间（每次应一致）。
5)记下钢尺在联尺架端时的基线长度与数显读数。为提高量测精度，每次基线应重复测三次取平均值。当三次读数极差大于 0.05mm 时，应重新测试。
6)测试过程中，若数显读数已超过 25mm ，则应将钢尺收拢（换尺孔） 25mm 重新测试，两组平均值相减，即为两尺孔的实际间距，以消除钢尺冲孔距离不精确造成的测量误差。
7)记录数据、时间、温度、尺孔位置和测点编号。
8)一条基线测完后，应及时逆时针转动调节螺母，摘下收敛计，打开尺卡收拢钢带尺，为下一次使用作好准备。
4．数据的记录与修正
记录数据有三项内容，包括数显读数；钢卷尺使用长度及测点附近气温。一般情况下读数取三次平均值，三次读数的偏差应小于 0.05mm。
基线两点间收敛值S按下式计算：
S?(D0?L0)?(Dn?Ln)
式中：D0－首次数显读数，（mm）； L0－首次钢尺长度，（mm）； Dn－第n次数显读数，（mm）； Ln－第n次钢尺长度，（mm）。
如第n次测量与首次测量的环境温度相差较大时，要进行温度修正。公式如下：
Ln'?Ln??(Tn?T0)Ln
式中：Ln'－温度修正后钢尺长度，（mm）；
?—钢尺材料的线膨胀系数，取 1.17 × 10?6℃； Tn—第n次量测环境温度， (℃)； To—首次测量环境温度，(℃)； 钢尺温度修正后收敛值?S'? 按下式计算：
S'??Do?Lo???Dn?Ln'? 基线缩短，S或S'为正值，反之为负。 5．注意事项
1)调节螺母逆时针转动最大范围，千万注意不得露出螺纹。 2)数显电路本身具有自动断电功能，以提高电池使用寿命。当显示值固定不变7分钟后，显示屏自动断电。转动调节螺母，数值自动出现。
3)收敛计使用读数时应特别注意百分表的小针指数，以免造成较大的过失误差。收敛计使用一段时间后应进行对零校正，检验数显读数是否为零值，如有偏差可打开塑料盖，进行修正，反之可继续使用。
4)使用过程中，应尽量避免泥水浸入收敛计及钢尺，并正确使用收敛计各转动部件，保证钢尺平直，不得扭曲。
5)测温用的水银温度计应使用分度值为0.1℃的，不得用分度值大于该值的其它温度计。 6)钢卷尺摇把不得逆时针方向摇动，逆时针摇动易损坏。
7)仪器较长时间不用时，给钢卷尺涂缝纫机油防锈，应将仪器入在干燥处保存。
三、实验步骤
1．了解仪器的结构，分析两种不同型号收敛计结构差异。
2．测二基准点间距离，读三次数，取平均值，并做记录。现场记录见表9－1。 3．测三个断面的数值，分别按(5℃、15℃、25℃)三个温度计算收敛值。
四、实验报告要求
1．讨论误差分析方法和提高精度的措施。 2．整理实验数据，得出结论。
五、思考题
1．简述收敛仪构造。
2．说明计算三线 {Δ形} 量测的方法。如何计算拱顶相对下沉值。
表9-1 隧道现场监控量测报告单
项目名称： 合同号： 承包单位：
监理单位： 编 号： 净空收敛量测表 测线布置图 量测断面里程： 开挖断面里程： 开挖日期： 埋点日期： 岩层类型： 测线编号： 岩性描述： 观测 时间 距开挖洞内 日时面温度 期 刻 距离 微读数/mm 钢尺 读数 /mm 温度修正值 测量差计值 算值 1 2 3 平均 总收敛值 量测者： 总工程师： 监理工程师： 日期： 记录者：
实验三 隧道衬砌厚度检测与钢筋检测实验
一、实验目的
1.了解电磁波的基本知识和探地雷达的基本原理。 2.了解仪器的使用方法和参数的设置。
3.了解隧道衬砌厚度检测的布线方式和采样方法。 4.了解结构物内部钢筋检测的布线方式和采样方法。 5.天线的选择要求。 6.简单雷达图的识别。
二、SIR-20探地雷达构造与工作原理
地质雷达(Ground Penetrating Radar,简称GPR)方法是一种用于探测地下介质分布的广谱电磁技术。地质雷达用1个天线发射高频电磁波,另1个天线接收来自地下介质界面的反射波(如图11.1所示)。通过对接收到的反射波进行分析就可推断地下地质情况。SIR－20型雷达主机与密封式天线分别见图11.2 。
探地雷达主要利用
宽带高频时域电磁脉冲
波的反射探测目的体。
由公式：
t?4z2?x2/v 雷达根据测得的雷达波走时，自动求出反射物的深度z和范围。 图11.1 雷达的工作原理及其探测方法
图11.2 SIR-20 型地质雷达主机(a)与400MHz(b)天线
三、隧道衬砌厚度与钢筋检测的测线布置
自检一般根据工程单位的要求进行布线，最少为3条（拱顶和两侧起拱线位置）；质量检测按《铁路隧道衬砌质量无损检测规程》(TB10223-2004)进行。布置5条测线，即拱顶、两侧拱腰及两侧边墙各一条。结构物内部钢筋检测的布线按现场要求进行布线，一般垂直于钢筋走向。
四、操作步骤
1．连接天线，检查笔记本与采集系统间的连接。
2．开机，给主机和笔记本供电。建立本次测试文件夹。 3．进入SIR-20(或SSIII)测试系统。 4．新建测试文件名。
5．选择天线的宏文件：c:\\program Files\\GSSI\\RadanNT\\Radanddat\\Fixedd SIR-20 Setups。
6．根据程序提示及所测介质情况选择测试方式(自由测量、点测和轮测)。 7．根据程序提示选择天线频率、采集数据线接入的通道数，设置其它参数。 8．应用。
9. 进行管线和结构物钢筋探测。 10.观察雷达图。
五、操作注意事项
1．在应用1GHz天线进行测量时，应用铁板进行标定，采集标定文件。在此过程中，天线不允许直接放在铁板上，否则会烧坏天线。
2. 电缆不能压，不能折，在测试过程中应有专门的人员顺线。
3. 900MHz天线专用小车，注意带光栅格的车轴易折断，且不易修。 4. 安装、更换天线时，必须在关机状态下进行，否则易烧主机和天线。
5. 当笔记本和主机共用电源时，注意线路的连结。
6. 当安装电缆时，动作要轻柔，确保各接口完全对正后插入。
7. 在做公路测量时，还应做标定文件。标定文件每标段应做一个，因为每标段施工时材料会发生变化，用一个标定文件，会带来较大的误差。做标定文件时，在路面上加铁板，然后采集2000根线，前200根为静止时采集，后1800根为晃动时采集。
8. 在公路测量时为方便定直达波，在测量结束时，抬起天线，再采集一段数据，可方便写出直达波。
9. 在采集开始之前，应先观察信号情况，符合要求时才能开始采集。 10. 增益项一定要在最后调整。
表 SIR－20型雷达配套天线情况一览表
型号 Subecho-40 Model 3207A Model 5103 Model 3001D Model 4108 Model 613 频率(MHz) 40 100 400 900 1000 1500 理论探测深度(m) 20-50 4-25 0-5 1 1 0.5 有效探测深度(m) 备注 20-30 8-12 2 1 0.6 0.3 瑞典产 六、实验报告
1．探地雷达工作原理。
2．隧道衬砌厚度检测的测线布置。
本实验所涉及的内容较多，学生不可能在一次实验中掌握这些内容，重点是让学生通过实验对探地雷达有一个感性的认识，了解现代科技的发展。为以后工作提供一个知识储备。