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隧道施工监控量测案例乌鞘岭隧道监控量测一、乌鞘岭隧道岭脊段概况和设计思想二、监控量测的目的和内容三、监控量测方法与结果四、量测数据的处理与应用五、三维位移监测及应用主要内容(一)量测目的二、监控量测的目的和内容1.提供监控设计的依据和信息掌握围岩力学形态的变化和规律；掌握支护结构的工作状态。2.指导施工，预报险情作出工程预报，确定施工对策；监视险情，确保施工安全。3.校核理论，完善工程方法4.为隧道工程设计与施工积累资料(二)监测项目与内容1.地质和支护状态现场观察；2.岩体(岩石)力学参数测试；3.围岩与结构应力应变测试；4.围岩压力测试；5.围岩性能物理探测；6.围岩和结构位移测试；7.爆破振动测试等。规范规定的监控量测项目及量测方法序号项目名称方法及工具布置1地质和支护状态观察岩性、结构面产状及支护裂缝观察和描述，地质罗盘等开挖后及初期支护后进行2周边位移各种类型收敛计每5~100m一个断面，每断面2~3对测点3拱顶下沉水准仪、水准尺、钢尺或测杆每5~100m一个断面4地表下沉水准仪、水准尺每5~100m一个断面，每断面至少11个测点，每隧道至少2个断面。中线每5~20m一个测点5围岩内部位移(地表设点)地面钻孔中安设各类位移计每代表性地段一个断面，每断面3~5个钻孔6围岩内部位移(洞内设点)洞内钻孔中安设单点、多点杆式或钢丝式位移计每5~100m一个断面，每断面2~11个测点7围岩压力及两层支护间压力各种类型压力盒每代表性地段一个断面，每断面宜为15~20个钻孔8钢支撑内力及外力支柱压力计或其它测力计每10榀钢拱支撑一对测力计9支护、衬砌内应力、表面应力及裂缝测量各类混凝土内应变计、应力计、测缝计及表面应力解除法每5~100m一个断面，每断面宜为11个测点10锚杆或锚索内力及抗拔力各类电测锚杆、锚杆测力计及拉拔计必要时进行11围岩弹性波测试各种声波仪及配套探头在代表性地段设置三、量测方法与结果(一)地质素描结合隧道施工、同步进行洞内围岩地质工作：它是隧道设计和施工过程中不可缺少的一项重要地质工作，是围岩工程地质特性和支护措施的合理性的最直观、最简单、最经济的描述和评价。地质素描的内容(二)位移监测隧道开挖后，深埋隧道位移、浅埋地表位移和隧道位移是围岩施工动态的最显著表现，最能反映出围岩和支护的稳定性。因此对坑道周边位移的量测是最直接、最直观、最有意义、最经济和最常用的量测项目。1.浅埋隧道的地表位移；2.拱顶下沉；3.相对收敛变形；4.隧底隆起变形；5.围岩内部变形；6.围岩三维变形等。位移监测内容：位移－时间关系曲线0初期支护二次支护下台阶开挖位移时间位移-开挖面距离关系曲线位移距离上、下台阶开挖锚杆喷混凝土位移监测结果：乌鞘岭隧道大变形规律F4断层区段右线隧道变形沿隧道纵向分布0100200300400500600700800900YDK170+250YDK170+500YDK170+750YDK171+000里程变形/mm拱脚水平收敛墙腰水平收敛拱顶下沉YDK170+250+500+750YDK171+000F4断层+290+440+640+740主带影响带影响带里程02004006008001000YDK174+500YDK175+000YDK175+500里程变形/mm拱顶下沉拱脚水平收敛墙脚水平收敛YDK174+500YDK175+000+500+900变形/mm斜井开口YDK175+330板岩占50%~80%千枚岩占60%~85%兰州方向武威方向里程志留系板岩夹千枚岩区段右线隧道变形沿隧道纵向分布乌鞘岭隧道大变形规律F7断层0100200300400500600700800YDK176+800YDK177+000YDK177+200YDK177+400YDK177+600YDK177+800里程变形/mm拱顶下沉拱脚水平收敛墙脚水平收敛YDK176+800+200+400+600+800YDK177+000变形/mm影响带主带影响带里程F7断层区段右线隧道变形沿隧道纵向分布乌鞘岭隧道大变形规律乌稍岭隧道分区段最大变形速率与累计变形量统计表2-9乌鞘岭隧道岭脊段分区段变形量测技术指标统计表累计变形/mm最大变形速率/mm区段左右线位置最大值平均值最大值平均值最大变形发生位置主带324.31125.1273.4625.62YDK170+495墙腰F4断层右线隧道影响带343.1091.8758.5819.55YDK170+410墙腰千枚岩为主932.45422.97165.3380.65YDK175+650拱腰志留系板岩夹千枚岩右线隧道板岩为主473.91211.25122.0538.72YDK174+555拱腰进入断层初期716.12353.54153.2170.24YDK177+505拱腰右线隧道设计施工改进后310.51124.8779.6530.76YDK177+370墙脚进入断层初期1209.38831.01167.5387.54DK177+535拱腰F7断层左线隧道设计施工改进后367.03195.6081.6135.90DK177+290拱顶乌鞘岭隧道龄脊段分区段变形量测技术指标统计表大变形规律最大变形速率与累计变形的关系在隧道工程监控量测中，除累计变形外，变形速率是另外一个进行围岩稳定性评价的重要判别指标。研究最大变形速率与累计变形的关系也是在施工初期阶段进行最终变形预测的方法之一。最大变形速率与累计变形的关系umax=4.2923upmaxR2=0.58821101001000100001101001000最大变形速率upmax/mm累计变形umax/mm最大变形速率/mm预留变形量(mm)围岩级别铁路单线(公路双车道)铁路双线(公路三车道)规范或标准名称IIIIVVVIIIIIVVVI铁路隧道设计规范TB10003-200110~3030~5050~7070~10030~5050~7070~100设计确定铁路隧道设计规范TB10003-200510~3030~5050~80设计确定30~5050~8080~120设计确定公路隧道设计规范JTGD70-200420~5050~8080~120现场量测确定50~8080~120120~150现场量测确定新奥法指南—30~5050~70——50~7070~100—日本新奥法指南—25~7575~150＞150(膨胀岩)—50~150150~300＞300(膨胀岩)标准设计(专隧0014)204080120————标准设计(专隧0034)————50~100100~150150~200—(三)应力监测1.锚杆轴力锚杆轴力量测的布置围岩内部位移测孔布置(a)三测孔(b)五测孔(c)七测孔图5第一类支护结构试验段测试锚杆轴力分布曲线5m4m3m2m1m-13.67kN12.83kN27.23kN-32.87kN5m4m3m2m1m39.55kN-11.44kN5m4m3m2m1m70.36kN72.61kN48.53kN42.50kN40.12kN1m2m3m4m5m19.28kN26.38kN30.41kN26.85kN56.33kN55.11kN1m2m3m4m5m10.81kN4.99kN15.42kN-16.50kN54.40kN9.13kN6.00kN14.78kN1m2m3m4m5m14.23kN64.25kN48.57kN11.85kN14.35kN1m2m3m4m5m73.12kN67.03kN38.30kN15.20kN52.72kN48.32kN左拱脚左边墙中左墙角右墙角右边墙中右拱脚拱顶二衬前的轴力分布曲线二衬后的轴力分布曲线二衬前的轴力峰值联合分布曲线二衬后的轴力峰值联合分布曲线32.82kN-5.99kN17.77kN15.96kN-11.67kN-14.22kN74.65kN图5第一类支护结构试验段测试锚杆轴力分布曲线5m4m3m2m1m-13.67kN12.83kN27.23kN-32.87kN5m4m3m2m1m39.55kN-11.44kN5m4m3m2m1m70.36kN72.61kN48.53kN42.50kN40.12kN1m2m3m4m5m19.28kN26.38kN30.41kN26.85kN56.33kN55.11kN1m2m3m4m5m10.81kN4.99kN15.42kN-16.50kN54.40kN9.13kN6.00kN14.78kN1m2m3m4m5m14.23kN64.25kN48.57kN11.85kN14.35kN1m2m3m4m5m73.12kN67.03kN38.30kN15.20kN52.72kN48.32kN左拱脚左边墙中左墙角右墙角右边墙中右拱脚拱顶二衬前的轴力分布曲线二衬后的轴力分布曲线二衬前的轴力峰值联合分布曲线二衬后的轴力峰值联合分布曲线32.82kN-5.99kN17.77kN15.96kN-11.67kN-14.22kN74.65kN图5第一类支护结构试验段测试锚杆轴力分布曲线5m4m3m2m1m-13.67kN12.83kN27.23kN-32.87kN5m4m3m2m1m39.55kN-11.44kN5m4m3m2m1m70.36kN72.61kN48.53kN42.50kN40.12kN1m2m3m4m5m19.28kN26.38kN30.41kN26.85kN56.33kN55.11kN1m2m3m4m5m10.81kN4.99kN15.42kN-16.50kN54.40kN9.13kN6.00kN14.78kN1m2m3m4m5m14.23kN64.25kN48.57kN11.85kN14.35kN1m2m3m4m5m73.12kN67.03kN38.30kN15.20kN52.72kN48.32kN左拱脚左边墙中左墙角右墙角右边墙中右拱脚拱顶二衬前的轴力分布曲线二衬后的轴力分布曲线二衬前的轴力峰值联合分布曲线二衬后的轴力峰值联合分布曲线32.82kN-5.99kN17.77kN15.96kN-11.67kN-14.22kN74.65kN5m4m3m2m1m-13.67kN12.83kN27.23kN-32.87kN5m4m3m2m1m39.55kN-11.44kN5m4m3m2m1m70.36kN72.61kN48.53kN42.50kN40.12kN1m2m3m4m5m19.28kN26.38kN30.41kN26.85kN56.33kN55.11kN1m2m3m4m5m10.81kN4.99kN15.42kN-16.50kN54.40kN9.13kN6.00kN14.78kN1m2m3m4m5m14.23kN64.25kN48.57kN11.85kN14.35kN1m2m3m4m5m73.12kN67.03kN38.30kN15.20kN52.72kN48.32kN左拱脚左边墙中左墙角右墙角右边墙中右拱脚拱顶二衬前的轴力分布曲线二衬后的轴力分布曲线二衬前的轴力峰值联合分布曲线二衬后的轴力峰值联合分布曲线32.82kN-5.99kN17.77kN15.96kN-11.67kN-14.22kN74.65kN锚杆轴力测试结果锚杆拉力峰值位置分布锚杆拉力峰值位置分布锚杆轴力量测结果2.钢架、支护、衬砌混凝土应力拱脚收敛基线边墙收敛基线B1B2Y1Y2G水平收敛锚杆轴力围岩压力初支砼应力及钢架应力拱顶下沉二衬接触压力及二衬砼应力(a)变形、压力、应力测点(b)三维位移测点椭圆形断面测点布置图表3-5-3围岩压力、接触压力及支护衬砌应力量测结果(MPa)量测项目测点围岩压力钢架应力初支砼应力二衬接触压力二衬砼应力拱顶0.59944.9250.4810.0183.763右拱腰0.30725.775坏0.0480.586右拱脚0.228171.60910.5680.0121.302右墙腰0.244131.5201.4790.0231.353右墙脚0.31190.514-0.831-1.539左拱腰0.46521.3161.5120.0642.051左拱