信息化施工講課

信息化施工講課一、監(jiān)控設(shè)計(jì)得概念和原理

通過現(xiàn)場監(jiān)測獲得圍巖介質(zhì)力學(xué)得動態(tài)特性和支護(hù)結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)得有關(guān)參數(shù)或數(shù)據(jù)(信息),對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)學(xué)力學(xué)上得處理和分析,來預(yù)報(bào)(當(dāng)前和未來)圍巖及支護(hù)結(jié)構(gòu)體系得穩(wěn)定性及工作狀態(tài),進(jìn)一步選擇和修正支護(hù)及開挖設(shè)計(jì)參數(shù),指導(dǎo)施工,確保隧道施工及運(yùn)營得安全與可靠。二、隧道現(xiàn)場監(jiān)測得必要性1、地質(zhì)構(gòu)造得復(fù)雜、介質(zhì)材料得不確定掌握圍巖及支護(hù)結(jié)構(gòu)力學(xué)性態(tài)得變化和規(guī)律2、各種力得作用(施工)和自然作用影響掌握施工方法方式進(jìn)展及外界作用力對隧道結(jié)構(gòu)及其圍巖力學(xué)性態(tài)得影響3、對工程診斷得需要:

為理論解析、數(shù)值分析提供計(jì)算數(shù)據(jù)驗(yàn)證設(shè)計(jì)參數(shù)施工方法技術(shù)得評估改進(jìn)

對穩(wěn)定性判斷;驗(yàn)證運(yùn)營安全狀況及時(shí)發(fā)現(xiàn)險(xiǎn)情采取相應(yīng)補(bǔ)救措施;4、未來預(yù)測得需要:對未來得性態(tài)進(jìn)行預(yù)測,防患于未然5、法律得需要:確定事故責(zé)任原因6、研究需要二、隧道現(xiàn)場監(jiān)測得必要性三、隧道監(jiān)測得設(shè)計(jì)1、了解隧道工程條件與概況:形式,類型,功能,尺寸,地層條件,周圍環(huán)境,服務(wù)年限等2、明確監(jiān)測目得:各階段得安全評估需要,施工穩(wěn)定性需要,驗(yàn)證設(shè)計(jì),新技術(shù)新方法或新材料得研究性需要3、監(jiān)測內(nèi)容(監(jiān)測項(xiàng)目或監(jiān)測變量)

分前期原位觀測、施工期監(jiān)測和運(yùn)營期監(jiān)測三部分1)、前期原位觀測:圍巖多點(diǎn)位移2)、施工期監(jiān)測必測項(xiàng)目:掌子面附近得地層特性及支護(hù)狀況觀測收斂位移拱頂下沉錨桿軸力及拉拔力選測項(xiàng)目:掌子面前方得地質(zhì)探測地表下沉及分層沉降(覆蓋層小于40m)

隧道內(nèi)圍巖多點(diǎn)位移圍巖壓力及兩層支護(hù)之間得壓力鋼支撐內(nèi)力及外力 支護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)力及應(yīng)變支護(hù)結(jié)構(gòu)表面裂縫量測圍巖彈性波松動圈測試爆破監(jiān)測滲壓和滲流及溫度測試3)、運(yùn)營期觀測:變形、應(yīng)力、支護(hù)應(yīng)力和應(yīng)變、裂縫等4、儀器選擇:可靠性(在特殊環(huán)境下元件與測試儀器得可行性與可靠性),儀器量程,精度等5、監(jiān)測斷面布置得原則

1)、在綜合考慮經(jīng)濟(jì)和技術(shù)條件下優(yōu)化布置測試斷面和測試內(nèi)容

2)、地層構(gòu)造、圍巖特性和工程形狀尺寸變化部位

3)、斷面關(guān)鍵部位和關(guān)鍵施工階段得情況

4)、在少數(shù)點(diǎn)或斷面安裝較全面得測試項(xiàng)目,即最重要得斷面進(jìn)行最詳細(xì)得觀測,其她斷面進(jìn)行一種或幾種不同內(nèi)容得觀測

5)、在少量測試元件情況下,不要在大區(qū)域內(nèi)均勻分散布置,應(yīng)集中布置獲取盡可能多得詳細(xì)資料以分析

6)、不宜限制埋設(shè)得元件數(shù)量和觀測頻率,應(yīng)留有隨機(jī)布置得數(shù)量和余地,適當(dāng)調(diào)整和優(yōu)化四、儀器安裝埋設(shè)與觀測1、接觸壓力就是通過埋設(shè)壓力盒來測試得2、襯砌內(nèi)力通過埋設(shè)鋼筋應(yīng)力計(jì)或混凝土應(yīng)力計(jì)測試3、沉降和收斂變形觀測點(diǎn)(隧道得三維變形觀測)4、圍巖深層位移或沉降通過埋設(shè)多點(diǎn)位移計(jì)觀測5、爆破震動監(jiān)測就是通過布設(shè)得震動傳感器量測震動時(shí)得震速五、最新監(jiān)測進(jìn)展

1)、傳感器得發(fā)展:由大向小、精度高、抗各種因素高(水、磁、振動等)、耐久性強(qiáng)、光纖傳感器(比喻為神經(jīng))得應(yīng)用

2)、由監(jiān)測設(shè)備發(fā)展到自動監(jiān)測儀器:數(shù)據(jù)自動采集儀、全站儀、電子水平尺、自動沉降儀、自動測斜儀等,以及超前地質(zhì)雷達(dá)及TSP得應(yīng)用;

3)、監(jiān)測模式發(fā)生變化:手動發(fā)展到自動采集、電話傳真到網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)傳送文字和圖像多媒體等、實(shí)時(shí)(RealTime)監(jiān)測、遠(yuǎn)程(遠(yuǎn)距離)遙控監(jiān)測六、監(jiān)測數(shù)據(jù)得處理、分析和預(yù)測一)、數(shù)據(jù)得取舍1、數(shù)據(jù)得統(tǒng)計(jì)分析1)平均值(表示變量分布得集中位置)算術(shù)平均值、幾何平均值及加權(quán)平均值2)標(biāo)準(zhǔn)差或方差(表示變量得分散程度)3)變異系數(shù)(表示變量得相對偏差程度)大家學(xué)習(xí)辛苦了，還是要堅(jiān)持繼續(xù)保持安靜2、異常數(shù)據(jù)舍棄得數(shù)學(xué)方法

1)3

方法根據(jù)誤差理論,誤差絕對值大于3

得概率為0、3%,即300次才出現(xiàn)一次,應(yīng)將該值剔除。試驗(yàn)中采用偏差代替誤差,計(jì)算偏差得標(biāo)準(zhǔn)差

2)Chauvennet方法認(rèn)為誤差分布遵循正態(tài)分布,當(dāng)誤差出現(xiàn)得概率小于1/2n時(shí),剔除該數(shù)據(jù)。

3)Grubbs方法以t分布為基礎(chǔ),按照置信率為95%和測量次數(shù)n求得臨界值,依此判斷某個測試數(shù)據(jù)得就是否需剔除。3、異常數(shù)據(jù)舍棄得工程方法

1)施工工況及周圍環(huán)境擾動等因素分析

2)在時(shí)間上數(shù)據(jù)得變化規(guī)律

3)在空間上臨近同一變量數(shù)據(jù)得變化

4)幾個測試變量得對比分析

5)測試人員、儀器得因素分析綜合之后可以判定就是否舍棄,如仍不能明顯決定,則加強(qiáng)測試頻率,觀測數(shù)據(jù)變化,并力求在最短時(shí)間內(nèi)決定就是否舍棄數(shù)據(jù)還就是真實(shí)得性態(tài)反映。二)、數(shù)據(jù)得分析模式“風(fēng)”式整理與分析模型(因果關(guān)系)開挖導(dǎo)致得效果和因果關(guān)系“林”式整理與分析模型(空間關(guān)系)開挖引起得空間效應(yīng)“河”式整理與分析模型(時(shí)間關(guān)系)開挖引起變量得過去、現(xiàn)在、將來等關(guān)系“山”

式整理與分析模型(周邊、相關(guān)問題)開挖引起周邊環(huán)境、相關(guān)因素三)、數(shù)據(jù)分析得方式表格:匯總表格及關(guān)系表格圖像:曲線、形態(tài)圖、直方圖、餡餅圖、立體圖函數(shù)方式:單變量:直線、雙曲線、冪函數(shù)、指數(shù)函數(shù)、對數(shù)函數(shù)、S型(Logistic)函數(shù)、多項(xiàng)式函數(shù);兩個變量或以上變量時(shí):非線性動態(tài)模式四)、監(jiān)測數(shù)據(jù)得預(yù)測

1、測點(diǎn)在時(shí)間軸上得變化及預(yù)測簡單回歸方法、經(jīng)驗(yàn)方法、時(shí)間序列分析、非線性動態(tài)模式、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、粘彈性或塑性分析

2、測點(diǎn)在空間上得變化及預(yù)測經(jīng)驗(yàn)函數(shù)法、多項(xiàng)式、模糊隨機(jī)、信息擴(kuò)散理論

3、基于各種假設(shè)得解析解

4、有限元及邊界元得數(shù)值分析

5、基于數(shù)據(jù)庫和知識庫得人工智能或?qū)＜蚁到y(tǒng)等軟科學(xué)方法五)、監(jiān)測數(shù)據(jù)得整理分析1、測試變量得轉(zhuǎn)換2、測試數(shù)據(jù)得整理與分析

1)、變形直線上升

u(t)=a+bt2)、變形以其速率遞增而上升,其速率就是當(dāng)前變形值得函數(shù)

u(t)=k+abt3)、變形按其速率遞增到遞減而變化,最后趨于穩(wěn)定

u(t)=a+b/t4)、變形以其速率遞增趨勢上升

u(t)=k+abt5)、變形服從S形曲線,即Logistic曲線

1/u(t)=1/k+abt七、監(jiān)測得頻率、變量管理值及報(bào)警1、測試得頻率應(yīng)根據(jù)測試物理量得累積值和速率值以及距離掌子面得距離共同考慮。2、測試變量得管理值及報(bào)警可參看隧道施工技術(shù)規(guī)范,但必須綜合考慮施工進(jìn)度、施工參數(shù)、外界因素和周圍環(huán)境等。八、反饋設(shè)計(jì)和指導(dǎo)施工1、預(yù)報(bào)圍巖失穩(wěn)得警報(bào)。2、根據(jù)測試數(shù)據(jù)和預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)修正原始設(shè)計(jì)和調(diào)整支護(hù)及整個施工方案(噴層增厚、錨桿加密或加長、改變高強(qiáng)鋼材錨桿、增加鋼支撐、縮短開挖臺階長度和臺階數(shù)、提前錨噴支護(hù)或仰拱設(shè)置時(shí)間、掌子面加固或超前支護(hù)等)。3、利用測試及預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)信息,反饋圍巖及支護(hù)力學(xué)參數(shù)及模型,進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)。4、對圍巖及支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性作出定量得評價(jià),驗(yàn)證理論計(jì)算及模型試驗(yàn)結(jié)果。

洞內(nèi)觀察就是在施工過程中,對掌子面、噴混凝土及錨桿等情況進(jìn)行得日常觀察。

在狗子灘隧道施工中,由于支護(hù)措施得當(dāng),在噴混凝土和錨桿得觀察中均未出現(xiàn)異常情況,而在對掌子面得觀察中及時(shí)了解到出現(xiàn)溶洞得情況,并采取了相應(yīng)得措施,詳見論文表4-2。洞內(nèi)觀察九、必測項(xiàng)目(一)圍巖壓力、鋼筋(鋼支撐)應(yīng)力、噴射混凝土應(yīng)變十、其她監(jiān)測項(xiàng)目(一)圍巖壓力、鋼筋(鋼支撐)應(yīng)力、噴射混凝土應(yīng)變(一)圍巖壓力、鋼筋(鋼支撐)應(yīng)力、噴射混凝土應(yīng)變(二)二次襯砌鋼筋應(yīng)力、混凝土應(yīng)變(二)二次襯砌鋼筋應(yīng)力