围岩应力与支架压力监测

3）岩体声发射的监测 初始期（Ⅰ）生发射信号稀少；随后进 入活动期（Ⅱ），生发射频度逐渐达到峰 值，渐次下降后形成次峰值；以后进入频 度呈单调下降的下降期（Ⅲ），同时岩体 的宏观破坏裂纹在本期出现；最后进入沉 寂期（Ⅳ）。
三、围岩应力与支架压力监测
1、围岩应力变化的光弹测量 2、锚杆测力计 3、岩柱与支架压力监测
第四节 岩石地下工程的监测
一、地压监测概述
岩石工程监测有以下的特点： ①实效性 ②环境复杂 ③监测信息的时空要求 ④空间的制约

二、岩体变形与位移的监测
1、围岩表面位移的测量
1）裂隙位移的人工观测 2）围岩表面位移的仪表观测 围岩表面位移可用收敛计、测杆、测枪、滑尺等进行 测量。 3）围岩表面位移监测预警方法 围岩表面监测预警可按极限位移与极限位移速度值予 以预报。 前一种方法是当围岩表面位移达到极限位移值时立即 预警；后一种方法的实例是：围岩的位移使顶板下沉速度 报警仪的齿轮机构旋转，使终端的光电转盘获得较大的转 速，并将转速变换为电脉冲信号，该信号的频率反映了围 岩顶板下沉的速度，当此速度达到极限值时实现自身报警。
锚杆
油管 锚具 油缸 初期支护 压力指示器 手柄
ZY—30 最大拉拔 力300KN
3 围岩压力
A、围岩对初期支护压力
钢弦式压力传感器
初期支护
XYJ—4
0.2MPa
围岩压力传感器布置示意图
B 初期支护与二衬之间压力
初期支护
二衬 钢弦式压力传感器
XYJ—4
0.2MPa
初喷与二衬之间接触压力传感器布置示意图
图6．23 隔河岩水电站引水隧顺围岩松动附测定
4、围岩破坏的声发射监测 1）围岩破坏的声发射 当岩体内积累的变形能释放时，应力波 同时出现向外传播，形成一系列声发射信 号（也称为岩音或地音）。 2）声发射测试系统 声发射监测具有灵敏度高、测试范围广、 可实现远距离监测、定时或全天候连续监 测、简便适用等优点。
H Hi
i 0
n
然后采用以下的负指数方程进行非线性回归，
u a be
kt
以上回归采用Origin 6.0软件完成。 根据以下的边值条件，可推断得出初测前的累 计位移u0和时间趋向无穷时的最大位移 umax
u0 a be kt
u0 a be kt
t 0
0
4 钢支撑受力
钢拱架 钢弦式钢筋计 初期支护
XJG—2
钢拱架内力传感器布置示意图
φ 22
4 混凝土内应力
A、喷射混凝土内应力
初期支护 钢弦式应力计
XJH—2
初衬内应力传感器布置示意图
20MPa
B、二衬混凝土内应力
初期支护
二衬 钢弦式应力计
XJH—2
二衬内应力传感器布置示意图
20MPa
2、围岩内部位移的测量
P K( f f )
2 2 0
K为率定系数，f0为初频（Hz），f为实测频率（Hz）
7.3 数据处理
1 围岩变形与位移
周边位移按以下公式进行预处理
un ( Ln Dn ) ( Ln1 Dn1 ) (Tn1 Tn ) Ln1
u ui
i 0 n
拱顶下沉按以下公式进行预处理
n n n1 Hn ( H0 H1 H2 ) ( H0 H1n1 H2 )
1 2 3 4
(a) t0 时 刻
u2( t ) 2
u3( t) 3
u4( t ) 4
si(t)
(b) t 时 刻
7.2 支护结构受力量测
1 锚杆内力
A、分离式隧道
4 3 2 1
4
3
2
1
隧道中心线
1
2
1.
3
3 0. 7m
4
m m m 10 .83 .56 2 1
4 3 2 1
O2 设计标高
O1 O2
1为钻孔 2为为测点锚固器； 3为连接件； 4为量测头；5为保护盖；6为测量计；7为测量基准板
3、围岩松动圈的弹性波测定
1）弹性波在岩体中的传播特性 弹性波在以下条件传播较快：坚硬的岩体；裂 隙不发育和风化程度低的岩体；孔隙率小、密度 大、弹性模量大的岩体；抗压强度大的岩体；断 层和破碎带少或其规模小的岩体；在岩体受压的 方向上。 2）测试仪器 声波仪是进行声波测试的主要设备，其主要部 件是发射机和接收机。 3）弹性波测定围岩松动圈 松动圈是设计支护强度和参数的重要依据。
图13 拱顶下沉测试示意图
FS1平板测微器 精度：0.01mm
DSZ2型精 密水准仪
2 围岩内部位移量测
通过多点Fra Baidu bibliotek移计，量测不同深度点相对不动点的位移。
u0( t0 ) 0 u1( t0 ) 1 u2( t0 ) 2 u3( t0 ) 3 u4( t0 ) 4
si(t0) u0( t ) 0 u1( t ) 1
umax
t
根据上述公式可进一步得到t=T（以天为单位） 时刻的位移速度v和之前的累积位移占最大推断位 移的百分比Iu
v bke
kt
t T
t T
I u (u0 a be kt
2 支护结构受力
) / umax 100%
锚杆内力和选测项目均采用钢弦式传感器，原 始实测数据为传感器钢弦震动频率，根据每个传感 器出厂率定表，可按以下公式转换为力或应力
这种测量通常采用钻孔多点位移计。
多点位移计主要由在孔中固定测点的锚固器 （压缩木锚固器、弹簧锚固器、卡环锚固器、水 泥砂浆锚固器等）、传递位移量的连接计（由钢 丝、圆钢或钢管制成）和孔口测量头与量测仪器 组成。
测量连结件位移量的常用方法有直读式和电传 感式两种。
图6．22 钻孔多点位移计测量围岩位移
拱顶下沉测桩
C
隧道中心线 水平收敛测桩
A
O2
设计标高
O1 O2
E
1.5m
（a） 全断面开挖时
拱顶下沉测桩
C B
水平收敛测桩 隧道中心线
D E
1.5m 2.0m
A O2
设计标高
O1 O2
（b） 上下台阶开挖时
JSS30A—20m型 收敛计（数显式） 精度：0.01mm
拱顶测桩（倒三角环） 普通钢卷尺 铟钢尺 水准仪 标准高程点
1 2 3 4
1.5m
分离式隧道测力锚杆布置断面
B、连拱式隧道
4 3 2 1 4 3 2 1
4
3
1 32
12
2 1
1.
m 0.3
3m
7m 1. 8
3
10
4
1 2 3 4
2. 56 m
4 3 2 1
4 3 2 1
初支 O2 设计标高
二衬 O1 O1
设计标高 O2
连拱隧道测力锚杆布置断面
2 锚杆拉拔