隧道围岩压力的监测与分析

隧道围岩压力的监测与分析监控量测的重要性自从奥地利的拉布西维兹〔V.Rabcewicz〕于1948年提出奥法以来，奥法已在我国各山岭大路隧道中得到了广泛应用。众所周知，监控量测作为奥法的三要素之一，对于隧道施工安全和施工过程掌握都起着至关重要的作用。浅埋暗挖法是在距离地表较近的地下进展1984年王梦恕院士在军都山隧道黄土段试验成功的根底上，又于1986在拆迁少、不扰民、不破坏环境的条件下获得成功。之后，又经过工程实践，提出了“管超前，严注浆、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的“18字方针”，突出时空效应对防塌的重要作用，提出在脆弱地层快速施工的理念，由此形成了浅埋暗挖法。监控量测工作也在这一工法。对于浩大的盾构机，其中顶推力，泥浆压力，盾尾注浆压力，衬砌沉降等均需要进行监控量测。由此可以看出，目前无论是在山岭隧道还是在城市地铁的修建中， 测已经是施工中一项重要，不行缺少的工作。监控量测的目的介绍监控量测的目的。优化施工挨次假设单从优化施工挨次来说，我们最关心的是隧道围岩变形的状况。所以从这个角度动身，监测工程中的变形监测工程是需要重点选择的。从施工阅历动身，一般选用的监测工程路隧道施工技术规》〔JTJ042-94〕规定[] 判定围岩变形是否稳定主要靠这两项数据，通过-时间曲线消灭反弯点时，则说明围岩0.1~0.2mm/d0.07~0.15mm/d。从优化施工挨次角度动身，通常选择周边收敛和拱顶下沉就可以满足要求了，假设是隧道浅埋处则还需增加地表下沉量测工程，如洞口位置。施工安全1``WordWord文档施工安全目前在全部工程工程施工中已经提高到了格外高的高度，各单位都格外关心这从施工安全角度动身，变形方面的监测固然是必不行少的，也是推断围岩是否安全稳定的重要依据。除此之外，出于安全考虑还应对关键部位进展相应的应力气测，综合推断围岩的稳定性。选择周边收敛和拱顶下沉量测工程上，依据需要通常还要增加初衬混凝土应力气测工程。科学争论性及施工的安全性。振弦式压力盒对于重要的工程实践,(如荷载等),也可以是响应量〔如应力、应变等〕。但无论是应力、应变,还是渗透压力或温度等,它们都是非电量型物理量,影响,测试期间被测部位是无法被人直接接触的,要求将非电量被测物理量转换为可通过电缆长距离传输的电信号,如电压等。为此,在岩土体和构造部监测中,需承受传感器(如电阻应变类传感器,可依据被测介质和被测物理量的特点而制成不同的构造形式,,为了查清应力及其分布,常承受振弦式压力盒测试技术。振弦式压力盒的测试原理如前所述,明确、真实。传感器多被设置于边界条件简洁的构造。为此，压力盒承受了扁平圆形盒状金属构造。为了避开恶劣工作环境对压力盒转换关系的影响。要求压力盒具有肯定的强度和刚度。为此，压力盒的外壳通常承受钢质,并制作成封闭构造。压力盒的传感元件(承载板或称为支承(固定)于钢筒上的圆形钢板,它具有明确而简洁的受力条件,1载板承受法向推力p时,即产生弯曲变形,固定于承压板上的立柱(如图1中的A、B)随之产生,T也相应产生变化(理论分析说明,对于同一个压力盒,在弹性变形阶段,Tp的关系是唯一的)。该钢弦即为振弦式压力盒的敏感元件。为T的变化,需在钢弦的下方设置激振线圈,假设给线圈施加一个脉冲电压信号,线圈产生的磁场将使钢弦作正弦振动,从而使自振钢弦与线圈之间的间隙发生周期性的变化,线,线圈感应出的磁阻的变化频率即为钢弦的自振频率。理论分析说明,,可通过钢弦力的变化建立被测介质压力p与钢弦自振频率之间的关系。图1压力盒构造及测试原理示意图由理论推导可得，压力p与振频f之间的关系为pK(f

2f2)0

公式12 DKEb(L2l2) 2式中:p为作用于承载板上的均布荷载(MPa),f为压力盒在外力p作用下钢弦的频率,f0为钢弦初始频率，l为钢弦长度(mm),L为承载板直径(mm),b为立柱的高度(mm)，ρ为弦的线密度，D为承载板的弯曲刚度,D=E*t3/12(l-μ2),E为承载板弹性模量(MPa),μ为承载板泊松比,t为承载板厚度(mm)。影响压力盒测值的因素分析影响压力盒应力测值的主要因素有以下几个方面。被测介质刚度的影响由于压力盒率定时,建立的是油压与钢弦频率之间的关系,当被测介质刚度较小时,介质不制约承载板的变形响应,,实际应力能全部被压力盒感应,故实测应力与实际应力的差值较小,测介质刚度较大时,由于介质具有较大的自承载力量,变形量小,制约了承载板的变形响应,故其,相当一局部压应力将由压力盒侧壁担当,从而使承载板的变形偏小,,实测应力偏小的现象将加剧。被测介质厚度的影响,当厚度较小时,被测介质刚度的影响很小,可不予考虑；随着厚度的增大,被测介质刚度的影响突显,实测应力与实际应力的差值,被测介质厚度的影响趋于稳定,实测应力与实际应力的差值不再随厚度的变化而转变,h0。压力盒构造尺寸的影响为适应恶劣的工作环境,压力盒承受钢构造。为保证压力盒性能稳定,其整体强度和刚度,故其侧壁均较厚,且压力盒量程越大,厚度越大,明显实测应力偏小越多。由于,,钢弦对承载板的变形越敏感,10~20cm。压力盒埋设状态的影响,其对测值的影响主要表现在埋设状态的正,它所造成的实测值偏差属人为误差,可通过严格执行埋设规程而加以消退。压力盒的埋设方法依据工程实际状况，可以承受不同的方法布设压力盒。下面以几个工程实例介绍不同的布设方法.,2所示。兰渝铁路胡麻岭隧道在布设时，先用锤子将测点处初期支护外表锤击平坦，再用水泥砂,3直接将压力盒绑扎在二衬钢筋上，由于此时压力盒紧贴防水板，可以认为压力盒测量数值能够近似反响初支、二衬间的接触压力。法。2贵广铁路隧道工点布置图监测构造分析

3兰渝铁路胡麻岭隧道工点布置图初支与二衬间应力监测结果及分析学增等基于大量大路隧道围岩压力监测数据，分析了垂直围岩压力与隧道开挖跨度、埋得到了实测垂直围岩压力值与规计算值之间的关系，得出下面一些围岩压力的分布规律。随着隧道开挖跨度的增加而增加；经过宽度均一化的围岩压力值随围岩级别的增加而渐渐增大。0.72.631.43倍。增加，Ⅱ～Ⅴ级围岩条件下，实测侧压力系数均值分别为0.19，0.32，0.45，0.58，相对规值偏大。的集中，需要在设计中予以考虑。初支与二衬间接触压力监测结果与分析初支、二衬间的接触压力进展现场监测，分析监测结果得出以下一些结论。于稳定。拆模时，初支、二衬间接触压力最大，在该时刻二衬构造受力最担忧全。为了保证二衬安全，一方面要尽量缓拆模，保证二衬所受模板台车的“支反力”是渐渐降低的，另一方面必需保证拆模时二衬混凝土的强度，还有拆模后必需对二衬混凝土进展准时、有效地养护。隧道拱底的应力变化较简单，整体上呈现渐渐减小的趋势。系数大致相仿，这也反映了围岩级别的差异对二衬构造的整体应力水平并无太大的影响。规中承受松散体高度计算得到的二衬荷载与实测荷载是不同的，二次衬砌所受的荷初支、二衬间接触压力离散性较大，二次衬砌所受外力与铁路隧道设计时常承受矩形荷载、梯形荷载以及马鞍形荷载等都有较大区分。通过分析不同级别围岩条件下实测荷载作用下二次衬砌的安全性可知，二次衬砌在工法的施作可以实现初期支护和围岩承受全部荷载，二次衬砌作为安全储藏。棋盘山隧道、牛王盖隧道、胡麻岭隧道所测拱顶处接触压力均较小(由于压力盒布设密实、灌注不满、不易振捣、易收缩