新奥法隧道施工监测-围岩压力及两层支护间压力监测

围岩压力及两层支护间压力监测基本理论围岩压力的产生：隧道开挖后，围岩要向净空方向变形，而支护结构要组织这种变形，这样就会产生围岩作用于支护结构上的围岩压力。围岩压力的量测通常情况下是指围岩与初期支护或初期支护与二次衬砌混凝土间的接触压力的测试。基本理论围岩压力量测方法：在围岩与初期支护之间及两层支护之间埋设各种压力传感器。围岩压力量测目的：通过传感器测试围岩压力的量值及分布状态，判断围岩和支护的稳定性，分析二次衬砌的稳定性和安全性。压力盒的布置与埋设压力盒的布置与埋设埋设压力盒总的要求接触紧密和平稳，防止滑移，不损伤压力盒及引线，并且需在需在上面盖一块厚6—8mm、直径与压力盒直径大小相等的钢板。压力盒的布置压力盒观测方法压力盒观测方法应根据实际情况设立观察室，将每个压力盒的电缆引线集中于室内，并按顺序编排好号码，以防弄混。观测时，根据具体情况及要求，定期进行测量；每次每个压力盒的测量应不少于3次，力求测量数值可靠、稳定，并做好原始记录。这样，通过一段时间现场观测，就可以根据所获得的资料进行资料分析。量测仪器与方法一、量测仪器与方法接触压力量测仪器根据测试原理和测力计结构不同分为夜压式测力计和电测式测力计。液压式测力计的优点结构简单、可靠，现场直接读数，使用比较方便。电测式测力计的优点测量精度高，可远距离和长期观测。本节以电测式中钢弦式压力盒为例。1、弦测法原理当传感器受外力作用时．钢弦的内应力发生变化，自振频率也相应地发生变化，弦的张力越大，自振频率越高。可由测其钢弦的频率变化而得知引起钢弦应力变化的压力盒薄膜所受压力的变化，其关系为：

式中：f——压力盒受压后钢弦的频率；f0——压力盒未受压时钢弦的初频；P——压力盒薄膜所受的压力；K——压力盒系数。P=K(f2-f20)2、量测钢弦频率的方法使钢弦在电磁力的作用下激振，起振后将振动频率转换成电量．再进行频率量测。钢弦的激振方式通常有两种：间歇式激振和连续等幅激振。钢弦式压力盒，作为一种弹性受力元件，具有性能稳定，便于远距离、多点观测，受温度与其他外界条件干扰小的优点。但它也存在着工作条件与标定条件不一致的弱点，还存在着与埋设介质间的刚度匹配、压力盒的边绩效应等同题。3、钢弦式压力盒的性能试验（1）钢弦抗滑性能试验抗滑性试验时，将压力盒放在频率为50周／s的电振动台上持续振动10～15s，然后检查其结构的初频变化情况；此外，还应做锤击试验。用小木锤以15次／min和n的速度垂直敲打压力盒承压膜，持续2min再测量其初频变化；若初频变化在±10Hz以内，则可认为性能良好，否则必须卸下钢弦重新安装。(2)密封防潮试验试验时，将压力盒放在专设的压力罐中，先让其在水中浸泡7d，然后加0．4MPa的压力，恒压6h取出压力盒并启开，检查其密封质量；

压力盒密封试验装置1-压力盒；2-引线；3-压力表；4-压力泵接口；5-压力缸；6-水钢弦式压力盒的性能试验(3)稳定性试验把已经做过抗滑和密封防潮试验的压力盎在完全不受荷载的情况下静置1年，再测量其初始频率值；若仍在±1OHz的频差范围内，可认为是稳定可靠的。(4)重复性试验压力盒的压力与频率重复性，指在同一试验条件下，压力与频率对应关系的重复性能。压力盒重复性能好，其工作频率也一定稳定可靠，试验方法与压力盒的标定方法相同。压力盒标定装置1-油压罐；2-密封圈；3-压力盒；4-钢弦频率仪；5-激发放大器