隧道工程试验检测原理及检测技术

隧道工程试验检测原理及检测技术§1施工监控量测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。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。

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、必要时实施监控量测与反馈流程图第二节必测项目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。2、周边趣收敛析量测隧道衫围岩翅周边庄各点石趋向庙隧道搁中心链的变震形称虽为收屿敛。泥所谓唉周边寄收敛寇量测五主要敞是隧道夕内壁脉面两尖点连老线方押向的背距离兴的变冤形量概的量艘测。收敛纱值为内两次胸量测养的距办离之饮差。1）量值测目驶的收敛萌量测旷是隧续道施棚工监信控量龄测的渡重要驴项目杠。周党边位厕移是窃隧道茄围岩粱应力舌状态使变化锅最直俭观的忙反映衫，通相过周烫边位借移量滚测可带以达会到以禁下目吉的。⑴判输断隧野道空雪间的英稳定杨性；⑵根该据变驳位速闪度判讯断围忘岩稳恼定程证度和帅二次爬衬砌雀施作绞的合娃理时垒机；⑶指凶导现博场的党施工该。2）量垄测设前计⑴收饰敛量刊测的确间距规与测保线必测蛾项目戒量测孤断面右间距抵和每女断面矩测点龟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～Ⅱ5～101～2条基线1～3点Ⅲ10～301条基线1点Ⅳ30～501条基线1点⑵量测唯频率却：量毅测频臂率可皆根据层位移川速度借和量幅测断耻面距爹开挖绣面距菠离按位涛移速肯度位移速度（mm/d）量测频率≥52次/d1～51次/d0.5～11次/2～3d0.2～0.51次/3d＜0.21次/7d按距钉开挖谦面距离(注：b为隧洒道开替挖宽恳度)量测断面距开挖面距离（m）量测频率(0～1)b2次/d(1～2)b1次/d(2～5)b1次/2～3d＞5b1次/7d3）量横测仪县器目前单隧道永施工恢中常什用的矿收敛松计为郑机械夸式的望收敛很计和巷数显字式收谦敛计兼。例自：QJ艘-8相5型坑森道周浑边收门敛计苏；JS迁S3识0A型数正显收河敛计厌；SW厕J－IV型隧存道隧租道收班敛计尸。4）测侧试原阀理测试养中读盗得初把始数偷值X0；间故隔时蚀间t后，渗用同及样的大方法怜可读假得t时刻喜的值Xt，则t时刻起的周啊边收炊敛值Ut即为觉的两严次读今数差享。即Ut＝L0－Lt＋Xt1－Xt0式中摧：L0——初读似数时抹所用访尺孔妙刻度筹值；Lt——时刻楼时所零用尺载孔刻饼度值北；Xt1——时刻测时经乘温度还修正踩后的欺读数朱值，Xt1＝Xt＋εtXt0——初读吓数时滥经温御度修贱正后马的读澡数值游，Xt0＝X0＋εtXt——时刻围量测蹄时读距数值普；X0——初始啦时刻敬读数未值；εt——温度园修正沙值；εt＝α（T0－T）Lα——钢尺研线膨漫胀系宗数；T0——鉴定润钢尺患的标仅准温援度，T0=2状0℃T——每次家量测映时的声平均丈气温稀；L——钢尺颗长度笋。3、拱顶加下沉柿量测埋深摆较浅径、固粗结程训度低闭的地任层，袜水平罚成层多的场膏合，补这项乳量测冬比收剃敛量桶测更蜜为重察要。1）量缠测目敬的量测榜数据晕是确舒认围穴岩的碌稳定哥性，算判断技支护壳效果肿，指覆导施软工工选序，屈预防踪蝶拱顶舟崩塌彩，保术证施骗工质道量和辣安全慌的最汉基本相的资横料。2）量筹测仪洽器精密建水准螺仪3）量膛测原随理第一补次读聋数后拌视点律读数贴为A1，前领视读存数为B1；第折二次球后视搅点读涨数为A2，前技视读北数为B2。拱按顶变暗位计蛮算方凯法如界下：⑴差脑值计贞算法等：钢盈尺和斗标尺弱均正陶立（阅即读逝数上睛小下盈大）舅。后视彩读数黄差A=喷A2事-A否1前视浇读数笛差B=便B2朴-B术1拱顶冠变位拉值C=羞B-兰A恩C如>0拱顶邻上移歼；C<钟0拱顶崖下沉插。⑵水瓣准计唯算法朽：通凳过计绪算前心后两共次拱稠顶测谨点的旷高程舰差来围求拱菜顶的任变位笔值。圾钢尺狂读数理上小谷下大从，标聪尺读蔬数下统小上票大，饥标尺芒基准绳点标鲁高假薄定为K0。第一见次拱摧顶标粘高Kd坑1=拼K0颂+A赚1+邪B1第二糟次拱读顶标番高Kd房诚2=标K0国+A葡2+赞B2拱顶厉变位活值C=泳Kd日2-蒙Kd径1=盼A2举-A壶1+复B2评-B溪1C>耕0拱顶独上移号；C<沟0拱顶挺下沉跌。1、围岩绍内部判位移鼠量测1）隧始道围身岩内连部位蜓移量兔测的贸主要状目的戴是：⑴了东解隧数道围遍岩的葱径向己位移扭分布缺和松务弛范招围。⑵判革断开吉挖后粗围岩懒的松角动区锈、强仰度下规降区笔以及经弹性纪区的振范围涝。⑶根磨据实格测结续果优煤化锚辰杆参蜘数，斯指导船施工后。2）量幕测仪今器：达多点谨位移托计3）测遭量原写理第二赚节选串测项饭目2、锚贵杆轴瞧力量已测1）量梳测目嘴的⑴了霉解锚惹杆实漆际工极作状挎态及婚轴向庸力的赶大小重。⑵结捞合位料移量狱测，丛判断摧围岩荣发展务趋势映，分笼析围办岩内遇强度敏下降示区的驴界限⑶修受正锚倚杆设倚计参名数，即评价世锚杆株支护楼效果经。2）量泛测方抗法和母仪器锚杆删的轴恐向力锅测定献，按刊其量挂测原进理可睛分为电测简式和机械母式两类甲。其中即电测毒式又善可分脾为电肿阻应为变式崖和钢娱弦式哀。电阻庭应变康式和病机械焦式是误通过诱量测待锚杆忌不同球深度岛处的灾应变棋（或练变形渡），枯然后裁按有村关计助算方欠法转妈求应席力。钢弦梢式则塔是通腔过测酿定不植同深沫度处锄传感列器受斑力后响的钢船弦振追动频竞率变金化，灶转求届应力馒，其旅工作奖原理新见本哲章的横弦测君法原仅理。3、围岩搅压力并及两仍层支简护间味压力求量测隧道迎开挖胡后，煮围岩寇要向近净空防方向透变形驳，而饲支护馒结构脸要阻恋止这市种变淡形，弟这样要就会物产生拌围岩员作用岸与支上护结宪构上拐的围赵岩压色力。否围岩血压力塞量测抢，通的常情半况下央是指抛围岩州与支泉护或猜喷层肚与二匠次衬白砌混见凝土制间的奖接触宽压力秋的测局试。1）目痰的：年了解敲围岩籍压力苍的量情值及编分布纳状态许；判彼断围塔岩和旨支护洋的稳靠定性犬，分韵析二煮次衬该砌的额稳定思性和靠安全针度。2）量惑测仪鼠器与掉原理接触鬼压力暖量测爸仪器抛根据恩测试射原理剂和测恩力计鬼结构训不同杠分为液压睛式测擦力计和电测汁式测辰力计。目前蒙隧道导中多养用电倾测式丸，弦测取法原就理：透在传罢感器抢中有多一根得张紧予的钢婶弦，久当传陵感器碧受外粒力作钩用时内，弦投的内暑应力芽发生峡变化芽，随陷着弦愿的内饼应力袍改变细，自附振频协率也架相应脾地发漏生变贞化，差弦的鹊张力罪越大配，自链振频男率越辱高，劲反之垫，自怀振频脸率越药低。图6－14钢弦记式双硬膜压拿力盒放构造粮图1－刚训性板盒；2－弹牵性板姨；3－传释力轴蛇；4－弦晓夹；5－钢最弦钢弦腔式压蹄力盒峰布置缩慧图4、钢支符撑应骂力量转测一般僵在Ⅵ、Ⅴ级围也岩中乎常采销用型模钢支叠撑；Ⅳ级围猛岩中投常采颈用格他栅支扒撑。闪通过陶对钢遍支撑性的应斤力量露测，尼可知宿钢支技撑的佛实际换工作缓状态铲，从济钢支胶撑的报性能惭曲线折上可跃以确煎定在闸此压辩力作融用下码钢支州撑所晋具有标的安知全系有数，元视具喊体情直况确笨定是编否需锄要采艳用加葛固措故施。1）量况测目称的⑴了拔解钢俊支撑使应力拌的大所小，足为钢蛇支撑谁选型顿与设滥计提因供依谊据。⑵根委据钢巡寿支撑捷的受规力状恨态，煌判断凝隧道卵空间尚和支掩护结铜构的韵稳定研性。⑶了泊解钢瓣支撑悉的实请际工邻作状丛态，迹保证提隧道榨施工滋安全剩。2）量央测元汪件目前隶使用退较普许遍的从型钢糕支撑广应力歌量测余多采东用钢弦陕式表芬面应买变计，格栅申支撑赚应力北量测逮多采箱用钢弦集式钢董筋应带力计。钢弦信式表肉面应拼变计晃结构脚图钢弦姿式钢阳筋应扇力计5、混凝帽土应郊力量烦测混凝浙土应奋力量逝测包位括喷司射混郑凝土保和二汉次衬弟砌模篮筑混由凝土籍应力毒量测丝式。其容目的半是了固解混逮凝土落层的材变形颈特性荒以及疼混凝膀土的泊应力垫状态垮；掌认握喷哈层所冻受应愉力的伞大小窜，判碧断喷粮射混寨凝土馋层的阵稳定杨状况鞠；判忍断支证护结贩构长烟期使流用的管可靠遵性以熊及安华全程反度；刑检验局二次采衬砌巷设计代的合她理性眯，积畜累资鼓料。第三题节揪量测予数据量处理凑及应虹用1、摔量测值数据千处理族的目妇的由于急现场烦量测渴所得蜘的原粮始数很据，漏不可躺避免亩具有鼓一定挽的离坝散性添，其鸡中包芦含着绞测量暮误差辅甚至诉测试捆错误俭。不镰经过甘整理慢和数肢学处炉理的佩量测级数据闲一时辩难以尾直接劫利用蒸。数报学处镜理的携目的叶是：⑴将贼同一书量测枝断面制的各率种量胳测数查据进系行分汗析对丢比、倾相互它印证施，以纵确认穴量测鸽结果解的可听靠性观；⑵探阴求围卸岩变示形或喂支护洲系统咱的受课力随狂时间怜变化垂规律蝴、空栽间分膊布规窃律，烂判定咱围岩霞和支盲护系锈统稳粪定状滑态。2、量倘测数结据处酱理的滥内容⑴绘品制位花移、肃应力捎、应士变随盯时间牲变化橡的曲膝线－潜时态扔曲线晋；⑵绘复制位授移速源率、浓应力变速率倾、应拐变速炎率随撤时间级变化肢的曲施线；⑶绘勤制位查移、怒应力筛、应阀变随洗开挖买面推摄进变包化的季曲线暴－空酬间曲妨线；⑷绘柜制位绩移、奸应力茅、应尽变随甘围岩彩深度赢变化选的曲购线；⑸绘峰制接五触压异力、擦支护圾结构亏应力狸在隧思道横荷断面揪上分榴布图给。3、量汇测数举据的胖应用从维询护围王岩稳奶定性闹和支告护系耻统的希可靠拜性出书发，伞现场然测试同人员纲关心滤围岩丢变形每量的宽大小慎，是些否侵座入隧请道设迈计断粪面的喂限界仙，是臣否对斗施工况人员普的安径全构歼成威蛮胁。晶以便肾及时吴调整哄设计揉参数滴和进宽行施欲工决游策。1）初饱期支琴护阶祝段围酬岩稳仇定性误的判辉据和渔施工嫩管理⑴根桶据最郊大位己移值瓜进行蛇施工屈管理a.当量应测位患移U小于Un醋/3，表拾明围浊岩稳询定，垃可以趟正常酸施工卡。b.当量借测位向移U大于Un软/3并小联于2U丸n/认3时，蛛表明漫围岩旺变形类偏大绣，应京密切备注意捐围岩矿动向风，可疫采取挪一定盼的加箩强措绪施，刻如加册密、宰加长阴锚杆勺等措上施。c.当量散测位星移U大于2U堡n/趴3时，规表明钳围岩链变形短很大泄，应俱先停培止掘茧进，禾并采惜取特趴殊的怀加固员措施容，如抹超前助支护妖、注击浆加们固等磁。d.实测斯最大勿位移况值或谊预测床最大狼位移猾值不独大于2U冤n/蹈3时，派可认锹为初判期支恨护达梢到基巨本稳岩定。⑵根据睡位移军速率参进行谦施工