關于巖土工程監測中傳感器的應用思考

■王泰棋（廣東省地質災害應急搶險技術中心廣東廣州510000）

關于巖土工程監測中傳感器的應用思考

■王泰棋
（廣東省地質災害應急搶險技術中心廣東廣州510000）

本文主要以現場監測和物理模擬實驗為基礎，全面介紹和探討了傳感器在巖土工程監測運用時遵循的依據、標定以及數據處理的模式，在根本上確保傳感器獲取數據的精準性。

巖土工程監測傳感器應用

0　前言

對于巖土工程而言，主要包含基礎工程、大壩基礎、深基坑維護工程等，地質條件相對比較多，人類和自然環境較為復雜，要在根本上保證巖體和土體在遭受較大強度的條件下，不會出現過大的的變形，避免引發失穩現象，亦或是影響與建筑物相依存的巖土層的穩定性，為此，要運用合適的監測方式，對整個工程的安全性進行監測，做出準確的評判，實現對工程的相關設計理論和模式進行有效調整。監測工作是整個工程的重要組成部分，但是鑒于巖土的綜合性和復雜性，其實際反應不存在統一的規律，致使監測工作需要格外的縝密，更具艱巨性，因此，在實際監測中，要結合工程實際狀況，進行傳感器的選擇和使用。

1　合理選用傳感器

在進行傳感器選擇的時候，要對被測量的參量進行明確，在實際巖土的監測中，監測的主要對象為位移或者壓力。鑒于傳感器種類的繁多，能夠運用多種款式進行壓力等因素的測量，電容式、平衡式等是常見的監測方式，為此，要全面了解傳感器的工作性能。在建筑現場，存在多種情況，為了實現對數據的準確收集，保證過程的穩定性，實現與其它采集設備的有效配合，要對傳感器的材料進行合理選用，如陶瓷、金屬、復合材料、高分子、超導體等。在巖土中的具體使用，要充分考慮幾點因素。

1.1對靈敏度進行考慮

通常情況，傳感器的靈敏度越高，說明品質越好，只要靈敏度高，傳感器所感受的變量就會降低，即使較小的變化信號被檢測出，傳感器也會反應靈敏，以較為明顯的信號形式進行輸出，但是，對于靈敏度較高的傳感器而言，其遭受外界信號干擾的幾率也較大，因此，對傳感器的信噪比有明確的規定，要求較高。

1.2在響應方面性能要求

在允許的頻率范圍內，其響應特征要求不失真，盡量避免響應的延遲，保證越短越能滿足要求，通常，光電和壓電效應的傳感器具有較強的響應速度。

1.3傳感器具有一定的線性范圍

其范圍較寬，其它類型的固有頻率不高，在一定范圍內，輸出和輸入成正比，范圍越寬，代表工作量程也就也大。

1.4對穩定性和可靠性的研究

在一定的標準下，傳感器具有在指定時間內完成相應性能的能力，條件地產品的相應參數處于合理的誤差范圍之內，此時即可以定為功能的有效完成。

1.5對精確度的掌控

主要是指傳感器多測定的數值與真實數據之間的統一性的程度，傳感器對數值反應的真實性對整個測試環境影響較大，精確度越高，代表傳感器的級別越高，因此，要根據項目實際情況進行傳感器的合理選擇。

1.6對介質相容性的分析

在進行測量的過程中，傳感器需要接觸一定的介質，一旦使用時間較長，就會遭受到損壞，因此，要結合地質和使用時間的要求進行科學選擇。同時，在進行選擇的時候，也要充分考慮傳感器的規格、質量等因素，因為其直接影響測量的范圍和布置的限制。

2　對傳感器標定檢定值的介紹

（1）對于傳感器而言，在出廠之前要進行檢定，但是與實際使用具有一定的差別，同時，在長期使用過程中，損壞也不可避免，因此，在進行應用之前，要進行標定處理，主要是進行選擇，保證統一性，目的是保證數據的精準性。因此，對于標定而言，主要是借助試驗，對輸入和輸出關系進行確定，保證范圍的有效性。當前，對于標定，還沒有統一的方式，使用者具有不同的標定方式。

（2）對于標定，要與采用的環境進行匹配，在進行監測的時候，現場標定比較合適。進行系統標定的時候，主要是針對整個采集系統而言，包含傳感器、采集儀等，要注重整體性，盡量將標定和監測進行統一，采取相同的設備和儀器，一旦采取不同的采集儀和計算機，誤差發生的幾率增大。在進行標定時候，要注意干擾的出現，例如一些電磁設備，被檢測數據經常發生飄逸的現象，通常采取一些具有屏蔽效果的裝置進行避免。對于標定來說，接地效果也至關重要，一旦接地出現問題，數據就容易丟失或者失真，為此，要保證良好的接地效果，保證濕潤的狀態，如果有需要，可以添加鹽水，實現導電性能的增強。根據使用條件和規定，要根據實際需要，對傳感器進行動態調整和觀察，因為，在靜態狀態良好的條件下，性能更加可靠，但是，在動態的狀態下，卻發生失真，甚至影響工作效果。因此，動態的標定至關重要，對于確定傳感器的動態使用范圍至關重要。

3　傳感器的具體應用

（1）對于一些大型工程而言，在理論上分析，需要對針對關鍵點進行布點操作，但是，具體操作中，較多傳感器不切實際，要結合相關原則，降低檢測點的數量，為此，為了提升檢測的準確性，要對傳感器的數量進行最優確定，保證設計的優化性。

（2）在具體使用中，要保證布設較高的正確性。對于壓力傳感器來講，被壓面要朝向被壓力的位置，保證方向的垂直性；對于現場條件，無論是現場檢測還是模擬實驗，在完成傳感器埋設之后，要保證回填的壓實度，保證與原有介質的一致性。對于處于同一個檢測區內，多點檢測時候，要盡量避免出現應力場的干擾，出現傳感器彼此之間的干擾。在室內進行模擬實驗的時候，鑒于試驗臺規格的限制，要保證合理的埋置靜距，避免周圍介質對傳感器的影響。

（3）對于一些特殊條件，如低溫的路基凍結，在進行監測、凍結實驗的時候，還不具備專業的低溫壓力傳感器，因此，要針對使用環境和條件，對傳感器進行不斷改進。在實際監測中，要對傳感器進行合理、科學的維護和保護。比如，針對井壁等使用的粗骨料以及模式實驗中回填的夯實等。針對較大的測試范圍，傳感器的數據線如果太長，就會出現損壞的現象，因此，沿線補植鋼絲以實現有效的保護作用。

4　結束語

綜上，針對巖土工程，在選擇傳感器的時候，要全面考慮傳感器自身的性能，結合工程實際條件和狀況。在進行使用之前，要進行合理的標定和系統設定，保證曲線和方程的合理性，這也為數據的精準性奠定基礎。如果巖土工程條件比較多變和復雜，要保證測點布置的合理性，同時，做好使用過程中的合理保護。

[1]沈超,蔡曉光,王偉.關于高校巖土工程測試與監測技術課程教學的思考[J].科技視界,2015,22:30+294.

[2]齊燕軍,東兆星.巖土工程監測中傳感器的應用探討[J].山西建筑,2006,02:95-96.

P66[文獻碼]B

1000-405X（2016）-1-186-1