地道監(jiān)控量測數(shù)據(jù)與應(yīng)用

隧道監(jiān)控量測數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用摘要：在隧道施工中，監(jiān)控量測是隧道新奧法施工三大要素之一，通過量測及時收集施工中圍巖變形與支護(hù)受力數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)整理分析及時反饋指導(dǎo)施工。隧道施工監(jiān)控量測因用途的不同有各種選項，拱頂沉降和周邊位移是最常用的二項，本文以某隧道量測結(jié)果為例，主要講述拱頂沉降和周邊位移量測數(shù)據(jù)通過回歸分析建立數(shù)學(xué)模型,從而評價和預(yù)測圍巖的穩(wěn)定情況。關(guān)鍵詞：監(jiān)控量測沉降周邊位移收斂回歸分析函數(shù)1概述1.1我國公路隧道設(shè)計越來越多的采用了復(fù)合式襯砌形式，即由初期支護(hù)和模筑砼兩部分組成。設(shè)計的初期支護(hù)形式是否可以滿足圍巖的變形壓力，模筑砼最佳澆注時間都是要通過監(jiān)控量測來確定。1.2隧道開挖后，對已開挖裸露的圍巖及時進(jìn)行初期支護(hù)，對初期支護(hù)的受力進(jìn)行監(jiān)控量測。通過觀測拱頂沉降與周邊位移變化情況，掌握圍巖和支護(hù)的變化信息并對量測數(shù)據(jù)運(yùn)用概率論與數(shù)理統(tǒng)計學(xué)原理，通過數(shù)學(xué)公式計算進(jìn)行分析評估，并預(yù)測出圍巖以后的發(fā)展趨勢，以達(dá)到以下目的：1.2.1了解隧道圍巖、支護(hù)變形情況，以便及時調(diào)整支護(hù)形式，保證開挖坑道的穩(wěn)定。1.2.2依據(jù)量測數(shù)據(jù)的分析資料采取相應(yīng)的支護(hù)措施和應(yīng)急措施，保證施工安全。1.2.3為二次襯砌施工提供依據(jù)。2監(jiān)控量測方法2.1人員及設(shè)備組織2.1.1成立監(jiān)控量測小組，小組成員為3～5名，設(shè)一名組長。編制量測方案，根據(jù)現(xiàn)場情況，和施工工序，合理安排，盡量減小現(xiàn)場監(jiān)控量測與隧道施工的相互干擾。2.1.2周邊位移采用收斂儀，根據(jù)開挖斷面合理選擇收斂儀型號。拱頂沉降多采用精密水準(zhǔn)儀和銦鋼尺進(jìn)行量測。一般應(yīng)選用簡單可靠、耐久、成本低、穩(wěn)定性好，便于攜帶量測儀器，且被測的物理概念明確，有足夠大的量程。2.2監(jiān)控量測點(diǎn)布置圖1拱頂沉降與周邊位移觀測布點(diǎn)如圖1，拱頂沉降每個斷面根據(jù)開挖跨度布設(shè)1～3個測點(diǎn)，周邊位移觀測每個斷面根據(jù)開挖方法布設(shè)1～3條水平測線。一般全斷面開挖布設(shè)1條水平測線，臺階法開挖時每臺階設(shè)1條水平測線，特殊地段按規(guī)范要求布設(shè)水平測線。拱頂沉降及周邊位移觀測點(diǎn)應(yīng)布于同一斷面上，為保證初次讀數(shù)的及時性，測點(diǎn)應(yīng)距開挖面2m范圍內(nèi)，根據(jù)圍巖情況5～50米一個斷面。2.3數(shù)據(jù)采集2.3.1量測點(diǎn)的初讀數(shù)最為重要,一般應(yīng)在開挖12h內(nèi)或下次爆破前，噴錨支護(hù)施作2h后即埋設(shè)測點(diǎn)，并進(jìn)行第一次量測數(shù)據(jù)采集。每次測試前檢查儀表設(shè)備是否完好，如發(fā)現(xiàn)故障應(yīng)及時修理或更換；確認(rèn)測點(diǎn)是否松動或人為損壞，只有測點(diǎn)狀態(tài)良好時方可進(jìn)行量測工作。按各項量測操作規(guī)程安裝好儀器儀表，并按相應(yīng)儀器使用方法讀取數(shù)據(jù)。租2.3革.很2嘗嚴(yán)格按遷照隧道圈施工規(guī)畏范，按境時進(jìn)行改監(jiān)控量兵測，并庭用專用槳表格記炭錄量測宜數(shù)據(jù)，潑根據(jù)圍勺巖穩(wěn)定透情況豐，暢1帶～攻1或5摸天逐內(nèi)焰1銜～堆2著次念/肉天齒，霜1提6返天改～析1歌個月捧內(nèi)罰1演次良/稅天捧，墨1魚～炭3濃個月撤內(nèi)贏1體～教2氣次再/蛾周，大錦于三個聚月惠1隸～則3唐次澇/博月。據(jù)3早永數(shù)據(jù)分笑析處理河3.1萌過根據(jù)量餓測數(shù)據(jù)抹繪制位稼移剛與時間偏的關(guān)系燃曲線，談可以較剛直觀的華看出圍奪巖位移電變化的直情況，擾并初步事判定圍鴨巖是否脖趨于穩(wěn)炒定或出禾現(xiàn)異常呼情況。盞建議采燕用伴在嘗Exc騙e瓜l鴉表格中存及時輸棋入量測籌結(jié)果，賺并利用疊其圖表擊功能自面動生成真曲線圖裕，能保斃證量測畫數(shù)據(jù)與寫曲線圖遇同步，消更能及筒時、直近觀的得聽到圍巖暖變化情洞況。臘3.2假警由于量綠測的偶猴然誤差刷所造成壘的離散頸性，因壓此對量者測數(shù)據(jù)輪采用統(tǒng)揮計學(xué)原廣理進(jìn)行基分析，隸并以相塘應(yīng)的數(shù)壯學(xué)公式痕進(jìn)行描刻述，采望用回歸洽分析對販量測數(shù)塔據(jù)進(jìn)行露處理和跟計算，怎得到震、跪兩個變竄量之間胳的函數(shù)舌關(guān)系，躲用這個蜜函數(shù)曲淘線能代網(wǎng)表測試奶點(diǎn)數(shù)據(jù)癢的散點(diǎn)騎分布，煮并能推壁算出因壓變量的和變化速泉率和極瓣限值，積主要采匙用以下蛇指數(shù)、窮對數(shù)和郵雙曲三啟種曲線霜函數(shù)進(jìn)卷行線性排回歸計顧算，三桑種曲線默函數(shù)的溫原形公臉式與換叛算公式桌如下：饞3.2抓.喪1季指數(shù)函榮數(shù)：國郵掌消裹求導(dǎo)：厚將其轉(zhuǎn)勒化為直路線函數(shù)校：手檔飼滑極限公灰式嚴(yán)：積炮3.2拔.甲2修對數(shù)函渣數(shù)：舉秋毫求導(dǎo)：炊將其轉(zhuǎn)懲化為直骨線函數(shù)賊：叫恩室介極限公小式皮：襪寒3.2向.舞3爆雙曲函他數(shù)：鹿健最軟鳳求導(dǎo)：毯將其轉(zhuǎn)文化為直版線函數(shù)鵲：憐財優(yōu)防咐比極限公矛式亦：廚爐其中充：廣A微、旗B蛾著—網(wǎng)遷回歸常侵?jǐn)?shù)粗黑；睡—漆邊位移值癥（啞m款m眉）邀；雞杠—較關(guān)初讀數(shù)錢后的時銅間（天孩）臣3.3責(zé)熱佛線性回榆歸分析乏需要分聚別將三簽種函數(shù)栗獨(dú)立進(jìn)傍行回歸轎計算，發(fā)將其轉(zhuǎn)用化為直佛線函數(shù)普的形式地求竹出恰a腦、階b葉，并通偏過粒a推、界b孩換算出削曲線函針數(shù)常牙數(shù)災(zāi)A唉、敢B釘值，以窩指數(shù)函擱數(shù)為例勢，視蠶為懇Y謎，奸為鉛X屠，按直辰線方程胃進(jìn)行回碎歸計算瞧，得到商直線方沸程常在數(shù)振a誕、務(wù)b筐，并計圓算其相盲關(guān)系慎數(shù)效r劣，指數(shù)旗函數(shù)常倘數(shù)噸、閥，由此競可得到裝指數(shù)函補(bǔ)數(shù)方程威。對三立種曲線焰函數(shù)進(jìn)能行回歸篇分析后夢，根據(jù)都三種曲疾線方程拴的相關(guān)賭系思數(shù)艙r舍，蠻取性r肌最趨近做于散1陶的曲線扛方程代濾表所分抓析測點(diǎn)國數(shù)據(jù)的陶變化情甚況，一沃般情況伶下所選圍擇曲線變函數(shù)的部相關(guān)系治數(shù)豆r想的絕對蒜值應(yīng)大營于閘0.縫9樸。碧其助a恨、霸b車、稼r厲的計算虜公式如籮下：歷3.4斤撿線性回疏歸分析閥數(shù)據(jù)處礎(chǔ)理量大孤，計算讓復(fù)雜，找一般采職用工程屈計算器喪進(jìn)行回嚇歸計算晨，常用惠的工程價計算器劃（如淡：胞CAS科IO4政50獎0赤、匪480沸0難、獎485鹿0闖）都具脈有回歸燈分析的漏功能，嗓可在較恢短時間耳能完成復(fù)量測數(shù)計據(jù)的回齒歸計算勇。懼3.5活憤根據(jù)回羊歸分析竊結(jié)果選搬定代表鐘測點(diǎn)的旬曲線方蹦程耗,朱并可根鍛據(jù)求導(dǎo)駁公式計卡算某一社天的位便移速將率惱,飼也可根錄據(jù)極限蛇公式計新算其總壞位移剩量健,艇通過代匠表測點(diǎn)滲的曲線益函數(shù)方螞程可消俊除偶然違誤差并右推斷出田圍巖的波穩(wěn)定情圓況，或碧估計二垃次襯砌槽施作的核時機(jī)?？s4滋精數(shù)據(jù)分腦析及應(yīng)匙用實(shí)例因4.1裁杯下表為納某公路怖隧智道波Ⅲ諷級圍巖錢全斷面枝開挖時描一個斷槳面拱頂銅沉降和懂周啊邊位移薄的部分耐量測數(shù)化據(jù)：喜時聾間愧t蕉（天）磁0龍1玉2鎮(zhèn)3廁4屢5足6池7續(xù)8瞎9浙周邊位默移環(huán)（析m建m墻）極0奪4.7起6管8.5沫4羅10.程83雪13.握06蜓14.材54旱15.宏48確16.薪42主17.愚24盡17.寨83斗拱頂沉多降嗚（埋m獅m奉）濕0續(xù)7.8慈4亞14.沾13遷18.僻23英21.錦63爬23.緞89評25.雀33議26.褲56沈27.崖61遼28.何36殖時撒間暴t反（天）舟10午11拐12廟13刑14窄15至17宴19押21黎23捆周邊位垂移蚊（摔m乎m非）瓶18.谷31纏18.泡74泡19.執(zhí)12鎖19.創(chuàng)38嘆19.冊59抖19.哨78邪20.紐14務(wù)20.臣48必20.催81稈21.顧13湯拱頂沉許降墳（水m匪m鍋）剪29.辦03惜29.縮54訊29.迅96掠30.弊31放30.謝54午30.祖68隨30.袍89蝕31.礙01互31.君08酷31.隊14匯道南根據(jù)以捎上數(shù)據(jù)堂繪制時查間雅—萬位移曲早線，如繡圖醒2封：（實(shí)況線為周應(yīng)邊位移伶曲線，啞虛線為鐘拱頂沉滴降曲線計）壓容罩惰紙膊撓瞎圖野2饅4.2怪聲周邊位屈移回歸偵計算波將上表爹周邊位舅移數(shù)據(jù)邊分別代鋪如三種壺曲線函雞數(shù)方程平中豬,榮并按既的直線末方程形曲式回歸借分所析席,色得億到秘a農(nóng)、正b杠、蝦r蝴值，辰由略a庸、傲b其得到曲洲線方程踏中率的潔A拌、菊B紅常數(shù)。匪經(jīng)回歸棟計算得煤到以下罩三個方哈程：僚4.2末.胞1揉指數(shù)函融數(shù)雀:承相關(guān)系徑數(shù)裹4.2辛.躲2徹對數(shù)函快數(shù)概:闖淘耍灰相關(guān)系屆數(shù)魂4.2可.鞏3慎雙曲函休數(shù)勝:我鍋俊宅殘衣軋相關(guān)系臘數(shù)覽結(jié)貿(mào)論蝴:如析以上三賠種回歸瞎方程中渣雙曲函榴數(shù)的相紋關(guān)系也數(shù)運(yùn)r神的絕對躍值最趨只近鼻1銜，其回勒歸精度現(xiàn)較高，芝故選用鄭該方程內(nèi)來代表誓此水平趨測線的接收斂情街況。疫4.3揭賀拱頂沉財降回歸毅計算囑將上表重拱頂沉比降數(shù)據(jù)闖分別代筑如三種著曲線函蔽數(shù)方程歡中愿,嬸并按盟的直線駝方程形素式回歸刻分毯析骨,咳得乏到對a憂、蹈b強(qiáng)、怎r父值，伯由最a它、恒b相得到曲肺線方程盆中賠的罪A摸、腎B聞常數(shù)。慶經(jīng)回歸羅計算得新到以下京三個方亡程：沾4.2詢.清1蔬指數(shù)函識數(shù)剛:震相關(guān)系刊數(shù)菌4.2置.隔2況對數(shù)函船數(shù)濁:蜘擊進(jìn)晚相關(guān)系娛數(shù)耀4.2亡.業(yè)3澡雙曲函定數(shù)息:釘牽梁膀掙沙震相關(guān)系銀數(shù)墾結(jié)坊論盆:惹萬以上三棒種回歸臥方程中阿指數(shù)函熟數(shù)的相波關(guān)系軍數(shù)誼r壤的絕對械值最趨袖近脖1騰，其回鐮歸精度周較高，渠故選用洗該方程惕來代表艘此水平板測線的蠅收斂情舅況。燥4.4晶鑰分析及炭應(yīng)用撤4.4盯.音1衛(wèi)周邊位蘆移分析些：根據(jù)中選定的啦雙曲函棕數(shù)方程片對此測綠點(diǎn)進(jìn)行游分析，彈由極限庫公式可筋求得其蟲最終總嫌位移量頌為閥1÷B獅=1÷姐0.0輝379倦=26異.39蝶m貓m菌，小訴于新JTJ趕042怠-0厘4遷《公路塌隧道施聞工技術(shù)搖規(guī)范》桑中藏9.3嶺.塞4之條所允竿許的相蝶對位移確量爸,父當(dāng)開挖查后飼2蝶3雹天后，犯其位移黑量予為墨21.般13m削m犯，為總防位移量工的逐80.利1勿%戲，根據(jù)淋求導(dǎo)公善式求得曲第鑼2走3屑天的位摟移速率己為與0.1織6mm株/覽天，由方此可判身定圍巖償及初期享支護(hù)周稻邊位移拘在開播挖歐2句3奉天后基腫本穩(wěn)定缺，證明見支護(hù)參甘數(shù)合理盡，能保胸證施工萍安全。劉4.4掏.工2山拱頂沉刮降分析館：根據(jù)既選定的偽指數(shù)函部數(shù)方程考對此測起點(diǎn)進(jìn)行扒分析，袍由毀極限公呢式可求戚得其最具終總位枯移量遇為沸33.拐20m廚m狡，小團(tuán)于芽JTJ巖042放-0逼4添《公路獵隧道施滿工技術(shù)哪規(guī)范》娛中瞇9.3她.糟4滴條所允種許的相劈對位移剃量疾,俯當(dāng)開挖暖后壺1情9匹天后，恐其位移丟量傘為彼31.金01m鍛m啄，為總浸位移量謙的彼93.娛4賽%皇，根據(jù)或求導(dǎo)公低式求得興第棉1哀9爽天的位押移速率匆為縣0.1什3mm灑/帥天，由鹿此可判舍定圍巖待及初期功支護(hù)拱向頂沉降全在開污挖四1臉9虛天后基宴本穩(wěn)定贈，證明首支護(hù)參足數(shù)合理監(jiān)，能保賭證施工搜安全。認(rèn)4.4繩.3雷擺由上分嚷析結(jié)果頂可看出樓拱頂沉賀降量約計為周邊遵位移量身的繭1.西5衡倍，拱勸頂沉降匙變化速參度穩(wěn)定損較周邊駕位移快產(chǎn)。根據(jù)鈴有關(guān)資饞料及實(shí)當(dāng)際量測孝結(jié)果顯鐮示，隧課道拱頂醫(yī)沉降量耽一般為嘆周邊位惹移量摔的鉗1手～武2翁倍。綜步上分析邪，可得餃出以下癢結(jié)論：芬此段圍尿巖在開嘆挖巧2哨3賭天后圍走巖周邊謊位移及受拱頂沉座降均已浙穩(wěn)定，支可進(jìn)行殼二次襯澡砌施工邁。駐4.4指.4蟲頌為保證晃二次襯寬砌模板寧臺車的涉安全使溪用，以專及開挖耕、鋪底玉和防水羅層作業(yè)跌等各項歌工序工牧作面的焰要求，忽綜合考懂慮開挖茶掌子面塞距二次春襯砌模諸板臺車暢最小距夾離傍為多120識m譽(yù)，此段韻開挖速淹度為每仁天痕3覽m卡，需李要只4宜0桿天，可碼根據(jù)回少歸曲線總方程計嶺算開挖巨后彎4域0河天時周桐邊位移終量喜為惰23.閣75m混m帥，為總傅位移量勉的球90蘆%反，位移曾速率下為邪0.0產(chǎn)6mm佛/斗天，拱且頂沉降渠量博為斧31.叔96m成m誼，為總暮沉降量犁的剃96.停3撕%碼，沉降樣速率闖為遞0.0劉3m春m兄，可滿伐足踐JTJ刑042虹-0來4柳《公路橋隧道施抖工技術(shù)四規(guī)范》曲中引9.3耗.員5紗條對二側(cè)次襯砌立施作的樓要求。攏4.4隔.5仙棋根據(jù)以鴉上結(jié)果棟，可得蒼到圍巖誰在開扭挖豐2雙3術(shù)天后圍歲巖周邊蘋位移速傻率小洽于址0.2檢mm蒼/記天，位冒移量占正總位移舞量吊的撐80比%和，拱頂廉沉降速慧率小稱于鞋0.1以0mm芳/陷天，沉連降量占遷總沉降機(jī)量駕的僅93.續(xù)8沙%閥，滿足區(qū)二次襯醒砌施作涌的要求淺。二次姿襯砌采斯用周12棒m泉模板臺躲車施工乘，每兩皂天可完禮成一模怠，平均工一天完均成技6獅米，由扮上計算餃開挖允軍許最快吼速度警為偷120趴÷23剝=5.寫2畝m表，但實(shí)笛際每天橋開割挖偵3惡m徒，因此鼻開挖是釣控制施伍工進(jìn)度突的主要哥因素，泡可結(jié)合灰現(xiàn)場實(shí)礙際情況熊，提高落開挖速瞇度，加奔快工程妻進(jìn)度。漏5費(fèi)內(nèi)綜合應(yīng)駝用注5.恭1便在隧道頑施工中扛，不同賺的圍巖鳳采用不倘同的施低工方法顛，如采眉用臺階積法、側(cè)宴壁導(dǎo)坑算法、核飾心土法票等開挖招，量測敢的方法絹和結(jié)果布也也不什同，根情據(jù)歸JTJ認(rèn)042向-0艷4摘《公路襪隧道施凍工技術(shù)兔規(guī)范》膜中，條籍文說乓明閣9.2縫.坐4殊中規(guī)定走了不同轟圍巖及洞施工方?jīng)_法的量氏測要求箱。因此公，可根獅據(jù)施工柏的實(shí)際鉤情況采淺取合理竿的布點(diǎn)滋和量測鼠方法。腸5.血2列不同的詢施工方絕法及工革序可能災(zāi)造成圍高巖變形貌中位移島與時間焦變化并蟻非一條直單一的虧曲線，鍬如恢圖斧3掩所示，積根據(jù)實(shí)胞際量測為結(jié)果總伯結(jié)得到線，臺階抱法開挖不時，下爛斷面開拿挖可能蹲會使已精穩(wěn)定圍拒巖再次鵲出現(xiàn)變腸形，如登圖菊3轟左圖所跌示，已采趨于穩(wěn)多定的圍夏巖再次低出現(xiàn)變宿形速度件增大，止然后逐鬧漸穩(wěn)定圣。仰拱診開挖時杜也可能惡造成圍艦巖位移責(zé)發(fā)生突群變，但話如及時當(dāng)澆筑仰鴨拱砼和碌填充可倚有效控僵制圍巖疫變形，轎砼澆筑朱達(dá)到一嶄定強(qiáng)度今后（一噴般箱2通至瘦3欺天），艷圍巖變檔形便會既迅速穩(wěn)鼓定，因泛此位主移彈-議時間曲蜻線中間蜂突變部飼分接近謠直線變健化（如推圖杰3片右側(cè)）湊。因此名僅靠單洗一的曲級線方程艦對圍巖私位移的鮮描述是轉(zhuǎn)不能準(zhǔn)醫(yī)確反映磚圍巖的菜動態(tài)變習(xí)化的，獻(xiàn)因此需田要以回截歸分析暑方法為鎮(zhèn)基礎(chǔ)，釀加強(qiáng)目暮測圍巖愿及初支襪的穩(wěn)定公情況，葉對圍巖醉變形進(jìn)輪行更全把面的分揚(yáng)析?？烧b根據(jù)實(shí)紙測數(shù)據(jù)屠繪制的尺曲線圖屢將其分貓段進(jìn)行疊回歸分蛾析，不暖同區(qū)間覽用不同醬曲線方梢程描述雖。當(dāng)突俊變處呈抄曲線變滾化時（牧如火圖它3莖左側(cè)）公，可妹將瞇O-晃A球段曲線煉作為第甘一區(qū)間增，特A-月C寸段作為犯第二區(qū)押間分別竟進(jìn)行回駝歸分析統(tǒng)，并計軌算出兩糞段曲線淘回歸方地程的極盡限進(jìn)行臣比較。枕當(dāng)突變侮近似呈驕直線變監(jiān)化時（拾如辮圖稱3悟右側(cè)）機(jī)，可踢將拼B-語C楚段移激至歇A意點(diǎn)按一催條曲線夏進(jìn)行回攜歸分析半，忽略川其直線找變化段潮，回歸榮計算等災(zāi)到的曲賺線方程適計算其羨極限時結(jié)，應(yīng)將倆極限值久加除上蛾△璃。圖3甚5.賤3白分析出臨現(xiàn)每個謀區(qū)間變堵化的影士響因素透，將影曾響因素車分為可址控因素峰和不可釋控因素羞，以用夏于指導(dǎo)奴施工，后消除可第控因素豬影響，累減小不掉可控因詢素的影鬧響。如言調(diào)整施雞工方法冷，減小救對圍巖爆的擾動抗，或加失強(qiáng)支護(hù)般參數(shù)，崖保證施鉗工安全閣。如下賴斷面開腥挖屬不繪可控因改素，但侄可根據(jù)眠控制邊刷墻一次祖開挖的塑長度減鄰少圍巖販的變形葉，使圍序巖變形劣在可控揀范圍內(nèi)僑。仰拱雙開挖對擊圍巖的器影響也新可通過辨施工質(zhì)環(huán)量及工的序的控消制改善揪，根據(jù)朽實(shí)踐證應(yīng)明，初孟期支護(hù)任拱架的象鎖腳錨即桿可有蓮效減小掏仰拱開汁挖對圍確巖變形碧的影響鋼，因此芬在拱架植施工時瞇，應(yīng)嚴(yán)喚格控制宰鎖腳錨痕桿的安葬裝質(zhì)量膜，尤其且是底腳沿的鎖腳邀錨桿，詳可根據(jù)命實(shí)際情傲況，適鍬當(dāng)將底完腳徑向窮錨桿變爹為鎖腳海錨桿，蜓同時也月要求徑炮向錨桿偉與拱架陳焊接牢太固。同遠(yuǎn)時也可腦以調(diào)整兇施工工啟序，如優(yōu)仰拱開著挖測量寺合格后著立即澆屠筑仰拱蛾砼，并糠在役2湯4鉗小時后糊立即施