简述岩土工程自动化监测系统应用和发展前景.doc

《简述岩土工程自动化监测系统应用和发展前景》 摘　要: 本文介绍了用于岩土工程监测的目前国际上先进的一些仪器的性能、使用方法以及由这种仪器组成自动化监测系统的方法,代写硕士论文并与目前我们常用的监测方法进行了比较,预测了自动化监测系统应用和发展前景。 关键词: 岩土工程；自动化监测系统；GSM网络；测斜仪；孔隙水压仪 前言 在深基坑工程施工中,对基坑周边进行监测是控制施工进度预防事故发生的一个有效手段。一些高边坡,象位于三峡库区内的边坡,由于三峡工程的蓄水发电,水位将上升,导致边坡内水位的变化,容易诱发边坡塌滑,而在这种边坡上布设监测点进行变形和地下水位等监测是预防边坡破坏的一个重要方法。随着岩土工程信息化施工的进一步应用,监测方法将越来越广泛地得到重视。就目前我们所采用的监测仪器和手段来看,如果和国际上目前较流行的方法比较,还存在自动化程度不高的缺点。例如,用于观测岩土工程变形目前大多采用的方法,是在土体内部埋设多点位移计。每一次获取监测数据时,需要技术人员到现场,一人将仪器向上、或向下沿固定套筒移动,另一人每隔一定拉升或降低距离,例如,1 m,读取数据,存储于仪器中,然后从监测现场拿回数据,进行计算分析。表面的位移观测一般用光学仪器,设计监测网,同样先观测,后处理。这种方法的主要缺点有: (1)手工操作,自动化程度不高; (2)人为因素干扰大,监测数据的可靠性难保证; (3)受天气气候的影响,如遇大风暴雨等恶劣环境,监测可能受到影响,有时甚至无法进行; (4)在丛山峻岭上观测,人才物力消耗较大; (5)无法实现实时监测、实时预报,当前所监测的数据,需要拿回处理之后,才能知道结果; (6)无法实现1天24小时连续观测。 本文将介绍的岩土工程监测方法实现了全自动化监测预报过程。其特点是:监测仪器一旦安装完毕,监测系统实现监测数据自动收集、存储发送,技术人员只需在办公室打开计算机,就可以看到监测现场当时仪器所收集的数据,随时可以下载,然后用相应的工具处理数据,马上就可以知道结果,可以避免手工操作带来的种种不利因素。 2.　自动化监测仪器 能实现自动化监测的仪器很多。以下仅介绍用于监测土体内位移、孔隙水压力两个指标的仪器。多数其它自动化监测仪器与之类似。 2.1　固定式测斜仪(in-place inclinometer) 该仪器的目标监测值为转角,单位为度。就功能来看分为两种:水平式和垂直式测斜仪,也可以按监测值不同分为单向和双向式,高精度和低精度等。下面主要介绍固定式垂直双向高精度测斜仪有关情况。这种仪器被广泛地应用于岩土工程水平方向的位移监测,至少有两种产品可供选择:1种是英国生产的,另一种是美国生产的。下面用美国生产的测斜仪加以说明。 在套筒中,最下面的测斜仪有一个悬于空中的重物连接,使得测斜仪链条垂直。在套筒顶部,有一特殊的盖子盖于其上,所有测斜仪重量通过连接杆,传于该盖子上。测斜仪间联接有多点式和多间断式两种方式,由连接杆连接。只不过前一种方式将测斜仪附于套筒上,后一种将连接杆中点附于测斜仪上,两者差别不大。图1所示测斜仪安装为多点式。另外,所有的测斜仪都分别由各自的电缆线连接,延伸于套筒之外,连接到其它仪器上。 该测斜仪长241 mm,直径39 mm, 0.35 kg,圆形的ABS外壳,可以在10°到+70°环境下工作,有防水功能,测角范围为±10°。该仪器的工作原理[1]:长条圆形的测斜仪中,靠近顶部有1空腔,其中充满了带有1个气泡的电解质。当测斜仪发生转动时,电解质液随即流动,使得气泡从1低处向相对较高的位置流动,以维持平衡。由于气泡的位置变化,使得电解质的阻抗在某1区域发生变化。例如,顺时针转动时,电解质中某1区域阻抗增加,另1区域减小。通过反复的试验,可以得到电解质阻抗的变化值和测斜仪转角之间的关系。 2.2　孔隙水压仪(Piezometer) 水是影响岩土工程的1个重要因素。水位的升高或降低,引起土体中浸润线位置的变化,直接影响边坡的稳定性。武汉地区以前很多深基坑工程的失事,都是由渗透破坏引起的。目前常用监测水压的方法是技术人员到现场,放入仪器到钻孔中,进行观测,然后读取数据。这种方法的缺点之一,是无法及时准确地掌握水压的变化情况,从而丧失采取工程补救措施的良好时机。 目前国际上流行的水压观测方法,如在大坝中或由于孔隙水而容易引起滑坡的高边坡中等,是通过布设孔隙水压仪,1天24小时不间断监测,一旦水位上升到或下降到某一设定值,监测系统即刻报警,监测人员马上就可以采取相应补救措施。可以用于自动化监测的孔隙水压仪有很多种,从安置的方法来看,可以分为3种:(1)埋入式:将孔隙水压仪直接埋入需监测的部位;(2)压入式:将孔隙水压仪直接压入软土中;(3)悬挂式:将孔隙水压仪放入已设置好的钻孔中。下面介