地下工程监测技术.pdf

第七讲 地下工程监测技术 第一节 监测的目的与意义 第二节 监测的方法与监测设计 第三节 监测工程的实施 第四节 资料整理分析 第五节 工程实例 第一节 监测的目的与意义 地下工程是修建在具有原岩应力场、由岩土和各种 结构面组合的天然岩土体中的建筑物，是靠围岩和支护 的共同作用保持其稳定性的。因此，工程的安全在很大 程度上取决于围岩本身的力学特性及自稳能力，取决于 其支护后的综合特性。 由于地下工程是埋藏在地下一定深处，而这种天 然地质体材料中存在着节理裂隙、应力和地下水，因此， 地下工程的兴建比地面工程复杂得多。特别是在地下工 程开挖之前，其地质条件、岩体形态不易掌握，力学参 数难于确定，人们不得不借助现场监测，获取建筑物性 状变化的实际信息，并及时反馈到设计和施工中去，直 接为工程服务。 第一节 监测的目的与意义 地下工程按用途可分为：交通运输、输水、公共事业 以及地下贮库、地下工厂、地下冷暖气管道、地下街道、地 下发电站等：按工程地点分，有山岭隧道、城市隧道、水下 隧道；按开挖介质分，有岩石隧道、土质隧道；按施工方法 分，有山岭隧道、盾构隧道、明挖隧道、深埋隧道等。按照 我国通常的习惯，把用于交通的地下通道叫隧道，如铁路隧 道、公路隧道等；把用于输水的地下通道叫隧洞．如有压隧 洞、无压隧洞等。因此，地下工程稳定性安全监测计分为： 洞室、隧道、输水隧洞、城市地铁以及竖井、斜井等。 监测目的：评估与诊断、反馈与预测、信息化设计与施工 控制、研究与技术进步。 地下洞室与工程实践 人类对地下空间的开发与利用；工程实践提出的要求；地下 洞室围岩稳定的研究；理论的指导。 研究内容：原岩应力测试；围岩的应力、变形与破坏；围岩 压力的计算；围岩与支护的相互作用的现场测试与模型试验；支 护的设计与计算；围岩的稳定性及分类；围岩破坏的防治与加固。 地下长隧洞（铁路隧洞、公路隧洞、引水发电隧洞） 平面应变问题 地下洞室与工程实践 工程实践：水电工程 引水和泄洪隧洞、地下厂房、调压室（井）、 水利：引水长隧洞、地下泵站等 采矿：竖井、斜井、斜坡道、平巷、采场 交通：铁路隧洞、地下车站、公路隧洞等 军备：防空洞、地下军备库、发射井等 民用：地下商场、地铁、仓库等 地下洞室的施工方法： 1、人工或机械开挖 2、钻爆法 3、全断面掘进（TBM ） 地下工程的稳定性研究 修建地下工程时必须进行开挖和建造维护结构工程，开挖将 打破周围岩体的自然平衡状态，产生应力重分布Redistribution， 形成次生应力场（Secondary Stress)，如果岩体内的应力小于 其承载能力，围岩稳定，如岩体内的应力大于其承载能力，围岩 会产生失稳（破坏、冒落或产生较大变形），此时应支护。 实现围岩(应力重分布影响范围内的岩体）稳定的条件： σmax ＜ S 应研究围岩的应力与变形特征 u max ＜ U 稳定性问题的研究关系到： 1、安全可靠（施工期和运行期安全） 2、工程布置（工程位置选择、断面大小等） 3、经济合理（开挖方式、支护强度等） 4、环境保护 地下工程监测的阶段： (1)前期监测： 1)利用勘探平洞进行。随勘探洞的开挖岩体的力学参数，建立计算模 型。或进行位移、应力及声波等量测 2)利用原位模型试验洞，进行系统的位移、应力、围岩松动范围及声 波量测，反演岩体力学参数，建立计算模型，为地下洞室稳定性研究、 支护设计提供依据。 (2)施工期监测。随施工的进展，对围岩和支护进行位移、应力、应变、 裂缝开合、地下水、爆破影响和环境等监测，并及时反馈，以保证施工 安全和修改设计、指导施工。 (3)运行期监测。对围岩及支护进行现场监测，监测结构构件的安全、 检验设计的正确性以及为地下工程技术研究积累资料。 第二节 监测的方法与