第五节 监控量测与数据分析,一、现场量测,(一)量测目的,(1)掌握围岩力学形态的变化和规律；,(2)掌握支护结构的工作状态；,(3)为理论解析、数据分析提供计算数据与对比指标；,(4)为隧道工程设计与施工积累资料。,图6-8 DK88+575断面拱顶下沉时间曲线,(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)应力应变测试：,(4)压力测试：,(5)位移测试：,(6)温度测试：,(7)物理探测：,隧道工程的量测项目：,二、量测方法,(一)地质素描,l.代表性测试断面的位置、形状、尺寸及编号；,2.岩石名称、结构、颜色；,3. 结构面情况；,4.岩脉穿插情况及其与围岩接触关系，软硬程度及破碎程度；,5.岩体风化程度、特点、抗风化能力；,6.地下水的类型、出露位置、水量大小及喷锚支护施工的影响等；,7.施工开挖方式方法、锚喷支护参数及循环时间；,8.围岩内鼓、弯折、变形、岩爆、掉块，坍塌的位置、规模、数量和分布情况，围岩的自稳时间等；,9.溶洞等特殊地质条件描述；,10.喷层开裂起鼓、剥落情况描述；,11.地质断面展示图(1:201:100)或纵横剖面图(1:501:100)。必要时应附彩色照片。,(二)拱顶下沉和地表沉降,由已知高程的临时或永久水准点，使用较高精度的水准仪，可观测出隧道拱顶或隧道上方地表各点的下沉量。,精密水准仪,(二)拱顶下沉和地表沉降,精密水准仪,(二)拱顶下沉和地表沉降,(二)拱顶下沉和地表沉降,精密水准仪,几个典型断面的最终沉降曲线,断面DK12+083测点沉降曲线,(三)坑道周边相对位移,为量测方便起见，除对拱顶、地表下沉及底鼓可以量测绝对位移值外，坑道周边其它各点，一般均用收敛计量测其中两点之间的相对位移值 。,SI型隧道收敛计,水平收敛,JSS30A型数显收敛计,量测范围: 0.510、0.515、0.520及0.530m 分辩率0.01 mm 测量精度:0.1 mm,测试方法及注意事项,(l)开挖后尽快埋设测点，并测取初读数，要求12h内完成；,(2)测点(测试断面)应尽可能靠近开挖面，要求在2m以内；,(3)读数应在重锤稳定或张力调节器指针稳定指示规定的张力值时读取；,(4)当相对位移值较大时，要注意消除换孔误差；,(5)测试频率应视围岩条件、工程结构条件及施工情况而定。,(6)整个量测过程中，应作好详细记录，并随时检查有无错误。记录内容应包括断面位置、测点(测线)编号、初始读数、各次测试读数、当时温度以及开挖面距量测断面的距离等。两测点的连线称为测线。,(5)测试频率应视围岩条件、工程结构条件及施工情况而定。,4.数据整理,量测数据整理包括数据计算、列表或绘图表示各种关系。,(1)坑道周边相对位移计算式为,式中：R0初始观测值；Ri 第i次观测值；ui 第i次量测时，该两测点之间的相对位移值。,(2)测尺为普通钢尺时，要消除温度影响尤其当洞径大(测线长)、温度变化大时，应进行温度改正。其计算式为：,式中: 钢尺的线膨胀系数(一般取1210-6/)L量测基线长；t0、ti分别为初始量测时温度和第i次量测时温度。,(3)量测过程应及时计算出各测线的相对位移值，相对位移速率，及其与时间和开挖断面距离之间的关系，并列表或绘图。,第七章 隧道施工工艺及施工技术,(四)围岩内部位移,1.量测原理,2.位移计,位移计有两种类型，一类是机械式，另一类是电测式。,JXW-1型位移计,数据整理:,(1)孔内各测点(L1,L2, )位移(u)时间(t)关系曲线；,(2)不同时间(t1,t2,)位移(u)深度(L1,L2,)关系曲线。,(五)锚杆应力及锚杆抗拔力,实际量测工作中，是采用与设计锚杆强度相等，且刚度基本相等的各式钢筋计来观测锚杆的应力应变。,JXG-1型钢筋计,数据整理：,数据整理应及时进行，主要应整理出：,(1)不同时间锚杆轴力(N或应力)深度(l)关系曲线；,(2)不同深度各测点锚杆轴力时间(t)关系曲线。,(六)围岩压力,1.量测原理,JXY-4型压力传感器,第七章 隧道施工工艺及施工技术,钢弦式双膜土压力盒,钢弦式单膜土压力盒,测试方法及注意事项：,(1)将压力传感器按测试应力的方向埋设于测试部位，在喷射混凝土或模筑混凝土振捣过程中，应注意不要损伤导线或导管。,(2)液压式压力盒系统还应在适当部位安设管路连接头及阀门。,(3)测试频率应按要求执行。,第七章 隧道施工工艺及施工技术,(七) 混凝土应变,埋入式应变计,表面应变计,既反映了混凝土的工作状态，又反映了围岩施加于支护的形变压力情况 。,第七章 隧道施工工艺及施工技术,埋入式砼应变计,第七章 隧道施工工艺及施工技术,(八) 钢筋应力,第七章 隧道施工工艺及施工技术,频率接收仪,表7-5-1 隧道现场监控量测项目及量测方法,表7-5-1 隧道现场监控量测项目及量测方法,三、现场量测计划,(一)量测项目的确定及量测手段的选择,量测项目的确定主要是依据围岩条件、工程规模及支护方式。,量测项目通常分为必测项目A和选测项目B。,(二)测试断面的确定,进行测试的断面有两种，一是单一的测试断面，二是综合的测试断面。,在应测项目中，原则上净空位移与拱顶下沉量测应布置在同一断面上。量测断面间距视隧道长度、地质条件和施工方法等确定。,第七章 隧道施工工艺及施工技术,第七章 隧道施工工艺及施工技术,对于土砂、软岩地段的浅埋隧道要进行地表下沉量测，沿隧道纵向布置测点的间距可视地质、覆盖层厚度、施工方法和周围建筑物的情况确定。其量测断面间距可按表,(三)测点的布置,1.净空位移量测的测线布置,2.围岩内部位移测孔的布置,围岩内部位移测孔布置，一般应与净空位移测线相应布设，以便使两项测试结果能够相互印证，协同分析与应用。一般每100500m设一个量测断面。,3.锚杆轴力量测的布置,4.喷层(衬砌)应力量测布置,5.地表、地中沉降测点布置,6.围岩压力量测测点布置,(四)量测仪器(测点)的安设与量测频率,各项量测内容的仪器(测点)安设，一要快，二要近。,快要求在开挖爆破后24h内，在下一循环爆破前完成全部埋设，并测取初读数。,近仪器(测点)埋设，要尽量靠近开挖掌子面，要求不超过2m，有的安设在距开挖掌子面0.5m左右的断面上，观测效果更好，不过需要加强仪器(测点)的保护。,四、量测数据分析与反馈,(一)地质预报,(1) 在洞内直观评价当前已暴露围岩的稳定状态，检验和修正初步的围岩分类；,(2) 根据修正的围岩分类，检验初步设计的支护参数是否合理，如不恰当，则应予修正；,(3) 直观检验初期支护的实际工作状态；,(4) 根据当前围岩的地质特征，推断前方一定范围内围岩的地质特征，进行地质预报；防范不良地质突然出现。,(5) 根据地质预报，并结合对已作初期支护实际工作状态的评价，预先确定下循环的支护参数和施工措施；,(6) 配合量测工作进行测试位置选取和量测成果的分析。,(二)净空位移分析与反馈,隧道工程现场量测主要以净空位移作为围岩稳定性评价及围岩稳定状态判断的指标。,1.判断标准(或称为“收敛标推”) ：包括三个方面：位移量(绝对或相对)、位移速率、位移加速度。,2.根据以上判断标准，如果围岩位移速度不超过允许值，且不出现蠕变趋势，则可以认为围岩是稳定的，初期支护是成功的。若表现出稳定性较好，则可以考虑适当加大循环进尺。,(三)围岩内位移及松动区分析与反馈,(四)锚杆轴力分析与反馈,根据实际调查发现锚杆轴应力在洞室断面各部位是不同的，表现为：,1.同一断面内，锚杆轴应力最大者多数在拱部45附近到起拱线之间；,2.拱顶锚杆，不管净空位移值大小如何，出现压应力的情况是不少的。,(五)围岩压力分析与反馈,围岩压力的大小与围岩位移量及支护刚度密切相关。,(五)围岩压力分析与反馈,图 YDK170+610断面围岩压力时间曲线,(六)喷层应力分析与反馈,喷层应力是指切向应力，喷层应力与围岩压力及位移有密切关系。喷层应力大的原因有二个方面，一是围岩压力和位移大；二是由于支护不足。,