隧道设计理论9.ppt

《隧道设计理论》张学富重庆交通大学土木建筑学院 隧道施工监控量测 9.1隧道施工监测概述 9.1.1监测在隧道工程中的地位 地面结构工程的修建：“调查－设计－施工”流程，设计的主要手段是“荷载－结构物”模型出发而进行力学计算 隧道设计：(1).理论计算法;(2)工程类比法;(3)现场监测 事实证明：单独的使用力学计算方法或经验法都不能取得较好的效果。为了选择一条隧道工程设计的正确途径，一方面经验法科学化；另一则要使设计中所进行的力学计算具有实际背景。为了做到这一点，现场监测就不能不起到特别重要的作用。 9.1.3监控量测设计的内容和方法 典型的量测断面布置图 监控量测各个项目采用的仪器、量测断面的布置间距及量测频率参见表1 §9.2隧道工程现场监测的主要手段 9.2.1周边位移量测 隧道内壁面两点连线方向上的位移之和称为“收敛”，此项量测称“收敛量测”。它是隧道施工量测的重要项目，收敛值是最基本的量测数据，必须量测准确，计算无误。 1、量测的目的 周边位移是隧道围岩应力状态变化最直观的反映，通过周边位移可以达到以下目的： （1）根据变形速率判断围岩稳定程度和二次衬砌施作的合理时机 （2）指导现场施工。 压力盒的工作原理 当压力盆的薄膜上受有压力时，薄膜挠曲，钢弦张拉得愈紧钢弦的振动频率就愈高。这样，当由接收器向压力感应线圈输入一脉肿电流时，线圈产生磁通，使铁芯对钢弦产生瞬时吸力。电流中断时，吸力消失钢弦弹起，从而激起钢弦振动。随着压力盒所受压力的不同，钢弦的自振频率就不同。钢弦振动的频率使得感应线圈产生一 感应电动势。感应电动势的频率与钢弦的自振频率相同，电动势频率通过导线反回接收器‘(即频率计)，就可以测出钢弦的振动频率。根据每个压力盆事先标定的钢弦振动频率与压力的标定曲线，即可查出压力盒上所受的围岩压力的大小。 §9.2.3钢支撑的应力量测 隧道围岩类别低于VI类，尤其是在浅埋、偏压隧道中，需要提高初期支护的强度和刚度，隧道开挖后常采用钢支撑进行支护 。 I、II类围岩：采用型钢支撑； Ⅲ类围岩：常采用格栅支撑 。 3、应力应变计的布置和埋设 §9.2.4混凝土的应力量测 1、量测目的： 砼应力量测包括喷射砼和二次衬砌砼应力量测，其目的主要为： （1）、了解砼层的变形特性以及砼的应力状态； （2）、掌握喷层所受应力的大小，判断喷射砼层的稳定状况； （3）、判断支护结构长期使用的可靠性以及安全程度； （4）、检验二次衬砌设计的合理性； （5）、积累资料。 2、量测仪器和方法 为了使量测数据能直观反映砼层的变形状态和受力大小，要求测量元件材质的弹性模量与砼层的弹性模量相近，不致引起砼层应力的异常分布，以免量测出的应力（应变）失真，影响评价效果。 （1）、应力（应变）计量测法 砼应变计是量测砼应力的常用仪器，量测是将应变计埋入砼层内，通过钢弦频率测定仪测出应变计受力后的振动频率，然后从事先标定出的频率－应变曲线上求出作用在砼层上的应变，然后再转求应力。 双膜压力盒 单膜压力盒 为避免围岩压力传递的不均匀性，在量测中多采用沥青囊(100 x 50 x 15cm、作为传压手段(图l—14)。但在土质隧道内，也可直接在衬砌背后安设压力盒，其后空隙要用砂子充填密实。 沥青囊沿衬砌外轮廓埋没，与衬砌混凝土灌筑同时进行。 振弦读数仪 （2）、钢弦压力盒的标定 压力盒标定，是指在室内测定每个压力盒频率与压力之间的对应关系，并绘出它们的关系特性曲线，以便现场测试使用。 标定是在压力缸或材料试验机上进行的，如图6-22所示。图6-22压力盒标定装置 标定前，应先将压力盒预压3次（反复由零加至设计最大负荷），然后开始标定读数。每次读数压力间隔一般为最大压力的1/8～1/10。标定读数重复进行3次，取其平均值，并绘制其压力与频率平方差的关系曲线，即P—（f2～f02）曲线，如图6-23所示。 压力盒标定装置 （3）、压力盒的布置与埋设? 由于测试目的及对象不同，测试前必须根据具体情况作出观测设计，再根据观测设计来布置与埋设压力盒。压力盒的埋设，虽较简单，但由于体积较大、较重，给埋设工作带来一定的困难。埋设压力盒总的要求是：接触紧密和平稳，防止滑移，不损伤压力盒及引线，并且需在上面盖一块厚6～8mm、直径与压力盒直径大小相等的铁板。常见压力盒的布置方式如图6-24所示。 压力盒的埋设 3．液压枕 液压枕又称油枕应力计，可埋设在混凝土结构内、岩体内或结构与围岩的接触处，长期测试结构、围岩或它们的接触面的应力。液压枕主要由枕壳、注油三通、紫铜管和