静力分析法工程地质

❶ 工程地质常用的研究方法有哪些

1、定性评价方法
以自然历史分析法确定不同工程地质性质的形成原因内、演变趋势和发展预测容（条件分析）
2、 定量评价：定性分析基础上，通过定量计算，进行定性与定量评价相结合的地质过程机制分析—定量评价。
数学分析
力学分析
概率分析

❷ 工程地质勘察方法有哪些

工程地质勘察方法：测绘、勘探、岩土测试、长期观测

1. 测绘：将建筑影内响范围内的地质现象反映容在地形图上。是一种在地面进行的勘察方法。

2. 勘探：是一种查明地下地质情况的勘察方法。可分为：（1）物探（地球物理勘探）：根据导电率、磁性、密度以及弹性波在地下不同地层、介质（水、空洞、岩等）中传播速度的不同来划分岩性、地下水位、溶洞分布等等。指导钻探。（2)钻探：与坑（槽）探配合使用3)触探：即是一种勘探手段，又是一种原位测试方法。

3. 原位测试：载荷试验、静力触探试验、标准贯入试验、十字板剪切试验、旁压试验、现场直接剪切试验。

4. 长期观测。

❸ 结构力学 简要分析结构动力分析和静力分析的主要区别

1 荷载不同
动力复学，突制出的是荷载历时时间短，典型荷载有地震波，爆破，车荷载等，多以s、ms计
静力学，荷载时间长，分为永久荷载、临时荷载等，即使是临时荷载，作用时间也要长的多多了
2 强度不同
结构受力时，动载强度会比静载时高出很多。

❹ 鸟巢结构和静力学分析是怎么样的

首先，虽然建筑方案是老外的，但施工图都是由中国的甲级建筑设计单位和国家注册结构工程师做的结构设计。还有符合抗震规范的工程地质勘察报告。 并且进行了最高层次的由建设部组织的超限高层建筑抗震设防专项审查。 2）抗震设计第一步是明确抗震设防要求，也就是建筑所在地区的抗震设防烈度和地震动参数，这个在《中国地震动参数区划图》上有，具体的城市抗震设防烈度国家建筑抗震设计规范里也有规定。比如汶川的抗震设防烈度就是7度，昆明的抗震设防烈度是8度，一般7度抗震设防烈度，地震基本加速度为0.1g，8度抗震为地震基本加速度0.2g. 鸟巢和国家大剧院因为特别重要，进行了专门的地震安全性评估，比北京的其他建筑又提高了地震动参数。 3）确定了较高的抗震设防标准，《建筑工程抗震设防分类标准》根据建筑重要性、使用人数的不同把建筑分为甲乙丙丁四类，如三级甲等医院因为地震时要救人，定为甲级，其设防烈度和抗震措施要提高一度，设计采用的地震动参数要经过专门的地震安全性评价确定； 中小学教学楼因为学生多，自救能力弱，定为乙类，其设计采用的地震作用按照当地的抗震设防烈度，但抗震措施要提高一度，所以按照规范规定，这次汶川的中小学应当都采取8度的抗震措施，不应该突然倒塌。 一般建筑如住房设防类别为丙类，其设计采用的地震作用按照当地的抗震设防烈度，抗震措施也不提高。丁类的一般是仓库等，抗震要求更低。 鸟巢和国家大剧院都是甲类建筑。 4）开始设计，设计阶段首先给鸟巢和国家大剧院确定了合理的结构体系。 设计人员会根据房屋使用功能合理布置房屋的结构体系，一般低层建筑用现浇混凝土框架结构抗震效果很好；高层建筑或大型建筑要用框架-剪力墙结构才能满足抗震要求；再高的大楼一般要做成筒中筒结构或直接做成钢结构。 鸟巢和国家大剧院主体结构部分都是钢结构，特别抗震。 5）抗震的力学验算和抗震措施的采用，房屋的抗震作用体现为结构对地震振动和地震加速度的抵抗能力，房屋除了结构要能通过地震力的验算外，在建筑上还要采取不少抗震措施，如圈梁和构造柱的布置、看台等附着物的加固等，国家规范对此也有详细规定。 鸟巢和国家大剧院都从严进行。 6）综合审查鸟巢和国家大剧院，一个合格的设计一般包括建筑、结构、给排水、电气几个专业的说明和图纸，还看其他专业和抗震设计是不是符合，如有的地震易变形部位给排水管应当柔性连接。 建筑的结构设计是一回事，施工是另一回事。设计能不能变实物，关键要挑选施工单位了，加强监督。 对鸟巢和国家大剧院 1）建筑施工的每一个环节都至关重要的，不仅工人必须有技术训练的要求，还需要有严格步步验收的制度。因为混凝土都是所谓隐蔽工程，钢筋扎得对不对，型号数量错不错，只要混凝土一浇上，什么都看不见了。 2）施工中还有许许多多细节，是绝对不能疏忽的。 好在鸟巢和国家大剧院最不缺的就是钱，所以用最好的施工、最好的材料，实现了最高的抗震标准。
“水立方”的钢结构设计施工难度一点都不亚于“鸟巢”。如果是搭一个传统的房子，就是横的梁，竖的墙就可以了，都在一个平面上。而“水立方”因为要创造水分子的感觉，每个气枕都是不规则的多面体，所以需要的钢架构也完全是三维空间的12面体或者14面体，而要搭建这样的钢结构在世界上是第一次。 由于“水立方”的组成部分都是不规则的多边形，如果进行平面焊接，再吊装整体组合，多点空中定位连接的误差不好控制，而且累加的误差像滚雪球般越积越大，工程质量无法保证。工程师们试了GPS定位、激光定位等很多办法，让工程进度猛增了3倍。3万多根杆件、将近1万个连接球在专门负责对号入座的工人传递下，在300多名焊过军舰的顶级焊工手里，像堆积木似地快速而准确地拼插在一起。巧妙的施工方式加上熟练的焊接技术，“水立方”的钢结构工程进度突飞猛进，工地高峰时每天杆件的焊接速度最高到200多根。

❺ 工程地质学的研究方法

工程地质学的研究方法包括：地质（自然历史）分析法、力学分析法、工程类比法与实验法

❻ 工程地质分析的基本方法有哪些

1.定性研究：通过实验、详细的实地研究，对地质过程的形成机制进行分析，得出定性评价
2.定量评价：定性分析基础上，通过定量计算，进行定性与定量评价相结合的地质过程机制分析——定量评价。

❼ 常用的工程地质勘察方法有哪些它分几个阶段

工程地质勘察是为查明影响工程建筑物的地质因素而进行的地质调查研究工作。内所需勘察的容地质因素包括地质结构或地质构造：地貌、水文地质条件、土和岩石的物理力学性质，自然（物理）地质现象和天然建筑材料等。这些通常称为工程地质条件。查明工程地质条件后，需根据设计建筑物的结构和运行特点，预测工程建筑物与地质环境相互作用（即工程地质作用）的方式、特点和规模，并作出正确的评价，为确定保证建筑物稳定与正常使用的防护措施提供依据。 一般包括两大部分：文字和图表。文字部分有工程概况，勘察目的、任务，勘察方法及完成工作量，依据的规范标准，工程地质、水文条件，岩土特征及参数，场地地震效应等，最后对地基作出一个综合的评价，提承载力等。图表部分包括平面图，剖面图，钻孔柱状图，土工试验成果表，物理力学指标统计表，分层土工试验报告表等。

❽ 静力触探测试法的基本原理

一、静力触探机理

静力触探自问世以来，仪器几经更新换代，触探机理研究也很活跃。如：1974年和1978年召开了二届欧洲触探会议(ESOFT)；1988年又召开了第一届国际触探会议(ISOPT)。同时，历届国际土力学与基础工程会议、国际工程地质大会，以及近年来的国际地质大会的论文集中，都有原位测试及触探机理的研究文章；20世纪80年代以来，国内也有不少单位进行了这方面的工作，如：同济大学、铁道部科学研究院、第四勘测设计院、长沙铁道学院、原长春地质学院^[2]、中国地质大学^[3]及武汉水利水电大学等，都进行了大量的研究工作，发表了论文，出版了专著或教材。

静力触探机理的试验和理论研究，对其测试方法和成果应用，都有直接的关系。因此触探机理研究是很有意义的。但由于土的性质的不确定性和复杂性，以及触探时产生的土层大变形等，都对机理研究带来很大困难。因此，到目前为止，触探机理的理论研究成果远不尽人意，仍然处于探索阶段中。目前，大部分已知的理论都是在饱和粘土中、且于不排水贯入条件下或在纯砂中排水贯入条件下得到的。这些理论可归并成以下几类：①承载力理论；⑦孔穴扩张法；③应变路径法；④其他方法。下面将简单分析和评价这些方法。

1.承载力理论

由于CPT类似于桩的作用过程，很早就有人尝试借用深基础极限承载力的理论，来求解CPT的端阻q_c，这就是所谓的承载力理论(bearing capacitytheory)，简称BCT。该法把土体作为刚塑性材料，根据边界受力条件给出滑移线场，或根据试验或经验假定滑动面，用应力特征线法或按极限平衡法求出极限承载力。BCT得到的q_c一般可以表达为：

土体原位测试与工程勘察

式中：C_u为土的不排水抗剪强度；

为上覆压力；它和土层深度有关：

=γh；N_c，N_q为量纲为一的承载力系数，依赖于滑动(面)的选择。

BCT承载力理论(Bearing capacitytheories)思路的发展是从平面应变、修正平面应变到轴对称承载力理论。

对该方法可做如下的评价：

(1)BCT和稳定贯入有差别，前者是用于极限破坏状态的理论；后者是破坏已发生的过程。

(2)滑移线法、极限平衡法都是应力静定的。求q_c时没有直接考虑塑性区内的变形，也就不能考虑压缩性、剪胀和压碎效应。两者考虑的都是静态加载，并且没有涉及贯入所产生的高的垂直和水平应力。

(3)只有在整体剪切破坏的土体中，才能出现完整的破坏面，才能用滑移线法或极限平衡法求解。对于大多数深贯入，土体破坏都包含局部剪切和压缩，难以观察到明显的滑动面。研究者往往采用β等参数来描述这种非完整滑动面，以进行修正。

(4)据刚塑性滑移线法，在塑性破坏之前，土作为刚体无变形，当受力加到极限时，滑移线场内整体塑性流动。显然，这与实际不符，土本构关系的刚塑性简化会带来误差，但若要考虑弹性变形和应变硬化、软化效应的关系，将引起数学上的极大困难，就失去了滑移线法的简捷性了。

(5)可以根据流动法则求出塑性区内土的速率场，并能考虑体积变化的情况复杂。也无人做过，原因是兴趣在于q_c，而问题是应力静定的。

(6)BCT不能求解出孔压。

2.孔穴扩张法

孔穴扩张法(cavities expansionmethods，简称CEM)是源于弹性理论中无限均质各向同性弹性体中圆柱形(或球形孔穴)受均布压力作用问题而形成的观点。该理论最初用于金属压力加工分析，随后引入土力学中，用柱状孔穴扩张来解释夯压试验机理和沉桩；用球形孔穴扩张来估算桩基础的承载力和沉桩对周围土体的影响。CEM在土力学中已有较深入的应用。

图3-2 圆孔的扩张

柱(球)穴在均布内压P作用下的扩张情况，如图3-2所示。当P增加时，孔周区域将由弹性状态进入塑性状态。塑性区随P值的增加而不断扩大。设孔穴初始半径为R_f，扩张后的半径为R_u及塑性区最大半径为R_p，相应的孔内压力最终值为P_u，在半径R_p以外的土体仍保持弹性状态。CEM类似于弹塑性力学问题的一般提法，即：列出三组基本方程(平衡微分方程、几何方程及土本构关系)，配以破坏准则及边界条件求解。各研究者获得的解之间的差别主要在于问题所涉及的变形程度和本构关系的选择上。本构关系(含塑性阶段流动法则)的选择是CEM的关键，随土力学理论及计算方法的发展，从简单到考虑土的许多复杂性质，主要有多个模型。

CEM的主要优点在于：采用柱穴扩张或球穴扩张，把探头贯入的三维问题简化模拟成平面应变和球对称问题；应力、应变和位移仅是径向坐标变量r的函数，边界条件极简单，采用数值方法可以纳入各种土本构模型，并可以考虑土的许多复杂性质。它在得到孔压和考虑在高压缩性土中贯入时，明显比BCT具有优势。可以看出，CEM的思路源于把探头贯入看作是锥面的连续扩张，并近似用柱面或球面扩张来替代，大大简化了边界条件。

CEM的主要缺点在于：①很明显，在固定位置的孔穴扩张不能模拟垂直向贯入的以下两个重要特征：a.土体变形与垂向坐标有关。特别是柱扩不能模拟此点，它得到的位移都在水平面内，而球扩也不能说明位移反向的情况。b.稳定贯入的连续性。因为CEM描述的总是在一个固定位置的扩孔。因此，甚至在最简单的均质各向同性土中，CEM也不能正确模拟贯入时土中各单元的变形过程(应变路径)。②目前的CEM方法，没有考虑到贯入速率的影响，尽管它对Δu(超孔压)和q_c的影响是存在的。

3.应变路径法

应变路径法(strain pathmethods，简称SPM)是由Baligh领导的小组经过10多年的研究，于1985年正式提出的。SPM旨在为合理解释和预估桩的贯入、静力触探、取土器取土等深层岩土工程问题(相对浅基而言)提供一套集成化、系统化的分析方法。

(1)SPM的基本思想

通过观察探头在饱和软粘土中的不排水贯入，Baligh(1975年)假设，由于深贯入过程中存在严格的运动限制(上覆压力大，探头周围土体在高应力水平下深度重塑、强制性流动及不排水条件下土体不可压缩等)，探头周围土体的应变受土的抗剪性质影响很小，于是，Baligh称该类问题是由应变控制的(strain controlled)。后来的理论和试验也证实了这一假设。

因此，用相对简单的土性(如各向同性)来估算贯入引起的变形和应变差，在预期合理的范围内。再利用估算的应变，采用符合实际情形的本构模型条件，就可以计算出近似的应力和孔压。

对于轴对称探头在饱和粘性土中的准静力贯入，忽略粘性、惯性效应，可将这类由不排水剪切造成的塑性破坏，看作是定向流动问题，即视探头为静止不动，土颗粒沿探头周围分布的流线向探头贯入的反方向流动，不同流线上每个单元的变形、应变、应力和孔压可用一些步骤求出。

(2)SPM对贯入问题的模拟

SPM对稳定贯入问题的模拟的关键在于正确预估应变场。目前，都是将土体视为无粘性不可压缩流体，通过求解土颗粒绕流探头来估计应变场。这可分两种情况，即：探头以速度为u(一般2cm/s)在静止流体中运动；或速度为u的无穷远均匀束流零攻角绕流静止探头。

解决流体对轴对称体的绕流，有两种方法，即：Bankine法和保角映射法。该方法的评价如下：

其优点为：SPM法的优点主要在于首次比较真实地考虑并模拟到了垂向贯入的特征，克服了CEM的两个主要缺点。根据基本假设，用锥体绕流的方法获得应变场，避开了复杂的边界条件，和在复杂应力路径下结合本构关系计算的困难。而SPM法的主要缺点在于其基本假设的适用性上。Clark和Meverhof(1972年)及steenfellt(1981年)现场观测到沉桩对周围土的径向位移场影响范围分别是4倍和8倍桩径。一些研究者得到的Δu影响范围为4～25倍桩径。因此，贯入产生的应变依赖于土性。而目前SPM法实际把其基本假设更推进一步，将贯入时土中的流场，同无粘性不可压缩流体绕流锥体的流场等同起来。众所周知，无粘性流不能抵抗任何剪力(无论多么小)，而且土的粘性一般比水大8～16个数量级。所以，用无粘性不可压缩无旋流体绕流锥体来模拟深贯入产生的流场，只有对于完全饱和的软粘土才可能有效(指一级近似)。对于OCR(超固结化)＞4的硬粘土，贯入时容易产生不连续滑动面，仍用连续的流体运动来模拟就不适合了。若要考虑到粘性和可压缩性及桩-土界面的摩擦，流动方程的解就很困难。

虽有上述困难，SPM法在构思上还是很巧妙的，它把应变场和应力场分开计算，为解决深贯入问题开辟了一条新途径，故很有发展前景。运用它已得到了不少有用成果，如在估算q_c的承载力系数和估算Δu，这方面可参考Baligh的文章。

二、静力触探探头的工作原理

1.探头——地层阻力传感器

静力触探探头亦称地层阻力传感器，它是量测地基土贯入阻力的关键部件。是贯入过程中直接感受土的阻力，将其转变成电信号，然后再由仪表显示出来的元件。为实现这一过程，可采用不同型号的传感器，其中电阻应变式传感器最为常用。电阻应变式传感器应用了虎克定律、电阻定律和电桥原理制成。

2.静力触探测试地的机电原理

(1)P→e转换 探头(图3-3)被压入土中，受地层阻力作用要引起装在探头内部的空心柱(变形柱4)的变形；如将空心桩视为一个杆件，则其阻力与变形的关系，可用虎克定律表达为：

土体原位测试与工程勘察

或

σ=Eε (3-3)

式中：E是材料的弹性模量；F是空心柱的截面积；P为探头所受的压入阻力；ε为在压力P下空心柱产生的应变；L为空心柱有效变形长度。对于给定探头，两者均已给定。因此，只要测得应变ε就可以求得应力σ的大小，进而也就知道受力P的大小了。

(2)ε→ΔR 转换为了测得 ε，在空心桩的外周贴上一个阻值为 R 的电阻应变片(图3-4)。空心桩受拉力而产生变形，电阻丝也随之变长。根据电阻定律的公式知：

土体原位测试与工程勘察

式中：L为电阻丝的长度；ρ为电阻丝的电阻率。由于空心桩受力产生ΔL的变化，那么相应电阻R值也将引起ΔR的变化，其关系可表达成：

土体原位测试与工程勘察

式中：K为电阻应变片的灵敏系数。

图3-3 单桥探头结构示意图

图3-4 应变与电阻变化的转换

(3)ΔR→ΔU转换 公式(3-5)表明：已实现了由非电量ε 到电量ΔR 的转换。但是钢材在弹性范围内的变形很小，因而引起的电阻变化ΔR值也是很小的。利用微小的电阻变化去精确计量力的变化很困难，故转而需要利用电桥原理，在空心桩上贴上一组应变片，再经放大器放大，来实现微电压的测量。

下面分析一下电桥原理：电桥线路如图3-5所示。电桥电压为U，R₂上的电压降为U_BC。在ABC或ADC回路中，电阻R₁、R₂串联，电流为I₁，由欧姆定律可知：

土体原位测试与工程勘察

因此，BC电位差为：

土体原位测试与工程勘察

同理，在ADC回路上，DC的电位差U_DC：

土体原位测试与工程勘察

电桥的输出电压ΔU为U_BC与U_DC之差，即：

土体原位测试与工程勘察

图3-5 电桥原理

显然，为了使电桥平衡，即输出电压为零(检流计无电流)，应有：

R₂·R₄-R₁·R₃=0； 或 R₁·R₃=R₂·R₄ (3-7)

式(3-7)即为电桥平衡条件。

下面进一步分析输出电压ΔU与电阻变化ΔR，进而与变形ε之间的关系。

分析的对象是等桥臂全桥测量电路，每臂一片，即R₁=R₂=R₃=R₄。显然，不受力时，满足电桥平衡条件。四片的贴法如图3-6所示，即：R₂和R₄顺着空心柱轴线方向贴，使之有正的变化；R₁和R₃横着空心柱贴，使之有负的变化，四片互为补偿。这样组成的电桥，经推导得知，其输出ΔU的表达式为：

土体原位测试与工程勘察

很显然，式中Kε(1-μ)是非线性项，就是说上式中ΔU并不与ε成正比。对于阻值不大的常规应变片，由于K值较小(2左右)，即使应变较大，Kε(1-μ)项也是很小的，故可将其略去，这样式(3-8)就变成为：

土体原位测试与工程勘察

对于两片受拉、两片不受力的全桥测量电路，不难证明其输出电压ΔU与应变ε的关系为：

土体原位测试与工程勘察

分析以上两式，可看出：在K、ε和U都相同的条件下，仅由于应变片贴法不同，前者输出电压是后者的(1-μ)倍。为获得较大的输出，目前静探头里的应变片都采用前一种贴法。

由式(3-9)或式(3-10)可知，电桥输出电压ΔU与应变片灵敏系数K，应变量ε及供桥电压U成正比。对一定的传感器，组桥方式已经确定，K、ε都是常数，在选定工作电压U的情况下，ΔU只随空心柱应变ε的大小而变化。再联系到式(3-2)，容易看出，由于E、F也已确定，输出电压ΔU就只随空心柱受力P的大小而变化了。

综上所述，静力触探通过地层阻力→空心柱变形→电阻变化→电压变化→施入电子记录仪表等一系列转换，可实现测定土的强度等目的。

3.探头的结构类型

探头是静力触探仪测量贯入阻力的关键部件，有严格的规格与质量要求。一般分圆锥形的端部和其后的圆柱形摩擦筒两部分。目前国内、外使用的探头可分为三种形式：

(1)单用(桥)探头：是我国特有的一种探头型式，只能测量一个参数，即比贯入阻力p_s，分辨率(精度)较低，见图3-3和图3-8。

(2)双用(桥)探头：它是一种将锥头与摩擦筒分开，可以同时测量锥头阻力q_c和侧壁摩阻力f_s两个参数的探头，分辨率较高，见图3-7和见图3-8。

图3-6 四壁工作的全桥电路

图3-7 双桥探头示意图

图3-8 静力触探探头类型

(3)多用(孔压)探头：它一般是将双用探头再安装：一种可测触探时所产生的超孔隙水压力装置——透水滤器和一种测量孔隙水压力的传感器。分辨率最高，在地下水位较浅地区应优先采用。

探头的锥头顶角一般为60°，底面积为10cm²，也有15cm²或者20cm²。锥头底面积越大，锥头所能承受的抗压强度越高；探头不易受损；且有更多的空间安装其他传感器，如：测孔斜、温度和密度的传感器。在同一测试工程中，宜使用统一规格的探头，以便比较。建标(CECS 04：88)《静力触探技术标准》中的有关规定，见表3-1和表3-2所列。

图3-9展示的是一组实物探头，有10cm²单双桥探头、15cm²单双桥探头和50×100mm²电测十字板头传感器(Probe andVane Sensor)。

表3-1 单桥和双桥探头的规格

表3-2 常用探头规格

4.有关探头设计的问题

对此问题扼要说明几点：

(1)探头空心柱与其顶柱应有良好接触，采用顶柱接触最好，可使传感器受力均匀，也容易加工。

(2)加工空心柱(弹性元件)的钢材应具有强度高、弹性好、性能稳定、热膨胀系数小及耐腐蚀等特征。国内一般选用60 Si₂Mn(弹簧钢)和40 CrMn钢制作空心柱。其他部件可采用40 Cr或45号钢，需作好热处理。

(3)由式(3-2)可知，空心柱应变量的大小和地层阻力及空心柱环形截面积有关。在相同地层阻力的情况下，应变量越大(也就是越灵敏)，它能承受的最大荷载也就会愈小。要兼顾这两者，如前所述，可以选择好的钢材。但这还不够，为适应不同地区、不同软硬土层贯入的需要，目前厂家一般均生产几种不同额定荷载(当空心柱材料一定时，就相当于不同截面积)的探头选用。一般在软土地区可选用额定荷载小一些的比较灵敏的探头；反之，则选用额定荷载大一些的探头。

图3-9 实物探头照片

(4)铁道部《静力触探技术规则(TBJ37-93》规定：探头规格、各部加工公差和更新标准应符合该规则的要求。

(5)探头的绝缘性能，应符合下列规定；探头出厂时的绝缘电阻应大于500MΩ，并且在500kPa水压下恒压2h后，其绝缘电阻仍不小于500MΩ。用于现场测试的探头，其绝缘电阻不得小于20MΩ。

(6)对于各种探头，自锥底起算，在1000mm长度范围内，任何与其连接的杆件直径不得大于探头直径；为降低探杆与土的摩擦阻力而需加设减摩阻器时，亦只能在此规定范围以上的位置设置。

(7)探头贮存应配备防潮、防震的专用探头箱(盒)，并存放于干燥、阴凉的处所。

5.电阻应变片及粘合剂

图3-10 箔式电阻应变片

目前普遍用箔式电阻应变片(图3-10)制作传感器，这种片子具有放热性好、允许通过电流较大(因而可使用较大的输入电压。从而得到较大的输出电压)、疲劳寿命长、柔性好、蠕变性小等优点。丝式胶基电阻应变片也可采用，但半导体应变片用的很少，因它存在非线性大、温度稳定性差等严重缺点，不能满足对传感路的有关质量要求。

用电阻应变仪量测时，可选用120Ω的片子。利用自动记录仪时，可选用240Ω或360Ω的片子。四片阻值尽量相等，差值最大不要越过0.1Ω，否则对电桥初始平衡不利。可使用直流单电桥等仪器来测量应变片阻值大小。

适合粘贴应变片的粘合剂的种类繁多。目前使用酚醛类粘合剂1720胶较普遍；聚酰亚胺粘合剂也在使用。选用粘合剂应注意使其与应变片胶基相一致。

有关具体贴片工艺这里就不介绍了，因为目的国内已有多种规格型号的商品化传感器由工厂生产出来，供广大工程技术人员选用，其质量一般较好，价格也不贵，除特殊情况外，已不必由使用者去制作它了。

6.温度(t)对传感器的影响及补偿方法

传感器在不受力的情况下，当温度变化时，应变片中电阻丝(亦称线栅)的限值也会发生变化。与此同时，由于线栅材料与空心柱材料的线膨胀系数不一样，使线栅受到附加拉伸或压缩，也会使应变片的阻值发生变化。综合起来，一个贴在空心柱上的应变片因温度(t)变化而引起阻值变化的关系可表达成：

土体原位测试与工程勘察

式中：α_t为贴在空心柱上的应变片的电阻温度系数。联系到式(3-5)，应变片由于温度变化而产生的热输出ε_t为：

土体原位测试与工程勘察

这种热输出是和地层阻力无关的，因此必须设法消除才会使测试成果有意义。在静探技术中，通过采用以下两种办法，基本上可以把温度对传感器的影响，控制在测试精度允许之内。除此之外，温度自补偿应变片在有条件时也可积极使用。

(1)桥路补偿法 就是在制作传感器时精选四片为一批次、规格、阻值、灵敏系数的应变片，以相同的粘接剂和贴片工艺，贴在空心柱上，组成全桥四臂测量电路(四个工作片互为补偿，或两个工作片，两个补偿片)，使温度变化时，补偿片和工作片的(ΔR/R)相等，这就起到了温度补偿作用。

(2)温度校正方法 就是在野外操作时测初读数的变化，内业资料整理时，将其消除。

❾ 工程地质稳定性评价方法——以丽江-香格里拉段为例

一、概述

随着滇藏铁路工程的分段实施，丽江-香格里拉段的规划设计已纳入日程。但是，由于该段地形地貌和地质条件非常复杂，虽然经过多轮论证，线路仍难最后确定。按照初期规划（图13-1），滇藏铁路丽江-香格里拉段共有3个走向方案可以比选：①丽江-长松坪-虎跳峡上峡口-香格里拉方案（西线方案）；②丽江-大具-白水台-小中甸-香格里拉方案（组合方案）；③丽江-大具-白水台-天生桥-香格里拉方案（东线方案）。初步分析认为，西线方案工程地质条件相对较好，可以作为推荐方案，该方案需要新建铁路隧道34座，总长87130 m，占该段线路总长的54.4%，最长的隧道是位于丽江西北的玉峰寺隧道，全长10970 m；需要新建铁路大桥39座（10253 m），涵洞182座（4547 m），桥涵占线路总长的9.2%。复杂的工程地质条件使得该方案仍存在许多问题，且工程建设难度大。

为了更好地指导该段铁路选线，我们在区域地壳稳定性评价的基础上，将基于GIS技术的层次分析法引入到丽江-香格里拉段铁路规划区的工程地质稳定性评价（工程地质条件评价）。在评价过程中，综合考虑地形坡度、工程地质岩组、斜坡结构、地质灾害发育现状、地壳稳定性、微地貌类型（地形与铁路设计高程高差）、人类工程活动、降水量、距离沟谷距离等因素，充分利用GIS技术处理海量数据信息的优势，采用层次分析法模型，进行丽江-香格里拉段铁路规划区的工程地质稳定性评价。基于评价结果，可以很好的指导该段线路比选和优化。

二、基于GIS的层次分析法原理

层次分析法（Analytical Hierarchy Process，简称AHP）是美国数学家SattyT.L.在20世纪70年代提出的一种将定性分析和定量分析相结合的系统分析方法。它适用于多准则、多目标的复杂问题的决策分析，可以将决策者对复杂系统的决策思维过程实行数量化，为选出最优决策提供依据（图13-2）。经过多年的应用实践，不少研究者开始将GIS技术与AHP方法相结合，大大提高了传统的AHP方法在地学研究中的应用效果（Harris et al.，2000；刘振军，2001；彭省临等，2005）。基于GIS的层次分析法充分利用GIS技术的空间分类和空间分析功能，在评价指标数据采集、处理和自动成图方面具有明显的优势，不仅可以对工程地质稳定性的相关影响因素进行更细致的逐次分析，而且在计算过程中不受计算单元数量的限制，因而评价结果更直观、更便于应用。

图13-1 滇藏铁路丽江-香格里拉段线路方案示意图

图13-2 基于GIS的层次分析法技术路线图

基于GIS层次分析法的工程地质稳定性分区评价过程大致可分为以下步骤：

（1）确定研究区、研究对象及研究目标，并进行数据分析，确定进行工程地质稳定性分区所需要的数据，包括数据来源、数据质量指标等。

（2）将收集的各种资料进行数据处理，包括在MapGIS 6.7软件平台上进行数字化、格式转换、投影转换、分层及属性编码等，建立研究区、研究对象的空间数据库。

（3）根据研究目标的特征，分析影响目标的因素，建立目标的层次指标模型和层次结构，构造判断矩阵，由专家对影响因素进行综合评分，并进行层次单排序、求解权向量和一致性检验，从而获得各指标因素值，并运用GIS空间分析功能提取分析因子。

（4）采用ArcGIS 9.2软件平台，对评价区域进行栅格化，每一个栅格作为模型评价的一个运算单元，并将数据库中的数据按照规则进行栅格化处理。再采用图形叠加的模型评价方式，将参与评价的各个因素权值分配到不同的栅格上。将各个因素进行图形叠加，对属性值进行代数运算，再将叠加后的栅格数据化，生成新的图形，并形成最终评价结果。

（5）工程地质稳定性分区评价的数学模型：

滇藏铁路沿线地壳稳定性及重大工程地质问题

式中：B——工程地质稳定性指数，a_j——权重，N_j——指数。

（6）通过分析计算获得的工程地质稳定性指数值的分布范围，结合野外实际调查结果验证，对不同区域的铁路工程建设适宜性进行综合分区评价。

❿ 有关静力压桩法施工在工程中的质量与安全如何控制

静压式预应力管桩的应用越来越广泛,本
文就静压管桩施工质量控制作分析与探讨。
一、静压桩施工方法控制
1 、施工前应设置测量基线与水准点,基线
应设置在不受施工影响处。
2 、桩混凝土需达到100 %的设计强度后方
可运输进场,起吊时捆绑牢固,起吊点符合力学
原理要求,在距桩顶端0. 2 米处设置吊点,吊索
与桩之间要加衬垫,起吊时平衡起升,避免碰撞
和震动。桩堆放时要按长度分类堆放,堆放场
地坚实平整,且承重点设置在吊点附近距端部
0. 2 米处,堆高不超过2 层,两端桩错落长度不
大于10 厘米。
3 、桩的吊点定位,利用桩架附设的起重钩
吊桩就位。
4 、采用静压法施工,桩架挺杆和桩帽将预
应力管桩嵌固,在桩架的两滑道中间,桩位置及
垂直度经校正后开始沉桩,桩就位要仔细检查
桩身质量。送桩时,应采用钢制送桩器放于桩
头上将桩送入。施工时注意送桩器和工程桩对
齐,以轴线重合为准则。当工程桩送到设计深
度时,可将送桩器拔起,起拔送桩器采用桩架上
导向滑轮钢绳上钩子挂好,启动卷扬机,慢慢拔
起。
5 、当第一节桩施压到离地面1 米时,起吊
第二节桩,与底节桩对好并复核垂直度无误后,
开始施焊。焊接符合要求后,再施压沉桩,桩顶
离地面1 米再起吊第二节桩,续施工就位。复
核焊接垂直施焊沉桩,直到施工完毕。施焊前
先检查上下桩接触面。再复核垂直和上下节桩
的同心度,确认无误差或误差很小时再全面焊
接。焊缝分两次满焊,焊缝应连续、饱满。焊后
应清除焊渣。接桩动作应迅速尽量保证连续施
工。
二、静压桩质量控制要点
(一) 质量预控
1 、建立质量管理网络,进行图纸会审和设
计技术交底,制定质量评定制、质量奖罚制度、
质量例会制度、质量问题处理制度。
2 、质量责任制:分工明确,贯彻执行质量责
任制定期进行督促检查,做到奖罚分明,责任到
人。
3 、施工员、质检员、测量员、桩机司机、电
工、焊工等施工人员必须持证上岗。
4 、查看有勘察资质的单位出具的正式地质
勘察报告,供静压桩施工时参考。
5 、进行技术交底,严格按照施工方案施工。
施工方案必须具有针对性,措施具体,施工流程
清楚,顺序合理。
6 、工程质量检验制度,包括原材料设备进
场检验制度;施工过程的检验;施工结束后的抽
样检测。
(二) 过程质量控制
1 、管桩质量,对管桩进行外观检查,尺寸偏
差和抗裂性检验。施工现场着重检查砼抗压强
度能否达到设计要求。管桩有否明显的纵向、
环向裂缝、端部平面是否倾斜、外径壁厚、桩身
弯曲是否符合规范要求。混凝土强度是否达到
要求,产品质保书、合格证、检测报告是否符合
要求和齐全。不合格产品不得用于工程。
2 、压桩机传感设备是否完好,桩机配重与
设计承载力是否相适应。
3 、现场预应力管桩堆放整齐,布局合理。
打桩顺序应根据邻近建筑物情况、地质条件、桩
距大小、桩的密集程度、桩的规格及入土深度综
合考虑,兼顾施工方便。
4 、桩部端焊接
桩部端焊接很重要,要检查焊条质量,设备
适用完好率。焊完后必须保证一定暂停时间,
间歇时间超过3 分钟为好。
5 、垂直度
通常用两台经纬仪、夹角90 度方向进行监
测。须注意第一节桩桩尖导向必须垂直;地基
表面有坚硬石块必须清除,使桩身达到垂直度
要求。
6 、压桩过程
压桩过程碰到硬土层,不能用力过猛,管桩
抗弯能力不强往往容易折断,抬架时也要轻抬
轻放。否则一是造成桩身开裂;二是易发生桩
架倾斜倒塌事故。
(三) 检验(验收) 控制
桩基完成后依据国家行业标准《建筑基桩
检测技术规范》J GJ 106 - 2003 规定对管桩质量
评定。
1 、管桩低应变动力检测(反射波法) 测量桩
身完整性(桩身评定等级分四类) 。
2 、管桩高应变动力检测:主要评价桩身完
整性和计算单桩极限承载力。
3 、管桩静力载荷试验:主要检测极限承载
力,沉降量回弹后残余变形情况。
4 、管桩拉拔试验:主要检测极限承载力。
三、出现问题与事故处理
1 、桩身断裂:桩在沉入过程中,桩身突然倾
钭错位,当桩尖处土质条件没有特殊变化,而贯
入度逐渐增加或突然增大,桩身出现回弹现象,
即可能桩身断裂。主要原因:桩身在施工中出
现较大弯曲,在集中荷载作用下,桩身不能承受
抗弯度;桩身在压应力大于混凝土抗压强度时,
混凝土发生破碎;制作桩的水泥标号不符合要
求,砂、石中含泥量大,石子中有大量碎屑,使桩
身局部强度不够,施工时在该处断裂; 桩在堆
放、起吊、运输过程中,也会产生裂纹或断裂。
预防措施:施工前,应清除地下障碍物。每
节桩的细长比不宜过大,一般不超过30 ;在初
沉桩过程中,如发现桩不垂直应及时纠正。桩
打入一定深度发生严重倾斜时,不宜采用移动
桩架来纠正。接桩时,要保证上下两节桩在同
一轴线上;桩在堆放、起吊、运输过程中,应严格
按照有关规定或操作规程执行;普通预制桩经
蒸压达到要求强度后,宜在自然条件下再养护
一个半月,以提高桩的后期强度。
治理方法:当施工中出现断裂桩,应会同设
计人员共同研究处理办法。根据工程地质条
件、上部荷载及所处的结构部位,可以采取补桩
的方法。
2 、沉桩达不到设计要求:桩设计时是以最
终贯入度和最终标高作为施工的最终控制。一
般情况下,以一种控制标准为主,与另一种控制
标准为参考,有时沉桩达不到设计的最终控制
要求。主要原因:勘探点不够或勘探资料粗略,
勘探工作以点带面。致使设计考虑持力层或选
择桩尖标高有误,有时因为设计要求过严,超过
施工机械能力或桩身砼强度;桩机及配重太小
或太大,使桩沉不到或沉过设计要求的控制标
高;桩身打断致使桩不能继续打入。
预防措施:探明工程地质情况,必要时应作
补勘,正确选择持力层或标高;防止桩身断裂,
打桩时注意桩身变化情况。3 、桩顶位移:沉桩
过程中,相邻的桩产生横向位移或桩上升现象。
主要原因:桩数较多,土层饱和密实、桩间距较
小。在沉桩时土被挤到极限密实度而向上隆
起,相邻的桩一起被涌起。在软土地施工时,由
于沉桩引起的空隙压力把相邻的桩推向一侧或
涌起;桩位放线不准;偏差过大;施工中桩位标
志丢失或挤压偏离,施工人员随意定位;桩位标
志与墙、柱轴线标志混淆搞错等,造成桩位错位
较大;选择的行车路线不合理;土方开挖方法及
顺序不正确。
预防措施:沉桩期间不得同时开挖基坑,需
待沉桩完毕后相隔适当时间方可开挖,一般宜
两周左右;基坑开挖注意有一定排水措施,留置
边坡。基坑边不得堆放土方,基坑较深应分层
开挖;认真按设计图纸放好桩位,设置明显标
志,并做好复查工作,选择合理桩机行车路线。
4 、桩身倾斜:桩身垂直偏差过大。原因分
析:场地不平、有较大坡度。桩机本身倾斜,则
桩在沉入过程中会产生倾斜;稳桩时桩不垂直,
送桩器、桩帽及桩不在同一条直线上。预防措
施:场地要平整,如场地不平,施工时应在打桩
机行走路线加垫木等物,使打桩机底盘保持水
平。
5 、接桩处开裂:接桩处出现开裂现象。原
因分析:采用焊接连接时,连接处表面未清理干
净,桩端不平整;焊接质量不好,焊缝不连续、不
饱满、焊肉中夹有焊渣等杂物;焊接好停顿时间
较短,焊缝遇地下水出现脆裂;两节桩不在同一
条直线上,接桩处产生曲折,压桩过程中接桩处
局部产生集中应力而破坏连接。预防措施:接
桩前,保证连接部件清洁;接桩时,两节桩应在
同一轴线上,焊接预埋件应平整服贴。