1、測繪實(shí)驗(yàn)報(bào)告中國礦業(yè)大學(xué)變形監(jiān)測與沉陷工程實(shí)驗(yàn)報(bào)告學(xué)院：環(huán)境與測繪學(xué)院姓名：特列克實(shí)驗(yàn)一巖體內(nèi)部移動(dòng)變形監(jiān)測演示試驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容了解巖體內(nèi)部移動(dòng)變形監(jiān)測系統(tǒng)的組成，各組成部分的名稱及作用；2.觀看教師 演示巖體內(nèi)部觀測站的建立過程和監(jiān)測方法；3.練習(xí)鉆孔測斜儀、鉆孔伸長儀各部件的 連接、測量和讀數(shù)。二、實(shí)驗(yàn)要求通過該實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生了解巖體內(nèi)部移動(dòng)變形監(jiān)測站的建立方法，了解巖體內(nèi)部移動(dòng) 變形監(jiān)測系統(tǒng)的組成和基本監(jiān)測方法。每個(gè)學(xué)生必須在實(shí)習(xí)前熟悉實(shí)習(xí)內(nèi)容；在實(shí)習(xí)過程中，注意觀察教師講解，了解系統(tǒng)各組成部分及其操作順序和測試方法; 每小組進(jìn)行2個(gè)測點(diǎn)的測量練習(xí)；鉆孔伸長儀測量，要求同點(diǎn)兩次測量誤差限

2、制在1.5mm以內(nèi)；4.鉆孔測斜儀測量， 要求每次測量2次，即A+B+方向和A-B-方向同槽倒轉(zhuǎn)180測量，注意首測順槽方向及各 點(diǎn)測量位置，A+A-觀測數(shù)值絕對值應(yīng)小于土 100；傳感器與電纜連接后，必須使接口旋緊，確保傳感器在下放中的安全。三、實(shí)習(xí)步驟教師演示巖體內(nèi)部移動(dòng)變形監(jiān)測站的建立過程；認(rèn)識(shí)和了解巖體內(nèi)部移動(dòng)變形監(jiān) 測系統(tǒng)各組成部分儀器部件的名稱及作用。1.1系統(tǒng)的組成巖體內(nèi)部移動(dòng)變形監(jiān)測系統(tǒng)是由鉆孔測斜儀、鉆孔伸長儀、鉆孔測旋儀及輔助設(shè)備四 部分組成，各部分組成包括：（1）鉆孔測斜儀一由測斜傳感器、數(shù)據(jù)接收器、電纜等組成。測斜傳感器：用于提 供一個(gè)與本身偏離豎直方向的偏角成正比的電

3、信號(hào)，該信號(hào)通過電纜傳遞給讀數(shù)設(shè)備。傳 感器由兩個(gè)互相垂直的伺服加速器組成，它可以同時(shí)測定兩個(gè)互相垂直方向上的偏離豎直 方向的偏角。電纜：電纜的作用同前所述。電纜外表面每0.5或1米有一刻度標(biāo)記。數(shù)據(jù)接收器: 將傳感器傳上來的電信號(hào)轉(zhuǎn)化為偏角（或偏移量），以數(shù)字的方式顯示。（2）鉆孔伸長 儀一由探頭、電纜、帶指示裝置的卷纜輪、基準(zhǔn)架組成。探頭：探頭內(nèi)部有無線電頻率振蕩和電測器電路，穿過感應(yīng)環(huán)時(shí)將產(chǎn)生電信號(hào)；電纜：用于傳遞探頭感應(yīng)產(chǎn)生的電信號(hào)。外表面每米有一刻度，用來計(jì)算測深。內(nèi)芯 有鋼纜，保證在上提或下放探頭時(shí)其長度沒有變化。帶指示裝置的卷纜輪：用于上提或下放探頭并指示感應(yīng)信號(hào)的強(qiáng)弱。當(dāng)探頭接

4、近感應(yīng) 環(huán)時(shí)，先由蜂鳴器報(bào)警?；鶞?zhǔn)架：是一種活動(dòng)的設(shè)備，使用時(shí)裝在孔口上方。架子上有毫米刻劃的標(biāo)尺，用來 測量深度不足1米的尾數(shù)部分。（3）鉆孔測旋儀一由測旋傳感器、數(shù)據(jù)接收器、電纜等（目前無此設(shè)備）。（4）輔 助設(shè)備一包括鉆孔測斜管（硬管）、沉降測管（軟管）、感應(yīng)測點(diǎn)（感應(yīng)環(huán)）等；應(yīng)用鉆孔測斜儀監(jiān)測巖體內(nèi)部橫向變形（1）首先檢查數(shù)據(jù)接收器電壓，應(yīng)不低于 6V；（2）連接數(shù)據(jù)接收器與電纜的接口 （注意聯(lián)接位置）；（3）連接電纜與測斜傳感器的接口，必須確保電纜與傳感器的良好連接；（4）將傳 感器導(dǎo)向輪按設(shè)定的初始測量方向放入測管的導(dǎo)向槽；測量可按自上而下的順序（或先將傳感器下放至鉆孔底部，按自下

5、而上的順序測量）。設(shè)置接收器 測試指令，做好監(jiān)測準(zhǔn)備；（5）在孔口安裝測斜儀電纜滑輪；（6）開始測量，按設(shè)定好的測量點(diǎn)間距，提升或下方傳感器，將電纜上的刻度對準(zhǔn)基 準(zhǔn)點(diǎn)，待接收器顯示數(shù)據(jù)穩(wěn)定后記錄監(jiān)測數(shù)據(jù)；（7）繼續(xù)提升或下放電纜，測量下一個(gè)深度位置的數(shù)據(jù)。依次進(jìn)行各個(gè)深度位置的測 量，直至完成全部測量工作。應(yīng)用鉆孔伸長儀監(jiān)測巖體內(nèi)部豎向變形（1）在孔口安放基準(zhǔn)架；（2）安放電纜 導(dǎo)向輪；將伸長儀卷纜輪置于基準(zhǔn)尺架上；打開伸長儀電源，按動(dòng)蜂鳴器按鈕，檢查指示電壓，檢查感應(yīng)探頭靈敏度；將感應(yīng)探頭下放至鉆孔底部，轉(zhuǎn)動(dòng)伸長儀電纜輪提升探頭，在探頭遇到測點(diǎn)時(shí)， 蜂鳴器響，調(diào)節(jié)電壓表變阻旋扭，緩慢變動(dòng)探

6、頭位置，使指針達(dá)到峰值后，穩(wěn)定探頭位置;利用電纜上每米刻度，對應(yīng)基準(zhǔn)尺上的刻度進(jìn)行讀數(shù)。四、巖體內(nèi)部監(jiān)測數(shù)據(jù) 處理數(shù)據(jù)處理方法巖體內(nèi)部監(jiān)測的原始參數(shù)系指鉆孔內(nèi)各測點(diǎn)伸長儀的讀數(shù)及各測點(diǎn)沿兩對導(dǎo)向槽(簡 稱A、B)方向的讀數(shù)。通過計(jì)算可獲得各測點(diǎn)的三維坐標(biāo)，進(jìn)而計(jì)算出任意兩次觀測間的 各點(diǎn)的下沉和水平移動(dòng)。測點(diǎn)高程計(jì)算 測點(diǎn)高程用下式計(jì)算：Hmi=Hm0+hm-dhmi(m=1,2,3,，第m次觀測；i=1,2,3,，第i個(gè)測點(diǎn))Hmi為第m次觀測，第i個(gè)測點(diǎn) 的高程；Hm0為第m次觀測，孔口的高程；hm為第m次觀測，孔口至讀數(shù)零點(diǎn)的距離；dhmi為第m次觀測，第i個(gè)測點(diǎn)的讀數(shù)。測點(diǎn)下沉計(jì)算測點(diǎn)

7、下沉用下式計(jì)算：W(m,m+j)i=Hmi-H(m+j)i(m=1,2,3,，第m次觀測；i=1,2,3,，第i個(gè)測點(diǎn))Hmi為第m次觀測，第i個(gè)測點(diǎn) 的高程；H(m+j)i為第m+j次觀測，第i個(gè)測點(diǎn)的高程；W(m,m+j)i為第m次和第m+j次觀測 之間的下沉。(3)測點(diǎn)偏斜量計(jì)算A方向各測點(diǎn)的偏斜用下式計(jì)算：Amin=AmG+Eicx (A0mj-A180mj) x 0.5j=11B方向各測點(diǎn)的偏斜用下式計(jì)算：Bmi=BmG+Eicx (B0mj-B180mj) x 0.5j=1(m=1,2,3,第 m 次觀測;個(gè)測點(diǎn)沿A、B方向的偏斜量；i=1,2,3,第i(m=1,2,3,第 m 次

8、觀測;個(gè)測點(diǎn)沿A、B方向的偏斜量；Am0、Bm0為第m次觀測，孔口沿A、B方向的偏斜量；A0mj、B0mj為第m次觀測，第j個(gè)測點(diǎn)沿A0、B0方向的讀數(shù)；A180mj、B180mj為第m次觀測，第j個(gè)測點(diǎn)沿A180、B180方向的讀數(shù)；ic為儀器 常數(shù)測點(diǎn)水平移動(dòng)計(jì)算 測點(diǎn)水平移動(dòng)用下式計(jì)算：UA(m,m+j)i=A(m+j)i-Ami UB(m,m+j)i=B(m+j)i-Bmi(m=1,2,3,，第 m 次觀測；i=1,2,3,，第 i 個(gè)測點(diǎn)；j=1,2,3) Ami、Bmi 為第 m 次 觀測，第i個(gè)測點(diǎn)沿A、B方向的偏斜量；A(m+j)i、B(m+j)i為第m+j次觀測，第i個(gè)測點(diǎn)沿

9、A、B方向的偏斜量；UA(m,m+j)i、UB(m,m+j)i為第m次和第m+j次觀測之間第i個(gè)測點(diǎn)沿A、B方向的水 平移動(dòng)量。測點(diǎn)水平移動(dòng)的合成測點(diǎn)水平移動(dòng)的合成，用下式計(jì)算：大小：U(m,m+j)i=UA(2m,m+j)i+UB(2m,m+j)i方向：a =a A+a(m=1,2,3,，第 m 次觀測；i=1,2,3,，第 i 個(gè)測點(diǎn)；j=1,2,3) U(m,m+j)i 為第 m 次 和第m+j次觀測之間第i個(gè)測點(diǎn)水平移動(dòng)矢量大小。a、a A、a分別為水平移動(dòng)矢量、觀測方向A的方位和水平移動(dòng)矢量與A方向的夾 角(從A方向順時(shí)針旋轉(zhuǎn))。測點(diǎn)水平移動(dòng)的分解根據(jù)需要可以將測點(diǎn)的水平移動(dòng)矢量分解

10、成任意兩個(gè)互相垂直的方向上的水平移動(dòng)， 用下式計(jì)算：a =a -a dUA(m,m+j)i=U(m,m+j)iCOSa UD+90(m,m+j)i=U(m,m+j)iSINa (m=1,2,3,，第 m 次觀測；i=1,2,3,，第 i 個(gè)測點(diǎn)；j=1,2,3) U(m,m+j)i 為第 m 次 和第m+j次觀測之間第i個(gè)測點(diǎn)水平移動(dòng)矢量大??；a、a d分別為水平移動(dòng)矢量、指定 分解方向的方位角；a 為水平移動(dòng)矢量與指定分解方向D的夾角（從D方向順時(shí)針旋轉(zhuǎn)）；UD（m,m+j）i, UD+90（m,m+j）i為第m次和第m+j次觀測之間第i個(gè)測點(diǎn)水平移動(dòng)沿指定方向的分量。意大利設(shè)備操作程序：傾

11、斜儀1、開機(jī)；2、lndinouerer I 3、New I4、 AD（用a鍵設(shè)置鉆孔號(hào)）I 5、599250 （選擇傳感器類型）I 6、10 （用a 鍵輸入鉆孔深度）I 7、10（Namber of steeps） I 8、start readings now （開始讀 數(shù)）I 9、選擇軸向A1B1 I 10、選擇開始點(diǎn)Bottom to top I 11、選擇記錄方式 Namued I 12、測量I 13、提升1M再測量14抬頭反向（滑輪調(diào)轉(zhuǎn)180 ）再按原步驟進(jìn)行數(shù)據(jù)處理設(shè)第i點(diǎn)為初次測量讀數(shù)取Ai0 Bi0,第m次度數(shù)取Aim Bim,則對于i-1點(diǎn)的增量 為：6 Ai=P（Aim-A

12、i0）i/20000 P為兩點(diǎn)測量距離 6 Bi=P（Bim-Bi0）i/20000 由于初次 試驗(yàn)中取 Ai0=0, Bi0=0 SAi=6 Ai + 6 AiSBi=6 Bi +A 6 Bi Si=（SAi）2+ （SAi）2i從1-n ,n為測量點(diǎn)數(shù)沉降儀1、將探頭進(jìn)入測孔，直到底部；2、提起探頭，直到蜂鳴器響；3、再提起探頭，到蜂鳴器響（間距2-5cm）；4、 緩慢下放探頭，精確探測蜂鳴器開始響的位置；5、固定電纜開始讀數(shù)L1,精確 到mm；6、下放探頭，精確探測第二次蜂鳴器開始響的位置；7、固定電纜開始讀數(shù)L2,精 確到mm；8、提升探頭，到第二個(gè)測點(diǎn)位置重復(fù)上述操作過程。數(shù)據(jù)處理單

13、一測點(diǎn)有兩次度數(shù)，相加取平均。設(shè)各次觀測第i環(huán)距孔口的距離為Li0，第m次測量第i環(huán)距孔口的距離為Lim，則有：Wi=Lim-Li0（mm）五、注意事項(xiàng)學(xué)生操作練習(xí)在教師演示后進(jìn)行。系統(tǒng)各儀器的操作必須小心，保證儀器的安全3.實(shí)習(xí)后每組交“巖體內(nèi)部監(jiān)測記 錄表”。實(shí)習(xí)后學(xué)生要交測量計(jì)算成果表及實(shí)習(xí)報(bào)告各一份。六、儀器及工具鉆孔測斜儀和鉆孔伸長儀各一套，測斜管、沉降測管兩套，感應(yīng)環(huán)若干。八、巖體內(nèi)部移動(dòng)變形觀測記錄表(見下頁)表1巖體內(nèi)部監(jiān)測系統(tǒng)野外記錄表表2巖體內(nèi)部監(jiān)測系統(tǒng)計(jì)算表實(shí)驗(yàn)二相似材料模型及抗采動(dòng)變形建筑物模型參觀實(shí)驗(yàn)性質(zhì)：認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：2一、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容認(rèn)識(shí)相似材料模型的基本設(shè)備、常

14、用的相似材料及其作用；了解開采沉陷相似材料模型的制做過程、模擬開采和模型觀測方法；二、實(shí)驗(yàn)要求1.通過該實(shí)習(xí)應(yīng)使學(xué)生了解相似材料模型試驗(yàn)臺(tái)及有關(guān)設(shè)備的組成及用途。2.認(rèn) 識(shí)常用的各類相似材料及其作用，了解相似材料配比的基本方法。3.了解相似材料模型 的制作過程和制作方法。4.了解相似材料模型的模擬開采、模型觀測方法和數(shù)據(jù)處理方法。三、實(shí)驗(yàn)步驟1.相似材料模型實(shí)驗(yàn)設(shè)備及材料的認(rèn)識(shí)相似材料模型試驗(yàn)臺(tái)：相似材料模型一般分為二維平面模型和三維立體模型兩類。 目前應(yīng)用于開采沉陷研究的相似材料模型主要為二維平面模型，根據(jù)尺寸不同，模型試驗(yàn) 臺(tái)有多種類型。中國礦業(yè)大學(xué)“三下”采煤實(shí)驗(yàn)室擁有8X3330.3X

15、3米、2X0.2X2米、1.5X0.3X2米三種平面模型試驗(yàn)臺(tái)，可以制做1.5米、2 米、3米、4米、5米和8米等各種尺寸的相似材料模型。相似材料：常用的相似材料有石膏、碳酸鈣、河砂、水泥、云母、鋸沫等。通常 采用硼酸作為相似材料緩凝劑。配比試件制作模具。平面模型鋪設(shè)工具：碾壓滾，壓實(shí)板。模型開采設(shè)備：鋸條組、支承墊條、模型底變形可調(diào)裝置。(6)模型觀測設(shè)備:燈光透鏡法：透鏡，鏡架，燈座測點(diǎn)，鏡基架，投影面 小鋼尺法：小鋼尺，大頭針， 固定基尺，水準(zhǔn)儀格網(wǎng)法：細(xì)鋼絲(或細(xì)測線繩)，絲繩固定工具，大頭針觀察記錄設(shè)備：照像機(jī)，小 鋼尺，放大鏡等開采沉陷相似材料模型制作和模擬開采過程根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際地質(zhì)

16、采礦資料進(jìn)行模型設(shè)計(jì)，確定模型比例尺，選擇合適模型試驗(yàn) 臺(tái)。根據(jù)各巖土層的巖石物理力學(xué)性質(zhì)，利用相似材料進(jìn)行各巖層巖性的配比實(shí)驗(yàn)， 確定模型各種巖層相似材料制作配比。根據(jù)模擬對象的具體要求確定模型鋪設(shè)方案。(4)模型鋪設(shè)(i)按設(shè)計(jì)配比計(jì)算的各分層相似材料用量稱料，攪拌、和勻備用；(ii)模型試驗(yàn) 臺(tái)預(yù)加護(hù)板；加水?dāng)嚢柘嗨撇牧?，并鋪設(shè)到模型臺(tái)上，鋪平、碾壓；每一層鋪好后，按一定距離用刀切割碾壓好的巖層相似材料，模擬巖層節(jié)理面； 并撒適量云母粉，模擬層面；重復(fù)上述兩步驟鋪設(shè)下層相似材料，直至完成模型鋪設(shè)。(vi)鋪設(shè)結(jié)束35 天后，卸掉模型兩側(cè)護(hù)板。(5)模擬開采前的準(zhǔn)備工作。(i)按照模型設(shè)計(jì)要求設(shè)置模型觀測測點(diǎn)及相應(yīng)設(shè)備；(ii)在模型上確定模擬開采 步距；(iii)根據(jù)模擬目的，進(jìn)行必要的模型加工和標(biāo)定。(6)按設(shè)計(jì)的時(shí)間和開采范圍 模擬開采。按計(jì)劃進(jìn)行模型定期監(jiān)測，及觀察、照相、記錄。模型觀測數(shù)據(jù)的整理與計(jì)算。(9)模擬成果的分析與報(bào)告編寫。四、儀器與工具相似材料模型試驗(yàn)臺(tái)，小試件制做模具2個(gè)，相似材料樣品若干，小試件樣品，小透 鏡、鏡架、燈座測點(diǎn)若干，小鋼尺若干。五、思考題1.何謂相似準(zhǔn)數(shù)、相似常數(shù)、單值條件？兩相似系統(tǒng)（現(xiàn)象）某種對應(yīng)量之比為一常數(shù)，此常數(shù)稱為這種量的相似常數(shù)，如兩 個(gè)相似三角形的對應(yīng)邊成比例，這一比例常數(shù)稱為相似常數(shù)。11T2T3=c1111213