《岩土工程课程设计》word版

1、安徽建筑工业学院 课程设计任务书课程名称：岩土工程学生姓名： 学 号： 班 级： 10勘察2班 指导教师： 院 长： 一、工程概况本工程为市府广场公交换乘中心改造工程的一部分，由现商城负一层消防通道下穿市府广场停车场负二层原设计地道总长59.5m，其中明挖框架段17.5m，穿越城市主干道至地下停车场段为隧道工程，长42m。桩号1+30.8271+72.827，长42m；采用“新奥法”原理进行设计，暗挖法施工。地下通道为圆形拱衬砌，挡墙式洞口，洞内路面采用混凝土路面，通道净宽6m，净高2.5m，其中开挖高度8.48m，开挖宽度5.6m。结构覆土厚度约为3m。隧道穿越地层为杂填土（Qm1）和淤泥质

2、杂填土（Q4a1），其中淤黏土为天然含水量大于液限含水量，天然孔隙比大于或等于1.5的粘性土，属于静水或缓慢的流水环境中沉积，经生物化学作用形成的一种特殊性土。通道所处位置及断面设计如图1和图2所示。 图1 地下通道平面图 图2 地下通道断面设计图二、监控量测的目的及意义隧道现场监控量测是指在隧道施工过程中，对围岩和支护、衬砌受力状态的量测。现场监控量测是监视围岩稳定，判断支护、衬砌结构设计是否合理，施工方法是否正确的一种手段；也是保证新奥法安全施工、提高经济效益的重要条件；为施工中可能有的工程变更提供科学依据；它贯穿隧道施工的全过程。为此公路隧道施工技术规范（JTJ 042-94）中第条作出

3、下列规定：采用复合式衬砌的隧道，必须将现场监控量测项目列入施工组织设计，制定监控量测计划，并在施工中认真实施。 监控量测工作必须紧接开挖、支护作业，按这种要求进行布点和检测，并根据现场情况及时进行调整或增加量测的项目和内容。量测数据应及时分析处理，并将结构反馈到施工过程中。结合本管段隧道的施工特点及设计要求，特制定隧道施工监控量测作业指导书，以指导隧道施工。1、量测的目的为: 掌握围岩动态和支护结 构的工作状态,利用量测结果修改设计,指导施工. 预见事故和险情,以便及时采取措施,防患于未然.积累资料,为以后的新奥法设计提供类比依据. 为确定隧道安全提供可靠的信息. 量测数据经分析处理与必要的计

4、算和判断后,进行预测和反馈,以保证施工安全和隧道稳定.2、量测的意义（1）在施工过程中对前进的开挖工作面附近围岩的岩石性质、状态进行目测，掌握围岩动态，以及围岩的施工力学性能，了解支护结构在不同工况时的受力状态和应力分布，及时改进支护，对围岩稳定性、安全性作出评价来指导现场施工。（2）通过施工和环境监测进行信息反馈及预测预报，优化施工组织设计，指导现场施工，确保隧道施工的安全与质量和工程项目的社会、经济和环境效益。（3）验证支护结构型式、支护参数的合理性，对支护结构、施工方法的合理性及其安全性作出评价及建议，为确定二次支护时间提供依据。（4）积累量测数据，为信息化设计与施工提供依据，为修改变更

5、设计、调整施工方法提供科学依据。三、监控量测工作的原则和要求监控测量工作必须紧接开挖、支护作业，应按设计要求进行布点和监测，并根据现场施工情况及时调整量测项目和内容。量测数据应及时分析处理，并将结果反馈到施工过程中。 监控量测应作为施工组织设计一个重要组成部分，应纳入施工工序，并贯穿施工的全过程，为施工管理及时提供信息 。开工前应根据隧道规模、地形、地质条件、施工方法、支护类型和参数、工期安排以及所确定的量测目的等编制量测计划。编制内容应包括：量测项目、量测仪器选择、测点布置、量测频率、数据处理、反馈方法及组织机构、管理体系等。现场应成立专门监控量测小组，负责测点埋设、日常监测、数据处理和仪器

6、维修保养工作，并及时将量测信息反馈于设计和施工。四、监控量测的内容及控制基准1、监控量测手段 本标段主要采用精密水准仪、收敛仪、全站仪等先进测量设备对隧道地表沉降、拱顶下沉、围岩收敛、断面变化等监控项目进行量测。2、主要设备监控量测设备配置表序号监测项目监测仪器1地表沉降（陆域）及仰拱隆起WILD-N3精密水准仪、铟钢尺等2隧道拱顶下沉全站仪3隧道净空收敛全站仪4锚杆抗拔力锚杆拉拔计5钢架内力VW-1型频率接收仪，钢筋应力计、应变计、压力盒等6二衬钢筋应力7围岩与接触压力8地质和支护状况观察地质罗盘仪及规尺等9数据处理电脑2台3、监控流程监控流程见监控量测流程框图监控量测流程框图4、监控量测程

7、序和项目监控量测必测项目表序号项目名称方法、要求及工具测试时间115天16天1个月13个月3个月以上1地质和支护状态观察岩性、结构面产状及支护裂缝观察描述，地质罗盘每次机械或人工开挖及初期支护后2洞内周边水平收敛位移量测采用隧道周边位移计量测。开挖后安设收敛杆件，收敛杆件埋入土地深度不小于40cm12次每天1次每2天12次每周13次每月3拱顶下沉及底部上鼓、仰拱填充面高程测量各测点设固定桩、在开挖或第一次喷砼完成后迅速完成，采用水准仪、水准尺超平测量。应和地面相应位置点同时进行。填充面固定桩在填充砼完成后设置12次每天1次每2天12次每周13次每月4洞口及浅埋段、洞顶地表沉陷测量采用精密水准仪

8、、砼桩及水准基点要求按“铁路测量技术规范”。桩底应埋设于冻结线以下3050cm。沉陷超平按以下几个阶段进行：（1）进洞前应将所有纵、横断面方向桩全部超平一次。（2）开挖至量测断面前20m、10m、5m、时（3）、开挖至量测断面时（4）开挖超过量测断面5m、10m、20m时（5）至衬砌前，每天测量一次。当出现沉陷值突然变大时，增加测量次数，进行监视。（6）衬砌后，应根据沉陷情况继续量测一段时间一次每天监控量测选测项目表项目名称方法及工具测点布置检测目的检测频率支护、衬砌内应力、表面应力及裂隙量测混凝土内应变计、应力计、压力计每代表性地段量测，每断面宜为9个测点监测结构成承受荷载、了解结构受力情况

9、，判断结构的安全（1）开挖面距监测断面前后12时，12次/d（2）开挖面距监测断面前后30时，1次/周围岩内部位移（洞内设点）洞内钻孔安设单点、多点式位移计每1050m一个断面，每断面5个测点了解施工过程中地层不同深度的变形情况，研究施工引起的地层位移规律钢支撑内力及外力支柱压力计或其他测力计每1050m钢拱支撑一对测力计及时掌握地下工程施工过程中，钢支撑的内力（弯矩、轴力）二次衬砌压应力量测压力盒每一围岩段选一组每组25个点每断面711个测点了解施工过程中初期支护结构的内力分布情况钢支撑内力及外力支柱压力计或其他测力计每1050m钢拱支撑一对测力计4、监控量测点布置及方法 浅埋隧道地表沉降观

10、测点应在隧道开挖前布设。地表沉降测点和隧道内测点应布置在同一断面里程。沉降测点在隧道两侧量测范围不应小于H0+B， 其测点布置如下示意图量测范围H025mB基准点45 地表沉降测点纵向间距隧道埋深与开挖宽度纵向测点间距（m）2B Ho2.5B2050B Ho2B1020HoB510注：Ho为隧道埋深； B为隧道最大开挖宽度拱顶下沉测点和净空变化（围岩收敛）测点应布置在同一断面，根据设计要求，级围岩每5m、级围岩每10m、级围岩每30m、级围岩每50m布设一个断面，第一个监测断面布置在明暗洞交界里程往洞内方向2m处，拱顶下沉测点原则上布置在拱顶轴线附近。隧底隆起观测点布设在仰拱中心，与拱顶下沉观

11、测点在同一量测断面上。拱顶下沉及净空变化量测点布置见下图。五、数据处理、分析及应用(1).绘制位移时间关系曲线，根据曲线形态判断围岩的稳定情况。当位移时间关系曲线趋于平缓时(如图A)，变形速率不断下降，表明围岩趋于稳定，支护是安全的，应进行数据处理或回归分析，推算最终位移掌握位移变化规律。当位移曲线出现反弯点时(如图B)，则表明围岩和支护已呈不稳定状态，此时应密切监视围岩动态，并加强支护，必要时暂停开挖。(2)回归分析由于量测的偶然误差所造成的离散性，绘制的散点图是上下波动和不规则的， 因此必须对量测采集的数据进行数字处理-回归分析，采用最小二乘法拟合数据获得合理的典型曲线，并以相应的数字公式

12、进行描述。回归分析是目前时测数据数学处理的主要方法，通过量测数据回归分析可以预测最终位移值和位移速率。目前常采用以下函数作为回归函数：对数函数：指数函数：双曲函数：式中： u某一时刻变形值（mm）； A、B回归系数； t量测时间； t0测点初读数距开挖时的时间（d）； T量测时距开挖时的时间（d）。六、监控量测管理基准围岩稳定性应根据量测结果按下列指标进行综合判别： 1）最大位移； 2）位移变化速率； 3）位移速率变化趋势 （加速度）； 4）初期支护所受的应力、应变、压力 。监测项目控制范围控制标准地表下沉I、II类围岩3OmmIII、IV类围岩20mm拱顶下沉及净空收敛I类围岩50mmII类

13、围岩30mmIII、IV类围岩20mm位移速度I、II类围岩5mm/dayIII、IV类围岩3mm/day建筑物倾斜全线31、根据最大位移判断实测最大位移值不应大于隧道的极限位移，并按下表位移管理等级进行施工。为了确保围岩和初期支护变形不侵入二次衬砌空间，一般情况下，宜将隧道的设计预留变形量作为极限位移，进行控制。同时设计预留变形量应根据监测结果不断修正。管理等级管 理 位 移施工状态U0Un/3可正常施工（Un/3）U0（2Un/3）应加强支护U0（2Un/3）应采取特殊措施注：U0-实测位移值 Un-最大允许位移值2、根据位移变化速率判断 净空变化速率持续大于1.0mm/d时，围岩处于急剧

14、变形状态，应加强初期支护系统；净空变化速率持续在0.21.0mm/d时，应加强观察，做好加固围岩的准备；当净空变化速率小于0.2mm/d时，围岩达到基本稳定，在高地应力、岩溶地层和挤压性围岩等不良地质中，应根据具体情况制订判断标准，防止结构突然失稳或破坏。3、根据位移速率变化趋势来判断当围岩位移速率不断下降时（du2/d2t0），围岩趋于稳定状态；当围岩位移速率保持不变时（du2/d2t=0），围岩不稳定，应加强支护；当围岩位移速率不断上升时（du2/d2t0），围岩进入危险状态，必须立即停止掘进，采取措施。 4、根据初期支护所受的应力、应变、压力来判别 初期支护承受的应力、应变、压力实测值与允许值之比大于或等于0.8时，围岩不稳定，应加强支护；初期支护承受的应力、应变、压力实测值与允许值之比小于0.8时，围岩处于稳定状态。 参考文献：1地下工程浅埋暗挖通论，王梦恕，安徽教育出版社社；2地下工程施工与管理，杨其新主编，西南交通大学出版社；3地下建筑结构，朱合华主编，中国建筑工业出版社；4.岩土工程，汤康民主编，武汉理工大学出版社；5铁路隧道设计规范（TB10003-2001）；6.城市地下工程施工监测与信息反馈技术，刘招伟主编，科学出版社类别监测项目监测仪器测点布置必测项目开挖地层与支护结构状态地质素描及拱架支护状态观察