安全監(jiān)測各類儀器成果計算方法

1、安全監(jiān)測資料成果計算方法匯編1應(yīng)變計的計算1.1差阻式應(yīng)變計數(shù)據(jù)的格式以及總應(yīng)變的計算日期（年月日時分）電阻值（Rt）總電阻（Rs）芯線電阻（2r）電阻比（Z）溫度成果計算公式： 溫度：T=(Rt-RO) 成果：m= k（Z-Z0）+(b-c)·（Ti-T0） （1）式中： T溫度 儀器的溫度系數(shù) RO0時儀器的計算電阻m應(yīng)變計的總應(yīng)變 Z0電阻比的基準(zhǔn)值0.01 Zi電阻比的觀測值0.01 b儀器的膨脹修正系數(shù)。 c為砼的膨脹系數(shù)，通常c在5.612.0×10-6/范圍內(nèi)。一般情況下取10×10-6/。K儀器的校正系數(shù)。注意：當(dāng)儀器有一根芯線斷或其它原因異常情況

2、下，采取4線觀測時，測值只有：RS、2r、和Z4情況下，需要將結(jié)果換算成上述計算的參數(shù)，進行計算。其中： RtRS-2r （2） Z=Z4+(Z4-1)2r/Rt （3）1.2振弦式應(yīng)變計數(shù)據(jù)的格式以及總應(yīng)變的計算日期（年月日時分）頻率讀數(shù)（digit）溫度（）溫度成果計算公式： m= k（Li-L0）+(b-c)·（Ti-T0） （4）式中：m應(yīng)變計的總應(yīng)變， Li頻率模數(shù)，物理含義為頻率的平方除以1000。 L0頻率模數(shù)的基準(zhǔn)值。1.3單支應(yīng)變計和無應(yīng)力計單支應(yīng)變計和無應(yīng)力計均按照上式（1）和（4）進行計算。無應(yīng)力計計算時成果代號為g。1.4應(yīng)變計組單軸應(yīng)變的計算1.4.1應(yīng)力應(yīng)

3、變的計算應(yīng)力應(yīng)變計算式：m-g1.4.2兩向應(yīng)變計組單軸應(yīng)變的計算其中：混凝土的泊松比，一般常用0.16。1.4.3三向應(yīng)變計組單軸應(yīng)變的計算1.4.4五向應(yīng)變計組單軸應(yīng)變的計算對于5向應(yīng)變計組應(yīng)進行平衡修正和單軸應(yīng)變計算：如圖所示的5向應(yīng)變計，其平衡修正按下面進行。(1)平衡誤差計算，按照彈性理論，兩直交軸應(yīng)變（應(yīng)力）之和相等或等于一常熟，即1+32+4。由于儀器及安裝影響，不可能完全平衡，存在一定誤差，其誤差（1+3）-（2+4）。（2）誤差分配：若按平面問題考慮，一般誤差在15范圍進行分配，若誤差過大，表示其中某一些儀器存在問題最大誤差不宜超過25。誤差分配時，1、3儀器的的誤差分配為：

4、13-/4，2、4儀器的的誤差分配為：13/4。分配誤差后各儀器的應(yīng)變分別為： 101-/4 202+/4303-/4 404+/4（3）單軸應(yīng)變計算根據(jù)平衡修正后的應(yīng)變在計算單軸應(yīng)變，由于采用5向應(yīng)變計組，單軸應(yīng)變按照空間問題進行計算，其計算式為：泊松比1/6（4）剪應(yīng)變計算z=30-10或z230-（20+40）2常規(guī)差阻式儀器的計算2.1差阻式儀器的數(shù)據(jù)的格式以及成果計算2.1.1常規(guī)差阻式儀器包括：測縫計、裂縫計、鋼筋計、位移計日期（年月日時分）電阻值（Rt）總電阻（Rs）芯線電阻（2r）電阻比（Z）溫度成果計算公式： 溫度：T=(Rt-RO) 成果：J= k（Z-Z0）+b（Ti-T

5、0） 式中： T溫度 儀器的溫度系數(shù) RO0時儀器的計算電阻J成果 Z0電阻比的基準(zhǔn)值0.01 Zi電阻比的觀測值0.01 b儀器的膨脹修正系數(shù)。 K儀器的校正系數(shù)。 注意：當(dāng)儀器有一根芯線斷或其它原因異常情況下，采取4線觀測時，測值只有：RS、2r、和Z4情況下，需要將結(jié)果換算成上述計算的參數(shù)，進行計算。其中： RtRS-2r （2） Z=Z4+(Z4-1)2r/Rt （3）2.1.2差動電阻式儀器滲壓計計算公式為： P= k（Z-Z0）-b（Ti-T0）式中：各個符號的含義同上，差異就是溫度修正系數(shù)前為減號（“-”）。2.1.3鋼板計的計算計算公式：=f×Z+(b-s)×

6、;T×E其中： b應(yīng)變計溫度補償系數(shù)。 s鋼板的膨脹系數(shù)12.0×10-6/。E-壓力鋼管的彈模。一般取值為0.205×10-6MPa。3振弦式儀器的成果計算3.1 原始數(shù)據(jù)輸入格式日期（年月日時分）頻率讀數(shù)（digit）溫度（）溫度成果通用計算公式為； DT=GF×(Li-L0)+TK·(Ti-T0)式中；DT為溫度修正后的成果 GF儀器系數(shù)（mm/L·U） Li、Ti分別為線性讀數(shù)和溫度的觀測值 L0、T0分別為線性讀數(shù)和溫度的基準(zhǔn)值 TK為溫度修正系數(shù)。3.2滲壓計或壓力計計算DT=GF×(L0-Li)+TK·

7、;(Ti-T0)一般情況下，廠家計算值正號表示壓應(yīng)力，但國內(nèi)負(fù)號表示受壓，應(yīng)成果乘以-1。符號的含義同上。3.3多項式計算公式3.3.1二次多項式計算DT A×F2+B×F+C式中：A、B、C-均為儀器廠家的計算參數(shù)； F-儀器的頻率模數(shù)，單位digit。3.3.2四次多項式計算 DT A×F4+B×F2+C式中：A、B、C-均為儀器廠家的計算參數(shù)； F-儀器的頻率（HZ）。3.4鋼板計計算= GF×(L0-Li)+（TK-s）(Ti-T0)×E式中：s鋼板的膨脹系數(shù)12.0×10-6/。E-壓力鋼管的彈模。一般取值為0.2

8、05×10-6MPa。其余符號同上。4錨索測力計4.1差動電阻式錨索測力計差阻式錨索測力計的數(shù)據(jù)格式以及成果計算:日期（年月日時分）電阻值（Rt）總電阻（Rs）芯線電阻（2r）電阻比（Z）溫度成果溫度計算公式：t = ×（Rt - R0）， 60 t 0時；t = ×（Rt - R0）， 0 t -25時；式中： t 測點溫度（） Rt 儀器的電阻測值（） R0 儀器計算冰點電阻值（），由本廠所附卡片給出 儀器零上溫度系數(shù)（/），由本廠所附卡片給出 儀器零下溫度系數(shù)（/），由本廠所附卡片給出壓力計算公式：P = f ×（Z - Z0）式中： P 錨索的預(yù)

9、加壓力（kN），負(fù)號為壓力f 錨索測力計的最小讀數(shù)(kN/0.01)，由本廠所附卡片給出Z 電阻比測值Z0 電阻比基準(zhǔn)值（可取預(yù)加應(yīng)力前的電阻比測值）4.2振弦式錨索測力計4.2.1 4弦振弦式錨索測力計數(shù)據(jù)輸入格式和計算日期（年月日時分）頻率讀數(shù)（digit）平均值溫度（）成果蘭線黑線紅線黃線4.2.2 6弦振弦錨索測力計數(shù)據(jù)輸入格式和計算日期（年月日時分）頻率模數(shù)（digit）平均值溫度（綠白）成果蘭線黑線紅線黃線紫線灰線計算公式： P(KN)=G（F-F0）+K(T-T0)式中：P-錨索測力計的張拉荷載，kN； G-儀器的率定系數(shù)，最小讀數(shù)； F-頻率模數(shù)的平均值的觀測值； F0-儀器在

10、安裝前自由狀態(tài)頻率模數(shù)的平均值； K儀器的溫度修正系數(shù)。注：當(dāng)錨索測力計其中一個或者多個振弦的頻率模數(shù)無法觀測時，可以利用過去觀測的數(shù)據(jù)進行回歸計算，求得計算的平均頻率模數(shù)。方法如下：利用失效前，沒有失效的傳感器對應(yīng)的頻率模數(shù)的平均值與全部傳感器測值的平均值進行回歸計算，求得一個計算公式，將失效后完好的頻率模數(shù)代入計算公式，求得全部傳感器頻率模數(shù)的平均值參與計算。5多點位移計5.1差動電阻式多點位移計每個傳感器的相對位移的輸入模塊和計算按照差阻式儀器的計算模塊進行。公式如下：溫度：T=(Rt-RO) 成果：J= k（Z-Z0）+b（Ti-T0）5.2振弦式多點位移計每個傳感器的相對位移的計算按

11、照振弦式儀器的計算模塊進行。公式如下：DT=GF×(Li-L0)+TK·(Ti-T0)5.2.1三點式多點位移計輸入格式日期（年月日時分）頻率模數(shù)（digit）溫度（綠白）1#（蘭線）2#（黑線）3#（紅線）5.2.2四點式多點位移計輸入格式日期（年月日時分）頻率模數(shù)（digit）溫度（綠白）1#（蘭線）2#（黑線）3#（紅線）4#（黃線）5.2.3五點式多點位移計輸入格式日期（年月日時分）頻率模數(shù)（digit）溫度（綠白）1#（蘭線）2#（黑線）3#（紅線）4#（黃線）5#（紫線）5.2.4六點式多點位移計輸入格式日期（年月日時分）頻率模數(shù)（digit）溫度（綠白）1#（

12、蘭線）2#（黑線）3#（紅線）4#（黃線）5#（紫線）6#（灰線）5.3計算成果多點位移計的計算成果分為錨頭相對于孔口的相對位移和錨頭的絕對位移。其中相對位移計算公式參見振弦式儀器的計算公式。成果報表如下：日期（年月日時分）相對位移（相對與孔口的位移）絕對位移（最深錨頭不動）溫度1#錨頭2#錨頭3#錨頭孔口位移 1#錨頭2#錨頭3#錨頭最深錨頭不動情況下，錨頭按照埋深分別為：1#、2#、3#n#，絕對位移按下式計算：孔口位移n#錨頭的相對位移；1#錨頭位移n#錨頭相對位移-1#錨頭相對位移；2#錨頭位移n#錨頭相對位移-2#錨頭相對位移；3#錨頭位移n#錨頭相對位移-3#錨頭相對位移；n#錨頭

13、位移n#錨頭相對位移-n#錨頭相對位移0。6兩向、三向測縫計6.1 3DM型三向測縫計數(shù)據(jù)輸入格式：日期（年月日時分）電位器讀數(shù)弦長周邊位移A1 （A1）A2（A2）A3（A3） 1#弦長（L1）2#弦長（L2）3#弦長（13）XYZ3DM測縫計埋設(shè)示意圖弦長計算公式：L1i=L10+（A1i-A10）/C1L2i=L20+（A2i-A20）/C2L3i=L30+（A3i-A10）/C3式中：L1i、L2i、L3i某個時刻位移傳感器對應(yīng)鋼絲的弦長；C1、C2、C3電位器式位移傳感器的率定參數(shù)；L10、L20、L30位移傳感器安裝埋設(shè)的初始弦長；A10、A20、A30位移傳感器安裝埋設(shè)的初始讀數(shù)

14、；A1i、A2i、A3i某個時刻位移傳感器讀數(shù)；周邊位移：Yi=Zi=Xi=式中：S2傳感器與3傳感器的距離；H2傳感器與1傳感器的距離。6.2 3DM型兩向測縫計（面板的脫空計）數(shù)據(jù)輸入格式：日期（年月日時分）電位器讀數(shù)弦長周邊位移A1# （A1）A2# （A2） 1#弦長（L1）2#弦長（L2）XY弦長計算公式：L1i=L10+（A1i-A10）/C1L2i=L20+（A2i-A20）/C2式中：L1i、L2i某個時刻位移傳感器對應(yīng)鋼絲的弦長；C1、C2電位器式位移傳感器的率定參數(shù)；L10、L20位移傳感器安裝埋設(shè)的初始弦長；A10、A20位移傳感器安裝埋設(shè)的初始讀數(shù)；A1i、A2i某個時

15、刻位移傳感器讀數(shù)；位移計算： 二向測縫計（脫空計）示意圖相對位移計算公式：Xi=Yi=式中：H傳感器1和傳感器2的距離。6.3 SX型三向測縫計南自廠按照廠家的公式軟件進行連接。6.4 TSJ型三向測縫計計算6.4.1安裝示意圖6.4.2成果計算：（1）面板的沉陷或抬升變形由3號傳感器計算。計算公式同一般的差阻式儀器：St=f（Z-Z0）+b（T-T0）（2）面板的錯動位移和開合度由2#傳感器監(jiān)測。有沉降情況下，測得某時址板與面板的沉降量St，一級相應(yīng)位移計2的A與C、C與B位移后的距離分別為at和bt。因面板產(chǎn)生沉降，固定鋼板AB和面板上的固定鋼板C已不在初始的一個平面上，必須將其換算成初始

16、平面上的距離，計算公式如下：ed式中：at和bt為BC和AC之間的距離。ata0+ f（Z-Z0）+b（T-T0），bt相同。其中a0和b0為儀器安裝埋設(shè)成功后初次觀測時BC和AC之間的距離。 由此，按如下公式算出C點的坐標(biāo)，并與初始的坐標(biāo)相減得到垂直周邊縫的（X）和平行周邊縫（Y）的位移：YtXt（X）XtX0（Y）YtY0式中：X0、Y0均為初始值。6.4.3數(shù)據(jù)輸入和輸出的格式日期（年月日時分）3傳感器2傳感器（A）2傳感器(B)電阻電阻比電阻電阻比電阻電阻比成果輸出格式；日期（年月日時分）弦長周邊位移 1#弦長（at）2#弦長（bt）XYZ6.5 SXJ型兩向測縫計6.5.1垂直布置的

17、SXJ型兩向測縫計日期（年月日時分）3傳感器2傳感器周邊位移電阻電阻比電阻電阻比XZ針對于上述三向測縫計，對于僅僅有沉降和垂直周邊縫位移情況下。只需要安裝兩支傳感器即可；主要針對發(fā)生在對稱河谷，面板最下部址板與面板連接處的周邊縫處。實測得到相對于面板相對于址板的沉降量St，垂直周邊縫的位移計2位移的測值為Xdt，則由下式算出面板的開合度為：Xt （X）XtX06.5.2水平布置的SXJ型兩向測縫計日期（年月日時分）2傳感器（A）2傳感器(B)周邊位移電阻電阻比電阻電阻比XY針對于上述三向測縫計，加入沒有沉降，此時St0，安裝埋設(shè)時，僅僅安裝傳感器2號。則上述式中eat、d=bt，由此得出計算垂

18、直周邊縫的和平行周邊縫的（X）（Y）分別為YtXt（X）XtX0（Y）YtY07收斂觀測7.1數(shù)據(jù)輸入格式收斂觀測以對稱三角形布置為主要計算模塊。數(shù)據(jù)輸入模塊如下：日期（年月日時分）AC測線AB測線BC測線溫度（）距離掌子面的距離（m）基線長度（m）測值（mm）基線長度（m）測值（mm）基線長度（m）測值（mm）7.2收斂量和相對收斂量計算（1）收斂量計算成果：收斂量初始的（基線長度+測值）觀測值（基線長度+測值）+溫度變形量，單位mm。相對收斂量收斂量/（基線長度+讀數(shù)），單位。收斂速率收斂量/時間， 單位：mm/d。注意：針對收斂計的不同，收斂量的計算公式有區(qū)別，當(dāng)兩測點之間距離收斂讀數(shù)減

19、小的，計算公式與上邊的相同。當(dāng)兩測點之間距離收斂讀數(shù)增大的，計算公式為：收斂量初始的（基線長度-測值）觀測值（基線長度-測值）+溫度變形量，單位mm。溫度變形量×L（Tn-T0）式中： 收斂計系統(tǒng)的溫度膨脹系數(shù)，一般采取12×10-6mm/*m； L基線長度；T0收斂計在初始觀測時的溫度；Tn收斂觀測時環(huán)境溫度。（2）輸出的格式：日期（年月日時分）AC測線AB測線BC測線收斂量（mm）相對收斂量（）收斂速率（mm/d）收斂量（mm）相對收斂量（）收斂速率（mm/d）收斂量（mm）相對收斂量（）收斂速率（mm/d）7.3對稱三角形的絕對位移計算和成果輸出格式（1）計算圖如下：

20、 圖2： 軸對稱三角形測點位移計算圖由圖可知： A= h ht B= Lb Lbt C= Lc Lct式中：A、B、C分別為A、B、C三測點的位移。a和at分別為B、C兩測點基線初始長度的基準(zhǔn)值和t時刻的測值。 b和bt分別為A、C兩測點基線初始長度的基準(zhǔn)值和t時刻的測值。c和ct分別為A、B兩測點基線初始長度的基準(zhǔn)值和t時刻的測值。 Lc=(a2+b2-c2)/2a Lb= a Lc h= (c2- Lb2)1/2同樣： Lct =(at2+bt2-ct2)/2at Lbt = at Lct ht = (ct2- Lbt2)1/2利用上式即刻計算出埋設(shè)在圍巖表面收斂測樁的絕對位移。（2）成果

21、輸出格式日期（年月日時分）A點成果（拱頂下沉）B點成果C點成果距離掌子面的距離位移（mm）位移速率（mm/d）收斂量（mm）位移速率（mm/d）收斂量（mm）位移速率（mm/d）8測壓管8.1電測水位和壓力表格式的測壓管數(shù)據(jù)輸入格式日期（年月日時分）管口高程（m）電測水位計讀數(shù)（m）壓力表讀數(shù)（MPa）監(jiān)測水位（m）備注上游水位下游水位8.2振弦式滲壓計監(jiān)測的測壓管監(jiān)測形式日期（年月日時分）儀器高程（m）頻率模數(shù)（gidit）溫度（）監(jiān)測水位（m）備注上游水位下游水位8.3差阻式滲壓計監(jiān)測的測壓管形式日期（年月日時分）儀器高程（m）總電阻（Rs）芯線電阻（2r）儀器電阻（Rt）電阻比監(jiān)測水位（

22、m）備注上游水位下游水位8.4監(jiān)測水位計算（1）電測水位計測量時： 監(jiān)測水位管口高程電測水位讀數(shù)（2）壓力表測量時： 監(jiān)測水位壓力表高程+壓力表讀數(shù)×1000/9.8。（3）振弦式滲壓計測量時： 監(jiān)測水位滲壓計高程+G×（L0-Li）+K（T-T0）（4）差阻式滲壓計測量時 監(jiān)測水位滲壓計高程+f（Z-Z0）-b（T-T0）9量水堰9.1數(shù)據(jù)輸入格式：測尺監(jiān)測的量水堰計：日期（年月日時分）堰頂測尺讀數(shù)（m）水位測尺讀數(shù)（m）水溫滲流量備注上游庫水位9.2量水堰計監(jiān)測的數(shù)據(jù)輸入格式日期（年月日時分）頻率模數(shù)溫度滲流量備注上游庫水位9.3計算公式（1） 直角三角堰Q=1.4H(

23、5/2)式中： Q滲流量，m3/s；H堰上水頭，m。（2） 矩形堰Q=mbH(3/2)M0.402+0.054（H/P）式中： Q滲流量，m3/s；b堰寬，m；H堰上水頭，m；P堰頂板至堰頂?shù)木嚯x，m。（3） 梯形量水堰。    推薦計算公式        Q=1.86bH3/2             式中：堰口寬底；其余同前。（4） 側(cè)收縮矩形量水堰。    推薦

24、計算公式    Q=mb21/2gH3/2式中： m=(0.402+0.054H/P)     9.4堰上水頭的計算（1） 測尺量測時，堰上水頭測尺讀數(shù)堰頂測尺讀數(shù)（2） 量水堰計量測時，堰上水頭量水堰計安裝時的堰上水頭+G×（L-L0）。式中：G量水堰計的靈敏度系數(shù)；L0量水堰計安裝初期的讀數(shù)；L量水堰計的觀測讀數(shù)。10水管式沉降儀水管式沉降儀的數(shù)據(jù)輸入格式如下，暫時按照6點式進行設(shè)計，編程時最大按照15點設(shè)計表格。輸入的格式根據(jù)每套水管式沉降儀的測點數(shù)量定。日期（年月日時分）量管讀數(shù)觀測房高程1#2#

25、3#4#5#6#監(jiān)測成果表格；日期（年月日時分）累積沉降量1#2#3#4#5#6#累積沉降量（調(diào)試成功時觀測房高程觀測房高程）+（調(diào)試成功時量管讀數(shù)量管讀數(shù)）11電磁式沉降儀11.1電磁式沉降儀的數(shù)據(jù)輸入格式11.1.1基準(zhǔn)值的輸入格式：沉降環(huán)的編號按照由下向上編號。沉降環(huán)序號與管口距離初始高程沉降環(huán)間的間距沉降環(huán)下土層厚度12345611.1.2觀測數(shù)據(jù)的輸入格式和成果表現(xiàn)格式觀測日期： 管口高程：沉降環(huán)序號原始數(shù)據(jù)沉降環(huán)高程累積沉降量分層壓縮量總體的沉降量12345611.2成果計算11.2.1測量管口高程的計算方法測斜兼沉降管埋設(shè)在深覆蓋層壩基上時，管底沉降量較大，只能選擇測量管口高程的

26、辦法進行成果的計算。計每次觀測時，必須量測管口高程和沉降環(huán)距離管口的距離。因此計算公式如下；沉降環(huán)高程管口高程沉降環(huán)距離管口的距離累積沉降量沉降環(huán)初始高程沉降環(huán)的高程分層壓縮量沉降環(huán)初始間距沉降環(huán)的間距總體的沉降量1#沉降環(huán)的沉降量+分層沉降量11.2.2管底不動的計算方法測斜兼沉降管埋設(shè)比較完整基巖的壩基上時，管底沉降量沉降量非常小，可以忽略時，選擇管底不動的辦法進行成果的計算。計每次觀測時，只須量測沉降環(huán)距離管口的距離。因此計算公式如下；沉降環(huán)高程最底沉降環(huán)的高程+沉降環(huán)距離最大沉降環(huán)的距離。累積沉降量沉降環(huán)初始高程沉降環(huán)的高程分層壓縮量沉降環(huán)初始間距沉降環(huán)的間距總體的沉降量分層沉降量的和。12振