关于岩土工程监测中传感器的应用思考

■王泰棋（广东省地质灾害应急抢险技术中心广东广州510000）

关于岩土工程监测中传感器的应用思考

■王泰棋
（广东省地质灾害应急抢险技术中心广东广州510000）

本文主要以现场监测和物理模拟实验为基础，全面介绍和探讨了传感器在岩土工程监测运用时遵循的依据、标定以及数据处理的模式，在根本上确保传感器获取数据的精准性。

岩土工程监测传感器应用

0　前言

对于岩土工程而言，主要包含基础工程、大坝基础、深基坑维护工程等，地质条件相对比较多，人类和自然环境较为复杂，要在根本上保证岩体和土体在遭受较大强度的条件下，不会出现过大的的变形，避免引发失稳现象，亦或是影响与建筑物相依存的岩土层的稳定性，为此，要运用合适的监测方式，对整个工程的安全性进行监测，做出准确的评判，实现对工程的相关设计理论和模式进行有效调整。监测工作是整个工程的重要组成部分，但是鉴于岩土的综合性和复杂性，其实际反应不存在统一的规律，致使监测工作需要格外的缜密，更具艰巨性，因此，在实际监测中，要结合工程实际状况，进行传感器的选择和使用。

1　合理选用传感器

在进行传感器选择的时候，要对被测量的参量进行明确，在实际岩土的监测中，监测的主要对象为位移或者压力。鉴于传感器种类的繁多，能够运用多种款式进行压力等因素的测量，电容式、平衡式等是常见的监测方式，为此，要全面了解传感器的工作性能。在建筑现场，存在多种情况，为了实现对数据的准确收集，保证过程的稳定性，实现与其它采集设备的有效配合，要对传感器的材料进行合理选用，如陶瓷、金属、复合材料、高分子、超导体等。在岩土中的具体使用，要充分考虑几点因素。

1.1对灵敏度进行考虑

通常情况，传感器的灵敏度越高，说明品质越好，只要灵敏度高，传感器所感受的变量就会降低，即使较小的变化信号被检测出，传感器也会反应灵敏，以较为明显的信号形式进行输出，但是，对于灵敏度较高的传感器而言，其遭受外界信号干扰的几率也较大，因此，对传感器的信噪比有明确的规定，要求较高。

1.2在响应方面性能要求

在允许的频率范围内，其响应特征要求不失真，尽量避免响应的延迟，保证越短越能满足要求，通常，光电和压电效应的传感器具有较强的响应速度。

1.3传感器具有一定的线性范围

其范围较宽，其它类型的固有频率不高，在一定范围内，输出和输入成正比，范围越宽，代表工作量程也就也大。

1.4对稳定性和可靠性的研究

在一定的标准下，传感器具有在指定时间内完成相应性能的能力，条件地产品的相应参数处于合理的误差范围之内，此时即可以定为功能的有效完成。

1.5对精确度的掌控

主要是指传感器多测定的数值与真实数据之间的统一性的程度，传感器对数值反应的真实性对整个测试环境影响较大，精确度越高，代表传感器的级别越高，因此，要根据项目实际情况进行传感器的合理选择。

1.6对介质相容性的分析

在进行测量的过程中，传感器需要接触一定的介质，一旦使用时间较长，就会遭受到损坏，因此，要结合地质和使用时间的要求进行科学选择。同时，在进行选择的时候，也要充分考虑传感器的规格、质量等因素，因为其直接影响测量的范围和布置的限制。

2　对传感器标定检定值的介绍

（1）对于传感器而言，在出厂之前要进行检定，但是与实际使用具有一定的差别，同时，在长期使用过程中，损坏也不可避免，因此，在进行应用之前，要进行标定处理，主要是进行选择，保证统一性，目的是保证数据的精准性。因此，对于标定而言，主要是借助试验，对输入和输出关系进行确定，保证范围的有效性。当前，对于标定，还没有统一的方式，使用者具有不同的标定方式。

（2）对于标定，要与采用的环境进行匹配，在进行监测的时候，现场标定比较合适。进行系统标定的时候，主要是针对整个采集系统而言，包含传感器、采集仪等，要注重整体性，尽量将标定和监测进行统一，采取相同的设备和仪器，一旦采取不同的采集仪和计算机，误差发生的几率增大。在进行标定时候，要注意干扰的出现，例如一些电磁设备，被检测数据经常发生飘逸的现象，通常采取一些具有屏蔽效果的装置进行避免。对于标定来说，接地效果也至关重要，一旦接地出现问题，数据就容易丢失或者失真，为此，要保证良好的接地效果，保证湿润的状态，如果有需要，可以添加盐水，实现导电性能的增强。根据使用条件和规定，要根据实际需要，对传感器进行动态调整和观察，因为，在静态状态良好的条件下，性能更加可靠，但是，在动态的状态下，却发生失真，甚至影响工作效果。因此，动态的标定至关重要，对于确定传感器的动态使用范围至关重要。

3　传感器的具体应用

（1）对于一些大型工程而言，在理论上分析，需要对针对关键点进行布点操作，但是，具体操作中，较多传感器不切实际，要结合相关原则，降低检测点的数量，为此，为了提升检测的准确性，要对传感器的数量进行最优确定，保证设计的优化性。

（2）在具体使用中，要保证布设较高的正确性。对于压力传感器来讲，被压面要朝向被压力的位置，保证方向的垂直性；对于现场条件，无论是现场检测还是模拟实验，在完成传感器埋设之后，要保证回填的压实度，保证与原有介质的一致性。对于处于同一个检测区内，多点检测时候，要尽量避免出现应力场的干扰，出现传感器彼此之间的干扰。在室内进行模拟实验的时候，鉴于试验台规格的限制，要保证合理的埋置静距，避免周围介质对传感器的影响。

（3）对于一些特殊条件，如低温的路基冻结，在进行监测、冻结实验的时候，还不具备专业的低温压力传感器，因此，要针对使用环境和条件，对传感器进行不断改进。在实际监测中，要对传感器进行合理、科学的维护和保护。比如，针对井壁等使用的粗骨料以及模式实验中回填的夯实等。针对较大的测试范围，传感器的数据线如果太长，就会出现损坏的现象，因此，沿线补植钢丝以实现有效的保护作用。

4　结束语

综上，针对岩土工程，在选择传感器的时候，要全面考虑传感器自身的性能，结合工程实际条件和状况。在进行使用之前，要进行合理的标定和系统设定，保证曲线和方程的合理性，这也为数据的精准性奠定基础。如果岩土工程条件比较多变和复杂，要保证测点布置的合理性，同时，做好使用过程中的合理保护。

[1]沈超,蔡晓光,王伟.关于高校岩土工程测试与监测技术课程教学的思考[J].科技视界,2015,22:30+294.

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P66[文献码]B

1000-405X（2016）-1-186-1