第7章 地下工程的监测和监控

1/41第七章地下工程的监测和监控地下工程监测的目的和意义总体来说，量测的目的是掌握围岩稳定与支护受力、变形的动态或信息，并以此判断设计、施工的安全与经济。（1）、提供监控设计的依据和信息；（2）、指导施工，预报险情；（3）、作为工程运营时的监测手段；7.1概述2/41（4）、用作理论研究及校核理论，并为工程类比提供依据；（5）、为地下工程设计与施工积累资料。7.1.2地下工程监测的内容与项目1、现场观测掌子面附近的围岩稳定性、围岩构造情况、支护变形与稳定情况及校核围岩分类；2、岩体力学参数测试抗压强度、变形模量、黏聚力、内摩擦角、泊松比3/413、应力应变测试岩体原岩应力、围岩应力、应变、支护结构的应力、应变及围岩与支护间的接触应力；4、压力测试支撑上的围岩压力和渗水压力；5、位移测试围岩位移、支护结构位移及围岩与支护倾斜度；6、温度测试岩体温度、洞内温度及气温。4/417、物理探测弹性波（声波）测试和视电阻率测试。7.2围岩压力量测7.2.1围岩应力应变量测1、测试原理：在开挖前进行钻孔或在开挖后在洞室内紧跟掌子面钻孔，在孔中按要求埋设各种类型的应力计、应变计，对围岩应力、应变进行观测，能够及时、较好的掌握围岩内部的受力与变形状态，进而判定围岩的稳定性。5/412、测试手段（1）、围岩应力应变测试1）、钢弦式应变计2）、差动式电阻应变计3）、电阻片测杆（2）、接触应力量测通常指围岩与支护或喷层与现浇混凝土间的接触应力的测试。钢弦式压力盒、变磁阻调频式土压力传感器、格鲁茨尔压力盒。6/417.2支护的应力应变量测1、锚杆轴力量测目的在于掌握锚杆实际工作状态，结合位移量测，修正锚杆的设计参数。机械式和电阻应变片式2、钢支撑压力量测测力计液压式测力计液压盒油压枕应变式钢弦式差动变压式差动电阻式7/41（2）、液压测力计结构油缸、活塞、调心盖、接管式高压软管、减震器和压力表、球形排气阀等3、衬砌应力量测的目的在于研究复杂工作条件下的地压问题，检验设计、积累资料和指导施工，衬砌应力量测是压力量测。（1）、压力盒的类型（2）、压力盒的布置与埋设埋设压力盒的要求：接触紧密和平稳，防止滑移，不损伤压力盒及引线，且需在上面盖一块厚6-8mm、直径与压力盒直径大小相等的铁板。8/417.3位移量测位移量测是最有意义和最常用的量测项目，位移量测稳定可靠、简便经济、测试成果可直接用于指导施工、验证设计以及评价围岩与支护的稳定性。7.3.1净空相对位移测试收敛：洞室内壁面两点连线方向的位移之和；收敛量测：收敛值为两次量测的距离之差。测试装置的基本构成：壁面测点、测尺、测试仪器、连接部分。9/41工程中常用的收敛测试手段：（1）、位移测杆（2）、净空变化测定计（收敛计）：单向重锤式、万向弹簧式、万向应力环式净空相对位移计算0RRUnn10/41)(0nkRRUUnknk)(00ttLRRUnnn测尺为普通钢尺时，进行温度修正。当需要换测试钢尺孔位时，为消除钻孔间距的误差。若变形速率高，量测间隔期间变形量超过仪表量程。kkkAARRU0011/417.3.2拱顶下沉量测拱顶下沉量值：隧道拱顶内壁的绝对下沉量。拱顶下沉速度：单位时间内拱顶下沉值。1、量测方法对于浅埋隧道，用挠度计或其他仪表测定拱顶相对于地面不动点的位移值。对于深埋隧道，用拱顶变位计。2、量测仪器隧道拱顶变位观测计。12/417.3.3地表下沉量测为了判定地下工程对地面建筑物的影响程度和范围，并掌握地表沉降规律，为分析洞室开挖对围岩力学形态的扰动程度提供信息。7.3.4围岩内部位移量测洞室开挖引起围岩的应力变化与相应的变形，距临空面不同深度处各不相同。围岩内部位移的量测，能较好的反映出围岩受力的稳定状态、岩体扰动与松动范围。13/411、测试原理：埋设在钻孔内的各测点与钻孔壁紧密连接，岩层移动时能带动测点一起移动。2、量测装置的基本构成（1）、锚固部分：楔缝式、涨壳式、支撑式、压缩木式、树脂或砂浆浇注式及全孔灌注式等；（2）、传递部分：直杆式、钢带式、钢丝式；14/413、工程中常用的测试仪器（1）、机械式位移计：单点机械式位移计、机械式两点位移计、多点机械式位移计。（2）、电测式位移计：电感式位移计、差动式位移计、电阻式位移计。15/417.4现场量测计划和测试的有关规定量测项目的选择主要是依据围岩条件、工程规模及支护方式。7.4.2量测部位的确定和测点的布置1、量测间距围岩条件、埋设情况、工程进展2、测点的布置（1）、净空位置的测线布置（图7-17）16/41（2）、围岩位移测孔的布置除应考虑地质、洞形、开挖等因素外，一般应与净空位移测线相应布设（图7-18）。17/4118/41