rA隧道施工监控量测技术教学讲义
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2020/5/11
位移监测内容：
1.浅埋隧道的地表位移； 2.拱顶下沉； 3.相对收敛变形； 4.隧底隆起变形； 5.围岩内部变形； 6.围岩三维变形等。
2020/5/11
位移监测结果：
位移 二次支护
初期支护
位移 锚杆
喷混凝土
下台阶开挖
0
时间 位移－时间关系曲线
上、下台阶开挖
距离 位移-开挖面距离关系曲线
2020/5/11
• F7断层区段：正洞隧道为圆形断面形式， 加强第一次支护刚度的多重支护，较大刚 度的钢筋混凝土衬砌。
2020/5/11
• 岭脊高地应力软岩区段：采用椭圆形断面 ，一次支护25cm，预留变形量25~35cm等 作为多重支护，大刚度钢筋混凝土衬砌 。
2020/5/11
二、监控量测的目的和内容
100
YDK1076+800 YDK177+000 +200
+400
+600
+800
YDK176+800 YDK177+000 YDK177+里200程YDK177+400 YDK177+600 YDK177+800
2020/5/11
规范规定的监控量测项目及量测方法
序号
项目名称
方法及工具
布置
地质和支护状态 岩性、结构面产状及支护裂
1
观察
缝观察和描述，地质罗盘等
开挖后及初期支护后进行
2
周边位移
各种类型收敛计
每 5~100m 一个断面，每断面 2~3 对 测点
3
拱顶下沉
水准仪、水准尺、钢尺或测 杆
每 5~100m 一个断面
(一)量测目的
1.提供监控设计的依据和信息 掌握围岩力学形态的变化和规律； 掌握支护结构的工作状态。
2.指导施工，预报险情 作出工程预报，确定施工对策； 监视险情，确保施工安全。
3.校核理论，完善工程方法 4.为隧道工程设计与施工积累资料
2020/5/11
(二)监测项目与内容
1.地质和支护状态现场观察； 2.岩体(岩石)力学参数测试； 3.围岩与结构应力应变测试； 4.围岩压力测试； 5.围岩性能物理探测； 6.围岩和结构位移测试； 7.爆破振动测试等。
11
锚杆或锚索内力 各类电测锚杆、锚杆测力计
10
及抗拔力
及拉拔计
必要时进行
11 围岩弹性波测试 各种声波仪及配套探头
在代表性地段设置
2020/5/11
三、量测方法与结果 (一)地质素描
结合隧道施工、同步进行洞内围岩地质工作： 它是隧道设计和施工过程中不可缺少的一项重要 地质工作，是围岩工程地质特性和支护措施的合 理性的最直观、最简单、最经济的描述和评价。
内设点)
杆式或钢丝式位移计
测点
围岩压力及两层
7
支护间压力
各种类型压力盒
每代表性地段一个断面，每断面宜为 15~20 个钻孔
8
钢支撑内力及外 力
支柱压力计或其它测力计
每 10 榀钢拱支撑一对测力计
9
支护、衬砌内应 力、表面应力及裂
缝测量
各类混凝土内应变计、应力 计、测缝计及表面应力解除
法
每
5~100m 一个断面，每断面宜为 个测点
YYDDKK1711+70010+000
F4断层区段右线隧道变形沿隧道纵向分布
2020/5/11
乌鞘岭隧道大变形规律
1000
800
变形 /mm 600
400
Hale Waihona Puke Baidu
板岩占
千枚岩占
50%~80% 兰州方向
60%~85%
拱顶下沉
斜井开口 YDK175+330
拱脚水平收敛
墙脚水平收敛
武威方向
变形/mm
200
0
YDKY1D7K41+7540+0500
2020/5/11
变形 /mm
乌鞘岭隧道大变形规律
900
F4断层
800 700
影响带 主带 影响带
600 500
+290
+440
+640 +740
400
300
200
100
0
YYDDKK117700+2+50250
YDK+15700+0500
Y+D7K51700+750
里里程程
拱脚水平收敛 墙腰水平收敛 拱顶下沉
2020/5/11
地质素描的内容
1.岩性； 2.结构构造特征； 3.岩体风化程度； 4.地下水的特征、涌水量化数值； 5.施工情况； 6.不良地质特征； 7.支护情况等。
2020/5/11
(二)位移监测
隧道开挖后，深埋隧道位移、浅埋地表 位移和隧道位移是围岩施工动态的最显著表 现，最能反映出围岩和支护的稳定性。因此 对坑道周边位移的量测是最直接、最直观、 最有意义、最经济和最常用的量测项目。
4
地表下沉
水准仪、水准尺
每 5~100m 一个断面，每断面至少 11 个测点，每隧道至少 2 个断面。中线
每 5~20m 一个测点
5
围岩内部位移(地 地面钻孔中安设各类位移 每代表性地段一个断面，每断面 3~5
表设点)
计
个钻孔
6
围岩内部位移(洞 洞内钻孔中安设单点、多点 每 5~100m 一个断面，每断面 2~11 个
YDK17Y5D+K010705+000
YDK+157050+500
里里程程
志留系板岩夹千枚岩区段右线隧道变形沿隧道纵向分布
+900
2020/5/11
乌鞘岭隧道大变形规律
F7断层
800
影响带
主带
影响带
700
变形/mm
600
变形 500 /mm 400
300
拱顶下沉 拱脚水平收敛 墙脚水平收敛
200
隧道施工监控量测技术
2020/5/11
主要内容
一、乌鞘岭隧道岭脊段概况和设计思想 二、监控量测的目的和内容 三、监控量测方法与结果 四、量测数据的处理与应用 五、三维位移监测及应用
2020/5/11
• 一、乌鞘岭隧道概况和设计思想
• 乌鞘岭隧道是兰新铁路兰州至武威段增建二线工 程，两座单线隧道，埋深400 ～1100m，线间距40m ，隧道长20. 05km。岭脊区段隧道穿越F4、F5、F6 、F7四条7587m 范围分布的区域性大断层组成的宽 大“挤压构造带”，岩性主要为志留系板岩夹千枚 岩、千枚岩和压性断层破碎的泥砾及碎裂岩。围岩 强度应力比仅为0.031～0.040。高地应力软岩区段 施工挤压大变形显著，变形控制困难，计划工期2.5 年，时间紧,显示出显著的乌鞘岭特色。
2020/5/11
• 乌鞘岭高地应力软岩区段隧道设计思想 • 控制挤压性围岩大变形的设计理念有刚性和柔
性法。刚性设计法仅在小埋深、低地应力的软岩技 术上可行、经济上合理。而柔性设计的先行导坑法 、多重支护法、可缩式支护法和分阶段综合控制法 其基本理念是相同的，都是容许围岩变形，释放地 应力，减低支护压力，同时又能约束围岩松弛和过 分变形，保持隧道稳定的目的。
位移监测内容：
1.浅埋隧道的地表位移； 2.拱顶下沉； 3.相对收敛变形； 4.隧底隆起变形； 5.围岩内部变形； 6.围岩三维变形等。
2020/5/11
位移监测结果：
位移 二次支护
初期支护
位移 锚杆
喷混凝土
下台阶开挖
0
时间 位移－时间关系曲线
上、下台阶开挖
距离 位移-开挖面距离关系曲线
2020/5/11
• F7断层区段：正洞隧道为圆形断面形式， 加强第一次支护刚度的多重支护，较大刚 度的钢筋混凝土衬砌。
2020/5/11
• 岭脊高地应力软岩区段：采用椭圆形断面 ，一次支护25cm，预留变形量25~35cm等 作为多重支护，大刚度钢筋混凝土衬砌 。
2020/5/11
二、监控量测的目的和内容
100
YDK1076+800 YDK177+000 +200
+400
+600
+800
YDK176+800 YDK177+000 YDK177+里200程YDK177+400 YDK177+600 YDK177+800
2020/5/11
规范规定的监控量测项目及量测方法
序号
项目名称
方法及工具
布置
地质和支护状态 岩性、结构面产状及支护裂
1
观察
缝观察和描述，地质罗盘等
开挖后及初期支护后进行
2
周边位移
各种类型收敛计
每 5~100m 一个断面，每断面 2~3 对 测点
3
拱顶下沉
水准仪、水准尺、钢尺或测 杆
每 5~100m 一个断面
(一)量测目的
1.提供监控设计的依据和信息 掌握围岩力学形态的变化和规律； 掌握支护结构的工作状态。
2.指导施工，预报险情 作出工程预报，确定施工对策； 监视险情，确保施工安全。
3.校核理论，完善工程方法 4.为隧道工程设计与施工积累资料
2020/5/11
(二)监测项目与内容
1.地质和支护状态现场观察； 2.岩体(岩石)力学参数测试； 3.围岩与结构应力应变测试； 4.围岩压力测试； 5.围岩性能物理探测； 6.围岩和结构位移测试； 7.爆破振动测试等。
11
锚杆或锚索内力 各类电测锚杆、锚杆测力计
10
及抗拔力
及拉拔计
必要时进行
11 围岩弹性波测试 各种声波仪及配套探头
在代表性地段设置
2020/5/11
三、量测方法与结果 (一)地质素描
结合隧道施工、同步进行洞内围岩地质工作： 它是隧道设计和施工过程中不可缺少的一项重要 地质工作，是围岩工程地质特性和支护措施的合 理性的最直观、最简单、最经济的描述和评价。
内设点)
杆式或钢丝式位移计
测点
围岩压力及两层
7
支护间压力
各种类型压力盒
每代表性地段一个断面，每断面宜为 15~20 个钻孔
8
钢支撑内力及外 力
支柱压力计或其它测力计
每 10 榀钢拱支撑一对测力计
9
支护、衬砌内应 力、表面应力及裂
缝测量
各类混凝土内应变计、应力 计、测缝计及表面应力解除
法
每
5~100m 一个断面，每断面宜为 个测点
YYDDKK1711+70010+000
F4断层区段右线隧道变形沿隧道纵向分布
2020/5/11
乌鞘岭隧道大变形规律
1000
800
变形 /mm 600
400
Hale Waihona Puke Baidu
板岩占
千枚岩占
50%~80% 兰州方向
60%~85%
拱顶下沉
斜井开口 YDK175+330
拱脚水平收敛
墙脚水平收敛
武威方向
变形/mm
200
0
YDKY1D7K41+7540+0500
2020/5/11
变形 /mm
乌鞘岭隧道大变形规律
900
F4断层
800 700
影响带 主带 影响带
600 500
+290
+440
+640 +740
400
300
200
100
0
YYDDKK117700+2+50250
YDK+15700+0500
Y+D7K51700+750
里里程程
拱脚水平收敛 墙腰水平收敛 拱顶下沉
2020/5/11
地质素描的内容
1.岩性； 2.结构构造特征； 3.岩体风化程度； 4.地下水的特征、涌水量化数值； 5.施工情况； 6.不良地质特征； 7.支护情况等。
2020/5/11
(二)位移监测
隧道开挖后，深埋隧道位移、浅埋地表 位移和隧道位移是围岩施工动态的最显著表 现，最能反映出围岩和支护的稳定性。因此 对坑道周边位移的量测是最直接、最直观、 最有意义、最经济和最常用的量测项目。
4
地表下沉
水准仪、水准尺
每 5~100m 一个断面，每断面至少 11 个测点，每隧道至少 2 个断面。中线
每 5~20m 一个测点
5
围岩内部位移(地 地面钻孔中安设各类位移 每代表性地段一个断面，每断面 3~5
表设点)
计
个钻孔
6
围岩内部位移(洞 洞内钻孔中安设单点、多点 每 5~100m 一个断面，每断面 2~11 个
YDK17Y5D+K010705+000
YDK+157050+500
里里程程
志留系板岩夹千枚岩区段右线隧道变形沿隧道纵向分布
+900
2020/5/11
乌鞘岭隧道大变形规律
F7断层
800
影响带
主带
影响带
700
变形/mm
600
变形 500 /mm 400
300
拱顶下沉 拱脚水平收敛 墙脚水平收敛
200
隧道施工监控量测技术
2020/5/11
主要内容
一、乌鞘岭隧道岭脊段概况和设计思想 二、监控量测的目的和内容 三、监控量测方法与结果 四、量测数据的处理与应用 五、三维位移监测及应用
2020/5/11
• 一、乌鞘岭隧道概况和设计思想
• 乌鞘岭隧道是兰新铁路兰州至武威段增建二线工 程，两座单线隧道，埋深400 ～1100m，线间距40m ，隧道长20. 05km。岭脊区段隧道穿越F4、F5、F6 、F7四条7587m 范围分布的区域性大断层组成的宽 大“挤压构造带”，岩性主要为志留系板岩夹千枚 岩、千枚岩和压性断层破碎的泥砾及碎裂岩。围岩 强度应力比仅为0.031～0.040。高地应力软岩区段 施工挤压大变形显著，变形控制困难，计划工期2.5 年，时间紧,显示出显著的乌鞘岭特色。
2020/5/11
• 乌鞘岭高地应力软岩区段隧道设计思想 • 控制挤压性围岩大变形的设计理念有刚性和柔
性法。刚性设计法仅在小埋深、低地应力的软岩技 术上可行、经济上合理。而柔性设计的先行导坑法 、多重支护法、可缩式支护法和分阶段综合控制法 其基本理念是相同的，都是容许围岩变形，释放地 应力，减低支护压力，同时又能约束围岩松弛和过 分变形，保持隧道稳定的目的。