7-巖體變形測(cè)試幻燈片

巖體變形測(cè)試普遍性：巖體中建造各種工程（邊坡、地下空間和建筑物基礎(chǔ)）都會(huì)改變?cè)瓗r應(yīng)力場(chǎng)，同時(shí)引起巖體變形巖體變形測(cè)量：包括應(yīng)變測(cè)量和位移測(cè)量應(yīng)變測(cè)量：第四章內(nèi)容，比較困難，多在研究中使用位移測(cè)量：本章內(nèi)容，容易，廣泛應(yīng)用位移測(cè)量特點(diǎn)和應(yīng)用方法特點(diǎn)：位移(變形)監(jiān)測(cè)方法簡(jiǎn)單，精度高結(jié)果直觀、綜合反映巖體狀態(tài)在工程中占據(jù)主要位置應(yīng)用安全監(jiān)測(cè)：用于分析變形發(fā)展規(guī)律，掌握圍巖所處的狀態(tài)，預(yù)測(cè)圍巖發(fā)展趨勢(shì)，評(píng)價(jià)巖體穩(wěn)定性（趨于穩(wěn)定還是有失穩(wěn)隱患），對(duì)安全性作出判斷，如有問題，及時(shí)發(fā)現(xiàn)，以避免或減少不安全帶來的損失施工監(jiān)測(cè)，信息化施工：用于指導(dǎo)下一步的施工開挖和支護(hù)等工作、檢驗(yàn)支護(hù)效果設(shè)計(jì)研究：用于位移反分析，驗(yàn)證理論7.1位移測(cè)量分類表面位移測(cè)量(表面收斂、沉降)地面工程：邊坡、大壩變形、基礎(chǔ)沉降、裂紋擴(kuò)展使用儀器：表面位移測(cè)量?jī)x器包括大地測(cè)量光學(xué)儀器和各種位移計(jì)（如經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀、電子測(cè)距儀、激光準(zhǔn)直儀）地下工程：峒室、隧道、巷道等表面(相對(duì)位移測(cè)量)

使用儀器：收斂計(jì)內(nèi)部位移測(cè)量(鉆孔位移法)指巖體內(nèi)部的位移測(cè)量

使用儀器：鉆孔位移計(jì)傾斜測(cè)量—水平傾斜和垂直傾斜測(cè)量鉆孔中測(cè)量斜傾—測(cè)斜儀地表測(cè)量?jī)A斜—傾斜儀7.2收斂位移測(cè)量收斂位移—地下隧洞周邊或結(jié)構(gòu)物內(nèi)部?jī)艨粘叽绲淖兓諗课灰剖桥袛鄧鷰r穩(wěn)定性的比較直觀和明確的指標(biāo)7.2.1收斂測(cè)量?jī)x表

收斂計(jì)(ConvergenceGauge)是最常用的儀器（1）桿式收斂計(jì)（2）帶式收斂計(jì)（3）絲式收斂計(jì)

收斂計(jì)分類

按兩測(cè)點(diǎn)之間的連接方式分（1）帶式收斂計(jì)：如QJ-85型收斂計(jì)，鋼帶長(zhǎng)度有15m和30m。最常用（2）桿式收斂計(jì)：如GY-1型桿式收斂計(jì)，它的精度為0.04mm，量程為25mm，用于小跨度洞室測(cè)量（3）絲式收斂計(jì)：連接收斂計(jì)兩測(cè)點(diǎn)的鋼絲用熱穩(wěn)定很好的銦鋼絲做成，測(cè)量精度較高，但價(jià)格也高，用大跨度洞室測(cè)量按所用位移傳感器分機(jī)械、電阻、電容、電感、振弦收斂計(jì)帶式收斂?jī)x樣本技術(shù)參數(shù)

測(cè)量跨度：15，30m重復(fù)性：±0.127mm尺寸：533×254×127mm7.2.2收斂位移測(cè)量步驟測(cè)點(diǎn)結(jié)構(gòu)通常是向圍巖打直徑40mm，深為250mm的小孔，孔中注入水泥砂漿，然后把球鉸支座插入初讀數(shù)測(cè)點(diǎn)埋設(shè)后，安裝收斂計(jì)，調(diào)整鋼尺拉力，待鋼尺平穩(wěn)后，測(cè)取相對(duì)兩點(diǎn)距離的初讀數(shù)。每條測(cè)線應(yīng)量測(cè)三次，取其平均值中間讀數(shù)每隔一定時(shí)間測(cè)量一次，收斂值是間隔時(shí)間內(nèi)的位移相對(duì)變化量記錄將測(cè)點(diǎn)號(hào)、測(cè)線長(zhǎng)、環(huán)境溫度及操作人員等記錄在表格內(nèi)測(cè)點(diǎn)保護(hù)，防止被損壞測(cè)點(diǎn)布置依據(jù)工程斷面大小，選擇3個(gè)或多個(gè)測(cè)點(diǎn)布置在同一斷面內(nèi)，組成閉合的三角形7.2.3收斂位移計(jì)算和成果整理

位移量計(jì)算問題實(shí)際需要測(cè)點(diǎn)水平（x）和垂直（y）相對(duì)位移收斂測(cè)量得到的是兩固定點(diǎn)聯(lián)線方向上的相對(duì)位移工程計(jì)算方法以單一閉合三角形為例說明計(jì)算方法收斂值測(cè)量和計(jì)算簡(jiǎn)圖收斂位移測(cè)量計(jì)算1工程中一般假設(shè)：(1)圍巖變形均發(fā)生在與巷道軸線相垂直的斷面內(nèi)(2)頂點(diǎn)A只有豎向位移，橫向位移很小，即認(rèn)為ΔAx＝0；(3)側(cè)幫上兩測(cè)點(diǎn)B和C處在同一水平上，兩點(diǎn)的豎向位移分量忽略不計(jì)，即ΔBy＝0，ΔCy＝0。在測(cè)量中需求出的未知量是ΔAY、ΔBx、ΔCx計(jì)算中規(guī)定向巷道內(nèi)位移為正收斂測(cè)量數(shù)據(jù)如下：初始基線長(zhǎng)度：a1、b1、c1任意時(shí)刻的基線長(zhǎng)度為：at、bt、ct收斂位移測(cè)量計(jì)算2A、B、C三點(diǎn)移動(dòng)后所構(gòu)成的三角形仍是閉合時(shí)按假設(shè)：AD垂直BC，且D點(diǎn)為不動(dòng)點(diǎn)．它到各測(cè)點(diǎn)的距離分別為h、xb和xc。根據(jù)勾股定理有同理求出t時(shí)刻的收斂位移測(cè)量成果整理測(cè)量結(jié)果根據(jù)測(cè)量結(jié)果繪成u—t曲線以顯示位移變化規(guī)律作出變化速度和加速度

于是各點(diǎn)位移為7.3鉆孔孔位移測(cè)量鉆孔位移測(cè)量是指沿鉆孔軸線方向測(cè)量巖體內(nèi)部相對(duì)位移的測(cè)量

7.3.1鉆孔測(cè)量?jī)x器鉆孔伸長(zhǎng)計(jì)Boreholeextensometers

鉆孔伸長(zhǎng)計(jì)組成和工作原理測(cè)點(diǎn)錨固裝置使測(cè)桿的一端與圍巖牢固結(jié)合在一起，保證它們具有相同的位移錨固方式有注漿式、漲殼式、油壓式等測(cè)桿(絲)測(cè)桿一端錨在圍巖上，另一端自由，將錨固點(diǎn)的位移傳遞至孔口（參考點(diǎn)）測(cè)讀裝置測(cè)讀裝置的外殼固定在孔口的洞壁上，測(cè)量頭頂在測(cè)桿自由端上機(jī)械式位移計(jì)：如千分表、百分表電測(cè)式位移計(jì)：如電阻式、電感式、振弦式、差動(dòng)變壓器式鉆孔位移計(jì)圖環(huán)式錨頭多點(diǎn)位移計(jì)樣本技術(shù)參數(shù)

標(biāo)準(zhǔn)量程達(dá)300mm最小讀數(shù)0.025mm鉆孔直徑38～76mm最大孔深50m7.3.2鉆孔位移步驟根據(jù)測(cè)試目的要求布置鉆孔一個(gè)測(cè)試斷面內(nèi)孔數(shù)不少于3個(gè)，鉆孔深度2～l0m，每個(gè)孔中測(cè)點(diǎn)不少于3個(gè)鉆孔孔徑大小取決于位移計(jì)結(jié)構(gòu)和測(cè)點(diǎn)數(shù)目，通常為φ40~φ120mm打好的鉆孔要經(jīng)過清洗和檢查，孔深、孔徑要符合要求，并記錄鉆孔巖性的變化安裝位移計(jì)測(cè)量出各個(gè)測(cè)點(diǎn)的實(shí)際位置位移計(jì)全部安裝完畢，測(cè)取初讀數(shù)保護(hù)孔口測(cè)讀裝置測(cè)試鉆孔布置7.3.3鉆孔位移計(jì)算與數(shù)據(jù)整理位移計(jì)算由孔口測(cè)得各測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，是各點(diǎn)與孔口之間的相對(duì)位移孔內(nèi)A點(diǎn)的絕對(duì)位移為uA，巷道表面(孔口)位移uF＞uA孔口上實(shí)際測(cè)得的A點(diǎn)位移(相對(duì)位移)為uxA（讀數(shù)）；即

同樣，孔中B、C、D各點(diǎn)觀測(cè)值為鉆孔測(cè)量數(shù)據(jù)整理當(dāng)鉆孔足夠深，超出應(yīng)力影響范圍以外，認(rèn)為uA＝0時(shí)，則可計(jì)算各測(cè)點(diǎn)的絕對(duì)位移為方便計(jì)，規(guī)定向巷道內(nèi)位移為正，向圍巖方向位移為負(fù)測(cè)試數(shù)據(jù)整理繪出各測(cè)點(diǎn)的u—t曲線計(jì)算時(shí)間變化率7.4位移測(cè)試結(jié)果與應(yīng)用位移測(cè)試成果是圍巖位移的時(shí)空分布結(jié)果成果應(yīng)用理論研究（例如用于位移反分析法）動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)信息化施工中評(píng)價(jià)巖體穩(wěn)定性和支護(hù)效果7.4.1巖體變形特征變形機(jī)理巖體變形包括組成巖體骨格的巖塊變形和結(jié)構(gòu)面的變形兩種一般巖塊變形以彈性變形為主，且占總變形量比例較小結(jié)構(gòu)面的變形占很大比例，構(gòu)成了粘塑性變形的主要部分對(duì)于節(jié)理的蠕變，主要是剪切流變，并且與節(jié)理面的粗糙度有關(guān)根據(jù)大量巖土工程的位移觀測(cè)，位移變形一般具備以下三類

巖體變形類型

(3)巖土在恒定荷載作用下變形隨時(shí)間不斷增加，直至巖石破壞流變曲線可分三個(gè)階段，在流變初始階段，流變速度隨時(shí)間遞減，逐步過渡到穩(wěn)定流變階段；在穩(wěn)定流變階段，流變速率隨時(shí)間不變；當(dāng)流變的總變形量達(dá)到某一數(shù)值后，巖石內(nèi)形成滑動(dòng)面，并且流變速率迅速增加，最后發(fā)展到巖石破壞，如頁巖。(1)荷載施加后，位移很小，隨后變形量不再增加如花崗巖，這類巖體工程中只要保證其強(qiáng)度指標(biāo)滿足要求，不會(huì)造成工程后患(2)巖土受荷載后，開始變形增長(zhǎng)較快，一定時(shí)間后變形趨于穩(wěn)定如砂巖，穩(wěn)定后的變形量可能比初始變形量(即t=0時(shí)瞬時(shí)彈性變形量)增大40%7.4.2位移測(cè)試結(jié)果與應(yīng)用依據(jù)測(cè)試結(jié)果可以給出如下信息得到斷面內(nèi)圍巖位移分布，直觀判斷圍巖狀態(tài)用位移量、位移變化進(jìn)度、位移穩(wěn)定時(shí)間等物理量可判斷圍巖狀態(tài)位移量大小是選擇支護(hù)型式的重要依據(jù)之一位移變化速度反映了圍巖動(dòng)態(tài)變化位移穩(wěn)定時(shí)間則表明圍巖所具有的自穩(wěn)能力在巖石工程設(shè)計(jì)或施工管理應(yīng)用例如：在選擇支架、確定圍巖松動(dòng)范圍、確定二次支護(hù)時(shí)間以及判斷巖穩(wěn)定性等方面應(yīng)用例子1—新奧法原因施工中開挖卸載使圍巖徑向應(yīng)力降至零，伴隨著大量回彈能釋放，巖體質(zhì)點(diǎn)向臨空面方向移動(dòng)若設(shè)置剛性支護(hù)，會(huì)在強(qiáng)大的變形壓力破壞，若設(shè)置臨時(shí)柔性支護(hù)，那么既容許圍巖回彈變形，又維護(hù)圍巖整體性，控制裂隙的擴(kuò)展，防止水的侵入及各種理化作用，所以采用噴射砼層封閉圍巖，并用一定數(shù)量的錨桿維護(hù)圍巖的完整性新奧法由測(cè)量變形量、速率確定開挖工藝參數(shù)、支護(hù)類型、二次支護(hù)時(shí)間（永久支護(hù)時(shí)間）應(yīng)用例子2—位移反分析法基本原理：假設(shè)一系列組合荷載作用在地層—結(jié)構(gòu)模型上，通過有限單元法計(jì)算得到一系列相