地下工程监测技术.ppt

第八讲地下工程监测技术;第1节地下工程监测概述;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、土质隧道等。我国通常的习惯，把用于交通的长地下通道叫隧道；把用于输水的长地下通道叫隧洞,把断面较大、轴线长度不太长〔与隧洞比较〕的叫洞室。因此，地下工程分为：洞室、隧道、输水隧洞、城市地铁以及竖井、斜井等。;人类对地下空间的开发与利用；工程实践提出的要求；经验的提炼，地下洞室围岩稳定的研究；理论的指导与实践的验证。;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〕等;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〔SecondaryStress)，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

umax＜U

稳定性问题的研究关系到：

1〕平安可靠〔施工期和运行期平安〕

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;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。

地下工程的设计理论及开展过程：

1〕荷载结构法：如普氏理论〔塌落拱理论〕等。

2〕抗力法与弹性地基梁法〔考虑了围岩对结构的约束〕。

3〕连续介质力学理论〔引入力学计算，研究围岩及支护体的变形、强度等问题，但计算的输入量如地应力、变形、强度参数都有很大的不确定性〕。

4〕新奥法〔NATM)：围岩与支护的相互作用、喷锚支护、现场监控、变形控制、支护时机确定等，有时称为收敛－约???法设计理论。

5〕监测与信息化设计：在地下工程施工过程中布置监控测试系统，从围岩的开挖与支护过程中获得围岩及支护的工作状态信息，通过分析研究监测信息来描述围岩的稳定性及支护的作用，并反响于施工决策和支持系统，修改或确定新的开挖方案与支护参数的循环设计过程。;第1节地下工程监测概述;1.3地下工程监测与信息化设计;1)前期监测：a)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。b)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，反分析岩体力学参数，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，并及时反响，以保证施工平安和修改设计、指导施工。

3)运行期监测。对围岩及支护进行现场监测，监测地下工程结构的平安、检验设计的正确性以及为地下工程技术研究积累资料。;第1节地下工程监测概述;正分析：根据表征某一系统力学属性的各项初始参数来确定系统的力学行为的分析研究方法。

反分析：利用反映系统力学行为的某些物理量来推算该系统的各项或一些初始参数的分析研究方法。

岩土工程的开挖使岩土体介质从原来的初始状态，变为新的力学状态，相当于系统加载〔或卸载〕，可将岩土体视为一个“试件”，试件在加载后的反映〔力学行为的后果，如变形调整〕，可以通过量测获得必要的数据，再通过反分析求得工程分析所需要的各种参数。岩土体在加载时〔考虑原岩应力后实际为卸载〕的力学反映以位移最为直观、可测、可靠，故一般建立位移量测系统观测岩土体的变形反映。

位移反分析：在岩土工程开挖前或开挖过程中，建立岩土体的位移量测系统观测岩土体在开挖过程中的位移变化，根据实测位移值，考虑岩土体的本构模型且利用一定的技术分析手段，反求岩土工程有关计算参数〔力学特性、初始地应力场)的一种技术研究方法。;第2节地下工程－洞室的平安监测;大型地下厂房洞室群－二滩水电站;地下洞室的分层开挖;龙滩水电站地下厂房系统典型支护图;第2节地下工程－洞室的平安监测;第2节地下工程－洞室的平安监测;;;第2节地下工程－洞室的平安监测;1)根据监测目的分别选定重点工程。

以平安监测为主要的监测工程，一般应以能监控影响平安的主要因素为目