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隧道施工监控量测与测试 长安大学公路学院 隧道与岩土系 李宁军 第一页，共三十二页。 第一节 概述 隧道施工过程中使用各种类型的仪表和工具，对围岩和支护、衬砌的力学行为以及它们之间的力学关系进行量测和观察，并对其稳定性进行评价，统称为监控量测。 1、隧道监控量测的必要性： ⑴隧道工程作为工程建筑物，受力特点与地面工程有很大的差别。 ⑵隧道在开挖支护成形运营的过程中，自始自终都存在受力状态变化这一特性。 第二页，共三十二页。 2、施工监控量测的目的和任务 ⑴通过监控量测了解各施工阶段地层与支护结构的动态变化，判断围岩的 稳定性、支护、衬砌的可靠性； ⑵用现场实测的结果弥补理论分析过程中存在的不足，并把监测结果反馈设计，指导施工，为修改施工方法，调整围岩级别、变更支护设计参数提供依据； ⑶通过监控量测对施工中可能出现的事故和险情进行预报，以便及时采取措施，防患于未然； ⑷通过监控量测，判断初期支护稳定性，确定二次衬砌合理的施作时间； ⑸通过监控量测了解该工程条件下所表现、反映出来的一些地下工程规律和特点，为今后类似工程或该施工方法本身的发展提供借鉴，依据和指导作用。 第三页，共三十二页。 量测 项目 围岩 种类 必测项目 选测项目 洞内观察 净空收敛 拱顶下沉 锚杆抗拔力 地表下沉 围岩内位移 锚杆轴力 钢支撑应力 接触压力 混凝土应变 洞内弹性波 硬岩 软岩 土砂 量测 项目 围岩 种类 必测项目 选测项目 洞内观察 净空收敛 拱顶下沉 锚杆抗拔力 地表下沉 围岩内位移 锚杆轴力 钢支撑应力 接触压力 混凝土应变 洞内弹性波 硬岩 软岩 土砂 必须实施、可以实施、必要时实施 第四页，共三十二页。 监控量测与反馈流程图 第五页，共三十二页。 第二节 必测项目 1、隧道内目测观察 细致的目测观察，对于监视围岩稳定性是既省事而作用又很大的监测方法，它可以获得与围岩稳定状态有关的直观信息，应当予以足够的重视，所以目测观察是新奥法量测中的必测项目。 1）隧道目测观察的目的是： ⑴预测开挖面前方的地质条件。 ⑵为判断围岩、隧道的稳定性提供地质依据。 ⑶根据喷层表面状态及锚杆的工作状态，分析支护结构的可靠程度。 2）观察内容： ⑴掌子面地质水文条件、岩性、结构面产状、有无断层，是否偏压、围岩类别，掌子面自稳情况，地下水的影响情况等，并做好记录。 ⑵对初期支护效果观察包括：锚杆的锚固效果、喷层的光洁度、喷层有无裂缝，裂缝的部位、长度、宽度、深度，喷层是否把钢支撑全部覆盖。 第六页，共三十二页。 2、周边收敛量测 隧道围岩周边各点趋向隧道中心的变形称为收敛。所谓周边收敛量测主要是隧道内壁面两点连线方向的距离的变形量的量测。收敛值为两次量测的距离之差。 1）量测目的 收敛量测是隧道施工监控量测的重要项目。周边位移是隧道围岩应力状态变化最直观的反映，通过周边位移量测可以达到以下目的。 ⑴判断隧道空间的稳定性； ⑵根据变位速度判断围岩稳定程度和二次衬砌施作的合理时机； ⑶指导现场的施工。 第七页，共三十二页。 2）量测设计 ⑴收敛量测的间距与测线 必测项目量测断面间距和每断面测点数量 围岩类别 断面间距（m） 每断面测点数量 净空变化 拱顶下沉 Ⅰ～Ⅱ 5～10 1～2条基线 1～3点 Ⅲ 10～30 1条基线 1点 Ⅳ 30～50 1条基线 1点 第八页，共三十二页。 ⑵量测频率：量测频率可根据位移速度和量测断面距开挖面距离 按位移速度 位移速度 （mm/d） 量测频率 ≥5 2次/d 1～5 1次/d 0.5～1 1次/2～3d 0.2～0.5 1次/3d ＜0.2 1次/7d 按距开挖面距离(注：b为隧道开挖宽度) 量测断面距 开挖面距离（m） 量测频率 (0～1)b 2次/d (1～2)b 1次/d (2～5)b 1次/2～3d ＞5b 1次/7d 第九页，共三十二页。 3）量测仪器 目前隧道施工中常用的收敛计为机械式的收敛计和数显式收敛计。例：QJ-85型坑道周边收敛计；JSS30A型数显收敛计；SWJ－IV型隧道隧道收敛计。 第十页，共三十二页。 4）测试原理 测试中读得初始数值X0；间隔时间t后，用同样的方法可读得t时刻的值Xt，则t时刻的周边收敛值Ut即为的两次读数差。即 Ut＝L0－Lt＋Xt1－Xt0 式中：L0——初读数时所用尺孔刻度值； Lt——时刻时所用尺孔刻度值； Xt1——时刻时经温度修正后的读数值，Xt1＝Xt＋εt Xt0——初读数时经温