巖土工程測(cè)試試技術(shù)任建喜年延延凱谷拴成成于濂洪郅郅彬彬武漢理工大學(xué)學(xué)出版社20091緒論1.1巖土土工工程程測(cè)測(cè)試試的的意意義義和和內(nèi)內(nèi)容容1.2巖土土工工程程測(cè)測(cè)試試技技術(shù)術(shù)發(fā)發(fā)展展現(xiàn)現(xiàn)狀狀1.1巖土土工工程程測(cè)測(cè)試試的的意意義義和和內(nèi)內(nèi)容容1.1.1巖土土工工程程測(cè)測(cè)試試的的意意義義巖土土工工程程測(cè)測(cè)試試就就是是對(duì)對(duì)巖巖土土體體的的工工程程性性質(zhì)質(zhì)進(jìn)進(jìn)行行觀觀測(cè)測(cè)和和度度量量，，得得到到巖巖土土體體的的各各種種物物理理力力學(xué)學(xué)指指標(biāo)標(biāo)的的試試驗(yàn)驗(yàn)工工作作。。（1）巖巖土土工工程程測(cè)測(cè)試試技技術(shù)術(shù)不不僅僅在在巖巖土土工工程程建建設(shè)設(shè)實(shí)實(shí)踐踐中中十十分分重重要要，，而而且且在在巖巖土土工工程程理理論論的的形形成成和和發(fā)發(fā)展展過過程程中中也也起起著著決決定定性性的的作作用用，，測(cè)測(cè)試試處處于于基基礎(chǔ)礎(chǔ)地地位位。。理理論論分分析析、、室室內(nèi)內(nèi)外外測(cè)測(cè)試試和和工工程程實(shí)實(shí)踐踐是是巖巖土土工工程程分分析析三三個(gè)個(gè)重重要要的的方方面面。。理理論論分分析析指指導(dǎo)導(dǎo)工工程程實(shí)實(shí)踐踐，，而而測(cè)測(cè)試試又又是是理理論論分分析析的的基基礎(chǔ)礎(chǔ)。。（2）巖巖土土工工程程測(cè)測(cè)試試技技術(shù)術(shù)是是保保證證巖巖土土工工程程設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)的的合合理理性性的的重重要要手手段段。。（3）巖巖土土工工程程測(cè)測(cè)試試技技術(shù)術(shù)是是大大型型巖巖土土工工程程信信息息化化施施工工的的保保障障，，現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)測(cè)測(cè)試試已已經(jīng)經(jīng)成成為為巖巖土土工工程程施施工工不不可可分分割割的的重重要要組組成成部部分分。。（4）巖巖土土工工程程測(cè)測(cè)試試技技術(shù)術(shù)是是保保證證大大型型重重要要巖巖土土工工程程長長期期安安全全運(yùn)運(yùn)行行的的重重要要手手段段。。1.1.2巖土土工工程程測(cè)測(cè)試試的的內(nèi)內(nèi)容容1.1.2.1室內(nèi)內(nèi)試試驗(yàn)驗(yàn)技技術(shù)術(shù)室內(nèi)內(nèi)試試驗(yàn)驗(yàn)主主要要有有土的物物理理力力學(xué)學(xué)指指標(biāo)標(biāo)室室內(nèi)內(nèi)測(cè)測(cè)試試試試驗(yàn)驗(yàn)、、巖石石的物物理理力力學(xué)學(xué)指指標(biāo)標(biāo)室室內(nèi)內(nèi)測(cè)測(cè)試試試試驗(yàn)驗(yàn)、、利利用用相似似材材料料完成成的的巖巖土土工工程程模模型型試試驗(yàn)驗(yàn)和和采采用用數(shù)值值方方法法完成成的的數(shù)數(shù)值值仿仿真真試試驗(yàn)驗(yàn)。。（1）土土的的室室內(nèi)內(nèi)實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)在在《土力力學(xué)學(xué)》和《土動(dòng)動(dòng)力力學(xué)學(xué)》中進(jìn)進(jìn)行行講講解解，，主主要要試試驗(yàn)驗(yàn)有有：：土土的的含含水水率率試試驗(yàn)驗(yàn)、、土土的的密密度度試試驗(yàn)驗(yàn)、、土土粒粒比比重重試試驗(yàn)驗(yàn)、、土土的的顆顆粒粒分分析析試試驗(yàn)驗(yàn)、、土土的的界界限限含含水水率率試試驗(yàn)驗(yàn)、、砂砂的的相相對(duì)對(duì)密密度度試試驗(yàn)驗(yàn)、、擊擊實(shí)實(shí)試試驗(yàn)驗(yàn)、、承承載載比比試試驗(yàn)驗(yàn)、、回回彈彈模模量量試試驗(yàn)驗(yàn)、、滲滲透透試試驗(yàn)驗(yàn)、、固固結(jié)結(jié)試試驗(yàn)驗(yàn)、、黃黃土土濕濕陷陷試試驗(yàn)驗(yàn)、、三三軸軸壓壓縮縮試試驗(yàn)驗(yàn)、、無無側(cè)側(cè)限限抗抗壓壓強(qiáng)強(qiáng)度度試試驗(yàn)驗(yàn)、、直直接接剪剪切切試試驗(yàn)驗(yàn)、、反反復(fù)復(fù)直直剪剪強(qiáng)強(qiáng)度度試試驗(yàn)驗(yàn)、、土土的的動(dòng)動(dòng)力力特特性性試試驗(yàn)驗(yàn)、、自自由由膨膨脹脹率率試試驗(yàn)驗(yàn)、、膨膨脹脹率率試試驗(yàn)驗(yàn)、、膨膨脹脹力力試試驗(yàn)驗(yàn)、、收收縮縮試試驗(yàn)驗(yàn)、、凍凍土土密密度度試試驗(yàn)驗(yàn)、、凍凍土土溫溫度度試試驗(yàn)驗(yàn)、、未未凍凍含含水水率率試試驗(yàn)驗(yàn)、、凍凍土土導(dǎo)導(dǎo)熱熱系系數(shù)數(shù)試試驗(yàn)驗(yàn)、、凍凍脹脹量量試試驗(yàn)驗(yàn)和和凍凍土土融融化化壓壓縮縮試試驗(yàn)驗(yàn)。。（2）巖巖石石的的室室內(nèi)內(nèi)實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)在在《巖石石力力學(xué)學(xué)》中進(jìn)進(jìn)行行講講解解，，主主要要試試驗(yàn)驗(yàn)有有：：含含水水率率實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)、、顆顆粒粒密密度度實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)、、塊塊體體密密度度實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)、、吸吸水水性性實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)、、滲滲透透性性實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)、、膨膨脹脹性性實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)、、耐耐崩崩解解性性實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)、、凍凍融融實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)、、巖巖石石斷斷裂裂韌韌度度測(cè)測(cè)試試實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)、、單單軸軸壓壓縮縮強(qiáng)強(qiáng)度度和和變變形形實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)、、三三軸軸壓壓縮縮強(qiáng)強(qiáng)度度和和變變形形實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)、、抗抗拉拉強(qiáng)強(qiáng)度度實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)、、直直剪剪強(qiáng)強(qiáng)度度實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)、、點(diǎn)點(diǎn)荷荷載載強(qiáng)強(qiáng)度度實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)。。（3）相相似似材材料料模模型型試試驗(yàn)驗(yàn)主主要要在在《模型型試試驗(yàn)驗(yàn)》中進(jìn)進(jìn)行行講講解解。。該該試試驗(yàn)驗(yàn)采采用用相相似似理理論論，，用用與與巖巖土土工工程程原原型型力力學(xué)學(xué)性性質(zhì)質(zhì)相相似似的的材材料料按按照照幾幾何何常常數(shù)數(shù)縮縮制制成成室室內(nèi)內(nèi)模模型型，，在在模模型型上上模模擬擬各各種種加加載載和和開開挖挖過過程程，，研研究究巖巖土土工工程程的的變變形形和和破破壞壞等等力力學(xué)學(xué)現(xiàn)現(xiàn)象象。。模模型型試試驗(yàn)驗(yàn)種種類類繁繁多多，，主主要要試試驗(yàn)驗(yàn)有有：：巖巖土土工工程程開開挖挖施施工工過過程程圍圍巖巖破破壞壞規(guī)規(guī)律律試試驗(yàn)驗(yàn)、、巖巖土土工工程程加加固固機(jī)機(jī)理理研研究究、、地地下下工工程程開開挖挖引引起起的的地地表表損損害害規(guī)規(guī)律律研研究究、、巖巖爆爆機(jī)機(jī)理理研研究究、、地地下下洞洞室室群群支支護(hù)護(hù)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)優(yōu)優(yōu)化化分分析析、、離離心心模模型型試試驗(yàn)驗(yàn)、、光光彈彈模模型型試試驗(yàn)驗(yàn)等等。。(4)數(shù)值值仿仿真真試試驗(yàn)驗(yàn)主主要要在在《有限限單單元元法法》等課課程程中中進(jìn)進(jìn)行行講講解解。。數(shù)數(shù)值值仿仿真真試試驗(yàn)驗(yàn)利利用用計(jì)計(jì)算算機(jī)機(jī)進(jìn)進(jìn)行行巖巖土土工工程程問問題題的的研研究究,具有有可可以以模模擬擬大大型型巖巖土土工工程程、、模模擬擬復(fù)復(fù)雜雜邊邊界界條條件件、、成成本本低低、、精精度度高高等等特特點(diǎn)點(diǎn)。。巖巖土土工工程程數(shù)數(shù)值值仿仿真真試試驗(yàn)驗(yàn)主主要要的的數(shù)數(shù)值值方方法法有有：：有有限限元元法法、、離離散散元元法法、、有有限限差差分分法法、、不不連連續(xù)續(xù)變變形形法法、、顆顆粒粒流流法法、、流流形形單單元元法法、、無無單單元元法法等等1.1.2.2原位位測(cè)測(cè)試試試試驗(yàn)驗(yàn)技技術(shù)術(shù)在原原位位測(cè)測(cè)試試方方面面，，地地基基中中的的位位移移場(chǎng)場(chǎng)、、應(yīng)應(yīng)力力場(chǎng)場(chǎng)測(cè)測(cè)試試，，地地下下結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)表表面面的的土土壓壓力力測(cè)測(cè)試試，，地地基基土土的的強(qiáng)強(qiáng)度度特特性性及及變變形形特特性性測(cè)測(cè)試試等等方方面面是是研研究究的的重重點(diǎn)點(diǎn)。。原原位位測(cè)測(cè)試試技技術(shù)術(shù)可可以以分分為為土土體體的的原原位位測(cè)測(cè)試試試試驗(yàn)驗(yàn)和和巖巖體體的的原原位位測(cè)測(cè)試試試試驗(yàn)驗(yàn)兩兩類類。。（1）土土體體的的原原位位測(cè)測(cè)試試試試驗(yàn)驗(yàn)在在《基礎(chǔ)礎(chǔ)工工程程》中講講解解。。主主要要有有：：靜靜載載荷荷試試驗(yàn)驗(yàn)、、靜靜力力觸觸探探試試驗(yàn)驗(yàn)、、標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)貫貫入入試試驗(yàn)驗(yàn)、、輕輕便便觸觸探探試試驗(yàn)驗(yàn)、、十十字字板板剪剪切切試試驗(yàn)驗(yàn)、、現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)直直剪剪試試驗(yàn)驗(yàn)、、地地基基土土動(dòng)動(dòng)力力特特性性原原位位測(cè)測(cè)試試試試驗(yàn)驗(yàn)、、場(chǎng)場(chǎng)地地土土波波速速測(cè)測(cè)試試、、場(chǎng)場(chǎng)地地地地微微震震觀觀測(cè)測(cè)、、循循環(huán)環(huán)荷荷載載板板試試驗(yàn)驗(yàn)、、地地基基土土剛剛度度系系數(shù)數(shù)測(cè)測(cè)試試、、振振動(dòng)動(dòng)衰衰減減測(cè)測(cè)試試、、旁旁壓壓試試驗(yàn)驗(yàn)、、扁扁鏟鏟側(cè)側(cè)脹脹試試驗(yàn)驗(yàn)等等。。（2）巖巖體體的的原原位位測(cè)測(cè)試試試試驗(yàn)驗(yàn)在在《巖體體力力學(xué)學(xué)》中講講解解。。主主要要有有：：地地應(yīng)應(yīng)力力測(cè)測(cè)試試、、彈彈性性波波測(cè)測(cè)試試、、回回彈彈試試驗(yàn)驗(yàn)、、巖巖體體變變形形試試驗(yàn)驗(yàn)、、巖巖體體強(qiáng)強(qiáng)度度試試驗(yàn)驗(yàn)等等。。1.1.2.3現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)監(jiān)監(jiān)測(cè)測(cè)技技術(shù)術(shù)現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)監(jiān)監(jiān)測(cè)測(cè)技技術(shù)術(shù)在在水水電電工工程程大大型型地地下下廠廠房房群群、、城城市市地地鐵鐵建建設(shè)設(shè)中中的的車車站站及及區(qū)區(qū)間間隧隧道道、、大大型型城城市市地地下下空空間間、、復(fù)復(fù)雜雜條條件件下下礦礦山山巷巷道道、、大大斷斷面面隧隧道道、、高高陡陡邊邊坡坡加加固固等等工工程程施施工工中中，，由由于于信信息息法法施施工工的的普普及及，，現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)監(jiān)監(jiān)測(cè)測(cè)成成為為保保證證上上述述工工程程安安全全施施工工的的重重要要手手段段。。（1）巖巖土土工工程程現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)監(jiān)監(jiān)測(cè)測(cè)涉涉及及的的領(lǐng)領(lǐng)域域眾眾多多（2）巖巖土土工工程程現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)監(jiān)監(jiān)測(cè)測(cè)的的分分類類按開開展展監(jiān)監(jiān)測(cè)測(cè)的的時(shí)時(shí)間間：：施施工工期期監(jiān)監(jiān)測(cè)測(cè)和和運(yùn)運(yùn)營營期期監(jiān)監(jiān)測(cè)測(cè)。。按監(jiān)監(jiān)測(cè)測(cè)的的建建筑筑物物類類型型：：大大壩壩監(jiān)監(jiān)測(cè)測(cè)、、地地下下洞洞室室監(jiān)監(jiān)測(cè)測(cè)、、隧隧道道監(jiān)監(jiān)測(cè)測(cè)、、地地鐵鐵監(jiān)監(jiān)測(cè)測(cè)、、基基坑坑監(jiān)監(jiān)測(cè)測(cè)、、邊邊坡坡監(jiān)監(jiān)測(cè)測(cè)、、支支檔檔結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)監(jiān)監(jiān)測(cè)測(cè)等等。。按影影響響因因素素：：對(duì)對(duì)人人類類工工程程活活動(dòng)動(dòng)進(jìn)進(jìn)行行的的監(jiān)監(jiān)測(cè)測(cè)、、自自然然地地質(zhì)質(zhì)災(zāi)災(zāi)害害監(jiān)監(jiān)測(cè)測(cè)，，如如滑滑坡坡、、崩崩塌塌等等。。按監(jiān)監(jiān)測(cè)測(cè)物物理理量量的的類類型型：：變變形形監(jiān)監(jiān)測(cè)測(cè)、、應(yīng)應(yīng)力力（（壓壓力力））應(yīng)應(yīng)變變監(jiān)監(jiān)測(cè)測(cè)、、滲滲流流監(jiān)監(jiān)測(cè)測(cè)、、溫溫度度監(jiān)監(jiān)測(cè)測(cè)和和動(dòng)動(dòng)態(tài)態(tài)監(jiān)監(jiān)測(cè)測(cè)等等。。按監(jiān)監(jiān)測(cè)測(cè)變變量量：：原原因因量量和和效效應(yīng)應(yīng)量量監(jiān)監(jiān)測(cè)測(cè)。。原原因因量量即即環(huán)環(huán)境境參參量量，，由由于于它它們們的的變變化化引引起起建建筑筑物物性性態(tài)態(tài)的的變變化化；；效效應(yīng)應(yīng)量量是是建建筑筑物物對(duì)對(duì)原原因因量量變變化化而而產(chǎn)產(chǎn)生生的的響響應(yīng)應(yīng)。。1.2巖土工工程測(cè)測(cè)試技技術(shù)發(fā)發(fā)展現(xiàn)現(xiàn)狀1.2.1發(fā)展現(xiàn)現(xiàn)狀（1）新的的測(cè)試試設(shè)備備不斷斷出現(xiàn)現(xiàn)，如如采用用全站站儀進(jìn)進(jìn)行表表面水水平位位移觀觀測(cè)，，梁式式傾斜斜儀進(jìn)進(jìn)行深深層側(cè)側(cè)向位位移觀觀測(cè)，，采用用磁環(huán)環(huán)式沉沉降儀儀進(jìn)行行分層層沉降降觀測(cè)測(cè)。（2）大型型工程程的自自動(dòng)監(jiān)監(jiān)測(cè)系系統(tǒng)不不斷出出現(xiàn)，，如軟軟基加加固、、公路路路基基、基基坑支支護(hù)等等工程程現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)監(jiān)測(cè)測(cè)很多多采用用了先先進(jìn)的的實(shí)時(shí)時(shí)自動(dòng)動(dòng)化監(jiān)監(jiān)測(cè)（3）一系系列新新興技技術(shù)用用于巖巖土工工程測(cè)測(cè)試中中，如如光纖纖維傳傳感技技術(shù)在在巖土土工程程現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)監(jiān)測(cè)測(cè)。。（4）監(jiān)測(cè)數(shù)數(shù)據(jù)的的分析析和反反饋技技術(shù)提提高迅迅速。。先進(jìn)進(jìn)的三三維地地質(zhì)建建模軟軟件、、數(shù)據(jù)據(jù)庫系系統(tǒng)，，數(shù)據(jù)據(jù)挖掘掘和專專家系