《城市軌道交通系列教材/地下工程監測和檢測理論與技術》介紹和論述了地下工程監測與檢測的基礎知識、基本理論和基本技術。全書共分為12章，包括測試技術基礎知識及傳感器原理、地下工程的特點與監測目的、地下工程監測項目及控制基準、地下工程的監測儀器、地下工程監測項目的實施方法、地下工程的聲波測試技術、地下工程的無損檢測技術、地面建筑物的監測技術、地下工程監測實例、地下工程監測信息反饋技術、地下工程監測的組織與實施及測量誤差分析與數據處理。
《城市軌道交通系列教材/地下工程監測和檢測理論與技術》可供隧道與地下工程、城市軌道交通、市政工程等專業方向的本科生和研究生教學使用，也可供從事隧道與地下工程專業的技術人員參考。
人口的急劇增加帶來了嚴峻的社會問題，尤其是城市建筑、環境和交通容量等已經不能適應和滿足城市人口快速增長的需求。為解決城市社會與經濟發展中因人口增加而帶來的突出問題，地下空間資源的開發和利用得到了前所未有的重視，而以地下鐵道為代表的城市軌道交通則集中體現了現代科學技術的發展水平和城市現代化的進程。地下空間資源的開發與利用需要與之相適應的科學技術作為支撐。鑒于地下工程所處環境的特殊性，其安全和質量就成為工程建設的永恒主題。而監測和檢測是確保地下工程建設質量與安全和耐久的重要技術環節。
當前我國地下工程正處于蓬勃發展時期，急需大量從事地下工程監測和檢測的專業技術人員。地下工程監測與檢測涵蓋了測量學、試驗力學、土力學、巖體力學、結構力學、鋼筋混凝土力學、計算機科學及土木工程設計和施工的理論和方法等學科，并以儀器儀表、傳感器、測試技術等學科為技術支撐，同時融合了地下工程施工工藝和積累的工程實踐經驗，因此地下工程監測與檢測是一門綜合性和實踐性很強的學科。
為滿足土木工程專業的教學需要，培養既具有地下工程監測基礎理論又具有工程監測與檢測實踐能力的專門技術人才，特編寫了本教材。通過本課程的學習，學生能夠全面了解和掌握地下工程監測和檢測的基本知識和基本理論，旨在提高學生從事地下工程監測與檢測的基本技能，服務于工程實踐。
在本書的編寫過程中引用了近年來國內同行在地下工程建設與科研中所取得的研究成果，在此向本書所引用參考文獻的作者表示衷心感謝。此外，本書的編寫還得到了科學出版社和西南交通大學地下工程系全體教師的支持和幫助，在此也一并致謝！限于編者水平，書中難免存在不足之處，敬請讀者批評指正。
編著者
2012.10
前言
第1章 測試技術基礎知識及傳感器原理
1.1測試系統的組成和特性
1.1.1測試系統的組成
1.1.2測試系統的主要性能指標
1.1.3線性系統
1.2測試系統的靜態傳遞特性
1.2.1 靜態方程和標定曲線
1.2.2靜態傳遞特性
1.3傳感器原理
1.3.1應力計和應變計
1.3.2 電阻式傳感器
1.3.3鋼弦式傳感器
1.3.4電容式、壓電式和壓磁式傳感器
1.3.5 測試系統選擇的原則與標定
第2章 地下工程的特點與監測目的
2.1地下工程的主要特點與施工方法
2.1.1地下工程的主要特點
2.1.2地下工程的主要施工方法
2.2監測的目的及國內外現狀
2.2.1監測的目的
2.2.2監測的國內外現狀
2.2.3監測中存在的問題
第3章 地下工程的監測儀器
3.1監測儀器
3.1.1經緯儀
3.1.2水準儀
3.1.3全站儀
3.1.4收斂計
3.1.5測斜儀
3.1.6分層沉降儀
3.1.7多點位移計
3.1.8水位計
3.1.9電阻應變儀
3.1.10鋼弦式頻率接收儀
3.1.11爆破振動監測儀
3.2監測傳感器
3.2.1鋼筋計
3.2.2土壓力計
3.2.3孔隙水壓力計
3.2.4軸力計
3.2.5混凝土應力計
3.2.6應變計
3.2.7錨桿測力計
3.2.8爆破振動速度傳感器
第4章 地下工程監測項目及其控制基準
4.1地下工程主要監測項目
4.1.1鉆爆法的主要監測項目
4.1.2盾構法的主要監測項目
4.1.3 明挖法的主要監測項目
4.2監測控制基準的確定
4.2.1控制基準確定的基本原則
4.2.2地表沉降控制基準的確定
4.2.3 支護結構（圍巖）位移控制基準的確定
4.2.4 明挖基坑工程變形控制基準的確定
第5章 地下工程監測項目的實施方法
5.1常規項目的監測方法
5.1.1地表沉降監測
5.1.2支護體系水平位移監測
5.1.3支撐軸力監測
5.1.4支護結構的鋼筋應力監測
5.1.5支護結構混凝土應變監測
5.1.6土壓力的監測
5.1.7孔隙水壓力的監測
5.1.8地下水位監測
5.1.9 圍護結構水平位移監測
5.1.10深層土體位移監測
5.1.11地下管線變形監測
5.1.12拱頂下沉監測
5.1.13凈空收斂監測
5.1.14爆破振動監測
5.1.15地質狀況觀察和素描
5.2地下工程的遠程監測系統
5.2.1近景攝影測量系統
5.2.2多通道無線遙測系統
5.2.3光纖監測系統
5.2.4 自動全站儀非接觸監測系統
5.2.5 巴賽特（Bassett）結構收斂系統
5.2.6軌道變形監測系統
5.3光纖傳感系統
5.3.1系統簡介
5.3.2光纖系統組成
5.3.3工作原理
5.3.4光纖傳感器的埋設
第6章 地下工程中的聲波測試技術
6.1聲波的傳播規律
6.2波動方程
6.2.1縱波（primary wave）
6.2.2橫波（secondary wave）
6.2.3表面波（rayleigh wave）
6.3聲波探測技術
6.3.1聲波探測儀器及其使用
6.3.2測試技術
6.4聲波測試在地下工程中的應用
6.4.1 圍巖松弛帶測試
6.4.2利用彈性波評價巖體強度和完整性程度
6.4.3巖體力學參數測定
6.4.4測定張開裂隙的延伸深度
6.4.5聲波測井
6.5聲波測試在混凝土結構質量評價中的應用
6.5.1結構混凝土厚度檢測
6.5.2混凝土中空洞的檢測
6.5.3混凝土裂縫檢測
6.5.4深孔法檢驗混凝土質量
6.5.5聲波測試在樁基完整性檢測中的應用
第7章 地下工程的無損檢測技術
7.1概論
7.2回彈法檢測
7.2.1回彈儀
7.2.2 回彈值的量測
7.2.3碳化深度值的測量
7.2.4混凝土強度評定
7.2.5評定報告和有關表格
7.3超聲波檢測
7.3.1超聲波檢測儀
7.3.2超聲波傳播時間即聲時值的測量
7.3.3測區聲速值計算
7.3.4混凝土強度評定
7.4超聲回彈綜合檢測
7.4.1測試儀器
7.4.2回彈值的測量與計算
7.4.3超聲值的測量與計算
7.4.4測區混凝土強度換算值
7.4.5結構或構件的混凝土強度推定值
7.5地質雷達監測技術
7.5.1地質雷達原理及特點
7.5.2地質雷達儀器及其發展
7.5.3地質雷達數據采集的最優化分析
7.5.4地質雷達圖像解釋
7.6常見特殊地質體的地質雷達圖像特征
第8章 地面建筑物的變形監測
8.1工程建筑物變形監測
8.1.1變形監測的含義
8.1.2建筑物變形監測的項目
8.1.3沉降的原因及種類
8.2變形監測的周期及其精度
8.2.1變形監測的周期
8.2.2變形監測的精度
8.2.3 高程控制網的建立及沉降監測
8.2.4變形監測平面控制網的建立
8.3建筑物的傾斜監測
8.3.1 直接測定建筑物傾斜的方法
8.3.2 測定建筑物基礎相對沉降的方法
8.3.3液體靜力水準測量方法
8.4建筑物裂縫與撓度監測
8.4.1裂縫監測
8.4.2撓度監測
第9章 地下工程監測實例
9.1南京地鐵1號線某盾構區間隧道工程監控
9.1.1 工程概況
……
第10章 地下工程監測的信息反饋技術
第11章 地下工程現場監測的組織與實施
第12章 測量誤差分析與數據處理
附錄A 側區混凝土強度值換算表
附錄B 泵送混凝土測區混凝土強度值換算表
主要參考文獻
1．1測試系統的組成和特性
沒有試驗和測試技術就沒有科學，科學技術的發展需要試驗和測試技術加以支撐。試驗與測試技術和科學在各自發展與相互促進的對立統一關系中不斷發展。現代科學研究的方法包括理論分析、試驗測試和數值計算，因此，試驗與測試技術是構成科學研究的重要方法之一。
現代測試技術包括測量和試驗技術，是研究測試與試驗技術的規律、方法、原理及其應用的一門學科。隨著現代科學技術的快速發展和生產水平的提高，各種測試技術已越來越廣泛地被應用于各種工程領域和科學研究當中。測試技術水平的高低已經成為衡量一個國家科學技術現代化的重要標志之一。現代測試技術的作用主要體現在四個方面：①各種參數的測定；②自動化過程中參數的監測、反饋、調節和控制；③現場實時檢測和監控；④試驗過程中的參數測量和分析。
現代科學技術的不斷發展為測試技術水平的提高創造了物質條件，反之擁有高水平的測試理論和測試技術又會促進科技成果的不斷創新。目前，隨著半導體技術的新突破和大規模集成電路構成的微處理器的應用，測試技術正向高精度、小型化和智能化的方向發展，新型傳感器的研制也是目前測試技術的重要內容。
只有對測試系統有一個完整的了解，才能按照實際需要設計或配置出一個有效的測試系統，以達到實際測試目的。按照信號傳遞方式來分，常用的測試系統可分為模擬式測試系統和數字式測試系統。
模擬式測試系統就是將被測物理量變換成電阻、電壓、電磁、指針位移和記錄曲線等模擬量的測試系統。而數字式測試系統就是將被測的物理量變換成二進制或十進制數碼的測試系統。
1．1．1測試系統的組成
一個測試系統可以由一個或若干個功能單元組成。為一個完整的力學測試系統，它由三大部分組成，即荷載系統、測量系統、顯示與記錄系統。荷載系統主要由加載體系和被測對象構成，測量系統主要包括傳感器、信號變換與測量電路，顯示與記錄系統主要包括數據處理、打印機、存儲器和繪圖儀等外圍設備。若要以最佳方案完成測試任務，就應該對整個測試系統的各個功能單元做全面和綜合的分析與研究。
一個測試系統根據測試目的和要求不同，也可以只有其中的一至兩個部分，如常用的彈簧秤，它只有一根彈簧、掛鉤和刻度尺，僅僅包含了測量和顯示功能。
……
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