隧道超前地質預報與監(jiān)控量測課件

1、第八章：隧道輔助施工方法 -監(jiān)控量測和超前地質預報 主講：羅剛 修建隧道時為配合開挖、運輸、初期支護及二次襯砌等基本作業(yè)而進行的其他作業(yè)，稱為輔助作業(yè)。 其內容主要有：超前地質預報、監(jiān)控量測、壓縮空氣供應、施工通風與防塵、施工供水、施工供電和照明等。一 超前地質預報 超前地質預報的內容 超前地質預報的方法 超前地質預報的應用原則要點 在勘察階段，依靠區(qū)域地質資料、衛(wèi)星遙感手段、大面積調繪、鉆探以及物探方法等綜合勘察手段，可查明重要的地質問題，確定影響較大的地質構造和主要不良地質現(xiàn)象，對高速鐵路隧道設計、施工起到宏觀指導作用。 但是由于隧道地質條件的復雜性、多變性，在勘察階段要準確無誤地確定圍巖

2、的狀態(tài)、特征，并準確預測隧道施工中可能引發(fā)的地質災害的位置、規(guī)模及性質是十分困難的。 我國自20世紀80年代以來，在大秦線軍都山隧道、朔黃線長梁山隧道、西康線秦嶺隧道、渝懷線圓梁山隧道、大運高速公路雁門關隧道等施工中陸續(xù)開展了地質超前預報工作，并貫穿于隧道全過程，取得了較好的效果。 在高速鐵路隧道施工階段，重視和加強地質超前預報，最大限度地利用地質理論和先進的地質超前預報技術，預測開挖工作面前方的地質情況，對于安全施工、提高工效、縮短施工周期、避免事故損失具有重大意義。 （一）超前地質預報的內容 1、地區(qū)地質分析與宏觀地質預報 地質超前預報的內容包括隧道所在地區(qū)地質分析與宏觀地質預報、隧道洞身

3、不良地質及災害地質超前預報和重大施工地質災害臨警預報。 主要預報開挖面前方的圍巖級別和穩(wěn)定性，及時修改設計，調整支護類型；預報洞內涌水量大小和變化規(guī)律以及對環(huán)境地質與工程的影響。 （一）超前地質預報的內容 2、不良地質及災害地質超前預報 主要預報開挖面前方巖性變化和不良地質體的范圍、規(guī)模、性質，以及突水、突泥、坍塌、巖爆、有害氣體等災害地質的發(fā)生概率，提出施工預防措施；預報斷層的位置、寬度、產狀、性質、破碎帶物質狀態(tài)、充水情況、穩(wěn)定程度等，提出施工對策。 （一）超前地質預報的內容 3、重大施工地質災害臨警預報 針對開挖面前方有可能引發(fā)的大規(guī)模突水、突泥、坍塌、冒落、變形、瓦斯爆炸等重大地質災害

4、建立臨警預報系統(tǒng)，主要預報隧道洞身所通過的深大富水斷裂、富水向斜的核部、富水砂層、軟土、極軟巖、煤系地層等，評判其危害程度，提出施工方案對策。 （二）地質超前預報的方法 隧道施工地質超前預報方法主要有傳統(tǒng)地質分析法、超前平行導坑預報法，超前水平鉆孔法、物探法及特殊災害地質所采用的相關預測方法。 施工地質超前預報是一項系統(tǒng)性工作，需納入施工工序。 （二）地質超前預報的方法 1、地質分析法 地質調查與推斷是隧道地質超前預報最基本的方法，可以隨時進行，不干擾施工。 其他預報方法的解釋、應用，都是在地質資料分析、判斷基礎上進行的。 通過收集和分析地質資料、地表詳細調查、隧道內地質編錄、素描、數(shù)碼照相、

5、超前鉆孔、涌水量預測等方法，了解隧道所處地段的地質條件，通過對比、論證、推斷，預報隧道施工前方的工程地質、水文地質情況。 （二）地質超前預報的方法 2、超前平行導坑預報法 在隧道內或隧道附近開挖一平行的小斷面導坑，對導坑出露的地質情況進行地質編錄、素描、作圖，綜合分析其地層巖性、地質構造、水文地質情況，根據地質理論預測相應段隧道的工程地質和水文地質條件，以及可能發(fā)生地質災害的位置、性質、規(guī)模，并提出防治措施意見。 超前平行導坑法最為直觀，精確度很高。通過直觀的地質情況，施工單位可提前了解主隧道開挖斷面的地質情況，以便采取相應的工程防護措施。其缺點是成本高，對施工影響大。 在超前平行導坑中輔助以

6、室內物理力學測試、現(xiàn)場點荷載測試、地應力測試、物探地震反射等方法，可以完善地質超前預報的內容。（二）地質超前預報的方法 3、超前水平鉆孔法 用鉆探設備向開挖面前方鉆探，直接揭示隧道開挖面前方幾十米的地層巖性、巖體結構、構造、地下水、巖溶洞穴充填物及其性質、巖體完整程度等資料，還可通過巖芯試驗獲得巖石強度等定量指標，適用于已經基本認定的主要不良地質區(qū)段。 超前水平鉆孔的方向控制和鉆探工藝有一定的技術難度，對施工干擾大。（二）地質超前預報的方法 4、物理探測法 物理探測法是利用物體物性差異進行地質判斷的間接方法。采用物探技術進行超前地質預報的優(yōu)點是快速、超前探測距離大、對施工干擾相對小、可以多種技

7、術組合應用。 物探方法的應用受環(huán)境及經驗的影響，準確解譯物探資料具有一定的技術難度。物探技術存在一定的局限性，在地質超前預報中應進一步結合地質理論，提高物探成果解譯水平。（二）地質超前預報的方法 4、物理探測法 1）TGP12隧道地質預報系統(tǒng) TGP12隧道地質預報系統(tǒng)可預報隧道前方150200m（該值為中等硬度圍巖條件，視當?shù)氐刭|構造有所偏差）的巖性變化、斷層、破碎帶、巖溶發(fā)育帶、空洞等，并能計算出上述范圍內圍巖的縱波與橫波速度、波速比、泊松比、相應巖體的動彈模量和剪切模量等巖石力學參數(shù)。 TGP12儀器動態(tài)范圍大，可通過改變偏移距離和激發(fā)能量來實現(xiàn)增加預報距離。TGP12儀器性能提高突出表

8、現(xiàn)在高分辨能力的增強，即對隧道圍巖病害地質體的解譯能力的提高方面。 （二）地質超前預報的方法 4、物理探測法 2）TSP超前預報系統(tǒng) TSP超前預報系統(tǒng)具有適用范圍廣、預報距離長、時間短、對施工干擾小、費用少等優(yōu)點，可推斷斷層和巖石破碎帶等不良地質體的位置、規(guī)模、產狀及巖石動力參數(shù)。 單純的TSP解譯包括影像圖解和隧道平剖面解譯。解譯技術是TSP實現(xiàn)超前地質預報的最關鍵技術，也是難度最大的技術。它一方面要求解譯人員具有豐富的解譯經驗，另一方面，也是更重要方面，要求解譯人員具有豐富的地質實踐經驗。高水平的TSP解譯必須與地面地質調查、隧道內的地質前兆定量預測法緊密結合才能達到。 鉆孔裝藥起爆采集

9、 TSP預報全過程套管方向沒調好時的數(shù)據圖 炸約超量的數(shù)據圖 能量過大 炸約量不足的數(shù)據圖 采用水封沒采用水封采用水封與不采用水封數(shù)據對比圖 巖石參數(shù)變化情況圖 提取的圍巖巖石節(jié)理面 （二）地質超前預報的方法 4、物理探測法 2）TSP超前預報系統(tǒng) （二）地質超前預報的方法 4、物理探測法 3）地質雷達法 地質雷達法是利用無線電波檢測地下介質分布和對不可見目標體或地下界面進行掃描，以確定其內部結構形態(tài)和位置的電磁技術。電磁波通過天線發(fā)射，遇到不同阻抗界面時，將產生反射和透射。接收機利用分時采樣原理和數(shù)據組合方式，把天線接收的信號轉化為數(shù)字信號，主機系統(tǒng)再將數(shù)字信號轉化為模擬信號或彩色線跡信號，

10、以時間剖面形式顯示。探測距離一般小于30m，潮濕含水層中小于10m。 該方法主要是配合地震反射法，通過測定與巖溶含水性有關介電常數(shù)的變化來探測充水地質體，如含水的斷面、巖性界面和溶洞等。試驗表明：采用地質雷達對隧底、邊墻、隧頂外圍巖不良地質探測效果最好，在超前平行導坑中應用可對正洞起到超前地質預報的作用。（二）地質超前預報的方法 4、物理探測法 3）地質雷達法 反射探測原理圖 檢測結果與實際結構的對照圖 （二）地質超前預報的方法 4、物理探測法 3）地質雷達法 通過接收和分析工作面前方的感應二次場變化來確定介質分布的一種地球物理方法。 瞬變電磁探測原理圖工作面(掌子面)發(fā)射回線接收探頭圍巖工作

11、面前方目標體（二）地質超前預報的方法 4、物理探測法 4）全空間瞬變電磁法 利用瞬變電磁法是可以有效探測含水裂隙、斷層和破碎帶。 視縱向電導微分成像具有高分辨率特點，可以分辨低阻薄層的上界面，還可以分辨低阻或高阻厚層的底界面。 由于瞬變電磁感應二次場早期衰減較快，因此，在早期范圍內由低阻層進入高阻層，視電阻率曲線變化不明顯，應利用視縱向電導微分成像進行識別。（二）地質超前預報的方法 4、物理探測法 4）全空間瞬變電磁法 多條一維數(shù)據構建三維數(shù)據體數(shù)據體插值三維成像（二）地質超前預報的方法 4、物理探測法 4）全空間瞬變電磁法 陸地聲納全稱為“陸上極小偏移距超寬頻帶彈性波反射法”，是地震反射法的

12、一種，它的特點是：可隨意提取不同頻段信號。超寬頻帶的激發(fā)和接收,信號范圍10Hz4000Hz。一種中長距離（80m以內）探測中小溶洞好方法（二）地質超前預報的方法 4、物理探測法 5）陸地聲納法 （二）地質超前預報的方法 4、物理探測法 5）陸地聲納法 原模型正演模擬結果原模型正演模擬結果（二）地質超前預報的方法 4、物理探測法 5）陸地聲納法 （二）地質超前預報的方法 4、物理探測法 5）陸地聲納法 原模型正演模擬結果正演模擬結果原模型（二）地質超前預報的方法 4、物理探測法 6）紅外探水法 地下水的活動會引起巖體紅外輻射場強的變化，探測開挖面或洞壁四周這種變化，可以推測是否含隱伏的含水體。

13、 該方法測量快速、施工干擾小，有較高的定性判別準確率，但無法預報水量和含水體前方具體位置等定量指標。 （二）地質超前預報的方法 4、物理探測法 7）TRT法 TRT法采用的是地震波超前預報法，地震波反射探測的方法很早就在土木工程和采礦作業(yè)等許多方面得到利用。這種技術的原理在于當?shù)卣鸩ㄓ龅铰晫W阻抗差異（密度和波速的乘積）界面時，一部分信號被反射回來（圖1），一部分信號透射進入前方介質。聲學阻抗的變化通常發(fā)生在地質巖層界面和巖體內不連續(xù)界面。反射地震信號被高敏度地震信號傳感器接收（圖 2），通過信號處理和分析，用來了解隧道掌子面前方地質的性質（軟弱帶、破碎帶、斷層、含水帶等），位置及規(guī)模。 （二）

14、地質超前預報的方法 4、物理探測法 7）TRT法 震源實際上反射物位置的確定需要很多震源-傳感器定義的橢球反射物TunnelSourceReflectorReceiverReceiver隧道傳感器傳感器圖1 TRT探測原理 （二）地質超前預報的方法 4、物理探測法 7）TRT法 俯視圖 側視圖 立體圖 （二）地質超前預報的方法 5、特殊災害地質的預測方法 特殊災害地質的預報方法采用專門儀器進行。 例如，當確定隧道接近或通過煤系地層、儲氣構造時，可采用沼氣氧氣兩用報警儀，在隧道內進行長期跟蹤量測，根據數(shù)據的積累統(tǒng)計分析，對開挖面前方的有害氣體進行預測，為隧道安全施工提供依據。 （三）地質超前預報

15、方法的應用原則 采用傳統(tǒng)的地質分析方法，輔以必要的物探技術等手段，對隧道圍巖的穩(wěn)定性、水文地質情況進行宏觀的地質預報。 1、地區(qū)地質分析與宏觀地質預報（三）地質超前預報方法的應用原則 在傳統(tǒng)地質分析方法的基礎上，結合施工方法、施工工藝、工期等要求，以先進的物探技術為主要探測手段，并輔以必要的超前平行導坑預報法、超前水平鉆孔法，對開挖面前方不良地質體的情況及有可能產生的災害地質進行預報，提出施工對策。 2、不良地質與災害地質超前預報（三）地質超前預報方法的應用原則 在傳統(tǒng)地質分析方法的基礎上，結合施工方法、施工工藝、工期要求，以超前平行導坑預報法、超前水平鉆孔法為主，綜合利用各種有效的物探手段，

16、對開挖面前方有可能誘發(fā)的重大的地質災害建立臨警預報系統(tǒng)，并評判其危害程度，提出施工預案對策。3、重大施工地質災害臨警預報二 監(jiān)控量測（一）概述1、隧道施工監(jiān)控量測的目的 對于隧道工程施工，監(jiān)控量測已經成為不可忽視的作業(yè)環(huán)節(jié)，特別是在大斷面隧道的條件下，監(jiān)控量測是檢驗設計、施工是否合理和圍巖、結構是否安全穩(wěn)定的重要手段，它始終伴隨著施工的全過程，是保證施工安全、指導施工作業(yè)非常重要的一環(huán)。 隧道施工監(jiān)控量測工作的目的是：觀察圍巖條件，監(jiān)測圍巖、支護變形和應力，判定圍巖、支護穩(wěn)定性；驗證支護結構效果，確認或調整支護參數(shù)和施工方法 ；確定二次襯砌拱墻施作時間；監(jiān)控工程對周圍環(huán)境影響；積累量測數(shù)據，為

17、信息化設計與施工提供依據。（一）概述2、監(jiān)控系統(tǒng)設計原則 施工監(jiān)測是一項系統(tǒng)工程，監(jiān)測工作的成敗與監(jiān)測方法的選取和測點的布置直接相關。因此，施工前必須做好監(jiān)控量測設計，并在實施過程中不斷完善。 監(jiān)控量測的設計必須堅持可靠性、多層次監(jiān)測、方便實用和經濟合理的原則。 1）可靠性 為了確保其可靠性，必須做到： 第一，系統(tǒng)需要采用可靠的儀器； 第二，應在監(jiān)測期間保護好測點。（一）概述2、監(jiān)控系統(tǒng)設計原則 2）多層次監(jiān)測監(jiān)測對象以位移為主，兼顧其他監(jiān)測項目；監(jiān)測方法以儀器監(jiān)測為主，并輔以觀察、巡檢的方法；監(jiān)測儀器的選擇以能實現(xiàn)信息自動化的儀器為主，輔以機測儀器。分別在地表及鄰近建筑物與地下管線上布點，以

18、形成具有一定測點覆蓋率的監(jiān)測網。 3）方便實用為減少監(jiān)測對施工的干擾，監(jiān)測系統(tǒng)的安裝和測量應盡量做到方便實用。 4）經濟合理系統(tǒng)設計時考慮實用的儀器，不必過分追求儀器的先進性，以降低費用。（一）概述3、監(jiān)測作業(yè)流程監(jiān)測作業(yè)流程如下：量測數(shù)據庫模塊預測反饋模塊施工管理模塊二襯施作時間是否合適？支護模式是否合適？與設計是否符合？位移是否超限？變更設計結果、圖表輸出采取措施YesYesYesYesNoNoNoNo（二）監(jiān)控量測 在隧道工程中, 量測工作是監(jiān)視設計、施工是否正確的眼睛，是監(jiān)視圍巖是否安全穩(wěn)定的手段，它始終伴隨著施工的全過程，同時也是進行施工管理的一個積極手段。 通過多種量測手段，對開挖

19、后隧道圍巖進行動態(tài)監(jiān)測，并以此指導隧道支護結構的設計與施工，考慮到隧道掘進時的空間效應和時間效應對圍巖應力與變形的影響。它集中體現(xiàn)在支護結構種類、支護結構的構筑時機、巖體壓力、圍巖變形四者的關系上，貫穿在不斷變更的設計與施工過程中。1、量測工作及量測分類 隧道施工的監(jiān)測旨在收集可反映施工過程中圍巖的動態(tài)信息，據以判定隧道圍巖支護體系的穩(wěn)定性，以及所定支護結構參數(shù)和施工方法的合理性。 現(xiàn)場監(jiān)控量測根據其量測目的（是否用于現(xiàn)場施工的常規(guī)量測）、量測手段等不同，在實際工作中，常將量測項目分為必測項目（A類）和選測項目（B類）兩大類。（二）監(jiān)控量測1、量測工作及量測分類 必測項目是在施工過程中必須進行

20、的常規(guī)量測項目，是為了在設計、施工中確保圍巖穩(wěn)定、判斷支護結構工作狀態(tài)，指導設計施工的經常性量測。 這類量測方法簡單、費用少、可靠性高，但對監(jiān)視圍巖穩(wěn)定、指導設計施工卻有巨大的作用。 必測項目是新奧法的重點，主要包括：隧道內目測觀察、隧道凈空收斂量測、拱頂下沉量測等。（二）監(jiān)控量測2、必測項目（A類量測） 在地下工程中，開挖前的地質勘探工作很難提供非常準確的地質資料，所以，在隧道施工過程中對前進的開挖工作面附近圍巖的巖石性質、狀態(tài)應進行目測，對開挖后圍巖動態(tài)進行目測，對支護后圍巖支護結構動態(tài)進行目測，在新奧法量測項目中占有很重要的地位。 A、預測開挖面前方的地質條件； B、為判斷圍巖、隧道的穩(wěn)

21、定性提供地質依據； C、根據噴層表面狀態(tài)及錨桿的工作狀態(tài)，分析支護結構的可靠程度。（二）監(jiān)控量測2、必測項目（A類量測）隧道內目測觀察 （二）監(jiān)控量測2、必測項目（A類量測）隧道內目測觀察 （二）監(jiān)控量測2、必測項目（A類量測）隧道內目測觀察 （二）監(jiān)控量測2、必測項目（A類量測）隧道內目測觀察 （二）監(jiān)控量測2、必測項目（A類量測）隧道內目測觀察 （二）監(jiān)控量測2、必測項目（A類量測）隧道內目測觀察 隧道新奧法施工，比較強調研究圍巖變形，因為巖體變形是其應力形態(tài)變化的最直觀反映，對于地下空間的穩(wěn)定能提供可靠的信息，也比較容易測得。圍巖的變形特征，除了可以進行圍巖穩(wěn)定性評價和支護結構的設計外，

22、由于它本身包含了巖性和巖體應力等信息，所以也是對隧道圍巖進行分級的重要依據。 周邊位移是隧道圍巖應力狀態(tài)變化的最直觀反映： A、量測周邊位移可為判斷隧道空間的穩(wěn)定性提供可靠的信息； B、根據變位速度判斷隧道圍巖的穩(wěn)定程度為二次襯砌提供合理的支護時機； C、指導現(xiàn)場設計與施工。（二）監(jiān)控量測2、必測項目（A類量測）隧道凈空收斂量測 收斂計主要由鋼卷尺、百分表測量拉力裝置及與錨栓測點相連的掛鉤組成。鋼尺按每2.5cm或5cm(2英寸)、孔距用高精度加工穿孔，測力計張拉定位進行拉力粗調。彈簧控制拉力使鋼尺張緊，百分表進行位移測微距離讀數(shù)測量，其主要組成示意如下圖所示。（二）監(jiān)控量測2、必測項目（A類

23、量測）隧道凈空收斂量測SWJ-IV收斂計 SWJ-IV面板 （二）監(jiān)控量測2、必測項目（A類量測）隧道凈空收斂量測（二）監(jiān)控量測2、必測項目（A類量測）隧道凈空收斂量測（二）監(jiān)控量測2、必測項目（A類量測）隧道凈空收斂量測臺階法施工測點及測線布置圖 側壁導坑測點及測線布置圖 （二）監(jiān)控量測2、必測項目（A類量測）隧道凈空收斂量測下臺階開挖仰拱開挖仰拱開挖凈空收斂分析曲線 （二）監(jiān)控量測2、必測項目（A類量測）隧道凈空收斂量測 隧道拱頂內壁的絕對下沉量稱為拱頂下沉值，單位時間內拱頂下沉值稱為拱頂下沉速度。 拱頂下沉量測也屬位移量測，對于埋深較淺、固結程度低的地層，水平成層的場合，這項量測比收斂量

24、測更為重要，其量測數(shù)據是判斷支護效果、指導施工工序、保證施工質量和安全的最基本的資料。（二）監(jiān)控量測2、必測項目（A類量測）拱頂下沉量測 在量測斷面的拱頂埋設測點，將鋼尺或收斂計倒掛在拱頂測點作為標尺，后視點可設在穩(wěn)定襯砌上，用精密水準儀進行觀測，通過計算求出連續(xù)兩次量測的拱頂高程，將前后兩次量測的數(shù)據相減得拱頂下沉值；如拱頂下沉值為正，則表示拱頂下沉；若拱頂下沉值為負，表示拱頂向上位移。圖示出了拱頂下沉的量測原理。（二）監(jiān)控量測2、必測項目（A類量測）拱頂下沉量測（二）監(jiān)控量測2、必測項目（A類量測）拱頂下沉量測臺階法拱頂下沉 側壁導坑法拱頂下沉 （二）監(jiān)控量測2、必測項目（A類量測）拱頂下

25、沉量測（二）監(jiān)控量測2、必測項目（A類量測）拱頂下沉量測下臺階開挖仰拱開挖拱頂下沉分析曲線 （二）監(jiān)控量測2、必測項目（A類量測） 為了避免測點被破壞，將拱頂下沉及水平收斂測點（掛鉤）均埋設焊在兩榀鋼架間連接筋的中點上（并在附近焊接一根小鋼筋，用于鑿除噴混凝土時定位），掛鉤不能伸出鋼架內側面。噴射混凝土施作時將掛鉤埋入，待噴射混凝土工作剛完成、噴混凝土強度較低時，將掛鉤周圍10cm左右范圍的混凝土鑿除，將掛鉤露出約5cm長即可。測點埋設?。煽康臏y點）測點埋設示意圖 （二）監(jiān)控量測3、選測項目（B類量測） 選測項目是對一些有特殊意義和具有代表性的區(qū)段進行的補充測試，以求更深入地了解圍巖的松動范

26、圍和穩(wěn)定狀態(tài)以及噴錨支護的效果，為未開挖區(qū)段的設計與施工積累現(xiàn)場資料。這類量測項目測試較為麻煩、量測項目較多、費用較高。 因此，在實際工作中，除了有特殊量測任務的地段外，一般根據需要選擇其中一些必要的項目進行量測。 選測項目主要包括：地表沉降、錨桿軸力量測、鋼支撐應力量測、圍巖內部位移、壓力量測、混凝土應力量測、鋼筋應力量測等。（二）監(jiān)控量測 淺埋隧道通常位于軟弱、破碎、自穩(wěn)時間極短的圍巖中，施工方法不妥極易發(fā)生冒頂塌方或地表有害下沉，當?shù)乇碛薪ㄖ飼r會危及其安全。因此，地表沉降量測對淺埋隧道的施工是十分重要的。 A、量測目的 地表沉降量測的目的主要在于了解以下內容：地表沉降的范圍以及沉降量的

27、大??；地表沉降量隨工作面推進的變化規(guī)律；地表下沉穩(wěn)定的時間。地表沉降量測 3、選測項目（B類量測）（二）監(jiān)控量測3、選測項目（B類量測） B、量測內容 對于淺埋隧道地表沉降以及沉降的發(fā)展趨勢是判斷隧道圍巖穩(wěn)定性的一個重要標志。用水準儀在地面量測，簡易可行，量測結果能反映淺埋隧道開挖過程中圍巖變形的全過程。淺埋隧道地表下沉量測的重要性隨埋深變淺而增大。 C、主要量測儀器及方法 通過使用精密水準儀、銦鋼尺（與精密水準儀配套）等儀器，從基點向測點采用水準測量的方法測出前后兩次的高程，將前后兩次量測的數(shù)據相減，得該相應時間差內的地表沉降值。地表沉降量測 （二）監(jiān)控量測3、選測項目（B類量測）地表沉降量

28、測 （二）監(jiān)控量測3、選測項目（B類量測）地表沉降量測 （二）監(jiān)控量測3、選測項目（B類量測）地表沉降量測 （二）監(jiān)控量測3、選測項目（B類量測）地表沉降量測 上臺階開挖下臺階開挖仰拱開挖回歸曲線分界點地表沉降分析曲線 地表沉降槽在各施工階段曲線 ANSYS有限元計算地表沉降槽 （二）監(jiān)控量測3、選測項目（B類量測）錨桿軸力量測 了解錨桿受力狀態(tài)及軸向力的大?。核淼篱_挖后隨著圍巖發(fā)生變形而產生錨桿軸向力，在圍巖變形穩(wěn)定前錨桿的軸向力是不斷增加的，量測錨桿軸向力的大小是為了弄清錨桿的負荷狀態(tài)，為確定合理的錨桿參數(shù)提供依據； 評價錨桿的支護效果：錨桿軸向力是檢驗錨桿支護效果與錨桿強度的依據，根據錨

29、桿極限抗拉強度與錨桿應力的比值K（錨桿安全系數(shù)）即可做出判斷，錨桿軸向力越大，則K值小，當錨桿中某段最小的K值稍大于1時，即認為合理。（二）監(jiān)控量測3、選測項目（B類量測）錨桿軸力量測 錨桿軸力量測采用的主要儀器是鋼弦式鋼筋應力計，其主要組成示意如下圖所示。（二）監(jiān)控量測3、選測項目（B類量測）錨桿軸力量測（二）監(jiān)控量測3、選測項目（B類量測）錨桿軸力量測（二）監(jiān)控量測3、選測項目（B類量測）錨桿軸力量測（二）監(jiān)控量測3、選測項目（B類量測）錨桿軸力量測（二）監(jiān)控量測3、選測項目（B類量測）鋼架荷載量測 A、鋼架的設置 在自穩(wěn)時間很短的、級圍巖隧道，以及淺埋、偏壓隧道中，當早期圍巖壓力增長快，

30、需要提高初期支護的強度和剛度時，在砂、卵石、土夾層，大面積淋水地段以及為了抑制圍巖大的變形需要增強支護抗力時，一般多采用鋼架噴射混凝土作為初期支護。 另外，當隧道施工需要施作超前支護時，需設置鋼架作為超前錨桿或超前小鋼管的支承構件。（二）監(jiān)控量測3、選測項目（B類量測）鋼架荷載量測 A、鋼架的設置 （二）監(jiān)控量測3、選測項目（B類量測）鋼架荷載量測 B、鋼架監(jiān)測目的 了解鋼架受力的大小，為鋼架選型與設計提供依據； 根據鋼架的受力狀態(tài)，為判斷隧道空間的穩(wěn)定性提供可靠的信息； 了解鋼架的工作狀態(tài)，評價鋼架的支護效果。（二）監(jiān)控量測3、選測項目（B類量測）鋼架荷載量測 鋼架內力量測采用的主要儀器是鋼

31、弦式鋼結構表面應變計，其主要組成示意如圖所示。（二）監(jiān)控量測3、選測項目（B類量測）鋼架荷載量測（二）監(jiān)控量測3、選測項目（B類量測）鋼架荷載量測1、鋼架表面應變計應在鋼架內外側翼緣上對稱安置；2、安裝應變計時，先將底座與鋼架焊接，焊接時應注意采用點焊，焊接兩個圓形底座的三個點，切勿焊接中間連桿；焊接完畢應用小板手敲打底座，檢查是否焊好。 3、焊好底座后，安傳感器部分時，先擰上螺絲，勿擰緊，然后在底座與上部連接部位處滴幾滴瞬干膠，接著用手按傳感器兩端，切勿按中間部位，使粘結，最后擰緊螺絲。（二）監(jiān)控量測3、選測項目（B類量測）鋼架荷載量測初支鋼拱架應變時間曲線 初期支護75.2101.55.1

32、416.7量測鋼拱架軸力圖(單位：kN) （二）監(jiān)控量測3、選測項目（B類量測）圍巖內變形量測 為了探明支護系統(tǒng)上承受的荷載，進一步研究支護與圍巖相互之間作用的關系，不僅需要量測支護空間產生的相對位移（或空間斷面的變形），而且還需要對圍巖深部巖體位移進行監(jiān)測。 A、監(jiān)測目的 ： 確定圍巖位移隨深度變化的關系； 找出圍巖內的移動范圍，深入研究支護與圍巖相互作用的關系； 判斷開挖后圍巖的松動區(qū)、強度下降區(qū)以及彈性區(qū)的范圍； 判斷錨桿長度是否適宜，以便確定合理的錨桿長度。（二）監(jiān)控量測3、選測項目（B類量測）圍巖內變形量測 B、監(jiān)測儀器 ： 常采用單點位移計、多點位移計。 單點位移計實際上是端部固定

33、于鉆孔底部的一根錨桿加上孔口的測讀裝置，其構造和安設方法見圖所示。 （二）監(jiān)控量測3、選測項目（B類量測）圍巖內變形量測 B、監(jiān)測儀器 ： 多點位移計按位移量測儀器的不同有機械式和電測式兩類。 機械式一般采用深度測微計、千分表或百分表，電測式采用的位移傳感器常用的有電阻式、電感式、差動式和鋼弦式等多種。 并聯(lián)式多點位移計由錨固器和位移測定器組成，如圖。 （二）監(jiān)控量測3、選測項目（B類量測）圍巖內變形量測 B、監(jiān)測儀器 ： 圖示是采用電感式位移傳感器的串聯(lián)式多點位移計，它由位移傳感器、錨固頭、連接錨頭和金屬桿及二次儀表組成， （二）監(jiān)控量測3、選測項目（B類量測）圍巖內變形量測 B、監(jiān)測儀器

34、：（二）監(jiān)控量測3、選測項目（B類量測）圍巖內變形量測（二）監(jiān)控量測3、選測項目（B類量測）圍巖內變形量測（二）監(jiān)控量測3、選測項目（B類量測）壓力量測 壓力量測包括地下洞室內部和支襯結構內部的壓力、圍巖和支襯結構間接觸壓力的量測。 壓力量測通常采用壓力盒，主要組成示意如圖所示。 （二）監(jiān)控量測3、選測項目（B類量測）壓力量測（二）監(jiān)控量測3、選測項目（B類量測）壓力量測（二）監(jiān)控量測3、選測項目（B類量測）壓力量測安裝注意點： 壓力盒安裝要注意分清正反面，受力面為光滑面。壓力盒背后必須要有剛性物（如鋼筋，沒有鋼筋的，要加焊一個）接觸，以提供反力而本身不變形。 固定壓力盒嚴禁焊接，因為焊接高溫將嚴重影響測試結果，可選用綁扎或置于鋼筋背后。（二）監(jiān)控量測3、選測項目（B類量測）壓力量測圍巖和初支之間、初支和二襯之間的壓力監(jiān)測（二）監(jiān)控量測3、選測項目（B類量測）混凝土應力量測 對混凝土應力狀態(tài)進行檢測，可以獲取準確的混凝土應力狀態(tài)資料，及時對隧道結構的穩(wěn)定性進行判斷，保證隧道施工和地表結構物的安全。 混凝土應力量測通常采用埋入式混凝土應變計或表面式混凝土應變計。 （二）監(jiān)控量測3、選測項目（B類量測）