地下工程監(jiān)測和監(jiān)控培訓課件

1、地下工程監(jiān)測和監(jiān)控培訓課件l巖體原位測試一般應遵循以下程序進行：l1）試驗方案制定和試驗大綱編寫l2）試驗（包括試驗準備、試驗以及原始資料檢查、校核等項工作）l3）試驗資料整理與綜合分析l巖體變形參數(shù)測試方法有:l 靜力法l 動力法l靜力法的基本原理是: 在選定的巖體表面,槽壁或鉆孔壁面上施加一定的荷載,并測定其變形,然后繪制出壓力-變形曲線,計算巖體的變形參數(shù). 靜力法可分為:l 承壓板法l 狹縫法 鉆孔變形法 水壓法l動力法原理是: 用人工方法對巖體發(fā)射或激發(fā)彈性波,并測定彈性波在巖體中的傳播速度,然后通過一定的關系式求巖體的變形參數(shù). l動力法可分為:l 聲波法l 地震法l承壓板法又可以

2、分為剛性承壓板法和柔性承壓板法,我國多采用剛性承壓板法.l下面僅介紹剛性承壓板法.l(一)基本原理l(二)試件制備與描述l(三)儀器設備及其安裝調試l(四)試驗步驟l(五)成果整理l剛性承壓板法是通過剛性承壓板(其彈性模量大于巖體一個數(shù)量級以上)對半無限空間巖體表面施加壓力并量測各級壓力下巖體的變形;按彈性理論公式計算巖體變形參數(shù)的方法.l1.試件制備l2.試件地質描述l具體要求如下:l(1)試段開挖時,應盡可能減少對巖體的擾動和破壞l(2)試件受壓方向應與建筑物基礎的實際受力方向一致l(3)試件的邊界條件應滿足具體要求(p85)l(4)試件范圍內受擾動的巖體應清除干凈并鑿平整l(5)試件面積

3、應略大于承壓板l(6)試驗反力裝置部位應能承受足夠的反力l包括內容如下:l(1)試硐編號l(2)試件編號l(3)試段開發(fā)方法及出現(xiàn)的巖體破壞情況等l(4)巖石類型l(5)地下水情況l(6)巖體結構面類型l(7)地質描述應提交的圖件l1.儀器設備l2.儀器設備的安裝調試l(1)加壓系統(tǒng)l(2)傳力系統(tǒng)l(3)量測系統(tǒng)l(1)傳力系統(tǒng)安裝l(2)量測系統(tǒng)安裝l(1)準備工作l(2)加壓(見圖5-2,5-3)l(3)重復加壓l(4)測表調整與調換l(5)記錄l(6)試驗設備拆卸l(1)檢查核對試驗數(shù)據(jù)l(2)變形值計算l(3)繪制p-W關系曲線l(4)按公式計算巖體的變形模量或彈性模量l狹縫法又稱刻

4、槽法l(一)基本原理l(二)試件制備與地質描述l(三)儀器設備及安裝調試(見圖5-7)l(四)試驗步驟l(五)成果整理l鉆孔變形法利用鉆孔膨脹計或壓力計，對孔壁施加徑向水壓力，測各級壓力下的鉆孔徑向變形。l(一)基本原理l(二)試件孔施工及地質描述l(三)儀器設備l(四)試驗步驟l(五)成果整理l一、直剪試驗l二、三軸試驗l(一)基本原理與方法l(二)試件制備與地質描述l(三)儀器設備及安裝調試(見圖5-10)l(四)試驗步驟l(五)成果整理l可分為巖體本身、巖體沿結構面、巖體與混凝土接觸面剪切三種。l每種試驗又可細分為抗剪斷試驗、摩擦試驗及抗切試驗l(1)試件制備l(2)地質描述l1.儀器設

5、備l2.儀器設備安裝調試l(1)施加法向荷載l(2)施加切向荷載l(3)拆除設備及描述試件破壞情況l(4)重復試驗l(一)基本原理l(二)試件制備與地質描述l(三)儀器設備及安裝調試(見圖5-12)l(四)試驗步驟l(五)成果整理l原位巖體三軸試驗一般是在平硐中進行的l一、應力解除法l二、應力恢復法l三、水壓致裂法l(一)基本原理(見圖5-13)l(二)試點選擇及地質描述l(三)儀器設備l(四)試驗步驟(見圖5-14)l(五)成果整理及計算l可分為表面應力解除法、孔底應力解除法、孔壁應力解除法三種。l(一)基本原理l(二)試點制備與地質描述l(三)主要儀器設備l(四)試驗步驟(見圖5-15,5

6、-16)l(五)成果整理及計算l應力恢復法適應于堅硬、半堅硬完整巖體l(一)基本原理l(二)主要儀器設備l(三)試驗方法要點l主要優(yōu)點是：l 1）量測深度不受限制、代表性好；l 2）試驗設備簡單，操作方便，l 測量結果直觀，精度高。l主要缺點是：l 主應力方向難以準確確定l一、巖體聲波測試l二、巖石點荷載強度試驗l三、巖體回彈錘擊試驗l(一)基本原理l(二)測線(點)選擇與地質描述l(三)儀器設備(見圖5-20)l(四)試驗步驟 l(五)成果整理及應用l(一)基本原理l(二)儀器設備(見圖5-21)l(三)試驗步驟 l(四)成果整理l(一)基本原理(見圖5-22)l(二)儀器設備(見圖5-23

7、)l(三)試驗要點 l(四)資料整理l第一節(jié) 概述l第二節(jié) 地下洞室圍巖應力分布l第三節(jié) 地下洞室圍巖變形與破壞l第四節(jié) 地下洞室圍巖分類l第五節(jié) 地下洞室圍巖壓力l第六節(jié) 地下洞室圍巖穩(wěn)定性評價l第七節(jié) 地下洞室位址選擇的工程地質論證l第八節(jié) 地下洞室的施工方法與支襯結構設計l第九節(jié) 地下采空區(qū)場地評價與勘察l第十節(jié) 地下洞室?guī)r土工程勘察要點l人工開挖或天然存在于巖土體內作為各種用途的構筑物統(tǒng)稱為地下洞室，也有稱為地下建筑或地下工程的。l地下洞室按其用途可分為：l交通隧道、水工隧洞、礦山巷道、地下廠房和倉庫、地下鐵道、地下軍事工程l按其內壁是否有內水壓力作用可分為：l無壓洞室、有壓洞室l按其

8、斷面形狀可分為：l圓形、矩形、城門洞形、馬蹄形等l按洞室軸線與水平面的關系可分為：l水平洞室、豎井、傾斜洞室l按圍巖介質類型可分為：l土洞、巖洞l按成洞過程可分為：l人工洞室、天然洞室l地下洞室的主要巖土工程問題：l圍巖應力l圍巖壓力l圍巖變形與破壞l圍巖抗力l一般來說，地下洞室圍巖應力研究可歸納為：l一、開挖前巖體中的天然應力l二、開挖后圍巖內的重分布應力l三、支護襯砌后圍巖內應力的改善l本節(jié)僅討論前兩個方面l地下開挖前存在于巖體內的應力，稱為天然應力或稱為初始應力或地應力等。l地下開挖以后，由于圍巖質點應力、應變調整而引起天然應力大小、方向和性質改變的作用，稱為應力重分布作用。l經應力重分

9、布作用后形成的新的應力狀態(tài)，稱為重分布應力狀態(tài)。l重分布應力影響范圍內的巖體稱為圍巖。l下面重點討論圓形水平洞室圍巖的重分布應力。l（一）彈性圍巖重分布應力l（二）塑性圍巖重分布應力l地下開挖以后，洞壁圍巖由于失去了原有巖體的支撐而向洞內松脹變形，如果這種變形超過了圍巖本身所能承受的能力時，圍巖就要產生破壞。l下面討論各類結構巖體圍巖的變形破壞特征。l一、整體狀和塊狀巖體圍巖l二、層狀巖體圍巖l三、碎裂狀巖體圍巖l四、松散狀巖體圍巖l這類巖體本身具有很高的力學強度和抗變形能力，并存在有較稀疏且延伸較長的結構面，含有少量的裂隙水。l這類巖體常呈軟硬巖層相間的互層形式出現(xiàn)。巖體中的結構面以層理面為

10、主，并有層間錯動及泥化夾層等軟弱結構面發(fā)育。l碎裂巖體是指斷層、褶曲、巖脈穿插擠壓和風化破碎加次生夾泥的巖體。l松散狀巖體是指強烈構造破碎和強烈風化的巖體或新近堆積的土體。l圍巖分類是地下洞室圍巖穩(wěn)定性分析的基礎，也是解決地下洞室設計和施工工藝標準化的一個重要途經。l可分為以下幾類：l一、洞室圍巖質量分級l二、洞室圍巖分類l三、巖體地質力學分類(RMR分類)l四、巴頓巖體質量(Q)分類l見書P270l見書P271l見書P273l見書P275l一、基本概念l二、圍巖壓力的確定方法l地下洞室圍巖在重分布應力作用下產生過量的塑性變形或破壞，進而引起施加于支護襯砌上的壓力，稱為圍巖壓力。l圍巖壓力是圍

11、巖與襯砌間的相互作用，它與圍巖應力不是同一個概念。l按圍巖壓力的形成機理可劃分為：l形變圍巖壓力l松動圍巖壓力l沖擊圍巖壓力l1、彈塑性力學計算法l2、普氏理論l3、經驗類比法l4、塊體極限平衡理論l一、圍巖穩(wěn)定性的定性評價P280l二、圍巖穩(wěn)定性的定量評價l地下洞室位址選擇應滿足如下要求P281：l（1）l（2）l（3）l（4）l（5）l（6）l一、常規(guī)施工方法與支襯結構l二、新奧法施工方法與支襯結構設計簡介l(一)施工方法P282l(二)支襯結構l1、支撐l2、襯砌l(一)施工方法l1、全斷面法l2、臺階式開挖l3、臨時仰拱開挖l4、側壁導坑法l(二)噴錨支護結構設計l一、概述l二、采空區(qū)的地表變形特征l三、采空區(qū)場地的建筑適宜性評價l四、采空區(qū)場地的建筑設計原則l五、地下采空區(qū)場地勘察要點l人類為采掘地下資源而留下的地下空間稱為地下采空區(qū)。l（一）地表變形的分區(qū)與分類l（二）影響地表變形的因素l 1、礦層因素l 2、巖性因素l 3、地質構造因素l 4、地下水因素l 5、開采因素l（三）地表變形的觀測方法l（一）地表變形對建筑物的