆搞錯等,造成樁位錯位
較大;選擇的行車路線不合理;土方開挖方法及
順序不正確。
預防措施:沉樁期間不得同時開挖基坑,需
待沉樁完畢後相隔適當時間方可開挖,一般宜
兩周左右;基坑開挖注意有一定排水措施,留置
邊坡。基坑邊不得堆放土方,基坑較深應分層
開挖;認真按設計圖紙放好樁位,設置明顯標
志,並做好復查工作,選擇合理樁機行車路線。
4 、樁身傾斜:樁身垂直偏差過大。原因分
析:場地不平、有較大坡度。樁機本身傾斜,則
樁在沉入過程中會產生傾斜;穩樁時樁不垂直,
送樁器、樁帽及樁不在同一條直線上。預防措
施:場地要平整,如場地不平,施工時應在打樁
機行走路線加墊木等物,使打樁機底盤保持水
平。
5 、接樁處開裂:接樁處出現開裂現象。原
因分析:採用焊接連接時,連接處表面未清理干
凈,樁端不平整;焊接質量不好,焊縫不連續、不
飽滿、焊肉中夾有焊渣等雜物;焊接好停頓時間
較短,焊縫遇地下水出現脆裂;兩節樁不在同一
條直線上,接樁處產生曲折,壓樁過程中接樁處
局部產生集中應力而破壞連接。預防措施:接
樁前,保證連接部件清潔;接樁時,兩節樁應在
同一軸線上,焊接預埋件應平整服貼。