岩土工程测试与监测技术课后思考题答案

第一章绪论1、论述岩土工程测试和监测的主要内容及其重要性？答：（1）、岩土工程测试技术一般分为室内试验技术，原位实验技术和现场监测技术等几个个方面。在原位测试方面，地基中的位移场、应力场测试，地下结构表面的土压力测试，地基土的强度特性及变形特性测试等方面将会成为研究的重点，随着总体测试技术的进步，这些传统的难点将会取得突破性进展。（2）、a.、不论设计理论与方法如何先进、合理，如果测试技术落后，则设计计算所依据的岩土参数无法准确测求，不仅岩土工程设计的先进性无法体现，而且岩土工程的质量与精度也难以保证。所以，测试技术是从根本上保证岩土工程设计的精确性、代表性以及经济合理性的重要手段。b.测试工作是岩土工程中必须进行的关键步骤，它不仅是学科理论研究与发展的基础，而且也为岩土工程实际所必需。c.监测与检测可以保证工程的施工质量和安全，提高工程效益。在岩土工程服务于工程建设的全过程中，现场监测与检测是一个重要的环节，可以使工程师们对上部结构与下部岩土地基共同作用的性状及施工和建筑物运营过程的认识在理论和实践上更加完善。依据监测结果，利用反演分析的方法，求出能使理论分析与实测基本一致的工程参数。岩土工程测试包括室内土工试验、岩体力学实验、原位测试、原型实验和现场监测等，在整个岩土工程中占有特殊而重要的作用。第二章测试技术基础知识1、简述传感器的定义与组成。答：传感器是指能感受规定的物理量，并按一定规律转换成可用输入信号的器件或装置。传感器通常由：敏感元件、转换元件、测试电路三部分组成。2、传感器的静态特性的主要技术参数指标有哪些?答：主要有：灵敏度、线性度（直线度）、回程误差（迟滞性）。3、钢弦式传感器的工作原理是什么？答：工作原理：是由敏感元件（一种金属丝弦）与传感器受力部件连接固定，利用钢弦的自振频率与钢弦所受到的外加张力关系式测得各种物理量。4、什么是金属的电阻应变效应？怎样利用这种效应制成应变片？答：金属导体在外力作用下发生机械变形时，其电阻值随着它所受机械变形（伸长或缩短）的变化而发生变化的现象，称为金属的电阻应变效应。5、如何进行传感器的标定？传感器的标定步骤有哪些？答：标定的方法：利用标准设备产生已知“标准”输入量，或用标准传感器检测输入量的标准值，输入待标定的传感器，并将传感器的输出量与输入标准量相比较，获得校准数据和输入输出曲线、动态响应曲线等，由此分析计算而得到被标传感器的技术性能参数。标定步骤：（1）、将传感器测量范围分为若干等间距点；（2）、根据传感器量程分点情况，输入量由小到大逐渐变化，并记录各输入输出值；（3）、将输入值由小到大逐点减少下来，同时记录下与各输入值相对应的输出值；（4）、重复上述两步，对传感器进行正反行程多次重复测量，将得到的测量数据用表格列出或绘制曲线；（5）、进行测量数据处理，根据处理结果确定传感器的静态特性指标。6、如何选择监测仪器和元件？答：监测仪器和元件的选择应考虑以下四个方面：（1）、仪器技术想性能的要求（仪器的可靠性、使用寿命、坚固性和可维护性、精度、灵敏度和量程）；（2）、仪器埋设条件的要求；（3）、仪器测读方式的要求；（4）、仪器选择的经济性要求。第三章岩土的原位测试技术1、静力载荷试验有哪几种类型？并说明各自的使用对象。答：有：常规法静力载荷试验、螺旋板静力载荷试验两种类型。前者的使用对象是拟建建筑场地开挖至预计基础埋置深度的整平坑底；后者是施工之前的地面。2、静力荷载试验典型的压力—沉降曲线可以分为哪几个阶段？各有什么特征？与土体的应力应变状态有什么联系？答：（1）、可分为：第一阶段（压密阶段）、第二阶段（局部剪切阶段）、第三阶段（整体破坏阶段）。（2）、第一阶段的特征是：从P—S曲线的原点到比例界限荷载Po，P—S曲线呈直线关系；第二阶段：从比例界限荷载Po到极限荷载Pu，P—S曲线转为曲线关系；第三阶段：极限荷载Pu以后，该阶段即使荷载不增加，承压板仍不断下降；(3)、第一阶段：这一阶段中任意点处的剪应力小于土的抗剪强度；第二阶段：这一阶段除土的压密外，在承压板周围的小范围土体中，剪应力已达到或超过了土的抗剪强度；第三阶段：滑动土体中各点的剪应力达到或超过土体的抗剪强度。3、根据静力载荷试验成果确定地基的承载力的主要方法有哪几种？答：（1）、强度控制法；（2）、相对沉降量控制法。4、为什么会出现原始P—S曲线的直线段不通过原点的情况？在资料整理过程中如何进行修正？答：因为有时由于受承压板与土之间不够密合、地基土的前期固结压力及开挖试坑引起地基土的回弹变形等因素的影响。5、静力触探的目的和原理是什么？答：原理就是用准静力（相对而言，没有或很少冲击荷载）将一个内部装有传感器的触探头以匀速压入土中，由于地层中各种土的软硬不同，探头所受的阻力自然也不一样，传感器将这种大小不同的通过电信号输入到记录仪表中记录下来，再通过贯入阻力与土的特征之间的定性关系和统计相关关系，来实现取得土层剖面、提供浅基承载力、选择桩端持力层和预估单桩承载力等。目的：取得土层剖面、提供浅基承载力、选择桩端持力层和预估单桩承载力等。6、静力触探的适用条件是什么？答：静力触探主要适用于粘性土、粉性土、。就各类水利工程、工业与民用建筑工程、公路桥梁工程而言，静力触探适用于地面以下50m内的各种，特别是对于地层情况变化较大的复杂场地及不易取得原状土的饱和砂土和高灵敏度的地层的勘察，更适合采用静力触探进行勘察。7、静力触探成果主要应用在哪几方面？答：（1）、划分土类；（2）、确定地基土的承载力；（3）、确定砂土的密实度；（4）、确定砂土的内摩擦角；（5）、确定黏性土的状态；（6）、估算单桩承载力。8、什么是圆锥动力触探？答：利用一定质量的落锤，以一定高度的自由落距将标准规格的圆锥形探头打入土层中，根据探头贯入的难易程度（可用贯入度、锤击数或探头单位面积动贯入阻力来表示）判定土层性质。9、圆锥动力触探的试验成果的影响因素有哪些？答：（1）、设备因素（穿心锤的形状和质量；探头的形状和大小；触探杆的截面尺寸、长度和质量；导向锤座的构造及尺寸；所用材料的材型及性能）；（2）、人为因素（落锤的高度、锤击的速度和操作方法；读数量测方法和精度；触探孔的垂直程度、探杆的偏斜度；钻孔的护壁、清孔）；（3）、其他因素（土的性质；触探深度；地下水）。10、为什么圆锥动力触探试验指标锤击数可以反映地基土的力学性能？答：由公式（3-40），对于同一种设备，Q、H、A、h为常数，当一定时，探头的单位贯入阻力与锤击数N成正比关系，即N的大小反映动贯入阻力的大小，它与土层的种类、紧密程度、力学性质等密切相关，故锤击数可以反映地基土的力学性能。11、圆锥动力触探分为哪几种类型？答：分为：轻型圆锥动力触探、重型圆锥动力触探、超重型圆锥动力触探。12、什么是标准贯入试验？标准贯入试验的目的和原理是什么？答：定义：在土层钻孔中，利用重63.5kg的锤击贯入器，根据每贯入30cm所需锤击数来判断土的性质，估算土层强度的一种动力触探试验。目的：用测得的标准贯入击数N判断砂土的密实度，粘性土和粉土的稠度。原理：利用一定的落锤能量将标准规格的贯入器贯入土中，根据打入土中30cm的锤击数(N)来判别土的工程性质的一种现场测试方法。13、标准贯入试验成果在工程上有哪些应用？答：（1）、确定砂土的密度；（2）、确定黏性土、砂土的抗剪强度和变形参数；（3）、估算波速值；（4）、确定黏性土、粉土和砂土的承载力；（5）、选择桩尖持力层；（6）、判别砂土、粉土的液化。14、什么是十字板剪切试验？说明试验目的及其适用条件。答：定义：是一种用十字板测定软粘性土抗剪强度的原位试验。目的：测定土体抵抗扭损的最大扭矩，以计算土的不排水抗剪强度。适用条件：饱和软黏性土层，但若土层含有砂层、烁石、贝壳、树根及其他未分解有机质时不宜采用。测试深度一般在30m以内，目前陆上最大测试深度已超过50m。15、简述十字板剪切试验成果的影响因素。答：（1）、十字板头规格；（2）、剪应力的分布；（3）、土的各向异性；（4）、十字板剪切速率。16、十字板剪切试验能获得土体的哪些物理力学性质参数？答：不排水抗剪强度峰值Cu(kPa)、残余值c’u(kPa)。17、扁铲侧胀试验的工作原理是什么？答：使用静力均匀将扁铲探头压入土中，通过气电管路给地表测控箱传输气压和电信号，气压通过气源提供。18、为什么要在试验前和试验后，对扁铲测头进行标定？答：19、简述对利用扁铲侧胀试验确定地基承载能力的认识。20、简述现场剪切试验的方法种类和试验目的。答：分为：现场直剪试验、现场三轴试验。目的：测定岩土体抗剪强度参数及应力应变关系。第四章地基加固的检验和检测1、对已选定的地基处理方法，如何验证其设计参数和处理效果的可靠性和适宜性？2、简述各种现场测试方法的适用范围。3、换填垫层法中，每一垫层的施工质量如何检测？4、复合地基载荷试验中止试验的条件有哪些？5、对垫层承载力除现场载荷试验确定外，应如何取值？6、如何测定复合地基的承载力和变形模数？7、真空预压加固软黏土地基的监测内容有哪些？8、强夯加固后检测的时间要求是什么？强夯试验现场测试的内容有哪些？9、水泥土搅拌桩施工期质量检验的内容有哪些？10、简述CFG桩加固效果的检测内容和要求。11、高压喷射注浆加固效果的检测内容有哪些？如何检测？12、如何进行土钉、锚杆加固效果的检测？第五章桩基础的测试与检验1、单桩竖向抗压试验试桩应满足哪些要求？答：（1）、试桩的成桩工艺和质量控制标准应与工程桩一致；（2）、混凝土桩应凿掉桩顶部的破碎层和软弱混凝土，桩头顶部应平整，桩头中轴线与桩身上部的中轴线应重合；（3）、桩头主筋应全部直通至桩顶混凝土保护层之下，各主筋应在同一高度上；（4）、距桩顶一倍桩径范围内，宜用厚度为3~5mm的钢板围裹或距桩顶倍桩径范围内设置箍筋，间距不宜大于100mm。桩顶应设置钢筋网片2~3层，间距60~100mm；（5）、桩头混凝土强度等级宜比桩身混凝土提高1~2级，且不得低于C30；（6）、对于预制桩，如果桩头出现破损，其顶部要在外加封闭箍后浇捣高强细石混凝土予以加强；（7）、开始试验时间：预制桩在砂土中沉桩7天后；黏性土中不得少于15天；灌注桩应在桩身混凝土达到设计强度后方可进行；（8）、在试桩间歇期内，试桩区周围30m范围内尽量不要产生能造成桩间土中孔隙水压力上升的干扰，如打桩等。2、单桩竖向抗压试验静载荷试验时试桩的加载量应满足哪些要求？答：（1）、对于以桩身承载力控制极限承载力的工程桩试验，加荷至设计承载力的~倍；（2）、对于嵌岩桩，当桩身沉降量很小时，最大加载量不应小于设计承载力的2倍；（3）、当以堆载为反力时，堆载重量不应小于试桩预估极限承载力的倍。3、简述单桩竖向抗压试验终止条件。答：当试桩过程出现下列条件之一时，可终止加荷：（1）、某级荷载作用下，桩顶沉降量大于前一级荷载作用下沉降量的5倍；（2）、某级荷载作用下，桩顶沉降量大于前一级荷载作用下沉降量的2倍，且经过24h尚未达到相对稳定标准；（3）、已达到设计要求的最大加载量；（4）、当工程桩作锚桩时，锚桩上拔量已达到允许值；（5）、当荷载---沉降曲线呈缓变型时，可加载至桩顶总沉降量60~80mm；在特殊情况下，可根据具体要求加载至桩顶累计沉降量超过80mm。4、单桩竖向抗压极限承载力如何确定？答：（1）、根据沉降随荷载变化的特征确定：对于陡降型Q?s曲线，取其发生明显陡降的起始点对应的荷载值；（2）、根据沉降随时间变化的特征确定：取S-lgt曲线尾部出现明显向下弯曲的前一级荷载值；（3）、某级荷载作用下，桩顶沉降量大于前一级荷载作用下沉降的2倍，且经24h尚未达到相对稳定标准，取前一级荷载值；（4）根据沉降量确定：对于缓变型Q?s曲线，可取s＝40mm对应的荷载值；当桩大于40m时，宜考虑桩身弹性压缩量；对于直径大于或等于800mm的桩，可取s＝（D为桩端直径）对应的荷载值；（5）、当上述四条判定桩的竖向抗压承载力未达到极限时，桩的竖向抗压极限承载力应取最大试验荷载值。5