隧道施工监控量测技术

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1、隧道施工监控量测技术一、监控量测的目的和内容二、监控量测方法三、监控量测计划四、量测数据的处理与应用五、三维位移监测及应用主要内容(一)量测目的1.提供监控设计的依据和信息：掌握围岩力学形态的变化和规律；掌握支护结构的工作状态。2.指导施工，预报险情作出工程预报，确定施工对策；监视险情，确保施工安全。3.校核理论，完善工程类比方法4.为隧道工程设计与施工积累资料一、监控量测的目的和内容(二)监测项目与内容1.地质和支护状态现场观察；2.岩体(岩石)力学参数测试；3.围岩与结构应力应变测试；4.围岩压力测试；5.围岩性能物理探测；6.围岩和结构位移测试；7.爆破

2、振动测试等。表1隧道现场监控量测项目及量测方法序号项目名称方法及工具布置1地质和支护状态观察岩性、结构面产状及支护裂缝观察和描述，地质罗盘等开挖后及初期支护后进行2周边位移各种类型收敛计每5~100m一个断面，每断面2~3对测点3拱顶下沉水准仪、水准尺、钢尺或测杆每5~100m一个断面4地表下沉水准仪、水准尺每5~100m一个断面，每断面至少11个测点，每隧道至少2个断面。中线每5~20m一个测点5围岩内部位移(地表设点)地面钻孔中安设各类位移计每代表性地段一个断面，每断面3~5个钻孔6围岩内部位移(洞内设点)洞内钻孔中安设单点、多点杆式或钢丝式位移计每5~1

3、00m一个断面，每断面2~11个测点7围岩压力及两层支护间压力各种类型压力盒每代表性地段一个断面，每断面宜为15~20个钻孔8钢支撑内力及外力支柱压力计或其它测力计每10榀钢拱支撑一对测力计9支护、衬砌内应力、表面应力及裂缝测量各类混凝土内应变计、应力计、测缝计及表面应力解除法每5~100m一个断面，每断面宜为11个测点10锚杆或锚索内力及抗拔力各类电测锚杆、锚杆测力计及拉拔计必要时进行11围岩弹性波测试各种声波仪及配套探头在代表性地段设置二、量测方法(一)地质素描与隧道施工进展同步进行的洞内围岩地质和支护状况)的观察及描述，通常称为地质素描。它是隧道设计和施

4、工过程中不可缺少的一项重要地质详勘工作，是围岩工程地质特性和支护措施的合理性的最直观、最简单、最经济的描述和评价。1.岩性；2.结构构造特征；3.岩体风化程度；4.地下水的特征、涌水量化数值；5.施工情况；6.不良地质特征；7.支护情况；(二)位移监测隧道开挖后，深埋隧道位移、浅埋地表位移和隧道位移是围岩施工动态的最显著表现，最能反映出围岩和支护的稳定性。因此对坑道周边位移的量测是最直接、最直观、最有意义、最经济和最常用的量测项目。包括：1.浅埋隧道的地表位移；2.拱顶下沉；3.现对收敛变形；4.隧底隆起变形；5.围岩内部变形；6.围岩三维变形。图1位移－时间

5、关系曲线0初期支护二次支护下台阶开挖位移时间图2位移-开挖面距离关系曲线位移距离上、下台阶开挖锚杆喷混凝土乌鞘岭隧道大变形规律图3F4断层区段右线隧道变形沿隧道纵向分布YDK170+250+500+750YDK171+000F4断层+290+440+640+740主带影响带影响带里程YDK174+500YDK175+000+500+900变形/mm斜井开口YDK175+330板岩占50%~80%千枚岩占60%~85%兰州方向武威方向里程图4志留系板岩夹千枚岩区段右线隧道变形沿隧道纵向分布F7断层YDK176+800+200+400+600+800YDK177+

6、000变形/mm影响带主带影响带里程图5F7断层区段右线隧道变形沿隧道纵向分布乌稍岭隧道分区段最大变形速率与累计变形量统计最大变形速率与累计变形的关系在隧道工程监控量测中，除累计变形外，变形速率是另外一个进行围岩稳定性评价的重要判别指标。研究最大变形速率与累计变形的关系也是在施工初期阶段进行最终变形预测的方法之一。图6最大变形速率与累计变形的关系最大变形速率/mm表2预留变形量(mm)包括：1.锚杆轴力监测；2.钢架应力监测；3.支护应力监测；4.二衬混凝土应力监测(三)应力监测系统锚杆的主要作用是限制围岩的松弛变形。这个限制作用的强弱，一方面受围岩地质条件的

7、影响，另一方面取决于锚杆的工作状态。通过锚杆监测验证锚杆设计长度。1.锚杆轴力锚杆轴力量测的布置图7-9-12围岩内部位移测孔布置(a)三测孔(b)五测孔(c)七测孔图3-4-9锚杆轴力测试结果锚杆拉力峰值位置分布锚杆拉力峰值位置分布2.钢架、支护、衬砌混凝土应力拱脚收敛基线边墙收敛基线B1B2Y1Y2G水平收敛锚杆轴力围岩压力初支砼应力及钢架应力拱顶下沉二衬接触压力及二衬砼应力(a)变形、压力、应力测点(b)三维位移测点图6-2椭圆形断面测点布置图3.围岩压力（接触压力）监测支护(喷射混凝土或模筑混凝土衬砌)与围岩之间的接触应力大小，既反映了支护的工作状态，

8、又反映了围岩施加于支护的形变压力情况，