巖土工程安全監(jiān)測與反分析課件

巖土工程安全監(jiān)測池秀文

武漢理工大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院Email:Xwchi@mail.whut.edu.cn1/17/2024巖土工程安全監(jiān)測主要內(nèi)容:1、安全監(jiān)測的重要性

2、安全監(jiān)測原理與技術(shù)

3、監(jiān)測數(shù)據(jù)分析方法

4、監(jiān)測項(xiàng)目的選定及儀器的選型5、監(jiān)測儀器布置6、大型地下洞室安全監(jiān)測設(shè)計(jì)7、隧道安全監(jiān)測設(shè)計(jì)8、水工隧道安全監(jiān)測設(shè)計(jì)9、城市地鐵的監(jiān)測設(shè)計(jì)1/17/2024一、安全監(jiān)測的重要性主要內(nèi)容：1.1安全監(jiān)測的概念1.2監(jiān)測的目的1.3反分析1.4預(yù)測1.5預(yù)測與反分析1.6小結(jié)1/17/20241、安全監(jiān)測的重要性為了在地質(zhì)體中成功地設(shè)計(jì)和施工一個(gè)重要的地質(zhì)工程，根據(jù)系統(tǒng)論觀點(diǎn)，可把巖土體看做開放的、動(dòng)態(tài)變化著的復(fù)雜巨系統(tǒng)。對(duì)于這種系統(tǒng)，按照綜合集成方法(Mate—SyntheticEngineering)的思路進(jìn)行處理，即采用理論分析、專家群體經(jīng)驗(yàn)和監(jiān)測信息反饋相結(jié)合的方法進(jìn)行可變更設(shè)計(jì)和信息化施工。1/17/20241.1安全監(jiān)測的概念監(jiān)測是指在現(xiàn)場對(duì)原型進(jìn)行的、以獲取可以反映巖土工程在不同條件下所處的狀態(tài)和發(fā)展趨勢的有關(guān)信息的量測。1/17/20241.2監(jiān)測的目的修改設(shè)計(jì)指導(dǎo)施工驗(yàn)證設(shè)計(jì)和計(jì)算方法作專題性研究運(yùn)行監(jiān)督

1/17/20241.3反分析

根據(jù)測到的信息，反估某些表征巖土體的力學(xué)特征的參數(shù)和地應(yīng)力分量的所謂反分析法，是可變更設(shè)計(jì)和信息設(shè)計(jì)的一個(gè)重要組成部分，其結(jié)果通常也可直接用于設(shè)計(jì)。同時(shí)，還可從監(jiān)測數(shù)據(jù)中提取更多的有用資料，例如據(jù)此可對(duì)有關(guān)力學(xué)參數(shù)和地應(yīng)力分量等作出較好的估計(jì)。1/17/20241.4預(yù)測巖土體在條件改變時(shí)所處的狀態(tài)、可能產(chǎn)生的位移、應(yīng)力和破壞進(jìn)行預(yù)測是十分重要的。作出的危險(xiǎn)預(yù)測將引起人們的重視，可為修改設(shè)計(jì)、防治方案的制定和實(shí)施贏得寶貴時(shí)間，使工程化險(xiǎn)為夷；反之，所做的穩(wěn)定預(yù)測則有可能幫助工程師們下決心削減原設(shè)計(jì)的支護(hù)強(qiáng)度，為工程節(jié)約處理經(jīng)費(fèi)和縮短工期。1/17/20241.5預(yù)測與反分析預(yù)測與監(jiān)測相反分析之間存在著重要關(guān)系。如果采用力學(xué)分析方法進(jìn)行預(yù)測，其精度往往取決于所用參數(shù)的精度。這當(dāng)然也可借助于反分析法來預(yù)先確定參數(shù)。但反分析法也離不開有關(guān)信息的取得。如果采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行預(yù)測，則現(xiàn)場量取各種信息就更加重要了。1/17/20241.6小結(jié)總之，互相關(guān)聯(lián)的安全監(jiān)測、反分析和預(yù)測等三個(gè)方面，對(duì)于巖土工程設(shè)計(jì)和施工來說，不僅具有重要的理論意義，而且也具有不可低估的實(shí)用價(jià)值。1/17/2024二、安全監(jiān)測原理與技術(shù)主要內(nèi)容：2.1安全監(jiān)測原則2.2安全監(jiān)測技術(shù)1/17/20242.1安全監(jiān)測原則監(jiān)測系統(tǒng)方案必須根據(jù)工程要求、地質(zhì)條件和監(jiān)測技術(shù)條件等實(shí)際情況制定。具體問題具體分析是監(jiān)測系統(tǒng)建立的總原則。1/17/2024

2.1安全監(jiān)測原則1可靠性原則2多層次監(jiān)測原則3優(yōu)先監(jiān)測關(guān)鍵部位的原則

4分期監(jiān)測原則5方便實(shí)用原則1/17/2024

2.1安全監(jiān)測原則6高效原則7無干擾和少干擾的原則8地質(zhì)信息并重原則9經(jīng)濟(jì)合理原則1/17/20242.2安全監(jiān)測技術(shù)建立一個(gè)有效的監(jiān)測系統(tǒng)，必須選好觀測物理量。在被監(jiān)測物理量的選擇上以位移為主并輔以其他監(jiān)測項(xiàng)目。1/17/20242.2安全監(jiān)測技術(shù)針對(duì)大型地下洞室監(jiān)測、隧道安全監(jiān)測、水工隧洞安全監(jiān)測、城市地鐵監(jiān)測及工業(yè)與民用建筑的監(jiān)測。在技術(shù)上主要分五類：收斂量測、鉆孔伸長量測、傾斜量測、裂縫量測以及采用經(jīng)緯儀和水準(zhǔn)儀等光學(xué)儀器測試等。1/17/2024

三、安全監(jiān)測分析方法

—反分析原理及其應(yīng)用主要內(nèi)容：3.1位移反分析中應(yīng)注意幾個(gè)問題3.2平面應(yīng)變問題的彈性位移反分析3.3彈性條件下地質(zhì)探洞的三維有限元圖譜位移反分析(TBA法)3.4彈塑性條件下平面應(yīng)變問題位移反分析3.5粘彈性問題的位移反分析3.6快速的圖譜—位移反分析和圖解法位移反分析3.7監(jiān)測數(shù)據(jù)分析和工程預(yù)測研究1/17/20243.1位移反分析中應(yīng)注意幾個(gè)問題(1)利用已有的試驗(yàn)成果和規(guī)律，忽略次要因素，抓主要矛盾，以盡量壓縮待分析參數(shù)。(2)正確選擇描述巖土體的本構(gòu)方程。1/17/20243.1位移反分析中應(yīng)注意

幾個(gè)問題(3)認(rèn)真選擇現(xiàn)場量測和分析的技術(shù)和方法，并盡量做到結(jié)果可靠、操作簡便和價(jià)格便宜，以便取得足夠多的數(shù)據(jù)，在統(tǒng)計(jì)上說明問題。(4)應(yīng)特別注意解的惟一性。1/17/20243.2平面應(yīng)變問題的彈性位移反分析單值反分析

典型雙值反分析

多值反分析

1/17/20243.2平面應(yīng)變問題的彈性

位移反分析

—單值反分析單值反分析的待分析參數(shù)只有一個(gè)，如巖體彈性模量E或水平地應(yīng)力P。根據(jù)位移與互成反比這一規(guī)律可反演均質(zhì)巖體的E值；利用位移與P之間關(guān)系則可反分析P值。1/17/20243.2平面應(yīng)變問題的彈性

位移反分析

—典型雙值反分析典型雙值反分析是分析均質(zhì)巖體彈模E和垂直洞軸的水平地應(yīng)力P。先憑經(jīng)驗(yàn)假定E＝E’和P＝P’，再根據(jù)水平向的和垂直向的計(jì)算位移和相應(yīng)實(shí)測值之比調(diào)整P’，得P”、P，...，直至總體位移計(jì)算值相對(duì)于實(shí)測值的誤差小于某指定值為止。1/17/20243.2平面應(yīng)變問題的彈性

位移反分析

—多值反分析多值反分析這里僅介紹以地應(yīng)力分量為對(duì)象的力法。彈性條件下，逐一考慮待分析的力對(duì)各測點(diǎn)位移分量的貢獻(xiàn)，而實(shí)測位移則是各力對(duì)某點(diǎn)某分量的貢獻(xiàn)之和。解據(jù)此得到的方程組即可得各力。力法也可用于非均質(zhì)巖體。1/17/20243.3彈性條件下地質(zhì)探洞的三維有限元圖譜位移反分析(TBA法)

主要用于掌子面開挖位移反分析的三維反分析法，其原理與上述平面問題的相同。相比于平面的優(yōu)點(diǎn)：首先，因掌子面巖體不易破壞，故與彈性假定更接近；其次，不需要預(yù)埋儀器(預(yù)埋鉆孔昂貴)，降低了對(duì)量測系統(tǒng)的要求。1/17/20243.4彈塑性條件下平面應(yīng)變問題位移反分析

0.6.18法

單純形法

1/17/20243.5粘彈性問題的位移反分析

開挖符合馬克斯威爾體、克爾文體和湯姆遜體的巖體中的圓洞進(jìn)行位移反分析，并編制有關(guān)程序。

1/17/20243.6快速的圖譜—位移反分析和圖解法位移反分析圖譜—位移反分析法

圖解法位移反分析

圖譜—位移反分析與圖解法位移反分析的聯(lián)用

1/17/20243.7監(jiān)測數(shù)據(jù)分析和工程預(yù)測研究

力學(xué)分析法

數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析法

經(jīng)驗(yàn)判斷法

1/17/2024四、監(jiān)測項(xiàng)目的選定及儀器的選型主要內(nèi)容：4.1監(jiān)測項(xiàng)目的選定4.2監(jiān)測儀器的選型1/17/20244.1監(jiān)測項(xiàng)目的選定監(jiān)測項(xiàng)目應(yīng)根據(jù)不同工程階段、地質(zhì)條件、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要、工程的重要性、施工和支護(hù)方法以及經(jīng)費(fèi)的承受能力等選定。詳見表4-1-1。1/17/2024表4—1—1邊(滑)坡監(jiān)測項(xiàng)目選定序號(hào)監(jiān)測項(xiàng)目人工邊坡天然滑坡施工期運(yùn)行期前期整治期整治后1大地測量水平變形√√√√√2大地測量垂直變形√√√√3正垂倒垂線

√

4表面傾斜√√5地表裂縫√√√√6鉆孔深部位移√√√√7爆破影響監(jiān)測√√8滲流滲壓監(jiān)測√√√√9雨量監(jiān)測√√√√10水位監(jiān)測√√√√11松動(dòng)范圍監(jiān)測√12加固效果監(jiān)測√√√√13巡視檢查√√√√√1/17/20244.2監(jiān)測儀器的選型

—儀器選型的原則1、可靠、實(shí)用。2、具有工程所要求的精度、量程、直線性和重復(fù)性。3、施工期安全監(jiān)測儀器應(yīng)力求結(jié)構(gòu)、安裝和操作簡單，價(jià)格較便宜。1/17/20244.2監(jiān)測儀器的選型

—儀器選型的原則4、兼顧自動(dòng)化監(jiān)測的需要。5、儀器類型宜盡量單一。6、綜合比較，盡量做到功能強(qiáng)、成本低。1/17/20244.2監(jiān)測儀器的選型

—儀器的選型

A、變形監(jiān)測儀器

B、爆破影響監(jiān)測儀器

C、滲流滲壓監(jiān)測

D、雨量監(jiān)測

E、江水位監(jiān)測

F、松動(dòng)范圍檢測1/17/20244.2監(jiān)測儀器的選型

—儀器的選型A、變形監(jiān)測儀器

(1)大地測量法監(jiān)測邊坡水平變形用儀器，通常有進(jìn)行邊長測量的精密測距儀，進(jìn)行角度測量的經(jīng)緯儀。

(2)大地測量法監(jiān)測邊坡垂直變形用儀器，通常有進(jìn)行水準(zhǔn)測量的精密水準(zhǔn)儀。

1/17/20244.2監(jiān)測儀器的選型

—儀器的選型(3)正垂線和倒垂線監(jiān)測。正垂線和倒垂線監(jiān)測的儀器采用垂線坐標(biāo)儀。(4)表面傾斜監(jiān)測。表面傾斜監(jiān)測可采用表面傾斜儀，即傾角計(jì)。(5)地表裂縫監(jiān)測。對(duì)于邊坡(馬道、坡面)上出現(xiàn)的裂縫、斷層等，需要監(jiān)測時(shí)可采用測縫計(jì)、收斂計(jì)等儀器。

1/17/20244.2監(jiān)測儀器的選型

—儀器的選型(6)鉆孔深部位移監(jiān)測。常用的鉆孔深部位移監(jiān)測有：水平位移監(jiān)測：常采用鉆孔測斜儀。鉆孔軸向位移測量：多采用鉆孔多點(diǎn)位移計(jì)。1/17/20244.2監(jiān)測儀器的選型

—儀器的選型B、爆破影響監(jiān)測儀器爆破影響監(jiān)測一般包括質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)參數(shù)監(jiān)測和質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力參數(shù)監(jiān)測，前者常以質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度監(jiān)測為主，加速度監(jiān)測為輔。后者一般進(jìn)行動(dòng)應(yīng)變測量。有關(guān)儀器見表4-2-1。1/17/2024表4-2-1爆破影響監(jiān)測儀器儀器名稱型號(hào)(參考)備注速度傳感器如DZJ5-70型、65型、哈林型埋設(shè)或放置表面加速度傳感器如YD—1型埋設(shè)用應(yīng)變傳感器聲波換能器如柱狀換能器、一發(fā)二收換能器記憶示波器如DSS5040前置放大器如GZ—2型瞬態(tài)記錄儀如DL2808型記錄儀如YBJ系列爆破自記儀長江科學(xué)院研制超動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀如YCD—1型電火花發(fā)生儀如DHH—1型聲波儀如SYC—I、SYC—Ⅱ型1/17/20244.2監(jiān)測儀器的選型

—儀器的選型C、滲流滲壓監(jiān)測滲壓觀測一般用滲壓計(jì)測量。滲壓計(jì)量程一般為0～3MPa不等；應(yīng)根據(jù)工程的水文地質(zhì)實(shí)際情況選定。滲流監(jiān)測，一般采用量水堰，根據(jù)具體情況選用以下類型：三角堰：適用于滲流量1—70Us；梯形堰：適用于滲流量10—300L／s；矩形堰：適用于滲流量大于50L／s。1/17/20244.2監(jiān)測儀器的選型

—儀器的選型D、雨量監(jiān)測雨量監(jiān)測可采用雨量計(jì)或采用附近水文站的實(shí)測資料。E、江水位監(jiān)測江水位監(jiān)測可采用水位計(jì)自測，或向附近水文站索取所需資料。1/17/20244.2監(jiān)測儀器的選型

—儀器的選型F、松動(dòng)范圍檢測松動(dòng)范圍一般采用聲波儀配換能器檢測。目前較普遍采用的有SYC—Ⅱ型巖石聲波參數(shù)測定儀，可與相匹配的30kHz的增壓式換能器配合使用。1/17/2024五、監(jiān)測儀器布置主要內(nèi)容：5.1監(jiān)測斷面的選擇5.2監(jiān)測點(diǎn)的布置1/17/20245.1監(jiān)測斷面的選擇

1、邊(滑)坡、特別是邊坡，常按斷面(或剖面)布置；2、當(dāng)監(jiān)測斷面需布置多個(gè)時(shí)，斷面宜有主要斷面和次要斷面之分；1/17/20245.1監(jiān)測斷面的選擇3、重要斷面布置的監(jiān)測項(xiàng)目和儀器應(yīng)比次要的多，自動(dòng)化程度比次要斷面高，且同一監(jiān)測項(xiàng)目宜平行布置；4、按斷面布置的監(jiān)測，以監(jiān)控邊(滑)坡的整體穩(wěn)定性為主，兼顧局部的穩(wěn)定性。1/17/20245.2監(jiān)測點(diǎn)的布置

—大地測量變形監(jiān)測的布置

A、原則1、監(jiān)測網(wǎng)點(diǎn)應(yīng)設(shè)在穩(wěn)定的地區(qū)，遠(yuǎn)離滑坡體。2、監(jiān)測網(wǎng)點(diǎn)的數(shù)量在滿足控制整個(gè)滑坡范圍的條件下不宜過多；圖形強(qiáng)度應(yīng)盡可能高，確保監(jiān)測網(wǎng)點(diǎn)坐標(biāo)誤差不超過±2—±3mm。1/17/20245.2監(jiān)測點(diǎn)的布置

—大地測量變形監(jiān)測的布置3、滑坡體上監(jiān)測點(diǎn)的布置應(yīng)突出重點(diǎn)、兼顧全面，盡可能在滑坡前后緣、裂縫和地質(zhì)分界線等處設(shè)點(diǎn)；4、監(jiān)測點(diǎn)應(yīng)布置在穩(wěn)定的基礎(chǔ)上；5、監(jiān)測垂直位移的水準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)布置在滑坡體以外，并必須與監(jiān)測網(wǎng)點(diǎn)的高程系統(tǒng)統(tǒng)一。1/17/2024

5.2監(jiān)測點(diǎn)的布置

—大地測量變形監(jiān)測的布置B、變形監(jiān)測網(wǎng)的布置為滿足監(jiān)測網(wǎng)點(diǎn)的三維坐標(biāo)中誤差不超過±2—±3mm，可以選擇兩種方案：1/17/2024六、大型地下洞室

安全監(jiān)測設(shè)計(jì)主要內(nèi)容：6.1監(jiān)測設(shè)計(jì)所需資料6.2監(jiān)測項(xiàng)目選定與儀器選型6.3監(jiān)測布置6.4監(jiān)測設(shè)計(jì)技術(shù)要求1/17/20246.1監(jiān)測設(shè)計(jì)所需資料

大型地下洞室監(jiān)測設(shè)計(jì)所需的基本資料如表6—1—1，在搜集資料時(shí)，應(yīng)針對(duì)工程規(guī)模、不同設(shè)計(jì)階段以及關(guān)鍵問題等選用表中的資料。1/17/2024表6—1—1大型地下洞室監(jiān)測設(shè)計(jì)所需基本資料項(xiàng)目資料內(nèi)容地質(zhì)資料1．地質(zhì)報(bào)告(含縱、橫剖面圖、鉆孔柱狀圖及平洞展示圖)；2．結(jié)構(gòu)面的統(tǒng)計(jì)資料，節(jié)理裂隙玫瑰圖；3．圍巖分類，軟弱結(jié)構(gòu)面性狀；4．地震烈度；5．地下水分布；6．洞室穩(wěn)定性評(píng)價(jià)試驗(yàn)資料1.巖塊及圍巖力學(xué)試驗(yàn)參數(shù)；2．軟弱結(jié)構(gòu)面力學(xué)參數(shù)；3．模型試驗(yàn)研究報(bào)告建筑物設(shè)計(jì)資料1.地下洞室布置圖(包括各種平面、縱削面、橫剖面等)；2．地下洞室圍巖穩(wěn)定分析計(jì)算與評(píng)價(jià)支護(hù)設(shè)計(jì)，開挖方法及施工程序等資料；3．各種數(shù)值計(jì)算資料(包括地應(yīng)力場分析、滲流場有限元、邊界元等計(jì)算成果)水文氣象及其他資料降雨量、氣溫等水位1/17/20246.2監(jiān)測項(xiàng)目選定與儀器型

—項(xiàng)目選擇原則

監(jiān)測可選擇的項(xiàng)目如表6—2—1所示。監(jiān)測項(xiàng)目的選擇，應(yīng)以工程條件確定之后所進(jìn)行的工程性狀預(yù)測為基礎(chǔ)，同時(shí)考慮下述原則。

1、根據(jù)監(jiān)測目的分別選定重點(diǎn)項(xiàng)目。1/17/20246.2監(jiān)測項(xiàng)目選定與儀器型

—項(xiàng)目選擇原則2、根據(jù)工程階段分別選定。3、根據(jù)工程的規(guī)模、等級(jí)(重要性)、經(jīng)費(fèi)的承受能力等因素綜合確定。4、根據(jù)覆蓋層的厚度、巖性及斷裂構(gòu)造，巖體變形、破壞機(jī)制，從而應(yīng)采取的支護(hù)方式來選取監(jiān)測項(xiàng)目。1/17/2024表6-2-1觀測項(xiàng)目一覽表

分類項(xiàng)目觀測內(nèi)容觀測儀器觀測資料的用途圍巖變形

收斂變形觀測洞壁面之間距變化、變形速率收斂計(jì)、位移計(jì)、滑動(dòng)式測微汁洞壁圍巖穩(wěn)定性，支護(hù)構(gòu)件效果，根據(jù)變形速度推斷以后變形量和混凝土襯砌澆注情況頂拱下沉精密水準(zhǔn)儀，收斂計(jì)、多點(diǎn)位移計(jì)頂拱巖體和圍巖穩(wěn)定底板隆起精密水準(zhǔn)儀、收斂計(jì)多點(diǎn)位移計(jì)仰拱巖石錨桿加固和仰拱混凝上澆注的必要性，推測錨固最佳時(shí)間圍巖內(nèi)部變形觀測洞壁到圍巖內(nèi)部某點(diǎn)的相對(duì)變形觀測多點(diǎn)位移計(jì)、滑動(dòng)式測微計(jì)洞壁圍巖松動(dòng)區(qū)，合理確定巖石錨桿長度和巖體內(nèi)變形分布及范圍由地表或洞外到巖體內(nèi)某點(diǎn)的水平和垂直變形觀測多點(diǎn)位移計(jì)、測斜儀、滑動(dòng)測微計(jì)開挖前巖體狀態(tài)，隧洞前面巖體穩(wěn)定性、圍巖內(nèi)部變形分布巖體滑移觀測地表位移、傾斜位移位移計(jì)、測縫計(jì)、傾角計(jì)預(yù)測滑坡產(chǎn)生巖體深部水平及垂直位移多點(diǎn)位移計(jì)、測斜儀滑動(dòng)面位置、滑動(dòng)方向巖體轉(zhuǎn)動(dòng)觀測角位移、傾斜傾角計(jì)巖體角位移和傾斜變化圍巖松動(dòng)范圍觀測聲波、地震波速度、振幅量測聲波儀、地震波儀確定爆破、卸荷圍巖松動(dòng)范圍設(shè)計(jì)錨桿、支護(hù)等地表及其建筑地表下沉、隆起觀測水準(zhǔn)儀、沉降計(jì)隧洞開挖影響范圍、隧洞上部巖體穩(wěn)定性物狀態(tài)觀測建筑物下沉、隆起傾斜觀測水準(zhǔn)儀、沉降測斜計(jì)建筑物的影響范圍及安全性1/17/2024分類項(xiàng)目觀測內(nèi)容觀測儀器觀測資料的用途巖體應(yīng)力地下水壓力圍巖應(yīng)力觀測開挖引起圍巖內(nèi)部應(yīng)力的變化液壓應(yīng)力計(jì)、應(yīng)變計(jì)切向應(yīng)力增加、徑向應(yīng)力減少、巖體強(qiáng)度降低情況裂隙水壓力觀測巖體中裂隙水壓力狀態(tài)裂隙水壓力計(jì)涌水、圍巖地下水位變化、裂隙水壓變化、承壓水變化、預(yù)測巖體穩(wěn)定性作用于支護(hù)結(jié)構(gòu)和圍巖上的荷載(巖石)錨桿(索)軸向力觀測巖石錨桿(索)軸向力的分布、大小錨桿應(yīng)力計(jì)、測力計(jì)巖石錨桿長度、根數(shù)、位置、錨固法及可靠性錨固荷載圓盤式壓力傳感器、中心孔式測力計(jì)巖石錨桿根數(shù)及可靠性，推斷破壞時(shí)間混凝土應(yīng)力觀測噴混凝土應(yīng)力混凝土應(yīng)變計(jì)、混凝土應(yīng)力計(jì)噴混凝土厚度、施工可靠性、斷面封閉效果襯砌混凝土應(yīng)力、鋼筋應(yīng)力混凝土應(yīng)力計(jì)、鋼筋計(jì)、混凝土應(yīng)變計(jì)

早期澆注混凝土約束效果、結(jié)構(gòu)變化狀態(tài)、襯砌混凝土穩(wěn)定性支護(hù)應(yīng)力觀測支護(hù)應(yīng)力、構(gòu)件應(yīng)力應(yīng)變計(jì)、壓力計(jì)支護(hù)鋼結(jié)構(gòu)尺寸及可靠性、噴混凝土承擔(dān)荷載圍巖壓力觀測作用于襯砌上的圍巖壓力土壓力計(jì)、混凝土應(yīng)力計(jì)、液壓應(yīng)力計(jì)噴混凝土厚度、施工可靠性、斷面封閉、混凝土襯砌產(chǎn)生的約束效果滲流觀測作用圍巖的滲流壓力和襯砌上的外水壓力滲壓計(jì)地下水引起荷載的增加(根據(jù)隧洞旁進(jìn)行裂隙水壓觀測推斷)1/17/2024分類項(xiàng)目觀測內(nèi)容觀測儀器觀測資料的用途圍巖及結(jié)構(gòu)接縫裂縫接縫裂縫開合度觀測圍巖與結(jié)構(gòu)接觸縫及圍巖結(jié)構(gòu)裂縫的開合度、錯(cuò)動(dòng)測縫計(jì)、裂縫計(jì)接縫、裂縫開合度及錯(cuò)動(dòng)變化圍巖及支護(hù)溫度溫度觀測圍巖內(nèi)部溫度、支護(hù)結(jié)構(gòu)溫度、氣溫溫度計(jì)計(jì)算溫度對(duì)監(jiān)測成果的影響爆破影響振動(dòng)效應(yīng)觀測質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度、加速度、動(dòng)應(yīng)變速度計(jì)、加速度計(jì)、動(dòng)應(yīng)變儀控制爆破質(zhì)量，改進(jìn)爆破工藝地下水地下水位觀測地下水位變化

滲壓計(jì)、測壓管、量水堰了解地下水壓力水頭現(xiàn)場觀察人工巡查掌子面地質(zhì)調(diào)查施工進(jìn)度紀(jì)錄地質(zhì)錘、羅盤、卡尺等簡易工具確定圍巖分類，評(píng)價(jià)洞室穩(wěn)定性1/17/20246.2監(jiān)測項(xiàng)目選定與儀器選型

—儀器選型

1、根據(jù)確定的監(jiān)測項(xiàng)目選擇相應(yīng)的儀器(詳見表6—2—2)，儀器數(shù)量宜少而精；

2、監(jiān)測儀器的精度和量程應(yīng)滿足具體工程的要求，此要求應(yīng)根據(jù)巖性、計(jì)算值或模型試驗(yàn)值等進(jìn)行的預(yù)測的最大和最小值確定儀器的精度和量程；1/17/20246.2監(jiān)測項(xiàng)目選定與儀器選型

—儀器選型

3、儀器應(yīng)準(zhǔn)確可靠，堅(jiān)固耐用，能適應(yīng)潮濕甚至涌水、爆破振動(dòng)和粉塵等惡劣環(huán)境下工作；4、儀器輕便，布置簡單，埋設(shè)安裝快捷，操作讀數(shù)方便，占用掌子面時(shí)間短，對(duì)施工干擾少。1/17/20246.3監(jiān)測布置

—監(jiān)測斷面的選擇1、監(jiān)測斷面應(yīng)按工程的需求、地質(zhì)條件以及施工條件選擇具有代表性的斷面；2、監(jiān)測斷面布置要合理，注意時(shí)空關(guān)系。采取表面與深部結(jié)合、重點(diǎn)與一般結(jié)合、局部與整體結(jié)合；1/17/20246.3監(jiān)測布置

—監(jiān)測斷面的選擇3、在斷面的選擇上應(yīng)注意埋深、巖體結(jié)構(gòu)特性、圍巖性態(tài)、結(jié)構(gòu)物尺寸及形狀、預(yù)計(jì)的變形及應(yīng)力以及施工方法、施工程序等;4、斷面可分為主要監(jiān)測斷面和輔助監(jiān)測斷面;1/17/20246.3監(jiān)測布置

—監(jiān)測斷面的選擇5、城區(qū)地下施工，需要預(yù)測地基變化和爆破震動(dòng)對(duì)鄰近建筑物的影響，注意研究開挖中的深層滑移和地層失穩(wěn)，以及支護(hù)的設(shè)置；6、在觀測斷面上，應(yīng)根據(jù)圍巖性態(tài)變化的分布規(guī)律、結(jié)構(gòu)物的尺寸與形狀以及預(yù)測的變形和應(yīng)力等物理量分布特征布置測點(diǎn)。1/17/20246.3監(jiān)測布置

—監(jiān)測孔(點(diǎn))的布置A、收斂測線(點(diǎn))的布置收斂觀測一般在施工開挖過程中采用。一般收斂測線(點(diǎn))各種布置如圖6—3—1。為了配合多點(diǎn)位移計(jì)觀測，測點(diǎn)可布置在多點(diǎn)位移計(jì)孔口附近，同時(shí)可以利用收斂計(jì)貼近開挖面提前觀測的條件，校核多點(diǎn)位移計(jì)孔口的位移釋放量。

1/17/2024圖6—3—1收斂測線(點(diǎn))布置圖1/17/20246.3監(jiān)測布置

—監(jiān)測孔(點(diǎn))的布置B、多點(diǎn)位移計(jì)測孔(點(diǎn))的布置多點(diǎn)位移計(jì)用于觀測巖體內(nèi)深部兩點(diǎn)之間沿孔軸方向的相對(duì)位移。1/17/2024圖6—3—2多點(diǎn)位移計(jì)的布置圖1/17/20246.3監(jiān)測布置

—監(jiān)測孔(點(diǎn))的布置C、鉆孔測斜儀測孔的布置測斜儀布置，應(yīng)根據(jù)圍巖應(yīng)力分布狀態(tài)和巖體結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)布置在位移最大、對(duì)工程施工及運(yùn)行安全影響最大的部位。同時(shí)兼顧其他比較典型或有代表性的部位。1/17/20246.3監(jiān)測布置

—監(jiān)測孔(點(diǎn))的布置D、滑動(dòng)測微計(jì)布置滑動(dòng)測微計(jì)是觀測巖體內(nèi)部沿孔軸方向兩點(diǎn)間相對(duì)位移的一種多點(diǎn)位移計(jì)，不同的只是可以每相隔1m一個(gè)測點(diǎn)。其布置方式可與多點(diǎn)位移計(jì)相同，測孔方向不限。1/17/20246.3監(jiān)測布置

—監(jiān)測孔(點(diǎn))的布置E、錨桿應(yīng)力計(jì)測孔(點(diǎn))的布置1）用于觀測軸向力的錨桿，既要起支護(hù)作用，又要有監(jiān)測隨巖體變形錨桿內(nèi)產(chǎn)生的應(yīng)力的功能，為保證觀測的真實(shí)性，觀測錨桿的材質(zhì)、截面面積都應(yīng)與實(shí)際的相同。1/17/20246.3監(jiān)測布置

—監(jiān)測孔(點(diǎn))的布置2）錨桿應(yīng)力計(jì)的測孔(點(diǎn))的布置與多點(diǎn)位移計(jì)類似，除特殊要求外，一般與加固錨桿一致。布置方式有：按斷面布置，按需要或在變形最大的部位隨機(jī)布置，布置數(shù)量一般不作硬性規(guī)定。1/17/2024圖6—3—3天荒坪電站廠房錨桿應(yīng)力計(jì)布置

1一L1=710；2一L2=510；3一電纜引入終端箱刀B1；4一電纜引入終端箱B2；

5一電纜引人終端箱B3；6——電纜引入終端箱B4，襯砌與圍巖界面處。1/17/20246.3監(jiān)測布置

—監(jiān)測孔(點(diǎn))的布置F、應(yīng)變計(jì)和鋼筋計(jì)布置應(yīng)變計(jì)和鋼筋計(jì)主要用于支護(hù)結(jié)構(gòu)、巖壁梁等結(jié)構(gòu)物的應(yīng)力、應(yīng)變觀測。有時(shí)也用來觀測圍巖的應(yīng)力、應(yīng)變。圍巖內(nèi)的應(yīng)變計(jì)一般呈徑向和切向布置。1/17/20246.3監(jiān)測布置

—監(jiān)測孔(點(diǎn))的布置G、壓力(應(yīng)力)計(jì)布置壓力(應(yīng)力)計(jì)一般布置在圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)的接觸界面上，拱部的壓力計(jì)布置一般與應(yīng)變計(jì)相同。圍巖內(nèi)部和結(jié)構(gòu)內(nèi)部的壓力計(jì)應(yīng)根據(jù)壓力分布和方向布置。1/17/20246.3監(jiān)測布置

—監(jiān)測孔(點(diǎn))的布置H、滲流觀測布置在水文地質(zhì)具有代表性或預(yù)計(jì)滲壓最大的地方布置滲流觀測儀器。滲流情況不明確時(shí)，在觀測斷面內(nèi)拱頂、拱座和邊墻的圍巖內(nèi)布置儀器。觀測外水壓力時(shí)，滲壓計(jì)布置在圍巖界面處。1/17/20246.3監(jiān)測布置

—監(jiān)測孔(點(diǎn))的布置

I、精密水準(zhǔn)測量為觀測大型地下洞室的頂拱下沉、仰拱上抬(隆起)、覆蓋層薄的地表或房屋建筑物的沉陷及洞室頂拱下沉，常采用精密水準(zhǔn)測量。為了量測上述垂直位移，測點(diǎn)應(yīng)分水準(zhǔn)基點(diǎn)、起測基點(diǎn)及位移標(biāo)點(diǎn)三級(jí)。1/17/20246.3監(jiān)測布置

—監(jiān)測孔(點(diǎn))的布置J、圍巖松動(dòng)范圍觀測布置圍巖松動(dòng)范圍觀測是指測定由于爆破的動(dòng)力作用、洞室開挖巖體應(yīng)力釋放引起的巖體擴(kuò)容二者共同作用下導(dǎo)致的圍巖表層巖體的松動(dòng)厚度。1/17/20246.3監(jiān)測布置

—監(jiān)測孔(點(diǎn))的布置監(jiān)測成果可以作為錨桿及其他支護(hù)設(shè)計(jì)和圍巖穩(wěn)定分析的依據(jù)。通常采用聲波法(用聲波儀觀測)和地震波法(用地震波儀觀測)。開挖前后都要觀測，以便對(duì)比分析，確定松動(dòng)范圍。1/17/2024圖6—3—4圍巖松動(dòng)范圍監(jiān)測孔布置圖

(根據(jù)北京十三陵蓄能電站廠房觀測)1/17/20246.3監(jiān)測布置

—監(jiān)測孔(點(diǎn))的布置K、爆破影響監(jiān)測布置爆破影響監(jiān)測，指介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)速度、加速度和動(dòng)應(yīng)變監(jiān)測。以質(zhì)點(diǎn)速度監(jiān)測最常用。監(jiān)測內(nèi)容上包括監(jiān)測爆破對(duì)開挖洞本身圍巖、襯砌支護(hù)的影響和對(duì)相鄰洞室圍巖、襯砌支護(hù)的影響。1/17/20246.3監(jiān)測布置

—監(jiān)測孔(點(diǎn))的布置L、巡視調(diào)查施工期巡視調(diào)查應(yīng)緊跟掌子面的推進(jìn)及時(shí)進(jìn)行，主要察看圍巖的巖性、結(jié)構(gòu)的產(chǎn)狀及充填物、地下水活動(dòng)等及它們的變化。調(diào)查的目的一是確定圍巖分類，二是預(yù)測圍巖的穩(wěn)定和安全。1/17/20246.3監(jiān)測布置

—監(jiān)測孔(點(diǎn))的布置運(yùn)行期巡視調(diào)查，主要察看洞壁裂縫的出現(xiàn)和變化、地下水滲出的情況。調(diào)查的目的主要是預(yù)測洞室的穩(wěn)定和安全。1/17/20246.3監(jiān)測布置

—監(jiān)測孔(點(diǎn))的布置

M、電纜引線儀器電纜沿頂拱襯砌或噴層敷設(shè)，或沿吊車梁走線。如果是巖壁梁，可在梁上布置臨時(shí)觀測站。所有電纜集中到觀測室或中控室。電纜應(yīng)注意保護(hù)，避免施工損壞。1/17/20246.4監(jiān)測設(shè)計(jì)技術(shù)要求

1、監(jiān)測設(shè)計(jì)應(yīng)包括工程設(shè)計(jì)的內(nèi)容，設(shè)計(jì)工作大綱，儀器選型、監(jiān)測布置及其設(shè)說明、技術(shù)要求，概預(yù)算以及承包合同等。2、監(jiān)測儀器要求可靠、耐久、易安裝和檢修；有足夠的靈敏度，準(zhǔn)確度和重復(fù)性；價(jià)格低廉，操作方便。1/17/20246.4監(jiān)測設(shè)計(jì)技術(shù)要求3、儀器在埋設(shè)之前，要進(jìn)行檢驗(yàn)和率定，達(dá)到合格；在安裝埋設(shè)之前，必須按設(shè)計(jì)圖進(jìn)行放線，并進(jìn)行地質(zhì)編錄、繪制素描圖及詳細(xì)記錄，必要時(shí)可進(jìn)行簡易測試；用鉆孔電視或模擬測試，檢查和記錄鉆孔情況，以利于監(jiān)測成果的分析。儀器埋設(shè)時(shí)，要注意傳感器位置準(zhǔn)確無誤，出線要方便并注意儀器及電纜的保護(hù)。1/17/20246.4監(jiān)測設(shè)計(jì)技術(shù)要求4、儀器安裝檢測無誤后，要經(jīng)過(監(jiān)理工程師)驗(yàn)收。驗(yàn)收前要觀測讀數(shù)，建立初始值或稱基準(zhǔn)值、記錄溫度、濕度。經(jīng)驗(yàn)收確認(rèn)無誤后，即可使用。1/17/20246.4監(jiān)測設(shè)計(jì)技術(shù)要求5、觀測應(yīng)按規(guī)程規(guī)范或技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。觀測時(shí)間一般初期密，每天觀測1-2次后期稀，一周或一個(gè)月觀測一次。測值變化大并呈發(fā)展趨勢時(shí)，測次應(yīng)加密，反之減少。在施工期還應(yīng)結(jié)合開挖、支護(hù)等程序進(jìn)行前后觀測，出現(xiàn)異常，要及時(shí)反復(fù)測讀，分析其原因，并做好記錄。1/17/20246.4監(jiān)測設(shè)計(jì)技術(shù)要求6、資料整理要及時(shí)，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤應(yīng)及時(shí)改正或補(bǔ)測。對(duì)原始數(shù)據(jù)要去偽存真計(jì)算、分析，并繪制觀測量與時(shí)間、深度曲線。1/17/20246.4監(jiān)測設(shè)計(jì)技術(shù)要求7、及時(shí)將監(jiān)測得到的信息進(jìn)行反饋，以修正設(shè)計(jì)、指導(dǎo)施工、確保地下洞室圍巖穩(wěn)定和安全；反饋的內(nèi)容包括下列幾方面：1)要求預(yù)報(bào)圍巖失穩(wěn)的警報(bào)。2)根據(jù)監(jiān)測資料修正原設(shè)計(jì)和調(diào)整支護(hù)及整個(gè)施工方案。1/17/20246.4監(jiān)測設(shè)計(jì)技術(shù)要求3)利用量測的信息，反饋力學(xué)參數(shù)、模型，進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)。4)對(duì)圍巖穩(wěn)定性和支護(hù)作出正確的定量評(píng)價(jià)，驗(yàn)證理論計(jì)算及模型試驗(yàn)結(jié)果。1/17/20246.4監(jiān)測設(shè)計(jì)技術(shù)要求8、報(bào)告編寫。一般包括下列內(nèi)容：①工作概況及任務(wù)；②監(jiān)測設(shè)計(jì)；③儀器埋設(shè)與觀測方法；④成果整理與分析；⑤結(jié)論及存在問題解決的途徑。1/17/2024七、隧道安全監(jiān)測設(shè)計(jì)主要內(nèi)容：7.1監(jiān)測設(shè)計(jì)所需資料7.2監(jiān)測項(xiàng)目選定與儀器選型7.3隧道的監(jiān)測布置7.4監(jiān)測設(shè)計(jì)技術(shù)要求1/17/20247、隧道安全監(jiān)測設(shè)計(jì)隧道這個(gè)詞用于表示不過水的地下通道，如鐵路隧道、公路隧道、過江隧道、海底隧道以及其他用于交通、架設(shè)電纜等的通道。1/17/2024

7.1監(jiān)測設(shè)計(jì)所需資料序號(hào)項(xiàng)目名稱資料來源1隧道工程地質(zhì)、水文地質(zhì)資料及平面、縱、橫剖面圖和圍巖分類測繪2圍巖(土)力學(xué)參數(shù)試驗(yàn)3隧道設(shè)計(jì)的規(guī)模、使用年限、尺寸、幾何形狀、支護(hù)、開挖程序等設(shè)計(jì)或委托單位4隧道及支護(hù)設(shè)計(jì)，模型試驗(yàn)設(shè)計(jì)或科研、委托單位5勘探、試驗(yàn)、氣象、地震、調(diào)查測繪原始資料設(shè)計(jì)或科研、委托單位1/17/20247.2監(jiān)測項(xiàng)目選定與儀器選型隧道的監(jiān)測項(xiàng)目選定與儀器選型一般可參照大型地下洞室的相應(yīng)部分。此外應(yīng)考隧道本身的如下特點(diǎn)：(1)隧道橫斷面尺寸相對(duì)較小，相應(yīng)的物理量變化情況也有所差別。(2)隧道的長度一般較長，沿線地質(zhì)條件的差別可能較大。因此，監(jiān)測工作量大，監(jiān)測斷面要多。施工期可以廣泛采取收斂觀測等安裝簡易、快速的項(xiàng)目進(jìn)行監(jiān)測。1/17/20247.2監(jiān)測項(xiàng)目選定與儀器選型工作階段項(xiàng)目儀器設(shè)備必需的一般的Ⅰ前期原位量測收斂聲波收斂計(jì)精密水準(zhǔn)聲波儀Ⅱ施工期安全監(jiān)控人工巡視、收斂、沉降、圍巖中位移、裂縫寬度、聲波、錨索荷載、錨桿軸力、支護(hù)應(yīng)力應(yīng)變、爆破監(jiān)測質(zhì)點(diǎn)速度、加速度、滲壓、滲流、溫度簡單手段、收斂計(jì)、精密水準(zhǔn)、多點(diǎn)位移計(jì)、裂縫計(jì)、聲波儀測力計(jì)、錨桿應(yīng)力計(jì)、應(yīng)力計(jì)、應(yīng)變計(jì)、速度計(jì)、加速度計(jì)、滲壓計(jì)、量水堰、溫度計(jì)Ⅲ運(yùn)行期安全觀測變形(位移)、應(yīng)力、荷載、支護(hù)應(yīng)力應(yīng)變滲壓滲流溫度多點(diǎn)位移計(jì)、應(yīng)力計(jì)、液壓應(yīng)力計(jì)、壓力盒、應(yīng)力計(jì)、應(yīng)變計(jì)、滲壓計(jì)、量水堰、溫度計(jì)1/17/2024

7.3隧道的監(jiān)測布置

—監(jiān)測斷面的選擇監(jiān)測斷面的一般選擇原則參照大型地下洞室的相應(yīng)部分。此外，還應(yīng)考慮隧道本身的特點(diǎn)。1、監(jiān)測斷面應(yīng)根據(jù)工程需要、地質(zhì)條件以及施工的可能選擇具有代表性的部位。1/17/20247.3隧道的監(jiān)測布置

—監(jiān)測斷面的選擇2、主斷面應(yīng)布置在橫跨、重疊、平行、交叉的隧道以及鄰近地面有建筑物等情況較復(fù)雜的地段，輔助斷面應(yīng)在施工過程中隨機(jī)布置，一般每50m布置1—2個(gè)。1/17/20247.3隧道的監(jiān)測布置

—監(jiān)測斷面的選擇3、主斷面可以布置收斂計(jì)、多點(diǎn)位移計(jì)等多種儀器，進(jìn)行系統(tǒng)觀測，解決關(guān)鍵性問題；在有支護(hù)的地方可布置錨桿應(yīng)力計(jì)、應(yīng)變計(jì)；利用錨桿孔進(jìn)行圍巖松動(dòng)范圍監(jiān)測等。輔助斷面以收斂觀測為主。1/17/20247.3隧道的監(jiān)測布置

—監(jiān)測孔(點(diǎn))的布置A、收斂測線(點(diǎn))的布置用收斂計(jì)觀測隧道斷面圍巖變形，有多種測線(點(diǎn))的布置形式。一般有2點(diǎn)1線式、3點(diǎn)3線式、5點(diǎn)6線式，如圖7-3-1；層狀圍巖可按圖7-3-2所示的形式布置。1/17/2024圖7-3-1隧道收斂線布置示意圖1/17/2024圖7-3-2成層巖層中收斂線的布置

(a)水平地層中收斂計(jì)測點(diǎn)布置；(b)傾斜構(gòu)造的收斂計(jì)測點(diǎn)布置1/17/20247.3隧道的監(jiān)測布置

—監(jiān)測孔(點(diǎn))的布置B、多點(diǎn)位移計(jì)測孔(點(diǎn))的布置淺埋隧道或旁邊有排水洞、勘探洞可布置預(yù)埋方式及一般采取在洞內(nèi)向巖體鉆孔現(xiàn)埋方式。布置在隧道底板向下鉆孔埋設(shè)的多點(diǎn)位移計(jì)，應(yīng)避免施工運(yùn)輸、行人來往的干擾。1/17/2024其他布置上的考慮可參看大型地下洞室相應(yīng)部分。隧道布置多點(diǎn)位移計(jì)的各種型式如圖7-3-3。圖7-3-3不同巖性中的隧道監(jiān)測布置圖1/17/2024圖7-3-3不同巖性中的隧道監(jiān)測布置圖(a)硬巖隧洞；(b)膨脹巖隧洞；(c)土砂軟巖隧洞1/17/20247.3隧道的監(jiān)測布置

—監(jiān)測孔(點(diǎn))的布置C、滑動(dòng)測微計(jì)和鉆孔測斜儀測孔的布置滑動(dòng)測微計(jì)和鉆孔傾斜儀布置如圖7-3-4所示。在隧道施工和運(yùn)行過程中，為了監(jiān)測地表沉降和側(cè)向位移，—般在關(guān)鍵斷面上布置測微計(jì)和鉆孔測斜儀。測孔布置在隧道兩側(cè)，測孔深度應(yīng)超過1倍洞直徑，側(cè)向距隧道內(nèi)表面1-2m。1/17/2024圖7-3-4新奧法施工監(jiān)測斷面布置圖1/17/20247.3隧道的監(jiān)測布置

—監(jiān)測孔(點(diǎn))的布置D、沉降測點(diǎn)布置(1)采用精密水準(zhǔn)測量淺層隧道開挖引起的地表下沉或隆起，測點(diǎn)布置如下：水準(zhǔn)基點(diǎn)：為不動(dòng)點(diǎn)，應(yīng)布置在工程影響區(qū)之外，但不宜過遠(yuǎn)，以免影響測量精度；過近會(huì)受到施工影響，失去基點(diǎn)的功能。一般應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件、觀測誤差、工程影響等綜合考慮。起測點(diǎn)：可考慮設(shè)置在隧道觀測段的兩側(cè)。1/17/20247.3隧道的監(jiān)測布置

—監(jiān)測孔(點(diǎn))的布置沉降標(biāo)點(diǎn)：一般布置在隧道拱頂及其斷面兩側(cè)的地面上，可對(duì)稱，也可不對(duì)稱，視地形及需要而定。(2)觀測淺層地基沉降，可采用單點(diǎn)、多點(diǎn)位移計(jì)或滑動(dòng)測微計(jì)觀測。但要與測量標(biāo)點(diǎn)配合，表頭上設(shè)置標(biāo)點(diǎn)，使其形成整體。(3)測洞內(nèi)拱頂沉降和底板隆起，均可布置測量標(biāo)點(diǎn)。1/17/20247.3隧道的監(jiān)測布置

—監(jiān)測孔(點(diǎn))的布置E、壓力(應(yīng)力)計(jì)觀測布置隧道壓力(應(yīng)力)觀測多采用液壓應(yīng)力計(jì)。(1)界面接觸壓力觀測。一般采用單個(gè)應(yīng)力計(jì)，沿洞室表面布置，一個(gè)斷面3、5個(gè)應(yīng)力計(jì)，觀測圍巖徑向壓力的分布。由于隧道常處于偏壓狀態(tài)，應(yīng)力計(jì)宜對(duì)稱布置。反拱觀測時(shí)，一般布置3個(gè)應(yīng)力計(jì)。1/17/20247.3隧道的監(jiān)測布置

—監(jiān)測孔(點(diǎn))的布置(2)圍巖表層切向和軸向應(yīng)力觀測。應(yīng)沿切向、軸向成組布置。一般分布在拱頂、拱腰、拱座，每個(gè)斷面3-5組。(3)混凝土襯砌內(nèi)切向和軸向應(yīng)力觀測。同樣成組布置。1/17/20247.3隧道的監(jiān)測布置

—監(jiān)測孔(點(diǎn))的布置F、其他觀測布置隧道觀測的其他儀器布置可參考大型地下洞室的觀測布置方式，同時(shí)應(yīng)注意考慮其本身特點(diǎn)。錨桿應(yīng)力計(jì)、應(yīng)變計(jì)、鋼筋計(jì)、滲壓計(jì)、測縫計(jì)、圍巖松動(dòng)范圍觀測1/17/20247.4監(jiān)測設(shè)計(jì)技術(shù)要求與大型洞室相比，隧道長但斷面小。根據(jù)隧道的特點(diǎn)，隧道監(jiān)測設(shè)計(jì)上應(yīng)考慮以下要求。(1)布置的監(jiān)測斷面要比大型洞室多一些，以覆蓋隧道沿線的不同代表性的地段。(2)由于隧道斷面(高和跨度)比大型洞室小，可以廣泛使用收斂測線進(jìn)行監(jiān)測，并節(jié)約費(fèi)用。其他技術(shù)要求可參照大型洞室有關(guān)部分。1/17/2024八、水工隧洞安全監(jiān)測設(shè)計(jì)主要內(nèi)容：8.1水工隧洞監(jiān)測設(shè)計(jì)所需的基本資料8.2水工隧洞監(jiān)測設(shè)計(jì)原則8.3監(jiān)測項(xiàng)目的選擇與儀器選型8.4水工隧洞的監(jiān)測布置8.5監(jiān)測技術(shù)要求1/17/20248.1水工隧洞監(jiān)測設(shè)計(jì)

所需的基本資料水工隧洞監(jiān)測設(shè)計(jì)所需的基本資料見隧道監(jiān)測所需的資料。此外，還應(yīng)增加水力學(xué)和金屬結(jié)構(gòu)(如閘門)等方面的水工設(shè)計(jì)資料和模型試驗(yàn)資料。1/17/20248.2水工隧洞監(jiān)測設(shè)計(jì)原則水工隧洞不同于交通隧道，它不僅要研究圍巖的穩(wěn)定性，而且還要探討圍巖的承載能力、研究圍巖、襯砌分擔(dān)內(nèi)水壓的問題。因此，在監(jiān)測設(shè)計(jì)中，除了考慮交通隧道與大型地下洞室等挖空結(jié)構(gòu)的一些原則和要求外，還應(yīng)針對(duì)水工隧洞的特點(diǎn)、承載內(nèi)水壓的工況進(jìn)行監(jiān)測設(shè)計(jì)。1/17/20248.2水工隧洞監(jiān)測設(shè)計(jì)原則(1)監(jiān)測設(shè)計(jì)應(yīng)貫穿整個(gè)工程，從前期勘測設(shè)計(jì)階段到后期的電站運(yùn)行階段，都要進(jìn)行系統(tǒng)地、全方位地考慮；(2)水工隧洞安全監(jiān)測的重點(diǎn)，應(yīng)包括隧洞開挖時(shí)圍巖穩(wěn)定性安全監(jiān)測，運(yùn)行期整體結(jié)構(gòu)承載能力的安全監(jiān)測，以及內(nèi)水外滲引起的邊坡失穩(wěn)，建筑物倒塌等環(huán)境的監(jiān)測；1/17/20248.2水工隧洞監(jiān)測設(shè)計(jì)原則(3)監(jiān)測斷面按平面問題考慮，可以選擇具有代表性的斷面，分主斷面和輔助斷面，以資比較驗(yàn)證；(4)監(jiān)測儀器按一般要求還應(yīng)著重選擇抗水能力強(qiáng)，防潮性能高的儀器和電纜等，以保證儀器在高水壓下正常工作。1/17/20248.3監(jiān)測項(xiàng)目的選擇與儀器選型

—項(xiàng)目選擇根據(jù)水工隧洞的實(shí)際工作狀態(tài)，確定監(jiān)測的項(xiàng)目。應(yīng)區(qū)分是否襯砌、噴錨結(jié)構(gòu)、素混凝上襯砌、鋼筋混凝土襯砌、鋼管襯砌、隧洞及閘門等，各自的工作特點(diǎn)和功能，選擇監(jiān)測項(xiàng)目。選擇項(xiàng)目時(shí)，一般可參照大型地下洞室的監(jiān)測項(xiàng)目表6-1-2。此外，還應(yīng)根據(jù)水工隧洞特點(diǎn)增加一些項(xiàng)目。1/17/20248.3監(jiān)測項(xiàng)目的選擇與儀器型

—項(xiàng)目選擇1、對(duì)于水工隧洞來說，徑向變形、環(huán)向應(yīng)變、縫隙監(jiān)測是重要的、必要的項(xiàng)目，是獲取隧洞安全可靠和聯(lián)合受力狀態(tài)的關(guān)鍵性資料。2、對(duì)于不襯砌的引水隧洞，除進(jìn)行應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測外，對(duì)于梯度大、巖石條件差的壓力隧洞，要進(jìn)行水的滲漏量和內(nèi)水壓力監(jiān)測。1/17/20248.3監(jiān)測項(xiàng)目的選擇與儀器型

—項(xiàng)目選擇3、對(duì)于引水發(fā)電的隧道，應(yīng)進(jìn)行高速水流、氣蝕監(jiān)測。4、對(duì)于引水發(fā)電的隧道，應(yīng)進(jìn)行金屬結(jié)構(gòu)諸如閘門等振動(dòng)監(jiān)測。1/17/20248.3監(jiān)測項(xiàng)目的選擇與儀器型

—儀器選型

選擇監(jiān)測儀器時(shí)，一般要求：①儀器能承受一定的內(nèi)水壓力；②儀器防潮性能要求嚴(yán)格；③能滿足長期觀測的要求。1/17/20248.4水工隧洞的監(jiān)測

－監(jiān)測斷面的選擇

1、監(jiān)測斷面應(yīng)選擇地質(zhì)條件、結(jié)構(gòu)形式、受力狀態(tài)等具有代表性或關(guān)鍵部位，一般—個(gè)主觀測斷面，在其附近設(shè)輔助觀測斷面1—2個(gè)。2、主斷面應(yīng)布置多種儀器手段，進(jìn)行多項(xiàng)的監(jiān)測，以便在同一條件下進(jìn)行分析比較，提高監(jiān)測成果的可靠性。1/17/20248.4水工隧洞的監(jiān)測布置

－監(jiān)測斷面的選擇3、監(jiān)珊斷面應(yīng)該舉計(jì)階段和監(jiān)測的內(nèi)容不同分別選取，對(duì)于前期原位模型試洞的監(jiān)測，即模擬性試驗(yàn)，監(jiān)狽何采用多種儀器手段，項(xiàng)目盡可能地全，研究內(nèi)容盡可能地深。對(duì)于施工期監(jiān)測，應(yīng)充分利用永久觀測斷面和設(shè)備；結(jié)合運(yùn)行期監(jiān)測，布置一些臨時(shí)性隨機(jī)觀測斷面。1/17/20248.4水工隧洞的監(jiān)測布置

－監(jiān)測斷面的選擇4、由于巖體的不均勻性和不連續(xù)性，為使監(jiān)測覆蓋一定的面，具有一定的代表性，監(jiān)測斷面要布置較多，能控制各種不同的地段。1/17/20248.4水工隧洞的監(jiān)測布置

－監(jiān)測孔(點(diǎn))的布置隧洞圍巖的應(yīng)力應(yīng)變及變形等監(jiān)測孔(點(diǎn))的布置，除可參考大型洞室、隧道的監(jiān)測布置要求外，針對(duì)水工隧洞的工作特點(diǎn)，考慮圍巖和襯砌結(jié)構(gòu)在內(nèi)水壓力作用下的工作狀態(tài)。還需考慮下列幾方面的布置。1/17/20248.4水工隧洞的監(jiān)測布置

－監(jiān)測孔(點(diǎn))的布置A、隧洞充水試驗(yàn)徑向變形觀測的布置圍巖及襯砌的徑向變形，一般均應(yīng)通過隧洞中心布置4支元件和測桿及相應(yīng)的基腳8個(gè)；測半徑向時(shí)，需要8支元件和8根測桿及8個(gè)基腳，并設(shè)立中心及其支架一套，以支承半徑向測表系統(tǒng)。1/17/20248.4水工隧洞的監(jiān)測布置

－監(jiān)測孔(點(diǎn))的布置B、隧洞圍巖深部變形的監(jiān)測隧洞圍巖深部變形一般采用多點(diǎn)位移計(jì)監(jiān)測，施工期布置一般原則參見大型地下洞室及隧道的相應(yīng)部分。運(yùn)行期監(jiān)測布置還應(yīng)考慮內(nèi)水壓力作用，一般需要環(huán)向?qū)ΨQ布置。1/17/20248.4水工隧洞的監(jiān)測布置

－監(jiān)測孔(點(diǎn))的布置C、隧洞襯砌的應(yīng)變計(jì)布置為了監(jiān)測施工期和運(yùn)行期混凝土襯砌的應(yīng)力分布，一般采用標(biāo)距不宜小于10cm的應(yīng)變計(jì)，在隧洞襯砌的切向和軸向布置一組應(yīng)變叢，并設(shè)溫度計(jì)，以了解襯砌的應(yīng)變變化，從而計(jì)算應(yīng)力。1/17/20248.4水工隧洞的監(jiān)測布置

－監(jiān)測孔(點(diǎn))的布置D、隧洞襯砌與圍巖接觸縫的監(jiān)測布置隧洞接觸縫的胎測，包括地下高壓鋼管的鋼管與混凝土襯砌之間的縫隙和混凝應(yīng)土襯砌與圍巖之間的縫隙。一般在斷面上鋼管與混凝土及混凝土與巖體之間各布置4支測縫計(jì)，布置形式可采用對(duì)稱或非對(duì)稱式。1/17/20248.4水工隧洞的監(jiān)測布置

－監(jiān)測孔(點(diǎn))的布置E、隧洞水壓力監(jiān)測水壓力監(jiān)測，包括洞內(nèi)、洞外水壓力及滲透壓力監(jiān)測；隧洞內(nèi)水壓力的監(jiān)測，用水壓計(jì)或水位觀測管，一般測量最大內(nèi)水壓力，其位置設(shè)在最大壓力附近；隧洞外水壓力監(jiān)測的布置，應(yīng)根據(jù)洞線工程地質(zhì)及水文地質(zhì)情況，布置水位觀測孔。1/17/20248.4水工隧洞的監(jiān)測布置

－監(jiān)測孔(點(diǎn))的布置F、管道溫度監(jiān)測布置地下管道的溫度監(jiān)測，應(yīng)包括洞(氣、水)溫，管壁溫度，混凝土溫度和圍巖溫度；溫度計(jì)的布置應(yīng)與管道其他觀測儀器相配合；各種隧洞的監(jiān)測布置實(shí)例給出如圖8-4-1，這些隧洞全系小浪底電站所建。1/17/2024圖8-4-1導(dǎo)流/孔板洞、明流孔監(jiān)測布置典型斷面圖1/17/20248.5監(jiān)測技術(shù)要求水工隧洞監(jiān)測的技術(shù)要求，除應(yīng)考慮挖空結(jié)構(gòu)圍巖應(yīng)力、應(yīng)變等項(xiàng)觀測的技術(shù)要求外，還應(yīng)遵循下列特殊要求。1/17/20248.5監(jiān)測技術(shù)要求1、由于水工隧洞是過水結(jié)構(gòu)，因此，監(jiān)測工作至少應(yīng)考慮在隧洞工作水頭作用下，儀器沒備及電纜等的長期穩(wěn)定性和可靠性。保證不受潮，不滲水：在埋設(shè)前，一定要進(jìn)行嚴(yán)格的水下率定，不合格的儀表，決不能埋設(shè)。1/17/20248.5監(jiān)測技術(shù)要求2、施工期和運(yùn)行期的觀測應(yīng)一并考慮，統(tǒng)一規(guī)劃，系統(tǒng)地連續(xù)觀測。埋設(shè)儀器時(shí)要全盤考慮。觀測時(shí)間、觀測頻率及觀測標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)根據(jù)工況和要求決定，如隧洞的開挖期間、充水期間及運(yùn)行期，均應(yīng)根據(jù)水隧洞的工況引起的圍巖性態(tài)變化分別確定。1/17/20248.5監(jiān)測技術(shù)要求3、無論是單項(xiàng)專題監(jiān)測