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第1章 测试技术基础知识及传感器原理1

1.1 测试系统的组成和特性1

1.1.1 测试系统的组成1

1.1.2 测试系统的主要性能指标3

1.1.3 线性系统4

1.2 测试系统的静态传递特性5

1.2.1 静态方程和标定曲线5

1.2.2 静态传递特性6

1.3 传感器原理7

1.3.1 应力计和应变计8

1.3.2 电阻式传感器9

1.3.3 钢弦式传感器16

1.3.4 电容式、压电式和压磁式传感器18

1.3.5 测试系统选择的原则与标定22

第2章 地下工程的特点与监测目的26

2.1 地下工程的主要特点与施工方法26

2.1.1 地下工程的主要特点26

2.1.2 地下工程的主要施工方法27

2.2 监测的目的及国内外现状32

2.2.1 监测的目的32

2.2.2 监测的国内外现状32

2.2.3 监测中存在的问题33

第3章 地下工程的监测仪器35

3.1 监测仪器35

3.1.1 经纬仪35

3.1.2 水准仪36

3.1.3 全站仪36

3.1.4 收敛计37

3.1.5 测斜仪37

3.1.6 分层沉降仪38

3.1.7 多点位移计39

3.1.8 水位计39

3.1.9 电阻应变仪40

3.1.10 钢弦式频率接收仪40

3.1.11 爆破振动监测仪40

3.2 监测传感器41

3.2.1 钢筋计41

3.2.2 土压力计42

3.2.3 孔隙水压力计42

3.2.4 轴力计43

3.2.5 混凝土应力计43

3.2.6 应变计44

3.2.7 锚杆测力计44

3.2.8 爆破振动速度传感器45

第4章 地下工程监测项目及其控制基准46

4.1 地下工程主要监测项目46

4.1.1 钻爆法的主要监测项目46

4.1.2 盾构法的主要监测项目48

4.1.3 明挖法的主要监测项目48

4.2 监测控制基准的确定50

4.2.1 控制基准确定的基本原则50

4.2.2 地表沉降控制基准的确定51

4.2.3 支护结构（围岩）位移控制基准的确定54

4.2.4 明挖基坑工程变形控制基准的确定58

第5章 地下工程监测项目的实施方法62

5.1 常规项目的监测方法62

5.1.1 地表沉降监测62

5.1.2 支护体系水平位移监测64

5.1.3 支撑轴力监测66

5.1.4 支护结构的钢筋应力监测67

5.1.5 支护结构混凝土应变监测69

5.1.6 土压力的监测69

5.1.7 孔隙水压力的监测71

5.1.8 地下水位监测72

5.1.9 围护结构水平位移监测73

5.1.10 深层土体位移监测76

5.1.11 地下管线变形监测78

5.1.12 拱顶下沉监测80

5.1.13 净空收敛监测81

5.1.14 爆破振动监测82

5.1.15 地质状况观察和素描85

5.2 地下工程的远程监测系统85

5.2.1 近景摄影测量系统85

5.2.2 多通道无线遥测系统87

5.2.3 光纤监测系统88

5.2.4 自动全站仪非接触监测系统89

5.2.5 巴赛特（Bassett）结构收敛系统91

5.2.6 轨道变形监测系统91

5.3 光纤传感系统92

5.3.1 系统简介92

5.3.2 光纤系统组成92

5.3.3 工作原理93

5.3.4 光纤传感器的埋设95

第6章 地下工程中的声波测试技术98

6.1 声波的传播规律98

6.2 波动方程98

6.2.1 纵波（primary wave）98

6.2.2 横波（secondary wave）99

6.2.3 表面波（rayleigh wave）99

6.3 声波探测技术100

6.3.1 声波探测仪器及其使用100

6.3.2 测试技术101

6.4 声波测试在地下工程中的应用103

6.4.1 围岩松弛带测试103

6.4.2 利用弹性波评价岩体强度和完整性程度104

6.4.3 岩体力学参数测定105

6.4.4 测定张开裂隙的延伸深度105

6.4.5 声波测井105

6.5 声波测试在混凝土结构质量评价中的应用106

6.5.1 结构混凝土厚度检测106

6.5.2 混凝土中空洞的检测107

6.5.3 混凝土裂缝检测107

6.5.4 深孔法检验混凝土质量108

6.5.5 声波测试在桩基完整性检测中的应用108

第7章 地下工程的无损检测技术111

7.1 概论111

7.2 回弹法检测111

7.2.1 回弹仪112

7.2.2 回弹值的量测112

7.2.3 碳化深度值的测量114

7.2.4 混凝土强度评定114

7.2.5 评定报告和有关表格115

7.3 超声波检测116

7.3.1 超声波检测仪116

7.3.2 超声波传播时间即声时值的测量118

7.3.3 测区声速值计算118

7.3.4 混凝土强度评定118

7.4 超声回弹综合检测119

7.4.1 测试仪器119

7.4.2 回弹值的测量与计算119

7.4.3 超声值的测量与计算119

7.4.4 测区混凝土强度换算值119

7.4.5 结构或构件的混凝土强度推定值120

7.5 地质雷达监测技术120

7.5.1 地质雷达原理及特点120

7.5.2 地质雷达仪器及其发展121

7.5.3 地质雷达数据采集的最优化分析122

7.5.4 地质雷达图像解释126

7.6 常见特殊地质体的地质雷达图像特征128

第8章 地面建筑物的变形监测133

8.1 工程建筑物变形监测133

8.1.1 变形监测的含义133

8.1.2 建筑物变形监测的项目134

8.1.3 沉降的原因及种类134

8.2 变形监测的周期及其精度135

8.2.1 变形监测的周期135

8.2.2 变形监测的精度136

8.2.3 高程控制网的建立及沉降监测137

8.2.4 变形监测平面控制网的建立142

8.3 建筑物的倾斜监测144

8.3.1 直接测定建筑物倾斜的方法144

8.3.2 测定建筑物基础相对沉降的方法146

8.3.3 液体静力水准测量方法146

8.4 建筑物裂缝与挠度监测147

8.4.1 裂缝监测147

8.4.2 挠度监测148

第9章 地下工程监测实例150

9.1 南京地铁1号线某盾构区间隧道工程监控150

9.1.1 工程概况150

9.1.2 监测项目及控制标准150

9.1.3 监测结果分析151

9.1.4 监测信息反馈159

9.2 广州地铁1号线某区间隧道工程监测160

9.2.1 工程概况160

9.2.2 监测项目及控制基准160

9.2.3 监测结果分析161

9.2.4 监测信息反馈167

第10章 地下工程监测的信息反馈技术170

10.1 信息反馈的目的及内容170

10.1.1 信息反馈的目的170

10.1.2 信息反馈的内容170

10.2 监测数据的处理方法171

10.2.1 散点图与回归分析法171

10.2.2 位移监测数据分析中常用的回归函数174

10.3 信息反馈175

10.3.1 监测反馈的程序175

10.3.2 收敛约束法176

10.3.3 参数控制法176

10.3.4 工程类比法178

10.3.5 有限元法180

10.3.6 反分析法183

10.4 稳定围岩与支护结构的技术措施185

10.4.1 钻爆法施工的围岩与支护结构稳定技术措施186

10.4.2 盾构法施工时围岩与支护结构的稳定措施193

10.4.3 明挖法施工时地层与围护结构的稳定措施196

第11章 地下工程现场监测的组织与实施199

11.1 监测方案的编制199

11.1.1 监测方案的设计原则199

11.1.2 监测项目的确定199

11.1.3 监测方案的编制200

11.1.4 监测方案的主要内容200

11.1.5 编制监测方案的基础资料200

11.2 监测的组织与实施201

11.2.1 监测的前期准备201

11.2.2 监测工作的实施202

11.3 监测资料的整理与分析205

11.3.1 监测资料的种类205

11.3.2 监测数据的整理206

11.3.3 监测数据的分析与反馈206

第12章 测量误差分析与数据处理207

12.1 概述207

12.2 测量误差及其分类207

12.2.1 误差分类208

12.2.2 精密度、准确度和精度208

12.3 单随机变量的数据处理209

12.3.1 误差估计209

12.3.2 误差的分布规律210

12.3.3 可疑数据的舍弃211

12.3.4 处理结果的表示212

12.4 多变量数据的处理214

附录A 侧区混凝土强度值换算表217

附录B 泵送混凝土测区混凝土强度值换算表227

主要参考文献236