第一部分 引言

第1章 岩土工程监测概述

1.1岩土工程监测的概念

1.2岩土工程监测的目的

1.3监测人员应具备的素质

1.4对监测仪器性能的要求

1.5岩土工程监测的过去

1.6岩土工程监测的现在

1.7岩土工程监测的未来

1.8成功的关键

第2章 岩土的特性

2.1土的特性

2.1.1土的组成

2.1.2土的基本类型

2.1.3应力与压力

2.1.4孔隙水压力

2.1.5总应力和有效应力

2.1.6土的固结

2.1.7剪切强度

2.1.8正常固结土和超固结土

2.1.9孔隙水压力和地下水水位的区别

2.1.10正、负孔隙水压力

2.1.11孔隙气压

2.1.12与岩土性态相关的其他因素

2.1.13控制土的特性的主要机理

2.2岩石的特性

2.2.1地质学家眼中的岩石

2.2.2工程师眼中的岩石

2.2.3岩石中的水

2.2.4岩石中的应力

2.2.5控制岩石特性的主要机制

第二部分 监测项目规划

第3章 岩土工程监测的作用

3.1在设计过程中的作用

3.1.1确定场地初始条件

3.1.2验证性试验

3.1.3在紧急事件下的状况调查

3.2在施工过程中的作用

3.2.1保障安全

3.2.2观测法施工

3.2.3控制施工影响

3.2.4提供法律保护

3.2.5测量填筑工程量

3.2.6改善公共关系

3.2.7提高技术水平

3.3在施工完成后的作用

3.4总述

第4章 岩土工程监测项目的系统规划

4.1确定工程条件

4.2预测控制岩土力学行为的机制

4.3确定需要回答的岩土工程问题

4.4确定监测的目的

4.5选择需监测的参数

4.6预测测值的变化范围

4.7提出补救措施

4.8明确设计、施工及运行阶段的任务

4.9选择仪器

4.10选择仪器的安装位置

4.11确定需记录的可能影响测值的因素

4.12建立确保读数正确性的程序

4.13列出每只仪器的特定的目的

4.14拟定预算

4.15 制定仪器采购规格说明

4.16制定安装计划

4.17制定定期率定维护计划

4.18制定监测数据的采集、整理、整编、分析及报告编写计划

4.19拟定现场实施合同条件

4.20修订预算

第5章 仪器采购规格说明

5.1采购任务分配

5.2规格说明的具体方法

5.2.1描述性规格说明，指定品牌和型号

5.2.2描述性规格说明，不指定品牌和型号

5.2.3性能指标规格说明

5.2.4不同仪器规格说明方法的优点和局限性

5.3确定价格的依据

5.4仪器采购规格说明的内容

5.4.1职责划分

5.4.2文件提交

5.4.3工作环境

5.4.4仪器应用业绩

5.4.5对仪器的总体要求

5.4.6对推荐仪器的评审

5.4.7工厂率定和质量保证

5.4.8保修

5.4.9使用说明书

5.4.10装运和交货

5.4.11仪器工作原理

5.4.12仪器组件规格说明

5.4.13与其他仪器的兼容性

5.4.14物理尺寸限制

5.4.15 样本提交

5.4.16安装工具和材料

5.4.17零配件

5.4.18计量与支付

5.4.19规格说明内容检查清单

第6章 岩土工程现场监测服务的合同条件

6.1制定合同条件的目标

6.2术语定义

6.2.1辅助性工作

6.2.2可报价的辅助性工作

6.2.3不可报价的辅助性工作

6.2.4专业性工作

6.2.5计日工和备用金

6.2.6指定分包

6.3仪器安装的合同条件

6.3.1方法1：由业主的工作人员承担专业性安装工作

6.3.2方法2：不进行资格预审的施工合同中的投标项目

6.3.3方法3：经过资格预审的施工合同中的投标项目

6.3.4方法4：业主选定监测专业队伍并与其签订合同

6.3.5方法5：业主和承包商选定监测专业队伍，并作为指定的分包商与承包商签订合同

6.3.6推荐的仪器安装的合同条件

6.4日常率定和维护的合同条件

6.5数据采集、整理、整编、分析和报告编写的合同条件

6.6现场监测服务规格说明的内容

6.6.1监测项目的目标

6.6.2职责划分

6.6.3规格说明的具体方法

6.6.4另作说明的有关工作

6.6.5现场实施专业队伍的资质要求

6.6.6施工期间的文件提交

6.6.7施工承包商和业主的现场监测专业队伍的配合

6.6.8仪器的采购

6.6.9辅助性工作

6.6.10仪器的安装位置

6.6.11仪器的安装

6.6.12日常率定和维护

6.6.13监测数据的采集、整理和整编

6.6.14监测数据的提交

6.6.15 监测数据的应用

6.6.16延误施工

6.6.17仪器损坏

6.6.18仪器处置

6.6.19计量与支付

6.6.20规格说明清单

第三部分 监测方法

第7章 测量的不确定度

7.1适应性

7.2准确度

7.3精度

7.4分辨力

7.5灵敏度

7.6线性度

7.7迟滞性

7.8噪声

7.9误差

第8章 传感器与数据采集系统

8.1机械式仪器

8.1.1千分表

8.1.2螺旋测微计

8.2液压式仪器

8.2.1包尔登管压力计

8.2.2液压计

8.2.3液压仪器的充液管

8.2.4液压仪表数据采集系统

8.3气动仪器

8.3.1气动式传感器的基本类型

8.3.2常闭式传感器

8.3.3常开式传感器

8.3.4市购系统的特点

8.3.5读数装置

8.3.6关于系统选择的建议

8.3.7关于系统组件的建议

8.4电测仪器

8.4.1电阻应变计的基本类型

8.4.2惠斯通电桥在电阻应变计中的应用

8.4.3使用电路测试仪检测电阻应变计与电缆

8.4.4电阻应变计的人工数据采集系统

8.4.5线性差动变压器（LVDT）

8.4.6直流差动变压器（DCDT）

8.4.7电位器

8.4.8变磁阻式传感器（VRT）

8.4.9钢弦式传感器

8.4.10力平衡加速度计

8.4.11磁簧开关

8.4.12感应线圈传感器

8.4.13磁致伸缩传感器

8.4.14电解质式水平仪

8.4.15 电测传感器自动数据采集系统

8.4.16电测传感器的供电和通讯系统

8.4.17电测传感器和数据采集系统使用一般指南

第9章 地下水压力监测

9.1仪器分类及应用

9.2水位观测孔

9.3测压管

9.3.1概述

9.3.2测压管的读数方法

9.3.3非饱和或含气土中的测压管

9.3.4固结土中的测压管

9.3.5测压管内水的冻结

9.3.6密封完整性检查

9.4双管式渗压计

9.5气压式渗压计

9.6钢弦式渗压计

9.7电阻应变式渗压计

9.8各种单点渗压计

9.8.1推入式井点型渗压计

9.8.2推入式Geonor型渗压计

9.8.3推入式剑桥型渗压计

9.8.4重质液体渗压计

9.8.5膜感应渗压计的现场检查结构

9.8.6 BAT渗压计

9.8.7可推入钻孔底部的渗压计

9.8.8土石坝钢弦式渗压计

9.8.9双传感器渗压计

9.9多点渗压计

9.9.1带隔水塞的多点渗压计

9.9.2周围灌浆的多点渗压计

9.9.3推入式多点渗压计

9.9.4移动探头多点渗压计

9.10渗流时间滞后

9.11透水石类型

9.12饱和土和岩石内地下水压力监测

9.12 1概述

9.12.2水位观测孔

9.12.3测压管

9.12.4短期监测

9.12.5长期监测

9.12.6全孔水压力分布监测

9.12.7对透水石的要求

9.13非饱和土孔隙水压力监测

9.13.1土石坝坝体监测

9.13.2有机质沉积土监测

9.14透水石的饱和

9.14.1让透水石饱和的目的

9.14.2透水石类型及饱和要求

9.14.3低进气压透水石饱和方法

9.14.4高进气压透水石饱和方法

9.15填土内的渗压计安装

9.15.1压实的回填黏土

9.15.2粒状填料

9.16推入法渗压计安装

9.16.1密封

9.16.2堵塞

9.16.3气体的产生

9.16.4推入法安装指南

9.17土质钻孔内的渗压计安装

9.17.1方法1：推入钻孔底部以下

9.17.2方法2：膨润土颗粒密封，撤出套管

9.17.3方法3：AASHTO法：膨润土颗粒密封，套管留在原地

9.17.4方法4 ： Piezometer方法：膨润土颗粒密封，套管留在原地

9.17.5方法5：灌浆密封，撤出套管

9.17.6方法6：膨润土颗粒或灌浆密封，使用空心螺旋钻

9.17.7方法7：膨润土颗粒或灌浆密封，使用可生物降解的钻孔浆液

9.17.8土质钻孔单点渗压计安装建议

9.17.9土中多支渗压计的钻孔安装

9.18岩石钻孔内渗压计的安装

9.18.1岩石钻孔内单支渗压计的安装

9.18.2岩石钻孔内多个渗压计的安装

9.18.3承压条件下的安装

第10章 土的总应力监测

10.1仪器分类及应用

10.2埋入式土压力计

10.2.1埋入式土压力计的种类

10.2.2土体环境的限制

10.2.3影响监测结果的因素

10.2.4埋入式土压力计的安装

10.3接触式土压力计

10.3.1接触式土压力计的种类

10.3.2影响监测的因素

10.3.3接触式土压力计的安装

第11章 岩石应力监测

11.1应用概述

11.2仪器分类

11.2.1原位地应力的重复监测

11.2.2地球物理技术

11.2.3钻孔测量

11.3软包体仪器

11.3.1扁平型和圆筒型钻孔压力计

11.3.2钻孔变形计

11.3.3双轴和三轴应变计

11.3.4其他软包体仪器

11.3.5软包体仪器的比较

11.4刚性包体仪器

11.4.1钢弦式应力计

11.4.2光弹应力计

11.4.3锥形塞应力计

11.4.4其他刚性包体仪器

11.4.5各种刚性包体仪器的比较

11.5岩石应力变化监测的建议步骤

11.5.1弹性岩石中的单轴监测

11.5.2弹性岩石中的双轴监测

11.5.3弹性岩石中的三轴监测

11.5.4黏弹性岩石中的监测

第12章 变形监测

12.1仪器分类

12.2大地测量方法

12.2.1光学水准测量

12.2.2卷尺测距

12.2.3采用经纬仪和刻度尺测量距基线的偏移

12.2.4导线

12.2.5三角测量

12.2.6激光束水准和偏移

12.2.7电子测距（EDM）

12.2.8三角水准测量

12.2.9摄影测量

12.2.10全球定位系统（GPS）

12.2.11参考基点

12.2.12表面变形测点

12.3表面变位计

12.3.1机械式测缝计

12.3.2电测式测缝计

12.3.3收敛计

12.4倾角计

12.4.1机械式倾角计

12.4.2加速度计式倾角计

12.4.3钢弦式倾角计

12.4.4电解质式倾角计

12.5探头式变位计

12.5.1机械式上抬变位计

12.5.2横臂式沉降仪

12.5.3测斜管内使用的机械式探头

12.5.4滑动测微计

12.5.5位移电流感应线圈变位计

12.5.6位移频率感应线圈变位计

12.5.7磁铁/簧片开关变位计

12.5.8软管式变位计

12.5.9磁致收缩变位计

12.5.10探头式变位计和测斜管的组合

12.5.11探头式变位计和测压管渗压计的组合

12.5.12关于探头式变位计选择的建议

12.6固定式土坝变位计

12.6.1沉降架

12.6.2预埋板

12.6.3采用引张线的机械式仪器

12.6.4采用电测线性位移计的仪器

12.6.5土应变计

12.7固定式钻孔变位计

12.7.1测杆或引张钢丝的选择

12.7.2孔内锚头的选择

12.7.3单点或多点变位计的选择

12.7.4传感器和变位计测头的选择

12.7.5固定式钻孔变位计的安装

12.7.6内部沉降测点

12.7.7杆式沉降仪

12.8测斜仪

12.8.1测斜仪的分类

12.8.2影响测斜仪精度的因素

12.8.3测斜管的种类

12.8.4测斜管的安装

12.8.5关于测斜仪使用的一般性指南

12.8.6测斜仪的率定

12.8.7测斜仪的维护

12.8.8测斜仪的数据采集

12.8.9测斜仪的数据处理

12.8.10测斜仪的数据解释

12.8.11利用测斜仪数据估算弯矩

12.9横向变形测量仪器

12.9.1剪切面指示器

12.9.2正倒垂线

12.9.3固定测斜仪和多点挠度计

12.9.4便携式钻孔挠度计

12.9.5光纤传感器

12.9.6钻孔方向测量仪器

12.10静力水准仪

12.10.1单点式静力水准仪——两端齐平

12.10.2单点式静力水准仪一读数装置高于测头

12.10.3单点式静力水准仪-读数装置低于测头

12.10.4多点式静力水准仪

12.10.5全断面静力水准仪

12.10.6充液管的注液和冲洗

12.10.7关于静力水准仪选择的建议

12.10.8静力水准仪的安装

12.11其他变形测量仪器

12.11.1位置指示器

12.11.2泥浆槽收敛计

12.11.3时域反射计

12.11.4光纤传感器

12.11.5声发射监测

第13章 结构构件中的荷载和应变监测

13.1仪器分类及其应用

13.2压力盒

13.2.1机械式压力盒

13.2.2液压式压力盒

13.2.3电阻式压力盒

13.2.4钢弦式压力盒

13.2.5光弹性压力盒

13.2.6率定的液压千斤顶

13.2.7锚索拉力计

13.2.8压力盒的使用指南

13.3表面安装式应变计

13.3.1表面安装的机械式应变计

13.3.2表面安装的钢弦式应变计

13.3.3表面安装电阻应变计

13.3.4其他种类的表面安装应变计

13.3.5应变计长度、电缆及连接端子的选择

13.3.6表面安装应变计的定位

13.3.7表面安装式应变计的安装

13.3.8初始读数

13.3.9应变与应力的关系

13.4埋入式应变计

13.4.1埋入式应变计：机械式

13.4.2埋入式应变计：钢弦式

13.4.3埋入式应变计：电阻式

13.4.4其他埋入式应变计

13.4.5埋入式应变计的使用指南

13.4.6埋入式应变计的安装

13.4.7应变与应力的关系

13.5已有应力的确定

13.6混凝土应力计

13.6.1卡尔逊应力计

13.6.2 Glotzl仪器

13.6.3其他混凝土应力计

第14章 温度测量

14.1应用范围

14.1.1温度是主要关心的物理量

14.1.2温度引起的变形或应力

14.1.3传感器的温度修正

14.2水银温度计

14.3双金属温度计

14.4热敏电阻

14.5热电偶

14.6电阻温度计

14.7冻深计

14.8其他温度测量传感器

14.9遥测传感器的比较

14.9.1读数仪

14.9.2灵敏度、线性度、精度和稳定性

14.9.3导线

14.9.4温度范围和快速响应

14.9.5仪器的温度修正

14.9.6自动化数据采集的适应性

14.10温度测量传感器的安装

第四部分 监测项目实施指南

第15章 监测可靠性的构成要素

15.1仪器特性

15.1.1简单

15.1.2自校验

15.1.3耐久性

15.2人员素质

15.2.1全面设计

15.2.2初始校准和检查

15.2.3关注安装

15.2.4定期维护和校准

15.2.5关注数据采集、处理和分析

第16章 仪器校准和维护

16.1仪器校准

16.1.1工厂校准

16.1.2到货测试

16.1.3运行期校准

16.2仪器维护

16.2.1读数仪

16.2.2现场端子

16.2.3嵌入式组件

第17章 仪器安装

17.1安装工具的合同安排

17.2仪器的位置

17.3详细的安装步骤

17.4地面安装

17.5钻孔安装

17.5.1一致性

17.5.2钻孔要求

17.5.3钻孔方法

17.5.4孔下部件的安装

17.5.5回填材料的选择

17.5.6灌浆回填钻孔

17.5.7砂或卵石回填钻孔

17.5.8膨润土颗粒回填钻孔

17.6填土内安装

17.6.1水平管安装

17.6.2垂直管安装

17.6.3水平管和电缆安装

17.7地下开挖中安装

17.8仪器保护免受损害

17.9验收测试

17.10安装记录

17.11安装进度表

17.12安装计划的协调

17.13现场工作

17.14安装报告

第18章 监测数据的采集、整理、整编、分析和报告编写

18.1监测数据采集

18.1.1人员素质和职责

18.1.2自动化数据采集系统的作用

18.1.3数据采集的书面程序

18.1.4现场数据记录

18.1.5初始读数

18.1.6数据采集频次

18.2监测数据的整理和整编

18.2.1人员资质

18.2.2自动化数据整理和整编的作用

18.2.3数据整理和整编的书面程序

18.2.4数据甄别

18.2.5数据计算

18.2.6数据图形绘制

18.3监测数据的分析

18.3.1人员素质

18.3.2数据分析的一般性指南

18.4结论报告

18.4.1中期监测报告

18.4.2监测项目的最终报告

18.4.3论文发表

第五部分 岩土工程监测应用实例

第19章 基坑开挖的支护结构

19.1监测的作用

19.2主要的岩土工程问题

19.2.1场地初始条件是什么？

19.2.2进行一个完整的开挖及支护系统的原型试验可以得到什么信息？

19.2.3如何进行锚杆设计？

19.2.4如何设计合适的连续墙开挖？

19.2.5支护结构安装是否正确？

19.2.6如何控制泥浆沟槽的施工？

19.2.7地面移动对开挖稳定和邻近结构有何影响？

19.2.8独立支护是否超载？

19.2.9支护系统中荷载的大小和分布如何？

19.2.10地下水位是否降低？

19.2.11是否发生过度底部隆起？

19.2.12支护结构长期性能如何？

19.3常规监测和特殊应用

19.4工程案例

第20章 软基上的堤坝

20.1监测的作用

20.2主要的岩土工程问题

20.2.1场地初始条件是什么？

20.2.2试验性土堤坝监测可以提供什么信息？

20.2.3固结过程如何？

20.2.4土基上的堤坝稳定性如何？

20.2.5材料回填量是多少？

20.3常规监测和特殊应用

20.4工程案例

第21章 土石坝

21.1监测的作用

21.1.1特殊地基条件或非常规设计大坝

21.1.2一般地基条件或常规设计大坝

21.1.3可能造成问题的监测仪器

21.1.4监测仪器的作用综述

21.2主要的岩土工程问题

21.2.1场地初始条件如何？

21.2.2大坝施工时性态如何？

21.2.3初次蓄水大坝工作性态是否正常？

21.2.4水位下降时大坝工作性态是否正常？

21.2.5大坝长期工作性态是否正常？

21.2.6能否提升技术水平？

21.3土石坝的长期性能监测

21.3.1定期人工巡视检查

21.3.2渗漏监测

21.3.3地震活动监测

21.3.4孔隙水压力监测

21.3.5远程测读渗压计类型选择的多样性

21.3.6长期监测仪器推荐

21.3.7长期沉降监测推荐使用的仪器

21.3.8长期侧向变形监测推荐的仪器

21.3.9长期监测的其他方法

21.3.10操作和维修人员的指导规程

21.4土石坝监测实施指南

21.4.1保护管、管道和电缆的安装

21.4.2观测站房建设

21.4.3心墙沉降分析

21.4.4数据采集频次

21.5工程案例

第22章 开挖边坡和自然边坡

22.1监测的作用

22.2主要的岩土工程问题

22.2.1场地初始条件如何？

22.2.2边坡在开挖过程中的稳定性如何？

22.2.3地表变形有多大？

22.2.4边坡的长期稳定性如何？

22.3常规监测和特殊应用

22.4工程案例

第23章 地下开挖

23.1监测的作用

23.2主要的工程问题

23.2.1场地初始条件如何？

23.2.2试验性开挖的现场监测对原型设计有何帮助？

23.2.3原型试验的监测数据能提供什么信息？

23.2.4开挖稳定性如何？

23.2.5不利地表变动的性质和来源

23.3常规监测和特殊应用

23.4工程案例

第24章 打入桩

24.1监测的作用

24.2主要的岩土工程问题

24.2.1桩的荷载-变形的关系（由静载试验测定的关系）如何？

24.2.2桩的荷载-位移关系（动态测试确定的关系）如何？

24.2.3下拉荷载

24.2.4打入过程中造成的缺陷对桩承载力的影响如何？

24.2.5打桩对地面侧向变形的影响如何？

24.3常规监测和特殊应用

24.4工程案例

第25章 钻孔桩

25.1监测的作用

25.2主要的岩土工程问题

25.2.1钻孔桩的荷载-移动关系如何？

25.2.2下拉荷载是否过大？

25.2.3什么是混凝土的完整性？

25.3常规监测和特殊应用

25.4工程案例

第六部分 成功的关键

第26章 成功的关键：25个环节

26.1环节1：预测控制岩土力学行为的机制

26.2环节2：确定需要回答的岩土工程问题

26.3环节3：确定监测的目的

26.4环节4：选择需监测的参数

26.5环节5：预测测值的变化范围

26.6环节6：提出补救措施

26.7环节7：明确设计、施工及运行阶段的任务

26.8环节8：选择仪器

26.9环节9：选择仪器的埋设位置

26.10环节10：确定需记录的可能影响测值的因素

26.11环节11：建立确保读数正确的程序

26.12环节12：拟定预算

26.13环节13：制定仪器采购规格说明

26.14环节14：制定安装计划

26.15 环节15：制定定期率定维护计划

26.16环节16：制定监测数据的采集、整理整编、分析及报告编写计划

26.17环节17：拟定现场实施合同条件

26.18环节18：采购仪器

26.19环节19：安装仪器

26.20环节20：定期率定和维护仪器

26.21环节21：采集数据

26.22环节22：整理和整编数据

26.23环节23：分析数据

26.24环节24：报告有关结论

26.25环节25：应用数据

26.26关于成功的关键的结束语

第七部分 附录

附录A 规划步骤检查表

附录B 采购设备规格说明内容清单

附录C 监测实施现场服务规格说明内容清单

附录D 可市购的岩土工程监测仪器

附录E 双管式渗压计

附录F 钻杆、无接箍套管、金刚石钻头、空心钻杆和美制管尺寸

附录G 测斜管安装实例及所用的材料和设备清单

附录H 换算系数

参考文献