岩土工程测试技术课件
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• （1）及时掌握和提供围岩和支护系统变化信息和工作状态。 • （2）评价围岩和支护系统的稳定性、安全性。 • （3）及时预报围岩险情，以便采取措施，防止事故发生。 • （4）指导安全施工，修正施工参数或施工工序。 • （5）验证、修改设计参数。 • （6）为地下洞室设计和施工积累资料，为围岩稳定性理论研究提供
位移计
数显收敛计
钢尺收敛计
YH—0700系列智能型土压力盒
YH—1000系列智能型锚索计
YH—1100系列智能型孔隙水压计
测杆
液压枕
油压枕
CT-2型超声波围岩裂隙探测仪
8.1.2监测方案设计
8.1.2.1观测项目的确定
（1）观测项目的确定原则 • 1）以安全观测项目为主的原则 • 2）观测项目设计宜体现全面的原则 • 3）观测项目宜同步设置 • 4）少而精的原则 • 5）贯彻经济性原则 （2）观测项目分类及确定
8.1.2.4观测频度（时间间隔）的确定
在洞室开挖或支护后的半个月内，每天应观测l～2次； 半个月后到一个月内，或掌子面推进到距观测断面大于 2倍洞径的距离后，每2天观测一次；一到三个月期间， 每周测读l～2次；三个月以后，每月测读1～3次。若设 计有特殊要求，则可按设计要求执行。若遇突发事件或
• 8.1.1.3地下洞室围岩观测内容及项目
表8-2 地下洞室原位观测项目及适用范围一览表
观测项目 巡视检查
观测内容
1.开挖掌子面处围岩稳定性 2.围岩构造情况 3.围岩和支Hale Waihona Puke Baidu变形及稳定性 4.校核围岩类别
变形（位移）观测
1.围岩表面变形测量 2.围岩内部变形测量 3.支护表面变形测量
应变观测
应力观测
• 我国国标和日本设计指南均将地下洞室围岩观测项目分为 必测项目和选测项目。必测项目是地下洞室围岩观测的核 心，它是设计、施工等所必须进行的经常性量测项目。两 国规范（规定）对必测项目的规定基本一致，仅是表述略 有不同。选测项目则是由于岩土工程条件、工程规模、工 程性质等具体条件和设计要求不同而选择的观测项目。
测量洞室周壁两点间的相对位移 测量围岩中不同深度处各点之间的相对和绝对位移 测量钻孔内垂直于钻孔方向的位移 测量洞室周壁各点或围岩中某一点的位移 测量围岩、支护、衬砌结构的应变，并计算应力 测量支护、衬砌结构应变，并计算应力 测量围岩应变、锚杆（钢筋）应变（应力）
测量围岩、支护结构的应力及两者介面的压力
8.1 地下隧洞新奥法施工监测
8.1.1 观测的意义、适用范围及主要内容 隧道监测的对象主要是围岩、衬砌、锚
杆和钢拱架及其他支撑，监测的部位包括 地表、围岩内、洞壁、衬砌内和衬砌内壁 等，监测类型主要是位移和压力，需要时 也监测围岩松动圈和声发射等其他物理量。
8.1.1.1观测目的意义
地下洞室围岩和支护系统观测的目的和意义概括起来如下：
基础数据。
• （7）对地下洞室未来性态作出预测。依据各类观测曲线的形态特征， 可掌握其变化规律，进而对其未来性态作出有效的预测。
• （8）法律及公证的需要。经过计量认证的观测单位，其所提供的加 盖有CMA章的观测结果，具有公证效力。对由于工程事故而引起的责 任和赔偿问题，观测资料有助于确定其原因和责任。
测量围岩内部、作用在支护结构上的地下水位压力
电阻温度计 一般温度计
声波仪 钻孔多点位移计
高频应变仪 测振仪 声波仪
测量洞室围岩、支护测量围岩、支护衬砌混凝土及洞内 气温、水温等
适用地下洞室计挖后不同时期围岩松弛变化测量
测量大型洞室开挖爆破影响 测量地下洞室声波波速
表8-2中所提及的观测仪器：
多点位移计
8.1.2.3 监测手段和仪表的选择
• 监测手段和仪表的确定主要取决于围岩工程地质 条件和力学性质，以及测旦的环境条件。通常， 对于软弱围岩中的隧洞工程，由于围岩变形量值 较大，因而可以采用精度稍低的仪器和装置；而 在硬岩中则必须采用高精度监测元件和仪器。在 一些干燥无水的隧洞工程中，电测仪表往往能工 作得很好；在地下水发育的地层中进行电测就较 为困难。埋没各种类型的监测元件时，对深理地 下工程，必须在隧洞内钻孔安装，对浅埋地下工 程则可以从地表钻孔安装，从而可以监测隧洞工 程开控过程中围岩变形后的全过程。
l. 围岩爆破松弛范围量测 2.围岩二次应力调整松他范围量测
1.围岩及支护系统动载观测 2.围岩及结构振动速度观测 3.围岩声波速度量测
观测仪器
目视 地质锤 地质罗盘
收敛计
位移计
测斜仪
挠度计
应变计
应变砖
锚杆（钢筋） 应变计
液压应力计 差动电阻应力 钢弦心力计
钢筋计 材载测力计
测尺 渗压计
适用范围
地下洞室各部位
h ＜D D＜h＜2D
h＞2D
5.0～10.0 10.0～20.0 20.0～50.0
（2）观测测点的布置形式
• 观测测点的布置形式，主要依据洞室断面尺寸、形状、围 岩地质条件、开挖方式、程序、支护类型等因素进行布置。 在安装埋设和观测过程中，可依据具体情况进行适当的调 整。
• l）围岩周边收敛位移（测点、线布置） • 2）钻孔位移计观测孔布置形式 • 3）锚杆应力计观测孔布置形式 • 4）钻孔测斜观测孔布置形式 • 5）支护结构应力应变观测点布置形式
地下水位 水压观测 温度观测 松弛圈观测 动态观测
l .围岩内部应变量测 2 .支护（喷混凝土）内部应变量测 3．衬砌内部应变量测
l. 围岩初始应力量测 2. 围岩二次应力量测 3 .支护、衬砌内部应力量测 4. 围岩支护间接触压力量测
1. 地下水位 2. 地下水渗透压力 3. 外水压力
1.围岩温度 2. 混凝土温度 3.气温和水温
• 8.1.2.2观测布置
• 观测布置包括观测断面的确定（断面间距）和观测测点的布 置。观测断面又细分为系统观测断面和一般观测断面。把多 项观测内容有机地组合在一个观测断面里，且有计划有目的 的使观测内容。
（1）观测断面的确定（断面间距）
表8-3 地表下沉观测的测点纵向间距
埋深与洞室跨度D关系 测点距离（m）
• 8.1.1.2 观测范围
表8-1 地下洞室进行现场监控量测的工程范围选定表
跨度（B）
≤5
5＜B≤10 10＜B≤15 15＜B≤20 20＜B≤25
围岩分级
Ⅰ
—
—
—
△
√
Ⅱ
——△
√
√
III
——
√
√
√
Ⅳ
—
√
√
√
√
Ⅴ
√
√
√
√
√
注：①“√”者为应进行现场监控量测的地下洞室； ②“△”者为选择局部地段进行量测的地下洞室。
位移计
数显收敛计
钢尺收敛计
YH—0700系列智能型土压力盒
YH—1000系列智能型锚索计
YH—1100系列智能型孔隙水压计
测杆
液压枕
油压枕
CT-2型超声波围岩裂隙探测仪
8.1.2监测方案设计
8.1.2.1观测项目的确定
（1）观测项目的确定原则 • 1）以安全观测项目为主的原则 • 2）观测项目设计宜体现全面的原则 • 3）观测项目宜同步设置 • 4）少而精的原则 • 5）贯彻经济性原则 （2）观测项目分类及确定
8.1.2.4观测频度（时间间隔）的确定
在洞室开挖或支护后的半个月内，每天应观测l～2次； 半个月后到一个月内，或掌子面推进到距观测断面大于 2倍洞径的距离后，每2天观测一次；一到三个月期间， 每周测读l～2次；三个月以后，每月测读1～3次。若设 计有特殊要求，则可按设计要求执行。若遇突发事件或
• 8.1.1.3地下洞室围岩观测内容及项目
表8-2 地下洞室原位观测项目及适用范围一览表
观测项目 巡视检查
观测内容
1.开挖掌子面处围岩稳定性 2.围岩构造情况 3.围岩和支Hale Waihona Puke Baidu变形及稳定性 4.校核围岩类别
变形（位移）观测
1.围岩表面变形测量 2.围岩内部变形测量 3.支护表面变形测量
应变观测
应力观测
• 我国国标和日本设计指南均将地下洞室围岩观测项目分为 必测项目和选测项目。必测项目是地下洞室围岩观测的核 心，它是设计、施工等所必须进行的经常性量测项目。两 国规范（规定）对必测项目的规定基本一致，仅是表述略 有不同。选测项目则是由于岩土工程条件、工程规模、工 程性质等具体条件和设计要求不同而选择的观测项目。
测量洞室周壁两点间的相对位移 测量围岩中不同深度处各点之间的相对和绝对位移 测量钻孔内垂直于钻孔方向的位移 测量洞室周壁各点或围岩中某一点的位移 测量围岩、支护、衬砌结构的应变，并计算应力 测量支护、衬砌结构应变，并计算应力 测量围岩应变、锚杆（钢筋）应变（应力）
测量围岩、支护结构的应力及两者介面的压力
8.1 地下隧洞新奥法施工监测
8.1.1 观测的意义、适用范围及主要内容 隧道监测的对象主要是围岩、衬砌、锚
杆和钢拱架及其他支撑，监测的部位包括 地表、围岩内、洞壁、衬砌内和衬砌内壁 等，监测类型主要是位移和压力，需要时 也监测围岩松动圈和声发射等其他物理量。
8.1.1.1观测目的意义
地下洞室围岩和支护系统观测的目的和意义概括起来如下：
基础数据。
• （7）对地下洞室未来性态作出预测。依据各类观测曲线的形态特征， 可掌握其变化规律，进而对其未来性态作出有效的预测。
• （8）法律及公证的需要。经过计量认证的观测单位，其所提供的加 盖有CMA章的观测结果，具有公证效力。对由于工程事故而引起的责 任和赔偿问题，观测资料有助于确定其原因和责任。
测量围岩内部、作用在支护结构上的地下水位压力
电阻温度计 一般温度计
声波仪 钻孔多点位移计
高频应变仪 测振仪 声波仪
测量洞室围岩、支护测量围岩、支护衬砌混凝土及洞内 气温、水温等
适用地下洞室计挖后不同时期围岩松弛变化测量
测量大型洞室开挖爆破影响 测量地下洞室声波波速
表8-2中所提及的观测仪器：
多点位移计
8.1.2.3 监测手段和仪表的选择
• 监测手段和仪表的确定主要取决于围岩工程地质 条件和力学性质，以及测旦的环境条件。通常， 对于软弱围岩中的隧洞工程，由于围岩变形量值 较大，因而可以采用精度稍低的仪器和装置；而 在硬岩中则必须采用高精度监测元件和仪器。在 一些干燥无水的隧洞工程中，电测仪表往往能工 作得很好；在地下水发育的地层中进行电测就较 为困难。埋没各种类型的监测元件时，对深理地 下工程，必须在隧洞内钻孔安装，对浅埋地下工 程则可以从地表钻孔安装，从而可以监测隧洞工 程开控过程中围岩变形后的全过程。
l. 围岩爆破松弛范围量测 2.围岩二次应力调整松他范围量测
1.围岩及支护系统动载观测 2.围岩及结构振动速度观测 3.围岩声波速度量测
观测仪器
目视 地质锤 地质罗盘
收敛计
位移计
测斜仪
挠度计
应变计
应变砖
锚杆（钢筋） 应变计
液压应力计 差动电阻应力 钢弦心力计
钢筋计 材载测力计
测尺 渗压计
适用范围
地下洞室各部位
h ＜D D＜h＜2D
h＞2D
5.0～10.0 10.0～20.0 20.0～50.0
（2）观测测点的布置形式
• 观测测点的布置形式，主要依据洞室断面尺寸、形状、围 岩地质条件、开挖方式、程序、支护类型等因素进行布置。 在安装埋设和观测过程中，可依据具体情况进行适当的调 整。
• l）围岩周边收敛位移（测点、线布置） • 2）钻孔位移计观测孔布置形式 • 3）锚杆应力计观测孔布置形式 • 4）钻孔测斜观测孔布置形式 • 5）支护结构应力应变观测点布置形式
地下水位 水压观测 温度观测 松弛圈观测 动态观测
l .围岩内部应变量测 2 .支护（喷混凝土）内部应变量测 3．衬砌内部应变量测
l. 围岩初始应力量测 2. 围岩二次应力量测 3 .支护、衬砌内部应力量测 4. 围岩支护间接触压力量测
1. 地下水位 2. 地下水渗透压力 3. 外水压力
1.围岩温度 2. 混凝土温度 3.气温和水温
• 8.1.2.2观测布置
• 观测布置包括观测断面的确定（断面间距）和观测测点的布 置。观测断面又细分为系统观测断面和一般观测断面。把多 项观测内容有机地组合在一个观测断面里，且有计划有目的 的使观测内容。
（1）观测断面的确定（断面间距）
表8-3 地表下沉观测的测点纵向间距
埋深与洞室跨度D关系 测点距离（m）
• 8.1.1.2 观测范围
表8-1 地下洞室进行现场监控量测的工程范围选定表
跨度（B）
≤5
5＜B≤10 10＜B≤15 15＜B≤20 20＜B≤25
围岩分级
Ⅰ
—
—
—
△
√
Ⅱ
——△
√
√
III
——
√
√
√
Ⅳ
—
√
√
√
√
Ⅴ
√
√
√
√
√
注：①“√”者为应进行现场监控量测的地下洞室； ②“△”者为选择局部地段进行量测的地下洞室。