隧道超前地質(zhì)預(yù)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(zhì)預(yù)報 主講：羅剛 修建隧道時為配合開挖、運(yùn)輸、初期支護(hù)及二次襯砌等基本作業(yè)而進(jìn)行的其他作業(yè)，稱為輔助作業(yè)。 其內(nèi)容主要有：超前地質(zhì)預(yù)報、監(jiān)控量測、壓縮空氣供應(yīng)、施工通風(fēng)與防塵、施工供水、施工供電和照明等。一 超前地質(zhì)預(yù)報 超前地質(zhì)預(yù)報的內(nèi)容 超前地質(zhì)預(yù)報的方法 超前地質(zhì)預(yù)報的應(yīng)用原則要點(diǎn) 在勘察階段，依靠區(qū)域地質(zhì)資料、衛(wèi)星遙感手段、大面積調(diào)繪、鉆探以及物探方法等綜合勘察手段，可查明重要的地質(zhì)問題，確定影響較大的地質(zhì)構(gòu)造和主要不良地質(zhì)現(xiàn)象，對高速鐵路隧道設(shè)計、施工起到宏觀指導(dǎo)作用。 但是由于隧道地質(zhì)條件的復(fù)雜性、多變性，在勘察階段要準(zhǔn)確無誤地確定圍巖

2、的狀態(tài)、特征，并準(zhǔn)確預(yù)測隧道施工中可能引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害的位置、規(guī)模及性質(zhì)是十分困難的。 我國自20世紀(jì)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(yùn)高速公路雁門關(guān)隧道等施工中陸續(xù)開展了地質(zhì)超前預(yù)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(qiáng)地質(zhì)超前預(yù)報，最大限度地利用地質(zhì)理論和先進(jìn)的地質(zhì)超前預(yù)報技術(shù)，預(yù)測開挖工作面前方的地質(zhì)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(zhì)預(yù)報的內(nèi)容 1、地區(qū)地質(zhì)分析與宏觀地質(zhì)預(yù)報 地質(zhì)超前預(yù)報的內(nèi)容包括隧道所在地區(qū)地質(zhì)分析與宏觀地質(zhì)預(yù)報、隧道洞身

3、不良地質(zhì)及災(zāi)害地質(zhì)超前預(yù)報和重大施工地質(zhì)災(zāi)害臨警預(yù)報。 主要預(yù)報開挖面前方的圍巖級別和穩(wěn)定性，及時修改設(shè)計，調(diào)整支護(hù)類型；預(yù)報洞內(nèi)涌水量大小和變化規(guī)律以及對環(huán)境地質(zhì)與工程的影響。 （一）超前地質(zhì)預(yù)報的內(nèi)容 2、不良地質(zhì)及災(zāi)害地質(zhì)超前預(yù)報 主要預(yù)報開挖面前方巖性變化和不良地質(zhì)體的范圍、規(guī)模、性質(zhì)，以及突水、突泥、坍塌、巖爆、有害氣體等災(zāi)害地質(zhì)的發(fā)生概率，提出施工預(yù)防措施；預(yù)報斷層的位置、寬度、產(chǎn)狀、性質(zhì)、破碎帶物質(zhì)狀態(tài)、充水情況、穩(wěn)定程度等，提出施工對策。 （一）超前地質(zhì)預(yù)報的內(nèi)容 3、重大施工地質(zhì)災(zāi)害臨警預(yù)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(zhì)災(zāi)害

4、建立臨警預(yù)報系統(tǒng)，主要預(yù)報隧道洞身所通過的深大富水?dāng)嗔?、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(zhì)超前預(yù)報的方法 隧道施工地質(zhì)超前預(yù)報方法主要有傳統(tǒng)地質(zhì)分析法、超前平行導(dǎo)坑預(yù)報法，超前水平鉆孔法、物探法及特殊災(zāi)害地質(zhì)所采用的相關(guān)預(yù)測方法。 施工地質(zhì)超前預(yù)報是一項(xiàng)系統(tǒng)性工作，需納入施工工序。 （二）地質(zhì)超前預(yù)報的方法 1、地質(zhì)分析法 地質(zhì)調(diào)查與推斷是隧道地質(zhì)超前預(yù)報最基本的方法，可以隨時進(jìn)行，不干擾施工。 其他預(yù)報方法的解釋、應(yīng)用，都是在地質(zhì)資料分析、判斷基礎(chǔ)上進(jìn)行的。 通過收集和分析地質(zhì)資料、地表詳細(xì)調(diào)查、隧道內(nèi)地質(zhì)編錄、素描、數(shù)碼照相、

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

6、室內(nèi)物理力學(xué)測試、現(xiàn)場點(diǎn)荷載測試、地應(yīng)力測試、物探地震反射等方法，可以完善地質(zhì)超前預(yù)報的內(nèi)容。（二）地質(zhì)超前預(yù)報的方法 3、超前水平鉆孔法 用鉆探設(shè)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(jié)構(gòu)、構(gòu)造、地下水、巖溶洞穴充填物及其性質(zhì)、巖體完整程度等資料，還可通過巖芯試驗(yàn)獲得巖石強(qiáng)度等定量指標(biāo)，適用于已經(jīng)基本認(rèn)定的主要不良地質(zhì)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(shù)難度，對施工干擾大。（二）地質(zhì)超前預(yù)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(jìn)行地質(zhì)判斷的間接方法。采用物探技術(shù)進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)報的優(yōu)點(diǎn)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(shù)組合應(yīng)用。 物探方法的應(yīng)用受環(huán)境及經(jīng)驗(yàn)的影響，準(zhǔn)確解譯物探資料具有一定的技術(shù)難度。物探技術(shù)存在一定的局限性，在地質(zhì)超前預(yù)報中應(yīng)進(jìn)一步結(jié)合地質(zhì)理論，提高物探成果解譯水平。（二）地質(zhì)超前預(yù)報的方法 4、物理探測法 1）TGP12隧道地質(zhì)預(yù)報系統(tǒng) TGP12隧道地質(zhì)預(yù)報系統(tǒng)可預(yù)報隧道前方150200m（該值為中等硬度圍巖條件，視當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)構(gòu)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(nèi)圍巖的縱波與橫波速度、波速比、泊松比、相應(yīng)巖體的動彈模量和剪切模量等巖石力學(xué)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(shí)現(xiàn)增加預(yù)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(qiáng)，即對隧道圍巖病害地質(zhì)體的解譯能力的提高方面。 （二）地質(zhì)超前預(yù)報的方法 4、物理探測法 2）TSP超前預(yù)報系統(tǒng) TSP超前預(yù)報系統(tǒng)具有適用范圍廣、預(yù)報距離長、時間短、對施工干擾小、費(fèi)用少等優(yōu)點(diǎn)，可推斷斷層和巖石破碎帶等不良地質(zhì)體的位置、規(guī)模、產(chǎn)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(shù)是TSP實(shí)現(xiàn)超前地質(zhì)預(yù)報的最關(guān)鍵技術(shù)，也是難度最大的技術(shù)。它一方面要求解譯人員具有豐富的解譯經(jīng)驗(yàn)，另一方面，也是更重要方面，要求解譯人員具有豐富的地質(zhì)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。高水平的TSP解譯必須與地面地質(zhì)調(diào)查、隧道內(nèi)的地質(zhì)前兆定量預(yù)測法緊密結(jié)合才能達(dá)到。 鉆孔裝藥起爆采集

9、 TSP預(yù)報全過程套管方向沒調(diào)好時的數(shù)據(jù)圖 炸約超量的數(shù)據(jù)圖 能量過大 炸約量不足的數(shù)據(jù)圖 采用水封沒采用水封采用水封與不采用水封數(shù)據(jù)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(zhì)超前預(yù)報的方法 4、物理探測法 2）TSP超前預(yù)報系統(tǒng) （二）地質(zhì)超前預(yù)報的方法 4、物理探測法 3）地質(zhì)雷達(dá)法 地質(zhì)雷達(dá)法是利用無線電波檢測地下介質(zhì)分布和對不可見目標(biāo)體或地下界面進(jìn)行掃描，以確定其內(nèi)部結(jié)構(gòu)形態(tài)和位置的電磁技術(shù)。電磁波通過天線發(fā)射，遇到不同阻抗界面時，將產(chǎn)生反射和透射。接收機(jī)利用分時采樣原理和數(shù)據(jù)組合方式，把天線接收的信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，主機(jī)系統(tǒng)再將數(shù)字信號轉(zhuǎn)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(guān)介電常數(shù)的變化來探測充水地質(zhì)體，如含水的斷面、巖性界面和溶洞等。試驗(yàn)表明：采用地質(zhì)雷達(dá)對隧底、邊墻、隧頂外圍巖不良地質(zhì)探測效果最好，在超前平行導(dǎo)坑中應(yīng)用可對正洞起到超前地質(zhì)預(yù)報的作用。（二）地質(zhì)超前預(yù)報的方法 4、物理探測法 3）地質(zhì)雷達(dá)法 反射探測原理圖 檢測結(jié)果與實(shí)際結(jié)構(gòu)的對照圖 （二）地質(zhì)超前預(yù)報的方法 4、物理探測法 3）地質(zhì)雷達(dá)法 通過接收和分析工作面前方的感應(yīng)二次場變化來確定介質(zhì)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(biāo)體（二）地質(zhì)超前預(yù)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(dǎo)微分成像具有高分辨率特點(diǎn)，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(yīng)二次場早期衰減較快，因此，在早期范圍內(nèi)由低阻層進(jìn)入高阻層，視電阻率曲線變化不明顯，應(yīng)利用視縱向電導(dǎo)微分成像進(jìn)行識別。（二）地質(zhì)超前預(yù)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(jù)構(gòu)建三維數(shù)據(jù)體數(shù)據(jù)體插值三維成像（二）地質(zhì)超前預(yù)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(diǎn)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(nèi)）探測中小溶洞好方法（二）地質(zhì)超前預(yù)報的方法 4、物理探測法 5）陸地聲納法 （二）地質(zhì)超前預(yù)報的方法 4、物理探測法 5）陸地聲納法 原模型正演模擬結(jié)果原模型正演模擬結(jié)果（二）地質(zhì)超前預(yù)報的方法 4、物理探測法 5）陸地聲納法 （二）地質(zhì)超前預(yù)報的方法 4、物理探測法 5）陸地聲納法 原模型正演模擬結(jié)果正演模擬結(jié)果原模型（二）地質(zhì)超前預(yù)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(qiáng)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(zhǔn)確率，但無法預(yù)報水量和含水體前方具體位置等定量指標(biāo)。 （二）地質(zhì)超前預(yù)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(yù)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(shù)的原理在于當(dāng)?shù)卣鸩ㄓ龅铰晫W(xué)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(jìn)入前方介質(zhì)。聲學(xué)阻抗的變化通常發(fā)生在地質(zhì)巖層界面和巖體內(nèi)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(zhì)的性質(zhì)（軟弱帶、破碎帶、斷層、含水帶等），位置及規(guī)模。 （二）

14、地質(zhì)超前預(yù)報的方法 4、物理探測法 7）TRT法 震源實(shí)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(zhì)超前預(yù)報的方法 4、物理探測法 7）TRT法 俯視圖 側(cè)視圖 立體圖 （二）地質(zhì)超前預(yù)報的方法 5、特殊災(zāi)害地質(zhì)的預(yù)測方法 特殊災(zāi)害地質(zhì)的預(yù)報方法采用專門儀器進(jìn)行。 例如，當(dāng)確定隧道接近或通過煤系地層、儲氣構(gòu)造時，可采用沼氣氧氣兩用報警儀，在隧道內(nèi)進(jìn)行長期跟蹤量測，根據(jù)數(shù)據(jù)的積累統(tǒng)計分析，對開挖面前方的有害氣體進(jìn)行預(yù)測，為隧道安全施工提供依據(jù)。 （三）地質(zhì)超前預(yù)報

15、方法的應(yīng)用原則 采用傳統(tǒng)的地質(zhì)分析方法，輔以必要的物探技術(shù)等手段，對隧道圍巖的穩(wěn)定性、水文地質(zhì)情況進(jìn)行宏觀的地質(zhì)預(yù)報。 1、地區(qū)地質(zhì)分析與宏觀地質(zhì)預(yù)報（三）地質(zhì)超前預(yù)報方法的應(yīng)用原則 在傳統(tǒng)地質(zhì)分析方法的基礎(chǔ)上，結(jié)合施工方法、施工工藝、工期等要求，以先進(jìn)的物探技術(shù)為主要探測手段，并輔以必要的超前平行導(dǎo)坑預(yù)報法、超前水平鉆孔法，對開挖面前方不良地質(zhì)體的情況及有可能產(chǎn)生的災(zāi)害地質(zhì)進(jìn)行預(yù)報，提出施工對策。 2、不良地質(zhì)與災(zāi)害地質(zhì)超前預(yù)報（三）地質(zhì)超前預(yù)報方法的應(yīng)用原則 在傳統(tǒng)地質(zhì)分析方法的基礎(chǔ)上，結(jié)合施工方法、施工工藝、工期要求，以超前平行導(dǎo)坑預(yù)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(zhì)災(zāi)害建立臨警預(yù)報系統(tǒng)，并評判其危害程度，提出施工預(yù)案對策。3、重大施工地質(zhì)災(zāi)害臨警預(yù)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(jīng)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(yàn)設(shè)計、施工是否合理和圍巖、結(jié)構(gòu)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(dǎo)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(hù)變形和應(yīng)力，判定圍巖、支護(hù)穩(wěn)定性；驗(yàn)證支護(hù)結(jié)構(gòu)效果，確認(rèn)或調(diào)整支護(hù)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(jù)，為

17、信息化設(shè)計與施工提供依據(jù)。（一）概述2、監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計原則 施工監(jiān)測是一項(xiàng)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(diǎn)的布置直接相關(guān)。因此，施工前必須做好監(jiān)控量測設(shè)計，并在實(shí)施過程中不斷完善。 監(jiān)控量測的設(shè)計必須堅(jiān)持可靠性、多層次監(jiān)測、方便實(shí)用和經(jīng)濟(jì)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(yīng)在監(jiān)測期間保護(hù)好測點(diǎn)。（一）概述2、監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)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(xiàng)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(shí)現(xiàn)信息自動化的儀器為主，輔以機(jī)測儀器。分別在地表及鄰近建筑物與地下管線上布點(diǎn)，以

18、形成具有一定測點(diǎn)覆蓋率的監(jiān)測網(wǎng)。 3）方便實(shí)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(yīng)盡量做到方便實(shí)用。 4）經(jīng)濟(jì)合理系統(tǒng)設(shè)計時考慮實(shí)用的儀器，不必過分追求儀器的先進(jìn)性，以降低費(fèi)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(jù)庫模塊預(yù)測反饋模塊施工管理模塊二襯施作時間是否合適？支護(hù)模式是否合適？與設(shè)計是否符合？位移是否超限？變更設(shè)計結(jié)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(shè)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(jìn)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(jìn)行動態(tài)監(jiān)測，并以此指導(dǎo)隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計與施工，考慮到隧道掘進(jìn)時的空間效應(yīng)和時間效應(yīng)對圍巖應(yīng)力與變形的影響。它集中體現(xiàn)在支護(hù)結(jié)構(gòu)種類、支護(hù)結(jié)構(gòu)的構(gòu)筑時機(jī)、巖體壓力、圍巖變形四者的關(guān)系上，貫穿在不斷變更的設(shè)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(jù)以判定隧道圍巖支護(hù)體系的穩(wěn)定性，以及所定支護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)和施工方法的合理性。 現(xiàn)場監(jiān)控量測根據(jù)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(shí)際工作中，常將量測項(xiàng)目分為必測項(xiàng)目（A類）和選測項(xiàng)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(xiàng)目是在施工過程中必須進(jìn)行

20、的常規(guī)量測項(xiàng)目，是為了在設(shè)計、施工中確保圍巖穩(wěn)定、判斷支護(hù)結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)，指導(dǎo)設(shè)計施工的經(jīng)常性量測。 這類量測方法簡單、費(fèi)用少、可靠性高，但對監(jiān)視圍巖穩(wěn)定、指導(dǎo)設(shè)計施工卻有巨大的作用。 必測項(xiàng)目是新奧法的重點(diǎn)，主要包括：隧道內(nèi)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(xiàng)目（A類量測） 在地下工程中，開挖前的地質(zhì)勘探工作很難提供非常準(zhǔn)確的地質(zhì)資料，所以，在隧道施工過程中對前進(jìn)的開挖工作面附近圍巖的巖石性質(zhì)、狀態(tài)應(yīng)進(jìn)行目測，對開挖后圍巖動態(tài)進(jìn)行目測，對支護(hù)后圍巖支護(hù)結(jié)構(gòu)動態(tài)進(jìn)行目測，在新奧法量測項(xiàng)目中占有很重要的地位。 A、預(yù)測開挖面前方的地質(zhì)條件； B、為判斷圍巖、隧道的穩(wěn)

21、定性提供地質(zhì)依據(jù)； C、根據(jù)噴層表面狀態(tài)及錨桿的工作狀態(tài)，分析支護(hù)結(jié)構(gòu)的可靠程度。（二）監(jiān)控量測2、必測項(xiàng)目（A類量測）隧道內(nèi)目測觀察 （二）監(jiān)控量測2、必測項(xiàng)目（A類量測）隧道內(nèi)目測觀察 （二）監(jiān)控量測2、必測項(xiàng)目（A類量測）隧道內(nèi)目測觀察 （二）監(jiān)控量測2、必測項(xiàng)目（A類量測）隧道內(nèi)目測觀察 （二）監(jiān)控量測2、必測項(xiàng)目（A類量測）隧道內(nèi)目測觀察 （二）監(jiān)控量測2、必測項(xiàng)目（A類量測）隧道內(nèi)目測觀察 隧道新奧法施工，比較強(qiáng)調(diào)研究圍巖變形，因?yàn)閹r體變形是其應(yīng)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(jìn)行圍巖穩(wěn)定性評價和支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計外，

22、由于它本身包含了巖性和巖體應(yīng)力等信息，所以也是對隧道圍巖進(jìn)行分級的重要依據(jù)。 周邊位移是隧道圍巖應(yīng)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(jù)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(hù)時機(jī)； C、指導(dǎo)現(xiàn)場設(shè)計與施工。（二）監(jiān)控量測2、必測項(xiàng)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(diǎn)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(jìn)行拉力粗調(diào)。彈簧控制拉力使鋼尺張緊，百分表進(jìn)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(xiàng)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(xiàng)目（A類量測）隧道凈空收斂量測（二）監(jiān)控量測2、必測項(xiàng)目（A類量測）隧道凈空收斂量測（二）監(jiān)控量測2、必測項(xiàng)目（A類量測）隧道凈空收斂量測臺階法施工測點(diǎn)及測線布置圖 側(cè)壁導(dǎo)坑測點(diǎn)及測線布置圖 （二）監(jiān)控量測2、必測項(xiàng)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(xiàng)目（A類量測）隧道凈空收斂量測 隧道拱頂內(nèi)壁的絕對下沉量稱為拱頂下沉值，單位時間內(nèi)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(jié)程度低的地層，水平成層的場合，這項(xiàng)量測比收斂量

24、測更為重要，其量測數(shù)據(jù)是判斷支護(hù)效果、指導(dǎo)施工工序、保證施工質(zhì)量和安全的最基本的資料。（二）監(jiān)控量測2、必測項(xiàng)目（A類量測）拱頂下沉量測 在量測斷面的拱頂埋設(shè)測點(diǎn)，將鋼尺或收斂計倒掛在拱頂測點(diǎn)作為標(biāo)尺，后視點(diǎn)可設(shè)在穩(wěn)定襯砌上，用精密水準(zhǔn)儀進(jìn)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(jù)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(fù)，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(xiàng)目（A類量測）拱頂下沉量測（二）監(jiān)控量測2、必測項(xiàng)目（A類量測）拱頂下沉量測臺階法拱頂下沉 側(cè)壁導(dǎo)坑法拱頂下沉 （二）監(jiān)控量測2、必測項(xiàng)目（A類量測）拱頂下

25、沉量測（二）監(jiān)控量測2、必測項(xiàng)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(xiàng)目（A類量測） 為了避免測點(diǎn)被破壞，將拱頂下沉及水平收斂測點(diǎn)（掛鉤）均埋設(shè)焊在兩榀鋼架間連接筋的中點(diǎn)上（并在附近焊接一根小鋼筋，用于鑿除噴混凝土?xí)r定位），掛鉤不能伸出鋼架內(nèi)側(cè)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(qiáng)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(diǎn)埋設(shè)！（可靠的測點(diǎn)）測點(diǎn)埋設(shè)示意圖 （二）監(jiān)控量測3、選測項(xiàng)目（B類量測） 選測項(xiàng)目是對一些有特殊意義和具有代表性的區(qū)段進(jìn)行的補(bǔ)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(hù)的效果，為未開挖區(qū)段的設(shè)計與施工積累現(xiàn)場資料。這類量測項(xiàng)目測試較為麻煩、量測項(xiàng)目較多、費(fèi)用較高。 因此，在實(shí)際工作中，除了有特殊量測任務(wù)的地段外，一般根據(jù)需要選擇其中一些必要的項(xiàng)目進(jìn)行量測。 選測項(xiàng)目主要包括：地表沉降、錨桿軸力量測、鋼支撐應(yīng)力量測、圍巖內(nèi)部位移、壓力量測、混凝土應(yīng)力量測、鋼筋應(yīng)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(dāng)?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(nèi)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(jìn)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(xiàng)目（B類量測）（二）監(jiān)控量測3、選測項(xiàng)目（B類量測） B、量測內(nèi)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(biāo)志。用水準(zhǔn)儀在地面量測，簡易可行，量測結(jié)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(zhǔn)儀、銦鋼尺（與精密水準(zhǔn)儀配套）等儀器，從基點(diǎn)向測點(diǎn)采用水準(zhǔn)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(jù)相減，得該相應(yīng)時間差內(nèi)的地表沉降值。地表沉降量測 （二）監(jiān)控量測3、選測項(xiàng)目（B類量測）地表沉降量

28、測 （二）監(jiān)控量測3、選測項(xiàng)目（B類量測）地表沉降量測 （二）監(jiān)控量測3、選測項(xiàng)目（B類量測）地表沉降量測 （二）監(jiān)控量測3、選測項(xiàng)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(diǎn)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(xiàng)目（B類量測）錨桿軸力量測 了解錨桿受力狀態(tài)及軸向力的大小：隧道開挖后隨著圍巖發(fā)生變形而產(chǎn)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(fù)荷狀態(tài)，為確定合理的錨桿參數(shù)提供依據(jù)； 評價錨桿的支護(hù)效果：錨桿軸向力是檢驗(yàn)錨桿支護(hù)效果與錨桿強(qiáng)度的依據(jù)，根據(jù)錨

29、桿極限抗拉強(qiáng)度與錨桿應(yīng)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(dāng)錨桿中某段最小的K值稍大于1時，即認(rèn)為合理。（二）監(jiān)控量測3、選測項(xiàng)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(yīng)力計，其主要組成示意如下圖所示。（二）監(jiān)控量測3、選測項(xiàng)目（B類量測）錨桿軸力量測（二）監(jiān)控量測3、選測項(xiàng)目（B類量測）錨桿軸力量測（二）監(jiān)控量測3、選測項(xiàng)目（B類量測）錨桿軸力量測（二）監(jiān)控量測3、選測項(xiàng)目（B類量測）錨桿軸力量測（二）監(jiān)控量測3、選測項(xiàng)目（B類量測）鋼架荷載量測 A、鋼架的設(shè)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(dāng)早期圍巖壓力增長快，

30、需要提高初期支護(hù)的強(qiáng)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(qiáng)支護(hù)抗力時，一般多采用鋼架噴射混凝土作為初期支護(hù)。 另外，當(dāng)隧道施工需要施作超前支護(hù)時，需設(shè)置鋼架作為超前錨桿或超前小鋼管的支承構(gòu)件。（二）監(jiān)控量測3、選測項(xiàng)目（B類量測）鋼架荷載量測 A、鋼架的設(shè)置 （二）監(jiān)控量測3、選測項(xiàng)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(shè)計提供依據(jù)； 根據(jù)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(hù)效果。（二）監(jiān)控量測3、選測項(xiàng)目（B類量測）鋼架荷載量測 鋼架內(nèi)力量測采用的主要儀器是鋼

31、弦式鋼結(jié)構(gòu)表面應(yīng)變計，其主要組成示意如圖所示。（二）監(jiān)控量測3、選測項(xiàng)目（B類量測）鋼架荷載量測（二）監(jiān)控量測3、選測項(xiàng)目（B類量測）鋼架荷載量測1、鋼架表面應(yīng)變計應(yīng)在鋼架內(nèi)外側(cè)翼緣上對稱安置；2、安裝應(yīng)變計時，先將底座與鋼架焊接，焊接時應(yīng)注意采用點(diǎn)焊，焊接兩個圓形底座的三個點(diǎn)，切勿焊接中間連桿；焊接完畢應(yīng)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(jié)，最后擰緊螺絲。（二）監(jiān)控量測3、選測項(xiàng)目（B類量測）鋼架荷載量測初支鋼拱架應(yīng)變時間曲線 初期支護(hù)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(xiàng)目（B類量測）圍巖內(nèi)變形量測 為了探明支護(hù)系統(tǒng)上承受的荷載，進(jìn)一步研究支護(hù)與圍巖相互之間作用的關(guān)系，不僅需要量測支護(hù)空間產(chǎn)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(jìn)行監(jiān)測。 A、監(jiān)測目的 ： 確定圍巖位移隨深度變化的關(guān)系； 找出圍巖內(nèi)的移動范圍，深入研究支護(hù)與圍巖相互作用的關(guān)系； 判斷開挖后圍巖的松動區(qū)、強(qiáng)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(xiàng)目（B類量測）圍巖內(nèi)變形量測 B、監(jiān)測儀器 ： 常采用單點(diǎn)位移計、多點(diǎn)位移計。 單點(diǎn)位移計實(shí)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(gòu)造和安設(shè)方法見圖所示。 （二）監(jiān)控量測3、選測項(xiàng)目（B類量測）圍巖內(nèi)變形量測 B、監(jiān)測儀器 ： 多點(diǎn)位移計按位移量測儀器的不同有機(jī)械式和電測式兩類。 機(jī)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(diǎn)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(xiàng)目（B類量測）圍巖內(nèi)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(diǎn)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(xiàng)目（B類量測）圍巖內(nèi)變形量測 B、監(jiān)測儀器

34、：（二）監(jiān)控量測3、選測項(xiàng)目（B類量測）圍巖內(nèi)變形量測（二）監(jiān)控量測3、選測項(xiàng)目（B類量測）圍巖內(nèi)變形量測（二）監(jiān)控量測3、選測項(xiàng)目（B類量測）壓力量測 壓力量測包括地下洞室內(nèi)部和支襯結(jié)構(gòu)內(nèi)部的壓力、圍巖和支襯結(jié)構(gòu)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(xiàng)目（B類量測）壓力量測（二）監(jiān)控量測3、選測項(xiàng)目（B類量測）壓力量測（二）監(jiān)控量測3、選測項(xiàng)目（B類量測）壓力量測安裝注意點(diǎn)： 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(yán)禁焊接，因?yàn)楹附痈邷貙?yán)重影響測試結(jié)果，可選用綁扎或置于鋼筋背后。（二）監(jiān)控量測3、選測項(xiàng)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(xiàng)目（B類量測）混凝土應(yīng)力量測 對混凝土應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)行檢測，可以獲取準(zhǔn)確的混凝土應(yīng)力狀態(tài)資料，及時對隧道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性進(jìn)行判斷，保證隧道施工和地表結(jié)構(gòu)物的安全。 混凝土應(yīng)力量測通常采用埋入式混凝土應(yīng)變計或表面式混凝土應(yīng)變計。 （二）監(jiān)控量測3、選測項(xiàng)目（B類量測）