为测点靶标,然后用全站仪进行非接触量测。
5.3.5 为了判断开挖后围岩的松动区。强度下降区以及弹性区的范围,确定围岩位移随深度变化的关系和判断锚杆长度是否适宜,以便确定合理的锚杆长度,有必要对围岩内变形进行监控量测。
围岩内变形量测的设备主要使用位移计,它可量测隧道不同深度处围岩位移量,近几年位移计被广泛应用于地下空间围岩稳定性监控量测中。在位移计的选择上,注意以下几点:
(1) (2) (3) (4) (5) (6)
安装、量测方便,性能稳定可靠; 能较长期进行监控量测; 造孔方便(孔径
),安装及时;
锚头抗振,能适应各类围岩,也可在土层中锚固; 精度能够满足生产、科研的要求; 价格合理。
位移计按测试装置的工作原理可分为电测式位移计和机械式位移计。电测式位移计实测方便,操作安全,能够遥控,适应性强,灵敏度高;但受外界干扰较大,读数易受多种因素的综合影响,稳定性较差且费用较高。目前较多采用机械式位移计。
按位移计可以测取位移量的个数多少,位移计可分为单点位移计和多点位移计,单点位移计只能量测围岩内某一深度处的位移量,而多点位移计可在围岩内部不同深度处埋设多个测点,同时量测围岩内不同深度处的位移量,在工程实践中多点位移计应用较广。每个位移测点均由锚头、位移传递杆和测量端头组成。基准面板上有几个位移测点的锥形测孔,测量时将专用百分表插入基准面板的锥形孔内,插稳之后即可读数,每个测孔测量三次,最大差值小于0.01mm时取其平均值记入表中。
5.4.1 应力、应变监控量测是属于选测项目,具体监控量测内容根据监控量测设计而定,目前应力、应变监控量测主要采用振弦式、光纤光棚等传感器。在一般施工监控量测中主要以振弦式传感器为主。但如果要对重大隧道进行长期监控量测(如海底隧道)或隧道所处地下水腐蚀性较强,则采用光纤传感器进行现场监控量测,光纤传感器相对于传统的振弦传感器具有抗腐蚀性强、无源量测等优点。
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5.4.5 为了解二次衬砌混凝土的应力状态,掌握喷射混凝土受力状况,有必要对喷射混凝土和二次衬砌模筑混凝土进行应力量测。
混凝土应变计是量测混凝土应力的常用仪器,量测时将应变计埋入混凝土内,通过频率测定仪测出应变计振动频率,然后从事先标定出的频率-应变曲线上求出应变,再转求应力。
当用光纤光棚传感器进行混凝土应变量测时,则将传感器成对的埋入混凝土内,通过光纤光棚解调仪获得不同时刻的波长,然后再把波长转换为混凝土的应变值,求出应力。
测定混凝土应力时,不论采用哪一种量测法,均根据具体情况和要求,定期进行测量,每次每个测点的测量不小于三次,力求测量数据可靠、稳定,并做好原始记录。
5.5.1、5.5.2 为了了解围岩压力的量值及分布状态,判断围岩稳定性,分析二次衬砌安全性,有必要对围岩与初期支护之间接触压力以及初期支护与二次衬砌之间接触压力进行监控量测。接触压力量测仪器根据测试原理和结构分为液压式测力计和电测式测力计。液压式测力计的优点是结构简单、可靠,现场直接读数,使用比较方便;电测式测力计的优点是测量精度高,可远距离和长期观测。目前使用最为普遍的是振弦式压力盒,属电测式测力计。在埋设压力和时,要求解除紧密,防止接触不良。埋设好压力盒后应将其电缆统一编号,并集中放置于事先设计好的铁箱内,以免在施工过程中被压断、拉断。观测时,根据具体情况及要求,定期进行测量,每次每个压力盒的读数不少于三次,力求测量数值可靠、稳定,并做好原始记录。
5.6.1 一般量测测点三个方向的振动速度或加速度分量,采用爆破振动记录仪自动记录。
5.7.1 孔隙水压监控量测一般采用孔隙水压计,其埋设方法与土压力盒基本相同,可采用挂布法、顶入法、弹入法、埋置法和钻孔法。
6.1.1 在资料整理过程中,注明监控量测时工作面施工工序和开挖工作面距监控量测断面的距离,以及工程的具体条件(如埋深、地质条件、支护参数等),以便分析不同埋深、地质条件、支护参数等条件下各施工工序、时间、空间与监控量测数据的关系。
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6.1.2 现场监控量测所得的数据(包括监控量测日期、时刻、温度等)及时绘制成位移时态曲线图(或散点图),以便于分析监控量测数据的变化规律及变化趋势。图中纵坐标表示位移量,横坐标表示时间。
由于偶然误差的影响使监控量测数据具有离散性,根据实测数据绘制的位移随时间而变化的散点图出现上下波动,很不规则,难以据此进行分析,需应用数学方法对监控量测所得的数据进行回归分析,找出位移随时间变化的规律,以判断围岩和支护结构的稳定,为优化设计并指导施工提供科学依据。
6.1.4 由于现场开挖、支护的过程是连续、循环进行的,所以信息反馈需及时,否则容易影响施工进度或者把险情漏掉造成严重后果,因此施工过程保证信息反馈传递渠道畅通,确保信息反馈的及时性及有效性。
6.2.1 监控量测资料的分析处理是信息反馈的基本工作。首先对监控量测数据进行校核,对监控量测数据需进行可靠性分析,排除仪器、读数等操作过程中的误差,剔除和识别各种粗大、偶然和系统性误差,避免漏测和误测,切实保证监控量测数据的可靠性和完整性;其次,要对监控量测数据进行整理,包括各种物理量计算、图标制作,如物理量的时间速率曲线与空间分布图的绘制等;最后是数据分析,分析通常采用比较法、作图法和数值计算等,分析各监控量测物理量值大小、变化规律、发展趋势。
6.2.2在现场的监控量测过程中,加强数据的准确性,观测后在现场及时计算、校核,如果有异常现象,需重新进行观测、校核,直至取得可靠数据。
6.2.3 每次观测后立即对数据进行计算、整理,打印相关监控量测报表,并根据数据绘制散点图,在这些图表中在对应位置标出相应的施工工况,以便分析时间效应和空间效应的影响。
6.2.4 首先根据监控量测数据绘制时间-位移散点图和距离-位移散点图,如说明图6.2.4所示。然后根据散点图的数据分布状况,选择合适的函数进行回归分析,对最大值(最终值)进行预测,并与控制基准值进行比较,结合施工工况综合分析围岩和支护结构的工作状态。如果位移曲线正常,说明围岩处于稳定状态,支护系统是有效、可靠的;如果位移 反常的急骤增长现象(出现了反弯点),表明围岩和支护已呈
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不稳定状态,需立即采取相应的工程措施。
说明图6.2.4 时间-位移曲线和距离-位移曲线
6.2.5 对位移监控量测结果进行回归分析,预测该测点可能出现的最终值及影响范围,以评估结构或建筑物的安全状况,必要时据此优化施工方法。常用的回归函数有一下几类:
(1)位移历时回归分析一般采用如下模型:
①指数模型:
②对数模型:
③双曲线模型:
式中 U——变形值(或应力值);
A,B——回归系数;
——测点的观测时间(d)。
(2)由于地下工程(隧道)开挖过程中地表纵向沉降、拱顶下沉及净空变化等
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位移受开挖工作面的时空效应的影响,多采用指数函数进行回归分析。多数情况下,单个曲线进行回归时不能全面反映沉降历程,通常采用以拐点为对称的两条分段数函数进行回归分析。
式中A,B——回归参数; x——距开挖面的距离;
S——距开挖面x处的地表沉降;
根据经验,对于地表纵向沉降回归分析一般采用式(说明6.2.5—6);拱顶下沉、净空变化一般采用式(说明6.2.5—7)。对式(说明6.2.5—7),理论上讲,当x较小时,S趋于0;若S不趋于0,需考虑监控量测结果的可靠性。 (3)地表沉降横向分布规律采用Peck公式:
式中S(x)——距隧道中线x处的沉降值(mm)
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