隧道监控量测技术

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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，
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：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。
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2、周边收敛量测 隧道围岩周边各点趋向隧道中心的变形称为收敛。所谓周边收敛
量测主要是隧道内壁面两点连线方向的距离的变形量的量测。收敛值 为两次量测的距离之差。
隧道施工监控量测技术
授课人：高攀科
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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。
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（锚杆、钢支撑工作状态），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、
围岩级别 Ⅴ～Ⅵ Ⅳ Ⅲ
断面间距（m）
5～10 10～30 30～50
每断面测点数量
净空变化
拱顶下沉
1～2条基线
1～3点
1条基线
1点
1条基线
1点
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⑵量测频率：量测频率可根据位移速度和量测断面距开挖面距离
按位移速度
位移速度 （mm/d）
≥5 1～5 0.5～1 0.2～0.5 ＜0.2
按距开挖面距离(注：b为隧道开挖宽度)
1）量测目的 收敛量测是隧道施工监控量测的重要项目。周边位移是隧道围岩
应力状态变化最直观的反映，通过周边位移量测可以达到以下目的。 ⑴判断隧道空间的稳定性； ⑵根据变位速度判断围岩稳定程度和二次衬砌施作的合理时机； ⑶指导现场的施工。
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2）量测设计 ⑴收敛量测的间距与测线
必测项目量测断面间距和每断面测点数量
⑴差值计算法：钢尺和标尺均正立（即读数上小下大）。
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后视读数差 前视读数差 拱顶变位值
A=A2-A1 B=B2-B1 C=B-A
C>0拱顶上移；C<0拱顶下沉。
⑵水准计算法：通过计算前后两次拱顶测点的高程差来求拱
顶的变位值。钢尺读数上小下大，标尺读数下小上大，标尺基准点
标高假定为K0。
第一次拱顶标高 Kd1=K0+A1+B1 第二次拱顶标高 Kd2=K0+A2+B2
量测频率
2次/d 1次/d 1次/2～3d 1次/3d 1次/7d
量测断面距 开挖面距离（m）
(0～1)b (1～2)b (2～5)b
＞5b
量测频率
2次/d 1次/d 1次/2～3d 1次/7d
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3）量测仪器 目前隧道施工中常用的收敛计为机械式的收敛计和数显
式收敛计。例：JSS30A型数显收敛计。
围岩 种类 硬岩
必测项目
选测项目
洞 净拱 地 锚 围 锚 钢 接 混 洞
内 空顶 表 杆 岩 杆 支 触 凝 内
外 观
收 敛
下 沉
下 沉
抗 拔 力
内 位 移
轴 力
撑 应 力
压 力
土 应 变
弹 性 波
察
软岩
土砂
必须实施； 可以实施； 必要时实施
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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
Xt——t时刻量测时读数值； X0——初始t时刻读数值；
εt——温度修正值；εt＝α（T0－T）L α——钢尺线膨胀系数；
T0——鉴定钢尺的标准温度， T0 =20℃ T——每次量测时的平均气温；
L——钢尺长度。
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3、拱顶下沉量测 埋深较浅、固结程度低的地层，水平成层的场合，这项量测比收
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。
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监 控 量 测 与 反 馈 流 程 图
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量测 项
目
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2、锚杆轴力量测 1）量测目的 ⑴了解锚杆实际工作状态及轴向力的大小。 ⑵结合位移量测，判断围岩发展趋势，分析围岩内强度下降区的界 限 ⑶修正锚杆设计参数，评价锚杆支护效果。
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2）量测方法和仪器 锚杆的轴向力测定，按其量测原理可分为电测式和机械式
拱顶变位值 C=Kd2-Kd1=A2-A1+B2-B1
C>0 拱顶上移；C<0 拱顶下沉。
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第二节选测项目
1、围岩内部位移量测 1）隧道围岩内部位移量测的主要目的是：
⑴了解隧道围岩的径向位移分布和松弛范围。 ⑵判断开挖后围岩的松动区、强度下降区以及弹性区的范围。 ⑶根据实测结果优化锚杆参数，指导施工。 2）量测仪器：多点位移计 3）测量原理
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4）测试原理
测试中读得初始数值X0；间隔时间t后，用同样的方法可读得t时 刻的值Xt，则t时刻的周边收敛值Ut即为的两次读数差。即
Ut＝L0－Lt＋Xt1－Xt0
式中：L0——初读数时所用尺孔刻度值； Lt——t时刻时所用尺孔刻度值；
Xt1——t时刻时经温度修正后的读数值，Xt1＝Xt＋εt Xt0——初读数时经温度修正后的读数值，Xt0＝X0＋εt
敛量测更为重要。 1）量测目的 量测数据是确认围岩的稳定性，判断支护效果，指导施工工序，
预防拱顶崩塌，保证施工质量和安全的最基本的资料。 2）量测仪器 精密水准仪、全站仪
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拱顶下沉测桩
左
中
右
一测线 二测线
吊挂钢卷尺 周边收敛测线
监控量测必测项目测点布置
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3）量测原理
第一次读数后视点读数为A1，前视读数为B1；第二次后视点 读数为A2，前视读数为B2。拱顶变位计算方法如下：