雪峰山隧道监控量测中的锚杆轴力评测

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1、雪峰山隧道监控量测中的锚杆轴力评测摘要本文介绍了邵怀高速公路雪峰山隧道监控量测中对锚杆轴力所进行的量测，以及怎样分析量测的结果以达到其指导施工、修正设计的目的。关键词监控量测锚杆轴力围岩1工程概括雪峰山隧道是“五纵七横”国道主干线中上海至瑞丽高速公路邵阳至怀化段的最大的控制工程，位于邵阳、怀化两市交界处，穿过雪峰山主脉。隧道为上下行左右分离式的双洞单线行车隧道，左线隧道长6946m，右线隧道长6956m。左右线隧道进出口段均位于不设超高的平曲线上：左线隧道进口平曲线半径2600m，出口平曲线半径

2、2500m，右线隧道进口平曲线半径2500m，出口平曲线半径2700m，左右线隧道纵坡均为人字坡：进口段为+1.14%的上坡，长约400m，其余地段为-0.95%的下坡。2监控量测的目的监控量测是新奥法的核心,实施新奥法监控量测的主要目的是:(1)掌握围岩的动态,对围岩稳定性作出评价;(2)确定支护结构型式,支护参数和支护时间;(3)了解支护结构的受力状态和应力分布;(4)评价支护结构的合理性及其安全性;(5)合理安排施工程序、进行变更设计及日常的施工管理。通过现场测试和理论分析,修正补充理论分

3、析中采用的计算模型和计算方法,为设计规范的计算方法提供依据。量测数据及其分析结果可立即与事先预设计支护参数相比较,并对预设计作出正确的评价。3监控量测的主要内容和方法根据《技术规范》的要求,监控量测项目分为必测项目和选测项目。必测项目为日常施工管理必须进行的量测,其中包括:地质及支护状况观测、周边位移、拱顶下沉、地表沉降量测;选测项目是为未开挖地段的设计及施工提供数据而进行的量测项目,其中包括:锚杆内力，围岩内部位移、围岩压力及两层支护间压力、钢支撑内力及外力、支护、衬砌内应力及表面应力等。本文

4、结合监控量测课题,介绍雪峰山隧道锚杆轴力的现场监控量测工作及主要结果。雪峰山隧道施工中锚杆的用量极大，如果锚杆都能有效的工作，则不仅有利于隧道施工的安全，更有助于隧道的长期稳定；反之，则不利于隧道施工安全，或造成巨大的材料浪费。因此必须通过对典型断面的锚杆轴力进行评测。从而得出雪峰山隧道中的锚杆处于一个什么样的工作状态，究竟发挥了多大的作用，发挥力学效果的主区域在哪里。4.雪峰山隧道典型断面锚杆轴力评测4.1雪峰山隧道锚杆轴力评测的目的1）了解锚杆的工作状态及轴向应力的大小。每一根系统锚杆在打入

5、围岩后，其杆体将承受因层节理及围岩收敛形变而产生的拉压力、剪切力甚至是弯矩。究竟在雪峰山隧道的围岩条件下锚杆的轴向应力如何，其大小是多少，通过测试将得到确定的数据。2）判断围岩变形的发展趋势，及其强度下降的界限。因为锚杆打入围岩后，不同深度处的内力各不相同，并且有着内力随深度逐渐减小的规律，故我们由此可粗略的知道围岩扰动的范围，这就是说我们可以大致设计出所用锚杆的长度。3）评价锚杆的支护效果。锚杆的极限抗拉强度比实际内力值等于锚杆安全系数K，一般来讲K值略大于1是比较合理的，若远大于1，设计选用

6、材料过保守，小于1，则可能产生安全隐患。4.2雪峰山隧道锚杆轴力评测结果在对雪峰山隧道两百多根锚杆的轴力测试后，我们对每根锚杆绘制了应力沿锚杆长度的分布状态曲线图，下图是比较具有代表性的应力状态分布图：图2测点应力沿锚杆长度的分布状态图图3锚杆轴力随时间变化图如图2可见锚杆轴力曲线呈现出带有峰值的涨落趋势，这主要是因为初测杆体应力时通常是在埋锚杆48小时后（因为埋设断面要距掌子面后20m，才能保证导线不易被放炮破坏，加之需等待锚固剂终凝，使杆体能充分感受围岩形变），岩壁近测点变形已基本完成，较近

7、点还未结束，而下一测点正好处在峰值，远测点还未受到多大围岩形变影响。可以看出，此状态图与埋设时间有很大关系，但趋势大体相同。我们最关心的是从隧道岩壁至应变量最大处的这段区域，此区域称为围岩松动圈。再看图3，1为浅部点，2为中间点，3为深部点。可见浅部点轴向力最大，愈远点愈小。其成因是外侧围岩最先受到放炮与开挖的扰动，其程度也较大。随着时间的推移，经过消减的围岩变形影响传递到2，3点，于是他们反映出了和1点相似的受力趋势。4.3雪峰山隧道锚杆轴力评测的一个测试实例我们在雪峰山隧道ZK102+745

8、、YK102+670、ZK102+510、YK102+595、YK102+445、YK102+370、ZK102+335、ZK102+300、YK101+960、YK101+890、ZK101+925、ZK101+860、YK101+320、ZK101+470等数十个断面进行了锚杆内力测试，下面以ZK101+470为例进行具体的分析。雪峰山隧道ZK101+470处的地质情况：硅化砂岩板岩，层理产状为115°∠50°，节理为三组，以产状为110°∠85°的一组为主，岩石大多为块状结构体。普遍发育条