《巖土工程課程設(shè)計(jì)》word版

1、安徽建筑工業(yè)學(xué)院 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)課程名稱：巖土工程學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 班 級(jí)： 10勘察2班 指導(dǎo)教師： 院 長(zhǎng)： 一、工程概況本工程為市府廣場(chǎng)公交換乘中心改造工程的一部分，由現(xiàn)商城負(fù)一層消防通道下穿市府廣場(chǎng)停車場(chǎng)負(fù)二層原設(shè)計(jì)地道總長(zhǎng)59.5m，其中明挖框架段17.5m，穿越城市主干道至地下停車場(chǎng)段為隧道工程，長(zhǎng)42m。樁號(hào)1+30.8271+72.827，長(zhǎng)42m；采用“新奧法”原理進(jìn)行設(shè)計(jì)，暗挖法施工。地下通道為圓形拱襯砌，擋墻式洞口，洞內(nèi)路面采用混凝土路面，通道凈寬6m，凈高2.5m，其中開(kāi)挖高度8.48m，開(kāi)挖寬度5.6m。結(jié)構(gòu)覆土厚度約為3m。隧道穿越地層為雜填土（Qm1）和淤泥質(zhì)

2、雜填土（Q4a1），其中淤黏土為天然含水量大于液限含水量，天然孔隙比大于或等于1.5的粘性土，屬于靜水或緩慢的流水環(huán)境中沉積，經(jīng)生物化學(xué)作用形成的一種特殊性土。通道所處位置及斷面設(shè)計(jì)如圖1和圖2所示。 圖1 地下通道平面圖 圖2 地下通道斷面設(shè)計(jì)圖二、監(jiān)控量測(cè)的目的及意義隧道現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)是指在隧道施工過(guò)程中，對(duì)圍巖和支護(hù)、襯砌受力狀態(tài)的量測(cè)?，F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)是監(jiān)視圍巖穩(wěn)定，判斷支護(hù)、襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否合理，施工方法是否正確的一種手段；也是保證新奧法安全施工、提高經(jīng)濟(jì)效益的重要條件；為施工中可能有的工程變更提供科學(xué)依據(jù)；它貫穿隧道施工的全過(guò)程。為此公路隧道施工技術(shù)規(guī)范（JTJ 042-94）中第條作出

3、下列規(guī)定：采用復(fù)合式襯砌的隧道，必須將現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)項(xiàng)目列入施工組織設(shè)計(jì)，制定監(jiān)控量測(cè)計(jì)劃，并在施工中認(rèn)真實(shí)施。 監(jiān)控量測(cè)工作必須緊接開(kāi)挖、支護(hù)作業(yè)，按這種要求進(jìn)行布點(diǎn)和檢測(cè)，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況及時(shí)進(jìn)行調(diào)整或增加量測(cè)的項(xiàng)目和內(nèi)容。量測(cè)數(shù)據(jù)應(yīng)及時(shí)分析處理，并將結(jié)構(gòu)反饋到施工過(guò)程中。結(jié)合本管段隧道的施工特點(diǎn)及設(shè)計(jì)要求，特制定隧道施工監(jiān)控量測(cè)作業(yè)指導(dǎo)書(shū)，以指導(dǎo)隧道施工。1、量測(cè)的目的為: 掌握圍巖動(dòng)態(tài)和支護(hù)結(jié) 構(gòu)的工作狀態(tài),利用量測(cè)結(jié)果修改設(shè)計(jì),指導(dǎo)施工. 預(yù)見(jiàn)事故和險(xiǎn)情,以便及時(shí)采取措施,防患于未然.積累資料,為以后的新奧法設(shè)計(jì)提供類比依據(jù). 為確定隧道安全提供可靠的信息. 量測(cè)數(shù)據(jù)經(jīng)分析處理與必要的計(jì)

4、算和判斷后,進(jìn)行預(yù)測(cè)和反饋,以保證施工安全和隧道穩(wěn)定.2、量測(cè)的意義（1）在施工過(guò)程中對(duì)前進(jìn)的開(kāi)挖工作面附近圍巖的巖石性質(zhì)、狀態(tài)進(jìn)行目測(cè)，掌握圍巖動(dòng)態(tài)，以及圍巖的施工力學(xué)性能，了解支護(hù)結(jié)構(gòu)在不同工況時(shí)的受力狀態(tài)和應(yīng)力分布，及時(shí)改進(jìn)支護(hù)，對(duì)圍巖穩(wěn)定性、安全性作出評(píng)價(jià)來(lái)指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工。（2）通過(guò)施工和環(huán)境監(jiān)測(cè)進(jìn)行信息反饋及預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，優(yōu)化施工組織設(shè)計(jì)，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工，確保隧道施工的安全與質(zhì)量和工程項(xiàng)目的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。（3）驗(yàn)證支護(hù)結(jié)構(gòu)型式、支護(hù)參數(shù)的合理性，對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)、施工方法的合理性及其安全性作出評(píng)價(jià)及建議，為確定二次支護(hù)時(shí)間提供依據(jù)。（4）積累量測(cè)數(shù)據(jù)，為信息化設(shè)計(jì)與施工提供依據(jù)，為修改變更

5、設(shè)計(jì)、調(diào)整施工方法提供科學(xué)依據(jù)。三、監(jiān)控量測(cè)工作的原則和要求監(jiān)控測(cè)量工作必須緊接開(kāi)挖、支護(hù)作業(yè)，應(yīng)按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行布點(diǎn)和監(jiān)測(cè)，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工情況及時(shí)調(diào)整量測(cè)項(xiàng)目和內(nèi)容。量測(cè)數(shù)據(jù)應(yīng)及時(shí)分析處理，并將結(jié)果反饋到施工過(guò)程中。 監(jiān)控量測(cè)應(yīng)作為施工組織設(shè)計(jì)一個(gè)重要組成部分，應(yīng)納入施工工序，并貫穿施工的全過(guò)程，為施工管理及時(shí)提供信息 。開(kāi)工前應(yīng)根據(jù)隧道規(guī)模、地形、地質(zhì)條件、施工方法、支護(hù)類型和參數(shù)、工期安排以及所確定的量測(cè)目的等編制量測(cè)計(jì)劃。編制內(nèi)容應(yīng)包括：量測(cè)項(xiàng)目、量測(cè)儀器選擇、測(cè)點(diǎn)布置、量測(cè)頻率、數(shù)據(jù)處理、反饋方法及組織機(jī)構(gòu)、管理體系等?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)成立專門監(jiān)控量測(cè)小組，負(fù)責(zé)測(cè)點(diǎn)埋設(shè)、日常監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)處理和儀器

6、維修保養(yǎng)工作，并及時(shí)將量測(cè)信息反饋于設(shè)計(jì)和施工。四、監(jiān)控量測(cè)的內(nèi)容及控制基準(zhǔn)1、監(jiān)控量測(cè)手段 本標(biāo)段主要采用精密水準(zhǔn)儀、收斂?jī)x、全站儀等先進(jìn)測(cè)量設(shè)備對(duì)隧道地表沉降、拱頂下沉、圍巖收斂、斷面變化等監(jiān)控項(xiàng)目進(jìn)行量測(cè)。2、主要設(shè)備監(jiān)控量測(cè)設(shè)備配置表序號(hào)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目監(jiān)測(cè)儀器1地表沉降（陸域）及仰拱隆起WILD-N3精密水準(zhǔn)儀、銦鋼尺等2隧道拱頂下沉全站儀3隧道凈空收斂全站儀4錨桿抗拔力錨桿拉拔計(jì)5鋼架內(nèi)力VW-1型頻率接收儀，鋼筋應(yīng)力計(jì)、應(yīng)變計(jì)、壓力盒等6二襯鋼筋應(yīng)力7圍巖與接觸壓力8地質(zhì)和支護(hù)狀況觀察地質(zhì)羅盤儀及規(guī)尺等9數(shù)據(jù)處理電腦2臺(tái)3、監(jiān)控流程監(jiān)控流程見(jiàn)監(jiān)控量測(cè)流程框圖監(jiān)控量測(cè)流程框圖4、監(jiān)控量測(cè)程

7、序和項(xiàng)目監(jiān)控量測(cè)必測(cè)項(xiàng)目表序號(hào)項(xiàng)目名稱方法、要求及工具測(cè)試時(shí)間115天16天1個(gè)月13個(gè)月3個(gè)月以上1地質(zhì)和支護(hù)狀態(tài)觀察巖性、結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀及支護(hù)裂縫觀察描述，地質(zhì)羅盤每次機(jī)械或人工開(kāi)挖及初期支護(hù)后2洞內(nèi)周邊水平收斂位移量測(cè)采用隧道周邊位移計(jì)量測(cè)。開(kāi)挖后安設(shè)收斂桿件，收斂桿件埋入土地深度不小于40cm12次每天1次每2天12次每周13次每月3拱頂下沉及底部上鼓、仰拱填充面高程測(cè)量各測(cè)點(diǎn)設(shè)固定樁、在開(kāi)挖或第一次噴砼完成后迅速完成，采用水準(zhǔn)儀、水準(zhǔn)尺超平測(cè)量。應(yīng)和地面相應(yīng)位置點(diǎn)同時(shí)進(jìn)行。填充面固定樁在填充砼完成后設(shè)置12次每天1次每2天12次每周13次每月4洞口及淺埋段、洞頂?shù)乇沓料轀y(cè)量采用精密水準(zhǔn)儀

8、、砼樁及水準(zhǔn)基點(diǎn)要求按“鐵路測(cè)量技術(shù)規(guī)范”。樁底應(yīng)埋設(shè)于凍結(jié)線以下3050cm。沉陷超平按以下幾個(gè)階段進(jìn)行：（1）進(jìn)洞前應(yīng)將所有縱、橫斷面方向樁全部超平一次。（2）開(kāi)挖至量測(cè)斷面前20m、10m、5m、時(shí)（3）、開(kāi)挖至量測(cè)斷面時(shí)（4）開(kāi)挖超過(guò)量測(cè)斷面5m、10m、20m時(shí)（5）至襯砌前，每天測(cè)量一次。當(dāng)出現(xiàn)沉陷值突然變大時(shí)，增加測(cè)量次數(shù)，進(jìn)行監(jiān)視。（6）襯砌后，應(yīng)根據(jù)沉陷情況繼續(xù)量測(cè)一段時(shí)間一次每天監(jiān)控量測(cè)選測(cè)項(xiàng)目表項(xiàng)目名稱方法及工具測(cè)點(diǎn)布置檢測(cè)目的檢測(cè)頻率支護(hù)、襯砌內(nèi)應(yīng)力、表面應(yīng)力及裂隙量測(cè)混凝土內(nèi)應(yīng)變計(jì)、應(yīng)力計(jì)、壓力計(jì)每代表性地段量測(cè)，每斷面宜為9個(gè)測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)成承受荷載、了解結(jié)構(gòu)受力情況

9、，判斷結(jié)構(gòu)的安全（1）開(kāi)挖面距監(jiān)測(cè)斷面前后12時(shí)，12次/d（2）開(kāi)挖面距監(jiān)測(cè)斷面前后30時(shí)，1次/周圍巖內(nèi)部位移（洞內(nèi)設(shè)點(diǎn)）洞內(nèi)鉆孔安設(shè)單點(diǎn)、多點(diǎn)式位移計(jì)每1050m一個(gè)斷面，每斷面5個(gè)測(cè)點(diǎn)了解施工過(guò)程中地層不同深度的變形情況，研究施工引起的地層位移規(guī)律鋼支撐內(nèi)力及外力支柱壓力計(jì)或其他測(cè)力計(jì)每1050m鋼拱支撐一對(duì)測(cè)力計(jì)及時(shí)掌握地下工程施工過(guò)程中，鋼支撐的內(nèi)力（彎矩、軸力）二次襯砌壓應(yīng)力量測(cè)壓力盒每一圍巖段選一組每組25個(gè)點(diǎn)每斷面711個(gè)測(cè)點(diǎn)了解施工過(guò)程中初期支護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分布情況鋼支撐內(nèi)力及外力支柱壓力計(jì)或其他測(cè)力計(jì)每1050m鋼拱支撐一對(duì)測(cè)力計(jì)4、監(jiān)控量測(cè)點(diǎn)布置及方法 淺埋隧道地表沉降觀

10、測(cè)點(diǎn)應(yīng)在隧道開(kāi)挖前布設(shè)。地表沉降測(cè)點(diǎn)和隧道內(nèi)測(cè)點(diǎn)應(yīng)布置在同一斷面里程。沉降測(cè)點(diǎn)在隧道兩側(cè)量測(cè)范圍不應(yīng)小于H0+B， 其測(cè)點(diǎn)布置如下示意圖量測(cè)范圍H025mB基準(zhǔn)點(diǎn)45 地表沉降測(cè)點(diǎn)縱向間距隧道埋深與開(kāi)挖寬度縱向測(cè)點(diǎn)間距（m）2B Ho2.5B2050B Ho2B1020HoB510注：Ho為隧道埋深； B為隧道最大開(kāi)挖寬度拱頂下沉測(cè)點(diǎn)和凈空變化（圍巖收斂）測(cè)點(diǎn)應(yīng)布置在同一斷面，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，級(jí)圍巖每5m、級(jí)圍巖每10m、級(jí)圍巖每30m、級(jí)圍巖每50m布設(shè)一個(gè)斷面，第一個(gè)監(jiān)測(cè)斷面布置在明暗洞交界里程往洞內(nèi)方向2m處，拱頂下沉測(cè)點(diǎn)原則上布置在拱頂軸線附近。隧底隆起觀測(cè)點(diǎn)布設(shè)在仰拱中心，與拱頂下沉觀

11、測(cè)點(diǎn)在同一量測(cè)斷面上。拱頂下沉及凈空變化量測(cè)點(diǎn)布置見(jiàn)下圖。五、數(shù)據(jù)處理、分析及應(yīng)用(1).繪制位移時(shí)間關(guān)系曲線，根據(jù)曲線形態(tài)判斷圍巖的穩(wěn)定情況。當(dāng)位移時(shí)間關(guān)系曲線趨于平緩時(shí)(如圖A)，變形速率不斷下降，表明圍巖趨于穩(wěn)定，支護(hù)是安全的，應(yīng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理或回歸分析，推算最終位移掌握位移變化規(guī)律。當(dāng)位移曲線出現(xiàn)反彎點(diǎn)時(shí)(如圖B)，則表明圍巖和支護(hù)已呈不穩(wěn)定狀態(tài)，此時(shí)應(yīng)密切監(jiān)視圍巖動(dòng)態(tài)，并加強(qiáng)支護(hù)，必要時(shí)暫停開(kāi)挖。(2)回歸分析由于量測(cè)的偶然誤差所造成的離散性，繪制的散點(diǎn)圖是上下波動(dòng)和不規(guī)則的， 因此必須對(duì)量測(cè)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字處理-回歸分析，采用最小二乘法擬合數(shù)據(jù)獲得合理的典型曲線，并以相應(yīng)的數(shù)字公式

12、進(jìn)行描述。回歸分析是目前時(shí)測(cè)數(shù)據(jù)數(shù)學(xué)處理的主要方法，通過(guò)量測(cè)數(shù)據(jù)回歸分析可以預(yù)測(cè)最終位移值和位移速率。目前常采用以下函數(shù)作為回歸函數(shù)：對(duì)數(shù)函數(shù)：指數(shù)函數(shù)：雙曲函數(shù)：式中： u某一時(shí)刻變形值（mm）； A、B回歸系數(shù)； t量測(cè)時(shí)間； t0測(cè)點(diǎn)初讀數(shù)距開(kāi)挖時(shí)的時(shí)間（d）； T量測(cè)時(shí)距開(kāi)挖時(shí)的時(shí)間（d）。六、監(jiān)控量測(cè)管理基準(zhǔn)圍巖穩(wěn)定性應(yīng)根據(jù)量測(cè)結(jié)果按下列指標(biāo)進(jìn)行綜合判別： 1）最大位移； 2）位移變化速率； 3）位移速率變化趨勢(shì) （加速度）； 4）初期支護(hù)所受的應(yīng)力、應(yīng)變、壓力 。監(jiān)測(cè)項(xiàng)目控制范圍控制標(biāo)準(zhǔn)地表下沉I、II類圍巖3OmmIII、IV類圍巖20mm拱頂下沉及凈空收斂I類圍巖50mmII類

13、圍巖30mmIII、IV類圍巖20mm位移速度I、II類圍巖5mm/dayIII、IV類圍巖3mm/day建筑物傾斜全線31、根據(jù)最大位移判斷實(shí)測(cè)最大位移值不應(yīng)大于隧道的極限位移，并按下表位移管理等級(jí)進(jìn)行施工。為了確保圍巖和初期支護(hù)變形不侵入二次襯砌空間，一般情況下，宜將隧道的設(shè)計(jì)預(yù)留變形量作為極限位移，進(jìn)行控制。同時(shí)設(shè)計(jì)預(yù)留變形量應(yīng)根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果不斷修正。管理等級(jí)管 理 位 移施工狀態(tài)U0Un/3可正常施工（Un/3）U0（2Un/3）應(yīng)加強(qiáng)支護(hù)U0（2Un/3）應(yīng)采取特殊措施注：U0-實(shí)測(cè)位移值 Un-最大允許位移值2、根據(jù)位移變化速率判斷 凈空變化速率持續(xù)大于1.0mm/d時(shí)，圍巖處于急劇

14、變形狀態(tài)，應(yīng)加強(qiáng)初期支護(hù)系統(tǒng)；凈空變化速率持續(xù)在0.21.0mm/d時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)觀察，做好加固圍巖的準(zhǔn)備；當(dāng)凈空變化速率小于0.2mm/d時(shí)，圍巖達(dá)到基本穩(wěn)定，在高地應(yīng)力、巖溶地層和擠壓性圍巖等不良地質(zhì)中，應(yīng)根據(jù)具體情況制訂判斷標(biāo)準(zhǔn)，防止結(jié)構(gòu)突然失穩(wěn)或破壞。3、根據(jù)位移速率變化趨勢(shì)來(lái)判斷當(dāng)圍巖位移速率不斷下降時(shí)（du2/d2t0），圍巖趨于穩(wěn)定狀態(tài)；當(dāng)圍巖位移速率保持不變時(shí)（du2/d2t=0），圍巖不穩(wěn)定，應(yīng)加強(qiáng)支護(hù)；當(dāng)圍巖位移速率不斷上升時(shí)（du2/d2t0），圍巖進(jìn)入危險(xiǎn)狀態(tài)，必須立即停止掘進(jìn)，采取措施。 4、根據(jù)初期支護(hù)所受的應(yīng)力、應(yīng)變、壓力來(lái)判別 初期支護(hù)承受的應(yīng)力、應(yīng)變、壓力實(shí)測(cè)值與允許值之比大于或等于0.8時(shí)，圍巖不穩(wěn)定，應(yīng)加強(qiáng)支護(hù)；初期支護(hù)承受的應(yīng)力、應(yīng)變、壓力實(shí)測(cè)值與允許值之比小于0.8時(shí)，圍巖處于穩(wěn)定狀態(tài)。 參考文獻(xiàn)：1地下工程淺埋暗挖通論，王夢(mèng)恕，安徽教育出版社社；2地下工程施工與管理，楊其新主編，西南交通大學(xué)出版社；3地下建筑結(jié)構(gòu)，朱合華主編，中國(guó)建筑工業(yè)出版社；4.巖土工程，湯康民主編，武漢理工大學(xué)出版社；5鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范（TB10003-2001）；6.城市地下工程施工監(jiān)測(cè)與信息反饋技術(shù)，劉招偉主編，科學(xué)出版社類別監(jiān)測(cè)項(xiàng)目監(jiān)測(cè)儀器測(cè)點(diǎn)布置必測(cè)項(xiàng)目開(kāi)挖地層與支護(hù)結(jié)構(gòu)狀態(tài)地質(zhì)素描及拱架支護(hù)狀態(tài)觀察