[最新]岩土工程测试技术课件-第八章ppt(图文,共60页)

（3）锚杆应力观测资料整理
1）锚杆应力观测记录整理
锚杆应力观测记录的整理包括：工程名称、观测端面、观 测孔及测点的编号及位置、地质描述、钢弦频率值或电阻 值、观测时间、观测断面与开挖掌子面的距离。
2）图表整理
• 锚杆应力观测表整理主要包括“4线1表”，即：①测点应 力与时间关系曲线；②测点应力与掌子面距观测断面距离 关系曲线；③测点应力与埋设深度关系曲线；④锚杆应力 变化率与时间关系曲线；⑤锚杆应力综合汇总表。
• 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）
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
8 地下隧洞矿山巷道
施工监测技术
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
• 8.2.2.2测量方法
• 按一定的时间间隔，用测杆、测枪、收敛计或测线绳分别测量AC、 BD、AO、BO［8.4（a）］或AC、BD、EF、AO、BO、EO1、BO1 等各测点间的距离，即可计算出个点的位移量，两测点相邻两次测试 数据的差值即为两点相对移近量，以此累加相邻两次测试数据的差值 即可得两点相对总移近量。
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
• 8.1.1.3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.围岩和支护变形及稳定性 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
（2）容许位移速率
容许位移速率是指在保证围岩不产生有害松动的条件下， 隧洞壁面间水平位移速度的最大容许值。
8.2 矿山巷道锚喷支护工程施工监测
8.2.1 监测目的
• 矿山巷道施工监测能够为巷道支护的实施提供了基础数 据，是巷道支护工程得以巩固和发展的重要保证。其主要 目的在于：①掌握巷道围岩动态及其规律性，为软岩巷道 支护进行日常动态化管理提供科学依据；②为检验支护结 构。设计参数及施工工艺的合理性，修改、优化支护参数 和合理确定二次支护时间提供科学依据；③监控巷道支护 的施工质量，对支护状况进行跟踪反馈和预测，及时发现 工程隐患，以保证施工安全和软岩巷道稳定；④为其他类 似工程的设计与施工提供全面的参考依据；⑤通过监测资 料，可作为判断软岩巷道工程的质量检查和验收的标准。
应加强观测，增加观测频度。
表8-4 观测项目与观测频度
类型 A测量 B测量
项目
洞内观察及调查 收敛位移、拱顶下沉 围岩内部位移、锚杆轴向力衬砌应力
洞内弹性波速度
0～15天 l次／天 l次／天 l～2次／天
l次
量测次数 16～30天 l次／天 l次／2天 l～2次／天 l次
Fra Baidu bibliotek
31天以上 l次／天 l次／周 l次／周
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。
• 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。
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
• 资料整理时，应注意影响锚杆应力观测成果的因素。这些 因素主要有：①锚杆应力计的精度、稳定性和灵敏度；② 钻孔注浆质量；③安装质量；④测读人员技术素质。
（4）钻孔岩体横向位移观测资料整理
1）钻孔主体横向位移观测记录整理
• 钻孔岩体场问门移观测记录及整理内容包括：工程名称、 导槽方位、测斜孔编号、测孔位置、地质描述、最大位移 方向及垂直最大位移方向的读数值、观测时间、观测数据 校核及计算等。
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
• 8.2.2.1测点布置及安设
1）测点布置 一般采用十字或双十字布点法（图8.4）
•
•
(a)十字布点法 (b)双十字布点法
•
图8.4 表面位移测点布置示意图
• 2）测点安设
若监测巷道为新掘巷道，则观测断面应布置在距掘进头5 －6m范围内。按设计在观测断面布点，测点的安设方法 如下：在测点处钻直径42mm，深380mm垂直围岩表面的 钻孔，将直径42mm、长约400mm的木桩打人孔内，木桩 端部安设环形钩和平头测钉，作为测量基点。
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次
8.1.3 监测数据的分析及警戒值的确定
• 8.1.3.1观测资料的整理
（1）收敛观测资料整理
• l）收敛观测记录整理包括的内容 工程名称、观测阶段和观测断面及观测点的编号与位置、基线长度、 地质描述、收敛计编号。收敛计读数、观测时间、观测温度、观测断 面与开挖掌于面的间距等；观测值的温度修正；计算各断面两侧点间 收敛值，测点绝对位移值等。
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
• 8.3.2.3监测数据处理
• (2)数据处理
• 现场量测的数据应及时整理绘制出位移-时间曲线(U-t曲线）或位移-距 离曲线(U-D曲线）。时间-位移曲线如图8.5所示。曲线的时间横坐标 下应注明开挖工作面距量测断面的距离。
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：
• （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
（2）钻孔岩体轴向位移观测资料整理
1）钻孔岩体轴向位移观测记录整理
• 钻孔岩体轴向位移及整理内容包括：工程名称、观测断面 和观测孔及测点的编号及位置。地质描述、轴向位移读数 值、观测时间。观测断面与开挖掌子面的距离、观测数据 校核及计算。
2）图表整理
• 钻孔岩休轴向位移观测图表整理主要包括“4线2图”，即： ①围岩位移与时间关系曲线；②围岩位移与开挖进尺关系 曲线；③围岩位移随埋设深度变化曲线；④围岩位移速率 与时间关系曲线；⑤观测断面围岩位移分布图；⑥钻孔位 移计安装竣工图。
8.2.2巷道围岩表面位移观测
• 巷道表面位移测量观测内容包括顶、底板相对移 近、两帮相对移近、顶板下沉以及底臌等。根据 测量结果，可以分析巷道周边相对位移变化速度、 变化量以及它们与工作面位置的关系、与掘巷时 间的关系，也可以得到巷道周边的最终位移，从 而判断支护效果和围岩的稳定状况，为完善支护 参数提供依据。
• 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。
2）横向位移变化值计算
3）图表整理
• 钻孔岩体横向位移观测图表整理主要包括“3线1图”，即： ①测点变化值与深度关系曲线图；②水平位移量与深度关 系曲线图；③测点位移与时间关系曲线；④倾斜仪安装竣
工图。
• 8.1.3.2 监测数据警戒值及围岩稳定性判断准则
（1）容许位移量
容许位移量是指在保证隧洞不产生有害松动和保证地表不 产生有害下沉量的条件下，自隧洞开挖起到变形稳定为止， 在起供线位置的隧洞壁面间水平位移总量的最大容许值， 或供顶的最大容许下沉量，在隧洞开挖过程中若发现监测 到的位移总量越过该值，或者根据已测位移预计最终位移 将超过该值，则意味着围岩不稳定，支护系统必须加强。
• 2）实际收敛值的计算
经温度修正的实际收敛值，计算公式如下：
•
i L (tn t0 )
（8-1）
• 3）图表整理
收敛观测图表整理主要包括：①收敛变形与时间关系曲线；②收敛变 形与距掌子面距离关系曲线；③收敛速率与时间关系曲线；④相对变 形与相对距离关系曲线；⑤收敛变形值断面分布图；⑥收敛变形汇总 表和综合表。
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
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 原因参量发生异常变化，则应按特殊观测要求执行，即