1、路基變形監測1 測點布置依托 公路K + K + 段黃土路基，選取高填方、挖方和半挖半填典型斷面進行現場試驗，制定了詳細的現場試驗監測方案。主要監測指標包括黃土路基路面不同區域土壓力、沉降、濕度、側向變形等。現場試驗斷面布置如圖1(其他斷面類似)。圖1 現場試驗斷面布置圖2 監測儀器的選擇1.2.2.3 監測儀器的選擇本項目選擇四種傳感器：單點沉降計、土壓力盒、土壤濕度計和測斜儀，分別對沉降量、土壓力、土壤含水量、側向位移進行監測。 單點沉降計(1)單點沉降計工作原理單點沉降計由位移計、錨頭、法蘭沉降盤、測桿等部件組成。如圖2。適用于測量錨頭與沉降盤之間土體的變形位移，可進行長期監測和自動化測

2、量。單點沉降計的錨頭設置在相對不動點（一般是設置在基巖處），法蘭沉降盤則設置在需要監測高程處。當地基下沉時，沉降盤與地基同步下沉，使傳感器的活動導磁體在其磁通感應線圈內發生相對滑移，通過讀數儀測出位移量，實現沉降觀測目的。 圖2 單點位移計(2)單點沉降計相關技術參數表1 單點沉降計的主要技術指標型號量程分辨率溫度范圍直徑/mm鉆孔直徑/mmJMDL-4710A100mm0.01mm-208025110JMDL-4720A200mm0.05mm25110JMDL-4730A300mm0.05mm25110JMDL-4740A400mm0.1mm25110數據采集序號采集方式所需設備1人工采集通

3、用讀數儀(JMZX-3001)2自動化采集直接掛接系統進行自動化數據采集(3)單點沉降計安裝方法及步驟鉆孔：在觀測點位置進行準確測量放樣后即可進行鉆孔，孔徑大小以90mm-110mm 為宜，并測量鉆孔是否垂直。鉆孔深度穿過軟土層、大于地基壓縮層厚度，直至基巖且應入巖 500mm。應無縮孔、塌孔現象。若發生縮孔或塌孔時，則應立即采用 110PVC 套管進行護壁。套管埋入深度應大于縮孔或塌孔部位深度。探孔：首先用等徑接頭連接好錨頭與測桿，將接好錨頭的測桿緩慢放入已鉆好的鉆孔內（錨頭朝下，測桿朝上）。待測桿頂部離孔口高約 200mm 時停住，且用等徑接頭加長測桿，再往下放置，直至錨頭下放到孔底。根據

4、下放至孔內測桿長度確定孔的實際深度。在進行探孔時要保證孔底無沉碴、淤泥等，保證單點沉降計的錨頭與基巖直接接觸。安裝：為了更好的保護單點沉降計主體，要求法蘭沉降盤應安裝與地基基礎面以下 10-20cm，因此在探孔、確定好孔深后，所需測桿總長應采用不同長度的測桿來配置。 其所需測桿總長=實際孔深1.4m（沉降計主體拉伸總長）（）m。 在確定好所需測桿后，將錨頭、測桿與沉降主體連接好、安裝至孔內且錨頭至基巖。注漿：為了將錨頭與基巖更好的錨固成為整體，必須用注漿方式將錨頭固定。首先，將注漿管直插到孔底，把注漿管的另一端與地質鉆水鎊出水管相連接，用地質鉆水鎊進行注漿。水泥漿比例（水:水泥=1:1），孔底

5、漿層深度為 1-2 米。 灌沙：單點沉降計安裝好，待水泥漿沉淀 2 小時后，往孔內灌沙回填，以防止安裝孔塌孔而影響測試數據。灌沙時應緩慢灌注，以防孔被堵塞，在灌沙的同時用 2m 長的竹竿或鋼管將沙稍微夯實，使灌沙至法蘭沉降盤以下 10cm 處，再用混凝土填實至法蘭沉降盤（防止施工后期雨水滲入孔內而影響路基結構），法蘭沉降盤上部可用中粗沙回填至地基面。保護：單點沉降計及傳輸電纜的保護是安裝后其成活率的關鍵所在，因此裝好單點沉降計后，將傳輸電纜套上 20PVC 鋼絲波紋管進行保護，鋼絲波紋管首端應插入法蘭沉降盤下，并挖深 300mm、寬 100mm 的布線槽，集中從觀測箱一側引出路基，有條件的可引

6、入自動采集箱內，并注意使鋼絲波紋管及導線適當松弛。布線槽用中粗沙回填至地基面，接頭注意防水。單點沉降計安裝示意圖如圖3所示。單點沉降計現場安裝過程如圖4所示。圖3 單點位移計安裝示意圖(a)測桿埋設(b)測孔回填(c)數據采集圖4 單點沉降計安裝及采集 土壤濕度計(1)土壤濕度計原理通過測量土壤的介電常數，能直接穩定地反應各種土壤的真實水分含量。標定方式采用比較法，測量與土壤本身的機理無關的土壤水分的體積百分比，土壤溫濕度計將土壤含水量與溫度結合為一體進行測量，可進行長期監測和自動化測量。其安裝采用于路基、邊坡、待測土壤成型后再鉆孔埋入的方式和預埋方式，即在觀測處將土壤溫濕度計埋設于土體內。土

7、壤溫濕度計如圖5。圖5 土壤濕度計(2)土壤濕度計相關技術參數 量程：0100% 單位：%（m3/m3） 遙測距離：<1000m 溫度范圍：-2080 精度：050%（m3/m3）范圍內為±2%（m3/m3） 測量參數：土壤容積含水量 測量區域：90%的影響在以中央探針為中心，直徑 3cm、高 7cm 的圓柱體內。(3)土壤濕度計安裝方法及步驟土壤溫濕度計安裝前檢驗：首先，仔細閱讀土壤溫濕度計與測試儀說明書，了解土壤溫濕度計具體參數，熟悉測試儀使用操作；再將土壤溫濕度計與測試儀連接，按測試儀“開/關”鍵開機進行測量，檢測土壤溫濕度計是否工作正常；檢查安裝桿、安裝桿等徑接頭、安裝

8、套筒是否齊全。檢查傳感器數量及導線長度是否正確。以確定傳感器在運輸過程中是否損壞或丟失。 安裝時間確定：一般原地面上部填筑墊層 300mm 以上，清理好場地后，選擇無雨、雪天氣進行鉆孔預埋安裝。布點：根據設計方案進行測量，確定土壤溫濕度計安裝孔位。成孔：在預埋位置要求鉆孔，孔徑大小以>80 為宜，鉆孔偏差應小于 1.5%。并無塌孔、縮孔現象存在，軟土層應以泥漿護壁，鉆孔至擬埋底部土壤溫濕度計擬埋標高以上 0.2-0.3m 的深度。若有塌孔或縮孔較快現象，必須先下套管再進行鉆孔。套管深度應大于縮孔或塌孔部位深度。 安裝：先把將要裝入鉆孔底部的土壤溫濕度計進行調零。并作好記錄，存檔。 A：將

9、土壤溫濕度計連接好測試儀進行測量。 B：調零，手工記錄好土壤溫濕度計編號、零點時溫度。 C：用測試儀對整個安裝過程進行監測。在整個安裝過程中，土壤溫濕度計埋設深度由安裝桿長度準確控制。首先將土壤溫濕度計裝上安裝套筒，裝好定位銷、連接安裝桿，將土壤溫濕度計下放到鉆孔中，待安裝桿桿頂離孔口高約 200mm 時停住，用等徑接頭加長安裝桿，再繼續下放，直至土壤溫濕度計安裝到孔底，用人工或鉆機緩慢加壓安裝桿頂部，將土壤溫濕度計壓至埋設深度，此時定位銷脫落，再將安裝桿退出鉆孔。退出安裝桿后，觀察測試儀數據顯示，確定土壤溫濕度計安裝后工作是否正常。記錄好土壤溫濕度計埋設深度、斷面里程、測點編號、現場埋設安裝

10、人員、日期、天氣。回填鉆孔。直至該土壤溫濕度計埋設完備。 保護：埋設安裝好該斷面土壤溫濕度計后，將土壤溫濕度計測試導線集中套上PVC 鋼絲軟管進行保護，并挖槽將 PVC 鋼絲軟管從一側引出路基，制作好相應標示牌，插在土壤溫濕度計導線布置部位，以作標示。并安排專職人員負責看管，以防土壤溫濕度計導線因施工或自然因素而破壞。土壤溫濕度計安裝示意圖如圖6所示。 圖6 土壤濕度計安裝示意圖土壤溫濕度計現場安裝過程如圖7所示。(a)淺層埋設(b)深層埋設圖7 土壤溫濕度計安裝及采集 測斜儀(1)測斜儀原理測斜管通常安裝在穿過不穩定土層至下部穩定地層的垂直鉆孔內。使用數字垂直活動測斜儀探頭，控制電纜，滑輪裝

11、置和讀數儀來觀測測斜管的變形。第一次觀測可以建立起測斜管位移的初始斷面。其后的觀測會顯示當地面發生運動時斷面位移的變化。觀測時，探頭從測斜管底部向頂部移動，在半米間距處暫停并進行測量傾斜工作。探頭的傾斜度由兩支受力平衡的伺服加速度計測量所得。一支加速度計測量測斜管凹槽縱向位置，即測斜儀探頭上測輪所在平面的傾斜度。另一支加速度計測量垂直于測輪平面的傾斜度。傾斜度可以轉換成側向位移。對比當前與初始的觀測數據，可以確定側向偏移的變化量，顯示出地層所發生的運動位移。繪制偏移的變化量可以得到一個高分辨率的位移斷面圖。此斷面圖有助于確定地面運動位移的大小，深度，方向和速率。本項目采用長沙金碼生產的JMQJ

12、-7000傾角式測斜儀。圖8 測斜儀(2)測斜儀技術參數測斜儀的相關技術參數如下表2。表2 測斜儀的主要技術指標品 名型 號量 程精 度靈敏度備注綜合測斜儀JMQJ-70000.1%0.01°全能一表通測斜探頭JMQJ-7140Y±30°0.1%0.01°1、采用進口精密重力平衡伺服傾角傳感器。2、全密封、高可靠設計。3、管內測量剖面傾斜。數據采集序號采集方式所需設備1人工采集JMQJ-7000(3)測斜儀安裝方法及步驟在選定部位鉆孔，孔徑以大于測斜導管最大外徑40 mm為宜，鉆孔的鉛直度偏差不應大于正負1°。孔深達無水平位移處，即應埋入硬土層

13、或基巖中不少于1 m。接長管道時，應使導向槽嚴格對正，不得偏扭。將有底蓋的測斜導管放入鉆孔內，用管接頭將測斜導管連接，然后逐根邊鉚接、邊封閉邊下入孔內，注意應使測斜導管內的一對導槽向預計位移的主方向靠近。安裝測斜管時應必須保證管內清潔。導向槽與欲測方位應用經緯儀嚴格對正。測斜導管與孔壁之間的空隙用粗砂回填。埋設完成后，應及時記錄測斜孔編號、孔深、孔口高程、孔底高程、埋設位置、導槽方向等有關資料，并經一段時間穩定后，即可建立初值。測斜管測斜探頭路基鉆孔圖9 測斜儀安裝示意圖測斜管現場安裝過程如圖10 所示。(a)測斜管埋設(b)測斜探頭放置(c)數據采集圖1-15 測斜管安裝及采集 土壓力盒(1

14、)土壓力盒原理圖11 土壓力盒當被測結構物內土應力發生變化時，土壓力計感應板同步感受應力的變化，感應板將會產生變形，變形傳遞給振弦轉變成振弦應力的變化，從而改變振弦的振動頻率。電磁線圈激勵振振弦并測量其振動頻率，頻率信號經電纜傳輸至讀數裝置，即可測出被測結構的壓應力值。(2)土壓力盒相關技術參數土壓力盒的相關技術參數如下表3。 表3 土壓力盒相關技術參數品名型號特點量程靈敏度備注土壓力盒JMZX-50xxB基本型0.3MPa0.6MPa1MPa2MPa0.1Hz0.001MPa路基土體內部應力的測量。JMZX-50xxBT編碼溫度型JMZX-50xxA智能記憶型JMZX-50xxAT智能溫度型數據采集序號采集方式所需設備1人工采集通用讀數儀(JMZX-3001)2自動化采集直接掛接系統進行自動化數據采集(3)土壓力盒安裝方法及步驟埋設前應先將把土壓力盒置于與所測環境溫度一致的環境中半個小時以上，再測定其初始頻率，該數值應等于或接近該土壓力計出廠標定表中的零點頻率，記錄該數值將其作為以后代入計算公式的數據。埋設時將土壓力盒受力膜（承壓膜）面朝向土體并與擬測壓力方向垂直。監測垂直土壓力時，應將土壓力盒底部填入10 cm深中砂壓實墊平，用水平尺控制將土壓力盒安裝水平。埋設過程中應有土壓力膜保