地下工程監(jiān)測與檢測技術(shù)-第四章-隧洞工程監(jiān)測課件

地下工程監(jiān)測與檢測技術(shù)第四章隧洞工程監(jiān)測人民交通出版社地下工程監(jiān)測與檢測技術(shù)第四章隧洞工程監(jiān)測人民交通出版社1隧洞工程監(jiān)測的目的隧洞工程監(jiān)測的內(nèi)容及測試方法隧洞工程監(jiān)測的相關(guān)規(guī)定監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析反饋及信息化施工盾構(gòu)法和頂管施工監(jiān)測

工程實例內(nèi)容提要隧洞工程監(jiān)測的目的內(nèi)容提要2隧洞是修建在存在地應(yīng)力場、由巖石(土)和各種結(jié)構(gòu)面組合的天然巖(土)體中的建筑物，是靠圍巖和支護的共同作用保持其穩(wěn)定性的。隧洞穩(wěn)定性安全監(jiān)測有：洞室、隧道、輸水隧洞、城市地鐵以及豎井、斜井等。第一節(jié)隧洞工程監(jiān)測的目的一.簡介隧洞是修建在存在地應(yīng)力場、由巖石(土)和各種結(jié)構(gòu)面3地下工程監(jiān)測與檢測技術(shù)-第四章-隧洞工程監(jiān)測課件4地下工程監(jiān)測與檢測技術(shù)-第四章-隧洞工程監(jiān)測課件5地下工程監(jiān)測與檢測技術(shù)-第四章-隧洞工程監(jiān)測課件6地下工程監(jiān)測與檢測技術(shù)-第四章-隧洞工程監(jiān)測課件7北京某地鐵暗挖區(qū)間坍塌事故北京某地鐵暗挖區(qū)間坍塌事故8（1）提供監(jiān)控設(shè)計的依據(jù)和信息。（2）指導(dǎo)施工，預(yù)報險情。（3）作為工程運營時的監(jiān)測手段。（4）用作理論研究及校核理論。（5）為地下工程設(shè)計與施工提供資料。二、監(jiān)測的目的及意義（1）提供監(jiān)控設(shè)計的依據(jù)和信息。二、監(jiān)測的目的及意義9監(jiān)測的對象：

圍巖(地下結(jié)構(gòu)賦存的場所，土或巖石)

襯砌(初襯和二襯）

錨桿(加固開挖面周圍巖土體)

鋼拱架及其它支撐(維護開挖區(qū)域的穩(wěn)定)監(jiān)測的部位：

地表(周圍環(huán)境監(jiān)測)

圍巖內(nèi)(附存環(huán)境監(jiān)測)

洞壁(開挖面自身穩(wěn)定性監(jiān)測)

襯砌內(nèi)(支護結(jié)構(gòu)監(jiān)測)

襯砌內(nèi)壁(支護結(jié)構(gòu)監(jiān)測)第二節(jié)隧洞工程監(jiān)測的目的監(jiān)測的對象：監(jiān)測的部位：第二節(jié)隧洞工程監(jiān)測的目的10監(jiān)測的類型現(xiàn)場觀測；巖土體力學(xué)參數(shù)測試；應(yīng)力應(yīng)變測試；壓力測試；位移測試；溫度測試；物探測試等。

隧道內(nèi)地質(zhì)條件的變化情況；節(jié)理、裂隙的發(fā)育和擴展情況；滲漏水情況；隧道暴露面有無松動巖石；錨桿有無松動、噴層有無開裂；中墻襯砌上有無裂隙出現(xiàn)；……洞內(nèi)觀察監(jiān)測的類型隧道內(nèi)地質(zhì)條件的變化情況；洞內(nèi)觀察11監(jiān)測類型監(jiān)測項目監(jiān)測儀器位移地表下沉水準(zhǔn)儀，鋼銦尺地表水平位移經(jīng)緯儀拱頂下沉水準(zhǔn)儀，電子水平尺，鋼銦尺拱腳基礎(chǔ)沉降水準(zhǔn)儀，電子水平尺，鋼銦尺圍巖位移（徑向）單點、多點位移計，三維位移計圍巖位移（水平）測斜儀，三維位移計洞周收斂收斂計，巴塞特系統(tǒng)壓力圍巖內(nèi)壓力壓力盒，壓力枕襯砌混凝土內(nèi)壓力壓力盒，壓力枕襯砌鋼筋應(yīng)力鋼筋應(yīng)力計，應(yīng)變計圍巖與襯砌接觸壓力壓力盒，壓力枕錨桿軸力鋼筋應(yīng)力（應(yīng)變計），應(yīng)變片，環(huán)式測力計鋼拱架壓力鋼筋應(yīng)力計，應(yīng)變片，應(yīng)變計，軸力計地下水滲透壓力滲壓計其它物理量圍巖松動圈彈性波，形變電阻法前方巖體性態(tài)彈性波，超前鉆，探地雷達(dá)爆破震動測震儀聲發(fā)射聲發(fā)射檢測儀監(jiān)測類型監(jiān)測項目監(jiān)測儀器位移地表下沉水準(zhǔn)儀，鋼銦尺地表水平位12隧道開挖破壞原始地應(yīng)力場圍巖應(yīng)力重分布分布具有時空效應(yīng)提供支護力作用接觸應(yīng)力圍巖應(yīng)力監(jiān)測結(jié)構(gòu)安全一.應(yīng)力應(yīng)變量測隧道開挖破圍巖應(yīng)力重分布分提供支護力作用接圍監(jiān)測結(jié)構(gòu)安全一.13測試原理混凝土應(yīng)力量測包括初期支護噴射混凝土應(yīng)力和二次襯砌模筑混凝土應(yīng)力量測，是將量測元件(裝置)直接安裝于噴層或二次襯砌中，測試圍巖變形過程中由不受力狀態(tài)逐漸過渡到受力狀態(tài)過程中的應(yīng)力變化。1、量測原理測試原理混凝土應(yīng)力量測包括初期支護噴射混凝土應(yīng)14應(yīng)力(應(yīng)變)計量測法鋼弦式應(yīng)變計差動式電阻應(yīng)變計頻率~應(yīng)變電阻~應(yīng)變2、量測方法應(yīng)力(應(yīng)變)計量測法鋼弦式應(yīng)變計差動式電阻應(yīng)變計頻率~應(yīng)變電15應(yīng)變磚電阻應(yīng)變片，外加銀箔防護做成銀箔應(yīng)變計，再用砼材料制成(50~120)mmx40mmx25mm長方體應(yīng)變磚埋入砼內(nèi)，應(yīng)變磚材料和砼基本上是同類材料，應(yīng)變磚不會引起應(yīng)力的異常變化可直接反映砼層的變形與受力大小(解決了土壓力盒的剛度不同問題)應(yīng)變磚量測法應(yīng)變磚應(yīng)變磚量測法16測試斷面的布置混凝土應(yīng)力量測在縱斷面上應(yīng)與其他選測項目的布置基本相同，一般布設(shè)在有代表性的圍巖段，在橫斷面上除要與錨桿受力量測測孔相對應(yīng)布設(shè)外，還要在有代表性的部位布設(shè)測點，在實際量測中通常有三測點、六測點、九測點等多種布置形式。在二次襯砌內(nèi)布設(shè)時，一般應(yīng)在襯砌的內(nèi)外兩側(cè)進(jìn)行布置，有時也可在仰拱上布設(shè)一些測點。測試斷面的布置17二.壓力量測地下隧洞工程的壓力測試主要包含錨桿或錨索內(nèi)力及抗拔力、圍巖壓力及兩層支護間壓力量測和鋼支撐內(nèi)力及外力測試。二.壓力量測地下隧洞工程的壓力測試主要包含錨桿或錨索181、錨桿或錨索內(nèi)力及抗拔力(1)量測原理錨桿的主要作用是限制圍巖的松弛變形。這個限制作用的強弱，一方面受圍巖地質(zhì)條件的影響，另一方面取決于錨桿的工作狀態(tài)。錨桿的工作狀態(tài)好壞主要以其受力后的應(yīng)力、應(yīng)變來反映。因此，如果能采用某種手段測試錨桿在工作時的應(yīng)力、應(yīng)變值，就可以知道其工作狀態(tài)的好壞，也可以由此判斷其對圍巖松弛變形的限制作用的強弱。1、錨桿或錨索內(nèi)力及抗拔力(1)量測原理錨桿的主要作用是19(2)錨桿內(nèi)力量測方法錨桿的主要作用是限制圍巖的松弛變形。這個限制作用的強弱，一方面受圍巖地質(zhì)條件的影響，另一方面取決于錨桿的工作狀態(tài)。錨桿的工作狀態(tài)好壞主要以其受力后的應(yīng)力、應(yīng)變來反映。因此，如果能采用某種手段測試錨桿在工作時的應(yīng)力、應(yīng)變值，就可以知道其工作狀態(tài)的好壞，也可以由此判斷其對圍巖松弛變形的限制作用的強弱。(2)錨桿內(nèi)力量測方法錨桿的主要作用是限制圍巖的松弛變20四根細(xì)長桿，頭部固定在錨桿內(nèi)預(yù)計的位置上，量測讀數(shù)。

機械式量測法四根細(xì)長桿，頭部固定在錨桿內(nèi)預(yù)計的位置上，量測21電阻應(yīng)變片式量測可消除彎曲應(yīng)力的影響。

應(yīng)變片錨桿電阻應(yīng)變片式量測可消除彎曲應(yīng)力的影響。應(yīng)變片錨桿22鋼筋計量測錨桿內(nèi)力鋼筋應(yīng)力計只能用于由鋼筋組成的錨桿。

鋼筋應(yīng)力計、頻率儀或電阻應(yīng)變儀；直接量測應(yīng)力，乘以面積；鋼筋應(yīng)變計、頻率儀或電阻應(yīng)變儀；直接量測應(yīng)變，乘以模量；安裝：

鋼筋應(yīng)力計割斷鋼筋，與鋼筋串聯(lián)焊接；鋼筋應(yīng)變計焊在鋼筋或鋼管上（與錨桿并聯(lián)連接）；鋼筋計量測錨桿內(nèi)力鋼筋應(yīng)力計只能用于由鋼筋組成的錨桿。23(3)錨桿的抗拔力量測方法錨桿拉拔計將錨桿拉拔計的接口與待測錨桿的外露端連接緊固。拉拔計百分表歸零，然后增壓使油泵壓力逐漸升高。油泵壓力達(dá)到設(shè)計拉力，可停止繼續(xù)加壓。記錄錨桿位置及油泵壓力值，油泵卸壓。如果油泵壓力未達(dá)到設(shè)計拉力，錨桿破壞，則該錨桿可認(rèn)為安裝質(zhì)量不合格。(3)錨桿的抗拔力量測方法錨桿拉拔計將錨桿拉拔計的接口與待測243、圍巖壓力及兩層支護間壓力(1)量測原理隧道開挖后，圍巖要向凈空方向變形，而支護結(jié)構(gòu)要阻止這種變形，就會產(chǎn)生圍巖作用于支護結(jié)構(gòu)上的圍巖壓力和兩層支護間的壓力。對圍巖應(yīng)力、應(yīng)變進(jìn)行觀測，能夠及時有效的掌握圍巖內(nèi)部的受力與變形狀態(tài)，進(jìn)而判斷圍巖的穩(wěn)定性；對圍巖與支護結(jié)構(gòu)之間的壓力即接觸應(yīng)力進(jìn)行量測，可及時掌握圍巖與支護間的共同工作情況、穩(wěn)定狀態(tài)及支護的力學(xué)性能等。3、圍巖壓力及兩層支護間壓力(1)量測原理隧道開挖后，圍25(2)量測手段圍巖應(yīng)力應(yīng)變測試Ⅰ、鋼弦式應(yīng)變計：單個應(yīng)變計與被測圍巖剛度相匹配的鋼管(鋼筋)連接起來，用水泥砂漿埋入巖孔，再用頻率計進(jìn)行激發(fā)、接受測試。Ⅱ、差動式電阻應(yīng)變計：連接方法同鋼弦應(yīng)變計。Ⅲ、電測錨桿(電阻片測桿)：把電阻片按需要貼在一根剖為兩半的金屬或塑料管內(nèi)壁上，再把兩半合攏，并做好防水、防潮處理，用水泥砂漿固結(jié)在圍巖測孔中。測桿的剛度要盡量與被測圍巖的剛度相匹配。(2)量測手段圍巖應(yīng)力應(yīng)變測試Ⅰ、鋼弦式應(yīng)變計：單個應(yīng)變計與26電阻片測桿電阻~應(yīng)變鋼弦式應(yīng)變計算：理想測試內(nèi)容，性能穩(wěn)定，耐久性好；差動式電阻應(yīng)變計：靈敏度高耐久性好，性能穩(wěn)定；電阻片測桿簡單經(jīng)濟，靈敏度高；但不能在潮濕環(huán)境中長期應(yīng)用。電阻片測桿電阻~應(yīng)變鋼弦式應(yīng)變計算：理想測試內(nèi)容，性能穩(wěn)定，27Ⅰ、鋼弦式壓力盒圍巖與支護或噴層與現(xiàn)澆混凝土之間的接觸應(yīng)力量測；能反映出支護對圍巖的抗力；與二者的特性和之間的接觸條件有關(guān)。p－總壓力；k－壓力計率定常數(shù)；f0－壓力計零壓是的頻率；f－壓力計受壓后頻率；接觸應(yīng)力量測Ⅰ、鋼弦式壓力盒圍巖與支護或噴層與現(xiàn)澆混凝土之間的接觸應(yīng)力量28Ⅱ、變磁阻調(diào)頻式土壓力傳感器變磁阻傳感器和L-C震蕩電路△p－被測壓力的變化值；k－傳感器率定值；△f－頻率變化量；輸出信號幅度大，抗干擾能力強，靈敏度高，適合遙測；在硬介質(zhì)中應(yīng)用，存在剛度匹配問題。Ⅱ、變磁阻調(diào)頻式土壓力傳感器變磁阻傳感器和L-C震蕩電路△p29Ⅲ、格魯茨爾壓力盒液壓式壓力計，傳感原件為一扁平油腔，由油壓表測油腔的壓力。不但可以用于接觸應(yīng)力的測試，也可用于同種介質(zhì)的內(nèi)部量測。液壓枕Ⅲ、格魯茨爾壓力盒液壓式壓力計，傳感原件為一扁平油腔，由油壓30壓力盒布設(shè)在圍巖與初襯之間，即測得圍巖與初襯之間的接觸壓力；壓力盒布設(shè)在初襯與二襯之間，即測得兩層支護間的接觸壓力。壓力盒布設(shè)中，應(yīng)把測點布設(shè)在具有代表性斷面的關(guān)鍵部位上(如拱頂、拱腰、拱腳、邊墻仰拱等），并對各測點逐一進(jìn)行編號。埋設(shè)壓力盒時，要使壓力盒的受壓面向著圍巖。注意事項測點布置在隧道壁面，當(dāng)測圍巖施加給噴射混凝土層的徑向壓力時，先用水泥砂漿或石膏把壓力盒固定在巖面上，再謹(jǐn)慎施作噴射混凝土層，不要使噴射混凝土與壓力盒之間有間隙，保證圍巖與壓力盒受壓面貼緊；要注意保護壓力盒的電纜線，否則前功盡棄。壓力盒布設(shè)在圍巖與初襯之間，即測得圍巖與初襯之間的接31鋼支撐內(nèi)力及外力隧道圍巖類別低于Ⅳ類，設(shè)置鋼支撐；Ⅰ、Ⅱ類圍巖型鋼支撐；Ⅲ類格柵支撐.量測的目的了解鋼支撐應(yīng)力的大小，為鋼支撐選型和設(shè)計提供依據(jù)；根據(jù)鋼支撐的受力狀態(tài)，判斷圍巖和支護結(jié)果的穩(wěn)定性；了解鋼支撐的實際工作狀態(tài)，保證隧道施工安全。量測的儀器液壓式和電測式兩種；液壓式結(jié)構(gòu)簡單，可靠，現(xiàn)場直接讀數(shù)，使用方便；電測式測量精度高，可遠(yuǎn)距離和長期觀測。鋼支撐內(nèi)力及外力隧道圍巖類別低于Ⅳ類，設(shè)置鋼支撐；量測的目的32電測方法型鋼支撐----鋼弦式表面應(yīng)變計焊接在型鋼上面，與型鋼并聯(lián)連接電測方法格柵支撐----鋼弦式鋼筋應(yīng)力計切斷格柵鋼筋，與格柵鋼筋串聯(lián)連接電測方法電測方法33

液壓式量測方法----液壓式測力計壓力作用使油缸內(nèi)油壓發(fā)生變化，直接通過壓力表讀出油壓變化。液壓式量測方法----液壓式測力計壓力作用使油缸內(nèi)34三.位移測試1.凈空相對位移測試測量原理隧道開挖后，改變了圍巖的初始應(yīng)力狀態(tài)，圍巖應(yīng)力重分布引起洞壁應(yīng)力釋放，使圍巖產(chǎn)生變形，洞壁有不同程度的向內(nèi)凈空位移。在開挖后的洞壁(含頂、底)及時安設(shè)測點，內(nèi)壁面兩點連線方向的位移之和量測稱為收斂量測，兩次量測的距離之差為收斂值。收斂量測是地下隧洞監(jiān)控量測的重要內(nèi)容，根據(jù)測試的變形速率可判斷圍巖穩(wěn)定程度和二次襯砌的合理施做時機；收斂值是最基本的量測數(shù)據(jù)，必須準(zhǔn)確測量，計算無誤三.位移測試1.凈空相對位移測試測量原理隧道開挖后，35壁面測點：埋入圍巖壁面30-50mm的埋桿或測頭；測尺(測桿)：打孔的鋼卷尺或金屬管，壁面相對位移的粗讀數(shù)；測試儀器：由測表、張拉力設(shè)備與支架組成；測表，百分表或游標(biāo)卡尺，精度數(shù)；張拉力設(shè)備,重錘/彈簧/應(yīng)力環(huán)，對測尺施加定量張拉力，測尺初始狀態(tài)一致;支架,安裝組合儀器組件的裝置；連接部分：連接測點和儀器的構(gòu)件；收斂量測測量裝置的基本構(gòu)成壁面測點：埋入圍巖壁面30-50mm的埋桿或測頭；收斂量測36測試簡單，純?nèi)斯げ僮?，精度較低。Ⅰ、位移測桿由數(shù)節(jié)可伸縮的異徑金屬管組成，管上裝有游標(biāo)卡尺或百分表，用以測定兩端測點之間的相對位移；適用于小斷面洞室觀測；常用量測方法測試簡單，純?nèi)斯げ僮?，精度較低。Ⅰ、位移測桿由數(shù)節(jié)可伸縮的異37單向重錘式收斂計測試方向單一測試精度一般重錘施加張拉力Ⅱ、凈空變化測定計單向重錘式收斂計測試方向單一Ⅱ、凈空變化測定計381-測度表；3-鋼卷尺；4、5-連接球鉸；6-張拉表；7-張拉彈簧萬向彈簧式收斂計能量測任意方向測試精度一般彈簧施加張拉力1-測度表；3-鋼卷尺；4、5-連接球鉸；6-張拉表；7-張39萬向應(yīng)力環(huán)式能量測任意方向測試精度高性能穩(wěn)定量力環(huán)精確控制張拉力萬向應(yīng)力環(huán)式能量測任意方向40儀器安裝監(jiān)測實例全斷面監(jiān)測；高精度電測Ⅲ、巴塞特收斂系統(tǒng)儀器安裝監(jiān)測實例全斷面監(jiān)測；Ⅲ、巴塞特收斂系統(tǒng)41彈簧鋼卷尺光電測距儀器全過程監(jiān)控；高精度電測；簡單方便Ⅳ、光電測距儀彈簧鋼卷尺光電測距儀器全過程監(jiān)控；Ⅳ、光電測距儀42Un

－第n次量測時凈空相對位移值；Rn

－第n次量測時的觀測值；R0－初始觀測值；凈空相對位移的計算

開挖后盡快埋設(shè)測點，并測取初值，要求12h內(nèi)完成；測點(測試斷面)應(yīng)盡可能靠近開挖面，一般要求在2m以內(nèi)；讀數(shù)應(yīng)在重錘穩(wěn)定或張力調(diào)節(jié)器指針穩(wěn)定指示規(guī)定的張力值時讀??；當(dāng)相對位移值較大時，要注意消除換孔誤差；量測頻率視圍巖條件、工程結(jié)構(gòu)條件、位移速率及施工情況而定。量測注意事項Un－第n次量測時凈空相對位移值；凈空相對位移的計算開432、拱頂下沉量測測量原理由已知高程的臨時或永久水準(zhǔn)點，使用較高精度的全站儀，就可觀測出隧道拱頂各點的下沉量及隨時間的變化情況。隧道底部也可用此方法觀測，通常這個值是絕對位移值。還可以用收斂位移計測拱頂相對于隧道底面的相對位移。值得注意的是拱頂是隧道周邊的一個特殊點，其位移情況具有較強代表性。拱頂下沉量測的測點，一般可與周邊位移測點共用。2、拱頂下沉量測測量原理由已知高程的臨時或永久水準(zhǔn)點，44量測方法Ⅰ、水準(zhǔn)儀監(jiān)測或直接量測拱頂下沉計算布置示意圖量測方法Ⅰ、水準(zhǔn)儀監(jiān)測或直接量測拱頂下沉計算布置示意圖45Ⅱ、全站儀量測在被測斷而的拱頂位置布設(shè)1~3個反光貼片，并在蹌離該斷面數(shù)十米位置（可選擇已施做二襯，或可認(rèn)為該處襯砌變形已經(jīng)穩(wěn)定的位置），貼l個反光片作為后視點，使用全站儀的“對邊缺測”功能，可以量測出被測點與后視點間的相對位移，該位移即拱頂下沉量。Ⅱ、全站儀量測在被測斷而的拱頂位置布設(shè)1~3個反光貼46量測的內(nèi)容及目的隧道開挖影響范圍內(nèi)的地表土體，淺埋隧道和隧道的洞口；地表下沉范圍和量值；地表及地中下沉隨工作面推進(jìn)的規(guī)律；地表及地中下沉穩(wěn)定的時間；量測方法水準(zhǔn)儀監(jiān)測法地表影響范圍內(nèi)埋設(shè)測點，與影響范圍外埋設(shè)基準(zhǔn)點，兩者高程之差。3、地表下沉量測量測的內(nèi)容及目的隧道開挖影響范圍內(nèi)的地表土體，淺埋隧道和隧道47量測的內(nèi)容及目的隧道周邊某點及圍巖內(nèi)不同深度各點的位移狀態(tài)；反映圍巖受力的穩(wěn)定狀態(tài)、巖體撓動與松動范圍，優(yōu)化錨桿設(shè)計參數(shù)；判別隧道圍巖穩(wěn)定性和支護效果，確保施工安全和工程質(zhì)量；4.圍巖內(nèi)部位移量測量測原理

埋設(shè)在鉆孔內(nèi)的測點與鉆孔壁緊密連接，巖層移動帶動測點移動

測點i相對與測點1的位移量為測點i相對與孔口的總位移量為量測的內(nèi)容及目的隧道周邊某點及圍巖內(nèi)不同深度各點的48錨固部分：

把測試原件與圍巖錨固成一體，測試原件應(yīng)變即為該點圍巖變位圍巖內(nèi)部位移測量裝置的基本構(gòu)成脹殼式錨固器支撐式錨固器軟巖、干燥環(huán)境多用脹殼式、支撐式、灌注砂漿式錨固器；硬巖、潮濕環(huán)境多采用楔縫式、壓縮木式。錨固部分：圍巖內(nèi)部位移測量裝置的基本構(gòu)成脹殼式錨固器支撐式錨49傳遞部分：把各測點間的位移進(jìn)行準(zhǔn)確傳遞；直桿式、鋼帶式、鋼絲式；并聯(lián)式和串聯(lián)式孔口裝置部分：孔口基準(zhǔn)面、固定、保護、導(dǎo)線隱蔽及集裝箱等直桿式伸長計孔口固定裝置傳遞部分：把各測點間的位移進(jìn)行準(zhǔn)確傳遞；孔口裝置部分50傳感器與測讀儀器：測試、采集讀數(shù)，分機械式和電測式

機械式位移計：單點、兩點、多點機械式位移計單點式位移計傳感器與測讀儀器：測試、采集讀數(shù)，分機械式和電測式單點式位移51單點位移計的優(yōu)缺點

結(jié)構(gòu)簡單，制作容易，測試精度高；受外界因素影響小，容易保護；若鉆孔足夠深時孔底可視為不動點，測得的是位移絕對值；單點位移計通常與多點位移計配合使用。機械式位移計：兩點機械式位移計

兩個內(nèi)錨頭，兩根金屬測桿，用百分表量測兩測桿外端測點和孔口端面間的相對位移的變化。單點位移計的優(yōu)缺點機械式位移計：兩點機械式位移計52機械式位移計：多點機械式位移計注漿錨固式多點式位移計機械式位移計：多點機械式位移計注漿錨固式多點式位移計53機械式位移計：單點、兩點、多點機械式位移計串聯(lián)式式多點式位移計機械式位移計：單點、兩點、多點機械式位移計串聯(lián)式式多點式位移54地下工程監(jiān)測與檢測技術(shù)-第四章-隧洞工程監(jiān)測課件55電感式位移計差動式位移計電阻式位移計施測方便，測試安全，能夠遙測，適用性強；受外界影響大，穩(wěn)定性能較差，費用較高。電測式位移計電感式位移計施測方便，測試安全，能夠遙測，適用性強；電測式位56一、

量測項目的確定和量測手段的選擇

1、監(jiān)測項目的確定原則與內(nèi)容第三節(jié)隧洞工程監(jiān)測的相關(guān)規(guī)定以安全監(jiān)測項目為主的原則；觀測項目設(shè)計應(yīng)體現(xiàn)全面的原則觀測項目宜同步設(shè)置；少而精的原則；經(jīng)濟性原則隧道施工技術(shù)規(guī)范及技術(shù)要求(鐵路、公路、地鐵等)日本《新奧法設(shè)計技術(shù)指南(草案)》

地表沉降監(jiān)測的重要性可參考規(guī)范：一、量測項目的確定和量測手段的選擇1、監(jiān)測項目的確定原則57如：公路隧道施工技術(shù)規(guī)范（TJT042-94）如：公路隧道施工技術(shù)規(guī)范（TJT042-94）58如：日本《新奧法設(shè)計技術(shù)指南(草案)》如：日本《新奧法設(shè)計技術(shù)指南(草案)》59如：地表沉降監(jiān)測的重要性淺埋巖石隧洞工程，如城市地鐵，地表沉降作為一個主要的監(jiān)測項目；深埋巖石隧洞工程，水平方向位移的監(jiān)測往往比較重要；如：地表沉降監(jiān)測的重要性淺埋巖石隧洞工程，如城市地鐵，地表沉60監(jiān)測手段和儀表的確定主要取決于圍巖工程地質(zhì)條件和力學(xué)性質(zhì)，以及測量的環(huán)境條件，如軟巖vs硬巖，有水vs無水，深埋vs淺埋等；儀器選擇前首先估計各物理量的變化范圍；選擇簡單、可靠、耐久、成本低的手段；機械手段和電測手段結(jié)合使用。例：2、監(jiān)測手段和儀表的選定監(jiān)測手段和儀表的確定主要取決于圍巖工程地質(zhì)條件和力學(xué)性質(zhì)，以61地下隧洞監(jiān)控測量項目及所用儀器地下隧洞監(jiān)控測量項目及所用儀器62二、測點的布置原則1.量測部位布設(shè)1）量測斷面布置①量測斷面布置基本要求不同圍巖類別、襯砌型式至少設(shè)一個斷面；

特殊性：斷層、破碎帶、洞口等隧道特殊部位應(yīng)設(shè)監(jiān)測斷面；各種位移、力的監(jiān)測項目應(yīng)盡量布置在同一監(jiān)測斷面上；

各種力監(jiān)測項目應(yīng)盡量布置在同一監(jiān)測斷面上。二、測點的布置原則1.量測部位布設(shè)1）量測斷面布置①量63

說明：

1）力的監(jiān)測項目的布設(shè)位置與多點位移計的類似；（錨桿拉力、圍巖壓力和襯砌內(nèi)力、鋼拱架內(nèi)力）

2）監(jiān)測錨桿上一般均勻布設(shè)3-4個測點；

3）監(jiān)測錨桿的規(guī)格應(yīng)與工程錨桿的相同。說明：64②量測斷面分類量測斷面分為單項量測斷面和綜合多項目量測斷面兩類。單項量測斷面是把量測的單項內(nèi)容布設(shè)在同一個斷面，以了解圍巖和支護在該斷面的動態(tài)變化情況；

綜合多項目量測斷面是把多項量測內(nèi)容布設(shè)在同一個量測斷面，使各項量測結(jié)果、各種量測手段互相校驗、相互印證，對該斷面的動態(tài)變化進(jìn)行綜合的數(shù)值分析和理論分析，做出更接近工程實際的判斷。②量測斷面分類量測斷面分為單項量65

③量測斷面布置間距地下隧洞的量測斷面一般均沿縱向間隔布設(shè)。由于各量測項目的要求不同，其量測斷面的間距亦不同。③量測斷面布置間距66其他量測項目，一般可布設(shè)在綜合測試斷面上(常稱為代表性斷面)。

在一般圍巖條件下，可間隔200~500m布設(shè)一個斷面。

如在施工過程中發(fā)生塌方等險情，需要根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行確定工程處理的時機和措施，則應(yīng)根據(jù)實際需要確定量測斷面間距。其他量測項目，一般可布設(shè)在綜合測試斷面上(常稱為代表67洞周收斂點的布置形式(一般)凈空變化量測基準(zhǔn)線布置表2）量測測線布置洞周收斂點的布置形式(一般)凈空變化量測基準(zhǔn)線布置表2）量測68洞周收斂點的布置形式(其他)說明：

1）斷面較小時，可采用較簡潔的布置形式；

2）數(shù)據(jù)作為反分析使用，采用多個三角形的布置形式；

3）邊墻很高時，可沿墻高設(shè)置多個水平測量基線。十字形：底部施工已基本完成的隧道；多個三角形或交叉形：較寬或較高的隧道。洞周收斂點的布置形式(其他)說明：十字形：底部施工已基本完成69

鉆孔：通常布置拱頂、邊墻和拱腳部位；若條件允許，可從地表或其它隧洞鉆孔預(yù)埋；孔深：超出圍巖變形影響范圍約1.5-3倍洞徑，軟巖取大值；

孔口和孔底都應(yīng)布設(shè)測點；在軟弱結(jié)構(gòu)面、接觸面和滑動面等兩側(cè)。

1)圍巖位移測孔的布置說明：

1）隧道內(nèi)，位移計孔口處需布設(shè)洞周收斂測點；

2）拱頂位移計：洞內(nèi)孔口處需布設(shè)拱頂沉降測點；

3）對應(yīng)地表需布設(shè)地表沉降和位移測點。2.量測孔和測點的布置鉆孔：通常布置拱頂、邊墻和拱腳部位；1)圍巖位移測70位移測孔的布置方式位移測孔的布置方式71

依支護錨桿的安設(shè)位置和方式而定；

局部加強錨桿，加強區(qū)內(nèi)代表性位置布設(shè)；

全斷面錨桿，布設(shè)同位移測孔布設(shè)方式。2)錨桿軸力量測錨桿的布置依支護錨桿的安設(shè)位置和方式而定；2)錨桿軸力量測72

砼應(yīng)力量測在縱斷面上應(yīng)與其他的選測項目的布置基本相同；代表性的圍巖段；襯砌內(nèi)外側(cè)進(jìn)行布置，仰拱上進(jìn)行布置；除應(yīng)與錨桿受力量測孔相對應(yīng)布設(shè)外，還布設(shè)在下圖所示代表性位置。3）砼襯砌應(yīng)力量測斷面布置六點測三點測九點測砼應(yīng)力量測在縱斷面上應(yīng)與其他的選測項目的布置基本734)地表、地中沉降測點布置5）聲波測試孔布置4)地表、地中沉降測點布置5）聲波測試孔布置746)接觸應(yīng)力量測斷面壓力盒的布置與埋設(shè)總體要求：接觸緊密與平穩(wěn)，防止滑移。不損傷壓力盒及引線，并在上面覆蓋一塊厚6~8mm、直徑與壓力盒直徑大小相等的鋼板。埋設(shè)好后，設(shè)置觀測室，將壓力盒電纜引入觀測室，按順序編排號碼。定期量測；每個壓力盒每次量測不少與3次。6)接觸應(yīng)力量測斷面壓力盒的布置與埋設(shè)總體要求：接觸緊密與751.測點的安裝

盡早實施，以獲得靠近工作面的動態(tài)數(shù)據(jù)。測點的初讀數(shù)，應(yīng)在開挖后的24小時內(nèi)。測讀初讀數(shù)時，測點位置距開挖工作面的距離不應(yīng)超過2m，距離開挖掌子面越近，觀測效果越好，但需加強測點的保護。三.監(jiān)測的實施2.監(jiān)測周期和頻率

監(jiān)測頻度應(yīng)根據(jù)監(jiān)測變化的大小調(diào)整；

應(yīng)以變化最大者來決定監(jiān)測頻度；整個斷面內(nèi)的監(jiān)測頻度應(yīng)該相同；

若設(shè)計有特殊要求，按設(shè)計確定頻度；遇突發(fā)事件則加強觀測；

不同位移速度時的監(jiān)測頻度可參見下表1.測點的安裝三.監(jiān)測的實施2.監(jiān)測周期和頻率監(jiān)測頻度76地下工程監(jiān)測與檢測技術(shù)-第四章-隧洞工程監(jiān)測課件773)結(jié)束量測時間

圍巖達(dá)到基本穩(wěn)定后，以1次/3d頻率測試兩周，無明顯變化；位移長期不能收斂時，主變形速率小于1mm/月；3)結(jié)束量測時間781、容許位移量容許位移變形量：在保證隧道不產(chǎn)生有害松動和地表不產(chǎn)生有害下沉的條件下，自隧道開挖起到變形穩(wěn)定為止，在起拱線位置的隧道壁面間水平位移總量的最大容許值，或拱頂?shù)淖畲笕菰S下沉量。

確定依據(jù)：

a.國內(nèi)外有關(guān)規(guī)范：隧道施工技術(shù)規(guī)范及技術(shù)要求（公路、鐵路、地下工程）；

b.參考國內(nèi)外有關(guān)隧道經(jīng)驗法國制訂的拱頂沉降量控制標(biāo)準(zhǔn)弗朗克林隧道警戒標(biāo)準(zhǔn)日本新宇佐美隧道的容許變形量我國某些隧道的容許變形量經(jīng)驗

四.監(jiān)測的警戒值1、容許位移量四.監(jiān)測的警戒值79地下工程監(jiān)測與檢測技術(shù)-第四章-隧洞工程監(jiān)測課件80地下工程監(jiān)測與檢測技術(shù)-第四章-隧洞工程監(jiān)測課件812、位移速度容許位移速度：在保證圍巖不產(chǎn)生有害松動的條件下，隧道壁面間位移速度的最大容許值。確定依據(jù)：國內(nèi)外有關(guān)規(guī)范：《錨桿噴射砼技術(shù)規(guī)范》中以收斂速率為0.1～0.2mm/d，拱頂下沉速率為0.07~0.15mm/d作為圍巖穩(wěn)定的標(biāo)志之一；法國新奧法施工標(biāo)準(zhǔn)：當(dāng)月累計收斂量小于7mm，即每天平均變形速率小于0.23mm，認(rèn)為圍巖已達(dá)到穩(wěn)定；參考國內(nèi)外有關(guān)隧道經(jīng)驗張家港鐵礦的穩(wěn)定變形速度為0.1mm/d；引灤入津輸水隧道大于0.33mm/d；美國某些工程：第一天:<1/5-1/4容許位移量（2.54～3.18mm），第一周內(nèi):<1/20容許位移量/天（約0.63mm/天）。

2、位移速度確定依據(jù)：823、位移加速度變形加速度小于0(Ⅰ,斜率減小，變形速度降低)，則圍巖是穩(wěn)定的；變形加速度等于0(Ⅱ,斜率不變，變形速度不變)，須發(fā)出警告，及時加強支護系統(tǒng)；變形加速度大于0(Ⅲ,斜率增加，變形速度增大)，已進(jìn)入危險狀態(tài)，須立即停工、加固。

圍巖位移—時間曲線3、位移加速度圍巖位移—時間曲線83第四節(jié)監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析反饋及信息化施工1.地質(zhì)預(yù)報地質(zhì)預(yù)報就是根據(jù)地質(zhì)素描來預(yù)測開挖面前方圍巖的地質(zhì)狀況，以便考慮選擇適當(dāng)?shù)氖┕し桨刚{(diào)整各項施工措施。2.周邊位移分析根據(jù)已確定的判斷標(biāo)準(zhǔn)，如圍巖位移速度不超過允許值，且不出現(xiàn)蠕變，則圍巖是穩(wěn)定的，初期支護成功。若穩(wěn)定性較好，則考慮適當(dāng)加大循環(huán)進(jìn)尺。如位移值超過允許值不多，且初期支護中的噴射混凝土未出現(xiàn)明顯開裂，一般不予補強。如位移與上述情況相反，則采取處理措施，如調(diào)整支護參數(shù)，增強錨桿、加鋼筋網(wǎng)噴混凝土、加鋼支撐、增設(shè)臨時仰拱等；施工方面，可縮短從開挖到支護的時間、提前打錨桿、設(shè)仰拱、縮短開挖臺階長度和臺階數(shù)，增設(shè)超前支護等。一、監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析第四節(jié)監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析反饋及信息化施工1.地質(zhì)預(yù)報843、圍巖內(nèi)位移及松動區(qū)的分析

圍巖內(nèi)部位移圖

松動區(qū)半徑超過計算或規(guī)范規(guī)定的最大允許松動區(qū)半徑時，圍巖就會出現(xiàn)松動破壞；此時，必須加強支護或改變施工方式，減小松動范圍。3、圍巖內(nèi)位移及松動區(qū)的分析圍巖內(nèi)部位移圖松動區(qū)半徑854.圍巖壓力量測分析

圍巖壓力大但圍巖變形量不大：支護過早，尤其是仰拱的封底時間過早，需延遲，以便原巖釋放應(yīng)力。

圍巖壓力大且圍巖變形量也大：支護不足，加強支護，限制變形。

圍巖壓力小而圍巖變形量大：是否出現(xiàn)圍巖失穩(wěn)。重視!5、噴層應(yīng)力分析

噴層應(yīng)力與圍巖密切相關(guān)；應(yīng)力大，支護不足/仰拱封底過早；分析與圍巖壓力類似。4.圍巖壓力量測分析圍巖壓力大但圍巖變形量不867、錨桿軸力分析

錨桿軸力超過屈服強度時，凈空變位值一般超過50mm；同一斷面中，錨桿軸力最大值多數(shù)在拱部45°附近到起拱線之間的錨桿；

拱頂錨桿，無論凈空值如何，均出現(xiàn)壓力；監(jiān)測軸力小于設(shè)計值或規(guī)范允許值。

下沉量小于規(guī)范規(guī)定的允許值和建筑物保護允許值；橫向地表下沉曲線不對稱，下沉值有顯著不同時：偏壓地形,相鄰隧道、建筑物的影響以及滑坡引起，引起重視!6、地表下沉量分析(淺埋洞室)

7、錨桿軸力分析錨桿軸力超過屈服強度時，凈87二、信息反饋與預(yù)測預(yù)報1.力學(xué)計算法

通過力學(xué)計算來調(diào)整和確定支護系統(tǒng)，力學(xué)計算所需的輸入數(shù)據(jù)則采用反分析技術(shù)。根據(jù)現(xiàn)場量測數(shù)據(jù)推算出如塑性區(qū)半徑、初始地應(yīng)力、巖體變形模量、巖體流變參數(shù)、二次支護荷載分布，這些數(shù)據(jù)是對支護系統(tǒng)進(jìn)行計算所需要的。目前已有較多的計算機分析軟件可用于進(jìn)行地下結(jié)構(gòu)的分析計算，如ANSYS、MARC、FLAC、ADINA等。二、信息反饋與預(yù)測預(yù)報1.力學(xué)計算法882.工程經(jīng)驗法2.工程經(jīng)驗法89三、信息化施工

1.施工監(jiān)測和信息化設(shè)計在信息化施工中，位移反分析法為其核心，基本原理是：以現(xiàn)場量測位移作為基礎(chǔ)信息，根據(jù)工程實際條件建立力學(xué)模型，反求實際巖土力學(xué)參數(shù)、地層初始地應(yīng)力及支護結(jié)構(gòu)的邊界荷載等。廣義反分析法還包括在此之后，利用有限元、邊界元等數(shù)值方法進(jìn)行分析，據(jù)之進(jìn)行工程預(yù)測和評價，并進(jìn)行工程決策和決定采取措施，最后進(jìn)行監(jiān)測并檢驗預(yù)測結(jié)果。如此反復(fù)，達(dá)到優(yōu)化設(shè)計，科學(xué)施工的目的。三、信息化施工

1.施工監(jiān)測和信息化設(shè)計在信息化施工中，位90信息監(jiān)控和信息化設(shè)計流程信息監(jiān)控和信息化設(shè)計流程91廣義位移反分析法基本步驟：以現(xiàn)場量測的位移作為基礎(chǔ)信息，根據(jù)工程實際建立數(shù)學(xué)模型，反求實際巖體的力學(xué)參數(shù)、底層初始應(yīng)力以及支護結(jié)構(gòu)的邊界荷載等；正分析，進(jìn)行工程預(yù)測和評價，決策和決定，最后進(jìn)行監(jiān)測并檢驗預(yù)測結(jié)果；反復(fù)進(jìn)行，達(dá)到優(yōu)化設(shè)計和科學(xué)施工；廣義位移反分析法基本步驟：922.監(jiān)測數(shù)據(jù)在信息化施工中的應(yīng)用2.監(jiān)測數(shù)據(jù)在信息化施工中的應(yīng)用93第五節(jié)盾構(gòu)法和頂管法施工監(jiān)測一、盾構(gòu)法施工監(jiān)測及時反饋，改進(jìn)施工工藝和參數(shù)，減少土體的變形；控制隧道和地面建（構(gòu)）筑的沉降在允許的范圍內(nèi)；預(yù)測土體變形，為是否以及怎樣保護地面建（構(gòu)）筑物提供依據(jù)；研究不同地層條件下施工工藝對土體變形的影響規(guī)律；為研究地表沉降和土體變形的分析計算方法等積累數(shù)據(jù)；發(fā)生工程環(huán)境責(zé)任事故時，為仲裁提供證據(jù)；驗證結(jié)構(gòu)的安全性和設(shè)計的合理性。1、盾構(gòu)法施工監(jiān)測目的94第五節(jié)盾構(gòu)法和頂管法施工監(jiān)測一、盾構(gòu)法施工監(jiān)測及時反饋，2.盾構(gòu)法施工監(jiān)測的內(nèi)容及監(jiān)測頻率錨桿軸力計，頻率計(8)螺栓錨固力鋼筋應(yīng)力計或應(yīng)變計、頻率計(7)軸向力、彎矩結(jié)構(gòu)內(nèi)力孔隙水壓力計、頻率計(6)隧道外側(cè)水壓力壓力盒、頻率計(5)隧道外側(cè)土壓力結(jié)構(gòu)外力測微計(4)管片接縫張開度全站儀(3)隧道洞室三維位移水準(zhǔn)儀，全站儀(2)隧道、襯砌環(huán)沉降收斂計，巴塞特系統(tǒng)(1)隧道結(jié)構(gòu)內(nèi)部收斂結(jié)構(gòu)變形隧道結(jié)構(gòu)監(jiān)測元件與儀器監(jiān)測項目監(jiān)測類型監(jiān)測對象1)盾構(gòu)法監(jiān)測內(nèi)容與使用儀器952.盾構(gòu)法施工監(jiān)測的內(nèi)容及監(jiān)測頻率錨桿軸力計，頻率計(經(jīng)緯儀(4)地表水平位移土壓力盒、頻率計(6)水土壓力(側(cè)、前面)裂縫計(4)建(構(gòu))筑物裂縫經(jīng)緯儀(3)傾斜經(jīng)緯儀(2)水平位移水準(zhǔn)儀(1)沉降

地面建(構(gòu))筑物地下管線鐵路道路孔隙水壓力計、頻率計(8)孔隙水壓水位井、標(biāo)尺(7)地下水位水土壓力測斜管，測斜儀(5)深層土體水平位移水平位移深層回彈樁、水準(zhǔn)儀(3)盾構(gòu)底部土體回彈分層沉降儀、頻率計(2)分層土體沉降水準(zhǔn)儀(1)地表沉降沉降地層監(jiān)測元件與儀器監(jiān)測項目監(jiān)測類型監(jiān)測對象96經(jīng)緯儀(4)地表水平位移土壓力盒、頻率計(6)水土壓力(側(cè)、2)盾構(gòu)法監(jiān)測內(nèi)容與監(jiān)測頻率2)盾構(gòu)法監(jiān)測內(nèi)容與監(jiān)測頻率9798989999管片安全監(jiān)測主要包括內(nèi)力監(jiān)測和變形監(jiān)測，具體有管片鋼筋環(huán)向和縱向應(yīng)力、管片混凝土環(huán)向和縱向應(yīng)變、管片襯砌和地層的接觸壓力、接頭螺栓連接力、管片接縫張開位移等。

其中管片的鋼筋應(yīng)力量測主要采用鋼筋應(yīng)力計；混凝土應(yīng)變量測采用混凝土應(yīng)變計；管片接縫張開位移主要采用測縫計量測；管片襯砌和地層的接觸壓力測量采用土壓力計；螺桿應(yīng)力采用應(yīng)變計量測，在管片接頭螺桿上粘貼應(yīng)變片以量測螺桿拉力。3)管片安全監(jiān)測管片安全監(jiān)測主要包括內(nèi)力監(jiān)測和變形監(jiān)測，具體有管片鋼1003.盾構(gòu)隧道監(jiān)測方案的設(shè)計1）監(jiān)測項目的確定監(jiān)測項目的選擇要考慮的因素

工程地質(zhì)和水文地質(zhì)情況；隧道埋深、直徑、結(jié)構(gòu)型式和施工工藝；雙線隧道與臨近隧道或管道的間距；地面臨近建（構(gòu)）筑物的尺寸、位置、結(jié)構(gòu)特點等；設(shè)計提供的變形及其它控制值及其安全儲備系數(shù)；工程的具體情況和特殊要求。1013.盾構(gòu)隧道監(jiān)測方案的設(shè)計1）監(jiān)測項目的確定監(jiān)測項目的選擇基本監(jiān)測項目的確定原則深層水平位移、襯砌變形和沉降、隧道結(jié)構(gòu)內(nèi)部收斂等102基本監(jiān)測項目的確定原則深層水平位移、襯砌變形和沉降、隧道結(jié)構(gòu)施測部位的確定和測點布置地表變形和沉降監(jiān)測點的布置（前100米首推段）：

沿軸線布設(shè)縱監(jiān)測剖面，垂直軸線布設(shè)橫監(jiān)測剖面；縱監(jiān)測剖面上測點間距小于盾構(gòu)長度，約為3～5米；沿軸線每隔20～30米布設(shè)一個橫監(jiān)測剖面；橫剖面上按距軸線2，5，9米遞增布設(shè)測點；橫剖面上測點布設(shè)的范圍為2～3倍盾構(gòu)外徑；在該范圍內(nèi)的建筑物和管線等也需監(jiān)測其變形；根據(jù)以上監(jiān)測結(jié)果可繪制縱、橫斷面的地表變形曲線。地表變形和沉降監(jiān)測點的布置（正常段）：

測點沿軸線布設(shè)，間距小于盾構(gòu)長度，約為3～7米；監(jiān)測距隧道軸線2～3倍盾構(gòu)外徑范圍內(nèi)的建筑（構(gòu)）物的變形。103施測部位的確定和測點布置地表變形和沉降監(jiān)測點的布置（前100其它監(jiān)測項目的布設(shè)：土體分層沉降測孔一般布置在隧道中心線上；體深層水平位移沿盾構(gòu)中心線前方兩側(cè)設(shè)測孔；土體回彈測點設(shè)在盾構(gòu)前方一側(cè)的盾構(gòu)底部以上土體中；隧道沉降每10～15個襯砌環(huán)設(shè)置一個沉降點；104其它監(jiān)測項目的布設(shè)：104盾構(gòu)推進(jìn)起始段土體變形測點布置實例105盾構(gòu)推進(jìn)起始段土體變形測點布置實例1051061064.影響地層移動的原因1074.影響地層移動的原因107地層移動特征開挖面之前L=-3m～-(H+D)m，地下水位下降引起的前期固結(jié)沉降；近切口處，欠挖導(dǎo)致地表隆起，超挖導(dǎo)致地表沉降；從切口到達(dá)至盾尾通過，土體擾動后引起的沉降；盾尾通過后，由于注漿不及時或注漿量不足引起的盾尾間隙的沉降；后期沉降，地層擾動引起的次固結(jié)沉降。

注：H為隧道上部土層的覆蓋深度；D為盾構(gòu)外徑。108地層移動特征開挖面之前L=-3m～-(H+D)m，地下水位地表沉降的估算地表沉降的估算方法主要有：

派克法（Peck）有限元法考慮固結(jié)因素的派克修正公式109地表沉降的估算地表沉降的估算方法主要有：109二、頂管法施工監(jiān)測頂管法施工近年來在城市上下水管道、煤氣管道和共同溝的施工中已經(jīng)得到越來越多的使用。頂管可采用鋼管、鋼筋混凝土管段，直徑可達(dá)3m以上；頂管埋深也從幾米發(fā)展到30米以上。深埋頂管在施工中，在頂管兩端需開挖較深的工作井，工作井可采用地下連續(xù)墻和沉井法施工，工作井在施工中的監(jiān)測與基坑工程的監(jiān)測方法相類似。110二、頂管法施工監(jiān)測頂管法施工近年來在城市上下水管道、煤氣2米砼管頂管施工

主頂設(shè)備

1112米砼管頂管施工主頂設(shè)備111頂管機的組成部分和工作原理112頂管機的組成部分和工作原理112淺埋頂管要進(jìn)行地表沉降、分層沉降、水土壓力和地下水位等環(huán)境監(jiān)測，對于埋深大于3倍直徑的頂管，一般不必進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測。頂管頂進(jìn)過程中對管道可進(jìn)行如下項目的監(jiān)測：管道內(nèi)力測試、水土對管段的接觸壓力測試、管道接頭相對位移量測和管道收斂變形量測等，但在大多數(shù)情況下是不監(jiān)測的，除非在頂管的設(shè)計中采用了新方法或在施工中采用了新工藝，為保證安全并積累經(jīng)驗時才作監(jiān)測。淺埋頂管要進(jìn)行地表沉降、分層沉降、水土壓力和地下水位等環(huán)境監(jiān)1131.頂管導(dǎo)向監(jiān)測頂管工程導(dǎo)向監(jiān)測的目的主要是控制接收井預(yù)留孔中心點位的橫向誤差，確保頂管工具頭按測設(shè)的導(dǎo)向軸線頂進(jìn)，正確地穿入接收井的預(yù)留孔中，順利貫通。

在頂管推進(jìn)時的導(dǎo)向測量工作主要包括頂管導(dǎo)向基準(zhǔn)線測設(shè)和頂管工具頭頂進(jìn)偏差監(jiān)測。由于工作井內(nèi)導(dǎo)向基準(zhǔn)線的長度僅10多米，而頂管長度達(dá)1~2km，其比例為1:100橫向誤差的主要部分，應(yīng)合理配置橫向誤差。1.頂管導(dǎo)向監(jiān)測頂管工程導(dǎo)向監(jiān)測的目的主要是控制接1142.內(nèi)力與變形監(jiān)測管道內(nèi)力測試包括管道縱向和環(huán)向應(yīng)力測試。在管道環(huán)向和縱向鋼筋上安設(shè)鋼弦式鋼筋應(yīng)力傳感器，用測讀的環(huán)向和縱向的鋼筋應(yīng)力值以推算管道所受的彎矩和軸力；鋼筋測力計應(yīng)在制管廠管段制作時進(jìn)行埋設(shè)。為取得管道實際承受的水土壓力值，用土壓力盒直接測試管道外壁面上的接觸壓力；測試接觸壓力采用土壓力盒，每個量測斷面均應(yīng)在上下左右4個方位各埋設(shè)1個土壓力盒；土壓力盒應(yīng)在制管廠管段制作時進(jìn)行埋設(shè)。為確保管道結(jié)構(gòu)的安全性，應(yīng)測試管道周邊的水土壓力的大小和分布。采用的量測儀表為土壓力盒與孔隙水壓力計。鋼筋測力計、接觸土壓力盒和管段收斂變形監(jiān)測工作的實施應(yīng)與頂進(jìn)同步進(jìn)行，即埋設(shè)測試元件后測取初讀數(shù)，埋有測試斷面的管段頂進(jìn)后按需要每天或每兩天監(jiān)測一次，測試數(shù)據(jù)變化較大時次數(shù)適當(dāng)增加，穩(wěn)定后逐步減少。管道頂進(jìn)完畢后仍適當(dāng)測取一定量的數(shù)據(jù)，以輔助檢驗工程的持久穩(wěn)定性和可靠性。2.內(nèi)力與變形監(jiān)測管道內(nèi)力測試包括管道縱向和環(huán)向應(yīng)力測試。115管道接頭相對位移量量測，即設(shè)置若干個管道接頭相對位移監(jiān)測斷面，每個監(jiān)測斷面上布設(shè)五個測點。在管道接頭兩側(cè)用膨脹螺絲安裝測標(biāo)，用數(shù)顯式測微計量測測標(biāo)間相對位移。管道收斂變形量測，指在兩條管道內(nèi)均布設(shè)收斂變形量測裝置，以測量管段在水土壓力作用下的變形情況。斷面上收斂變形測線為水平直徑、垂直直徑以及拱頂與水平直徑上兩點的連線，用膨脹螺絲形成測點。管道接頭相對位移量量測，即設(shè)置若干個管道接頭相對位移監(jiān)測斷面116第六節(jié)工程實例一.部分隧洞工程監(jiān)測實例概要第六節(jié)工程實例一.部分隧洞工程監(jiān)測實例概要117地下工程監(jiān)測與檢測技術(shù)-第四章-隧洞工程監(jiān)測課件118二、十三陵抽水蓄能電站地下廠房工程監(jiān)測十三陵抽水蓄能電站地下廠房深埋地下200多米，設(shè)計規(guī)模為長145m、寬23m、高4.6m，拱座部位開挖寬度為27.5m。廠區(qū)巖體為侏羅紀(jì)礫巖，其層理不清，略有沉積韻律，呈巨厚層狀，產(chǎn)狀為NE40°、SE∠40°左右，總厚達(dá)500多米，廠房選在最厚的部位。廠房洞室布置在巖性單一的礫巖內(nèi)，巖石強度中等，彈性模量較高，滲透性較弱，涌水量不大，裂隙不甚發(fā)育，地應(yīng)力不高，這對廠房區(qū)圍巖穩(wěn)定有利的。廠區(qū)斷層主要有三組，這些斷層和廠房軸線呈大角度相交，其影響僅限于斷層寬度的范圍內(nèi)，但有一組走向近直立的裂隙與廠房軸線交角甚小，對高邊墻的穩(wěn)定極為不利。二、十三陵抽水蓄能電站地下廠房工程監(jiān)測十三陵抽水蓄能電站地下1191.監(jiān)測方案設(shè)計1.監(jiān)測方案設(shè)計120M—位移計；MC—錨桿應(yīng)力計地下廠房位移計和錨桿應(yīng)力計觀測布置圖M—位移計；MC—錨桿應(yīng)力計1212.觀測結(jié)果及分析2.觀測結(jié)果及分析1223.觀測成果的工程應(yīng)用本次圍巖觀測成果主要應(yīng)用于以下幾個方面：

根據(jù)觀測資料及時發(fā)現(xiàn)險情，采取加強支護措施，從而使圍巖穩(wěn)定得到保證；用觀測資料指導(dǎo)開挖，個別由于單層開挖厚度較大(12m)，從而使圍巖變形突然增加很多，調(diào)整了單層開挖厚度，變形增加減少；

根據(jù)現(xiàn)測資料評價噴錨支護參數(shù)，有些部位第三點的錨桿應(yīng)力仍很大(200MPa以上)，指出了這些部位錨桿長度不能滿足圍巖應(yīng)力調(diào)整的需要，應(yīng)適當(dāng)加長錨固深度；

驗證建筑物的安全度，判定圍巖的穩(wěn)定性。3.觀測成果的工程應(yīng)用本次圍巖觀測成果主要應(yīng)用于以123三、

上海地鐵二號線盾構(gòu)工程監(jiān)測實例隧道：外徑6.2m，內(nèi)徑5.5m；管片：厚35cm，寬100cm，一環(huán)6片；螺栓：環(huán)向為12根M27x400，環(huán)間為16根M30x950；覆土：厚度6～8m，淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土和淤泥質(zhì)粘土層。上海地鐵二號線工程概況124三、上海地鐵二號線盾構(gòu)工程監(jiān)測實例上海地鐵二號線工程概況1

監(jiān)測內(nèi)容：地面沉降監(jiān)測、軸線附近建筑物及地下管線沉降；

監(jiān)測范圍：距離隧道軸線左右10米；距離盾構(gòu)機頭前方20米，后方30米。

地面監(jiān)測點的布設(shè)

用道釘打入地下，再用水泥固牢；沿軸線每隔5米布一個測點（軸線點）；每隔30米布設(shè)一個橫監(jiān)測剖面；橫剖面測點按距離軸線2、5、9米布設(shè)；

地下管線監(jiān)測點的布設(shè)

用道釘打入地下，再用水泥固牢；在地下管線所在的地面上每隔10米布設(shè)一個監(jiān)測點。

建筑物監(jiān)測點的布設(shè)

用“L”型鋼筋，固定在墻體內(nèi)；在建筑物墻上每隔5～10米布設(shè)一個監(jiān)測點。125監(jiān)測內(nèi)容：地面沉降監(jiān)測、軸線附近建筑物及地下管線沉降監(jiān)測頻率及報警監(jiān)測頻率：2次/天（盾構(gòu)每天推進(jìn)約10米）；

報警值：累計上升10mm和下沉30mm（據(jù)業(yè)主要求）。126監(jiān)測頻率及報警監(jiān)測頻率：2次/天（盾構(gòu)每天推進(jìn)約10米）；監(jiān)測結(jié)果軸線監(jiān)測點盾構(gòu)切口到達(dá)時上升不足1mm；盾構(gòu)通過后3d，沉降量每天在3mm左右；累計最大沉降量：最大為40mm（軸線700米至800米段）；一般在20mm左右。剖面監(jiān)測點：距軸線2m測點，沉降量約為軸線點的70％；距軸線5m測點，沉降量約為軸線點的40％；距軸線9m測點，沉降量很小。地下管線監(jiān)測點管線監(jiān)測點沉降量多為2～5mm。建筑物監(jiān)測點

建筑物在盾構(gòu)軸線上方沉降為10～20mm；建筑物距軸線9m沉降為1～3mm。127監(jiān)測結(jié)果軸線監(jiān)測點127128128129129130130四、某合流污水外排工程監(jiān)測實例1、工程概況始發(fā)工作井頂管口底標(biāo)高：－27.00(自然地坪+4.50)；接收工作井頂管口底標(biāo)高：－10.34；頂管全長：764.78米，江底下平均埋深7～8m左右；頂管內(nèi)徑：φ2200管段長3m，管壁厚240mm；預(yù)制混凝土管段：配制三級鋼筋，縱向φ10，環(huán)向φ12。131四、某合流污水外排工程監(jiān)測實例1、工程概況1312、監(jiān)測的目的保證兩條管道頂進(jìn)施工的安全性；跟蹤監(jiān)視第二條管道頂進(jìn)對第一條管道的影響；驗證管道設(shè)計中采用的理論在上海的適用性。1322、監(jiān)測的目的保證兩條管道頂進(jìn)施工的安全性；1323、監(jiān)測方案頂進(jìn)前讀初讀數(shù)收斂計頂管內(nèi)部收斂頂管頂進(jìn)后布設(shè)數(shù)顯測微計頂管接頭相對位移鉆孔埋設(shè)孔隙水壓力計、頻率計兩頂管間水壓力鉆孔埋設(shè)土壓力盒、頻率計兩頂管間土壓力制鋼筋籠時預(yù)埋土壓力盒、頻率計頂管接觸水土壓力制鋼筋籠時預(yù)埋鋼筋應(yīng)力計、頻率計頂管內(nèi)力埋設(shè)方法監(jiān)測元件與儀器監(jiān)測項目監(jiān)測項目和儀器1333、監(jiān)測方案頂進(jìn)前讀初讀數(shù)收斂計頂管內(nèi)部收斂頂管頂進(jìn)后布設(shè)數(shù)監(jiān)測斷面分布圖134監(jiān)測斷面分布圖134兩頂管間水土壓力測試測點布設(shè)圖135兩頂管間水土壓力測試測點布設(shè)圖1354、監(jiān)測頻率1次/1～2天1364、監(jiān)測頻率1次/1～2天1365、測試結(jié)果分析管段的軸力實際最大頂進(jìn)力：10000kN

1375、測試結(jié)果分析管段的軸力實際最大頂進(jìn)力：10000kN1接觸壓力和側(cè)壓系數(shù)138接觸壓力和側(cè)壓系數(shù)138環(huán)向彎矩最大正彎矩：31.8kN·m/m，最大負(fù)彎矩：37.1kN·m/m，均小于設(shè)計最大彎矩：52.7kN·m/m注：約定正彎矩為外壁受壓、內(nèi)壁受拉。139環(huán)向彎矩139地下工程監(jiān)測與檢測技術(shù)第四章隧洞工程監(jiān)測人民交通出版社地下工程監(jiān)測與檢測技術(shù)第四章隧洞工程監(jiān)測人民交通出版社140隧洞工程監(jiān)測的目的隧洞工程監(jiān)測的內(nèi)容及測試方法隧洞工程監(jiān)測的相關(guān)規(guī)定監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析反饋及信息化施工盾構(gòu)法和頂管施工監(jiān)測

工程實例內(nèi)容提要隧洞工程監(jiān)測的目的內(nèi)容提要141隧洞是修建在存在地應(yīng)力場、由巖石(土)和各種結(jié)構(gòu)面組合的天然巖(土)體中的建筑物，是靠圍巖和支護的共同作用保持其穩(wěn)定性的。隧洞穩(wěn)定性安全監(jiān)測有：洞室、隧道、輸水隧洞、城市地鐵以及豎井、斜井等。第一節(jié)隧洞工程監(jiān)測的目的一.簡介隧洞是修建在存在地應(yīng)力場、由巖石(土)和各種結(jié)構(gòu)面142地下工程監(jiān)測與檢測技術(shù)-第四章-隧洞工程監(jiān)測課件143地下工程監(jiān)測與檢測技術(shù)-第四章-隧洞工程監(jiān)測課件144地下工程監(jiān)測與檢測技術(shù)-第四章-隧洞工程監(jiān)測課件145地下工程監(jiān)測與檢測技術(shù)-第四章-隧洞工程監(jiān)測課件146北京某地鐵暗挖區(qū)間坍塌事故北京某地鐵暗挖區(qū)間坍塌事故147（1）提供監(jiān)控設(shè)計的依據(jù)和信息。（2）指導(dǎo)施工，預(yù)報險情。（3）作為工程運營時的監(jiān)測手段。（4）用作理論研究及校核理論。（5）為地下工程設(shè)計與施工提供資料。二、監(jiān)測的目的及意義（1）提供監(jiān)控設(shè)計的依據(jù)和信息。二、監(jiān)測的目的及意義148監(jiān)測的對象：

圍巖(地下結(jié)構(gòu)賦存的場所，土或巖石)

襯砌(初襯和二襯）

錨桿(加固開挖面周圍巖土體)

鋼拱架及其它支撐(維護開挖區(qū)域的穩(wěn)定)監(jiān)測的部位：

地表(周圍環(huán)境監(jiān)測)

圍巖內(nèi)(附存環(huán)境監(jiān)測)

洞壁(開挖面自身穩(wěn)定性監(jiān)測)

襯砌內(nèi)(支護結(jié)構(gòu)監(jiān)測)

襯砌內(nèi)壁(支護結(jié)構(gòu)監(jiān)測)第二節(jié)隧洞工程監(jiān)測的目的監(jiān)測的對象：監(jiān)測的部位：第二節(jié)隧洞工程監(jiān)測的目的149監(jiān)測的類型現(xiàn)場觀測；巖土體力學(xué)參數(shù)測試；應(yīng)力應(yīng)變測試；壓力測試；位移測試；溫度測試；物探測試等。

隧道內(nèi)地質(zhì)條件的變化情況；節(jié)理、裂隙的發(fā)育和擴展情況；滲漏水情況；隧道暴露面有無松動巖石；錨桿有無松動、噴層有無開裂；中墻襯砌上有無裂隙出現(xiàn)；……洞內(nèi)觀察監(jiān)測的類型隧道內(nèi)地質(zhì)條件的變化情況；洞內(nèi)觀察150監(jiān)測類型監(jiān)測項目監(jiān)測儀器位移地表下沉水準(zhǔn)儀，鋼銦尺地表水平位移經(jīng)緯儀拱頂下沉水準(zhǔn)儀，電子水平尺，鋼銦尺拱腳基礎(chǔ)沉降水準(zhǔn)儀，電子水平尺，鋼銦尺圍巖位移（徑向）單點、多點位移計，三維位移計圍巖位移（水平）測斜儀，三維位移計洞周收斂收斂計，巴塞特系統(tǒng)壓力圍巖內(nèi)壓力壓力盒，壓力枕襯砌混凝土內(nèi)壓力壓力盒，壓力枕襯砌鋼筋應(yīng)力鋼筋應(yīng)力計，應(yīng)變計圍巖與襯砌接觸壓力壓力盒，壓力枕錨桿軸力鋼筋應(yīng)力（應(yīng)變計），應(yīng)變片，環(huán)式測力計鋼拱架壓力鋼筋應(yīng)力計，應(yīng)變片，應(yīng)變計，軸力計地下水滲透壓力滲壓計其它物理量圍巖松動圈彈性波，形變電阻法前方巖體性態(tài)彈性波，超前鉆，探地雷達(dá)爆破震動測震儀聲發(fā)射聲發(fā)射檢測儀監(jiān)測類型監(jiān)測項目監(jiān)測儀器位移地表下沉水準(zhǔn)儀，鋼銦尺地表水平位151隧道開挖破壞原始地應(yīng)力場圍巖應(yīng)力重分布分布具有時空效應(yīng)提供支護力作用接觸應(yīng)力圍巖應(yīng)力監(jiān)測結(jié)構(gòu)安全一.應(yīng)力應(yīng)變量測隧道開挖破圍巖應(yīng)力重分布分提供支護力作用接圍監(jiān)測結(jié)構(gòu)安全一.152測試原理混凝土應(yīng)力量測包括初期支護噴射混凝土應(yīng)力和二次襯砌模筑混凝土應(yīng)力量測，是將量測元件(裝置)直接安裝于噴層或二次襯砌中，測試圍巖變形過程中由不受力狀態(tài)逐漸過渡到受力狀態(tài)過程中的應(yīng)力變化。1、量測原理測試原理混凝土應(yīng)力量測包括初期支護噴射混凝土應(yīng)153應(yīng)力(應(yīng)變)計量測法鋼弦式應(yīng)變計差動式電阻應(yīng)變計頻率~應(yīng)變電阻~應(yīng)變2、量測方法應(yīng)力(應(yīng)變)計量測法鋼弦式應(yīng)變計差動式電阻應(yīng)變計頻率~應(yīng)變電154應(yīng)變磚電阻應(yīng)變片，外加銀箔防護做成銀箔應(yīng)變計，再用砼材料制成(50~120)mmx40mmx25mm長方體應(yīng)變磚埋入砼內(nèi)，應(yīng)變磚材料和砼基本上是同類材料，應(yīng)變磚不會引起應(yīng)力的異常變化可直接反映砼層的變形與受力大小(解決了土壓力盒的剛度不同問題)應(yīng)變磚量測法應(yīng)變磚應(yīng)變磚量測法155測試斷面的布置混凝土應(yīng)力量測在縱斷面上應(yīng)與其他選測項目的布置基本相同，一般布設(shè)在有代表性的圍巖段，在橫斷面上除要與錨桿受力量測測孔相對應(yīng)布設(shè)外，還要在有代表性的部位布設(shè)測點，在實際量測中通常有三測點、六測點、九測點等多種布置形式。在二次襯砌內(nèi)布設(shè)時，一般應(yīng)在襯砌的內(nèi)外兩側(cè)進(jìn)行布置，有時也可在仰拱上布設(shè)一些測點。測試斷面的布置156二.壓力量測地下隧洞工程的壓力測試主要包含錨桿或錨索內(nèi)力及抗拔力、圍巖壓力及兩層支護間壓力量測和鋼支撐內(nèi)力及外力測試。二.壓力量測地下隧洞工程的壓力測試主要包含錨桿或錨索1571、錨桿或錨索內(nèi)力及抗拔力(1)量測原理錨桿的主要作用是限制圍巖的松弛變形。這個限制作用的強弱，一方面受圍巖地質(zhì)條件的影響，另一方面取決于錨桿的工作狀態(tài)。錨桿的工作狀態(tài)好壞主要以其受力后的應(yīng)力、應(yīng)變來反映。因此，如果能采用某種手段測試錨桿在工作時的應(yīng)力、應(yīng)變值，就可以知道其工作狀態(tài)的好壞，也可以由此判斷其對圍巖松弛變形的限制作用的強弱。1、錨桿或錨索內(nèi)力及抗拔力(1)量測原理錨桿的主要作用是158(2)錨桿內(nèi)力量測方法錨桿的主要作用是限制圍巖的松弛變形。這個限制作用的強弱，一方面受圍巖地質(zhì)條件的影響，另一方面取決于錨桿的工作狀態(tài)。錨桿的工作狀態(tài)好壞主要以其受力后的應(yīng)力、應(yīng)變來反映。因此，如果能采用某種手段測試錨桿在工作時的應(yīng)力、應(yīng)變值，就可以知道其工作狀態(tài)的好壞，也可以由此判斷其對圍巖松弛變形的限制作用的強弱。(2)錨桿內(nèi)力量測方法錨桿的主要作用是限制圍巖的松弛變159四根細(xì)長桿，頭部固定在錨桿內(nèi)預(yù)計的位置上，量測讀數(shù)。

機械式量測法四根細(xì)長桿，頭部固定在錨桿內(nèi)預(yù)計的位置上，量測160電阻應(yīng)變片式量測可消除彎曲應(yīng)力的影響。

應(yīng)變片錨桿電阻應(yīng)變片式量測可消除彎曲應(yīng)力的影響。應(yīng)變片錨桿161鋼筋計量測錨桿內(nèi)力鋼筋應(yīng)力計只能用于由鋼筋組成的錨桿。

鋼筋應(yīng)力計、頻率儀或電阻應(yīng)變儀；直接量測應(yīng)力，乘以面積；鋼筋應(yīng)變計、頻率儀或電阻應(yīng)變儀；直接量測應(yīng)變，乘以模量；安裝：

鋼筋應(yīng)力計割斷鋼筋，與鋼筋串聯(lián)焊接；鋼筋應(yīng)變計焊在鋼筋或鋼管上（與錨桿并聯(lián)連接）；鋼筋計量測錨桿內(nèi)力鋼筋應(yīng)力計只能用于由鋼筋組成的錨桿。162(3)錨桿的抗拔力量測方法錨桿拉拔計將錨桿拉拔計的接口與待測錨桿的外露端連接緊固。拉拔計百分表歸零，然后增壓使油泵壓力逐漸升高。油泵壓力達(dá)到設(shè)計拉力，可停止繼續(xù)加壓。記錄錨桿位置及油泵壓力值，油泵卸壓。如果油泵壓力未達(dá)到設(shè)計拉力，錨桿破壞，則該錨桿可認(rèn)為安裝質(zhì)量不合格。(3)錨桿的抗拔力量測方法錨桿拉拔計將錨桿拉拔計的接口與待測1633、圍巖壓力及兩層支護間壓力(1)量測原理隧道開挖后，圍巖要向凈空方向變形，而支護結(jié)構(gòu)要阻止這種變形，就會產(chǎn)生圍巖作用于支護結(jié)構(gòu)上的圍巖壓力和兩層支護間的壓力。對圍巖應(yīng)力、應(yīng)變進(jìn)行觀測，能夠及時有效的掌握圍巖內(nèi)部的受力與變形狀態(tài)，進(jìn)而判斷圍巖的穩(wěn)定性；對圍巖與支護結(jié)構(gòu)之間的壓力即接觸應(yīng)力進(jìn)行量測，可及時掌握圍巖與支護間的共同工作情況、穩(wěn)定狀態(tài)及支護的力學(xué)性能等。3、圍巖壓力及兩層支護間壓力(1)量測原理隧道開挖后，圍164(2)量測手段圍巖應(yīng)力應(yīng)變測試Ⅰ、鋼弦式應(yīng)變計：單個應(yīng)變計與被測圍巖剛度相匹配的鋼管(鋼筋)連接起來，用水泥砂漿埋入巖孔，再用頻率計進(jìn)行激發(fā)、接受測試。Ⅱ、差動式電阻應(yīng)變計：連接方法同鋼弦應(yīng)變計。Ⅲ、電測錨桿(電阻片測桿)：把電阻片按需要貼在一根剖為兩半的金屬或塑料管內(nèi)壁上，再把兩半合攏，并做好防水、防潮處理，用水泥砂漿固結(jié)在圍巖測孔中。測桿的剛度要盡量與被測圍巖的剛度相匹配。(2)量測手段圍巖應(yīng)力應(yīng)變測試Ⅰ、鋼弦式應(yīng)變計：單個應(yīng)變計與165電阻片測桿電阻~應(yīng)變鋼弦式應(yīng)變計算：理想測試內(nèi)容，性能穩(wěn)定，耐久性好；差動式電阻應(yīng)變計：靈敏度高耐久性好，性能穩(wěn)定；電阻片測桿簡單經(jīng)濟，靈敏度高；但不能在潮濕環(huán)境中長期應(yīng)用。電阻片測桿電阻~應(yīng)變鋼弦式應(yīng)變計算：理想測試內(nèi)容，性能穩(wěn)定，166Ⅰ、鋼弦式壓力盒圍巖與支護或噴層與現(xiàn)澆混凝土之間的接觸應(yīng)力量測；能反映出支護對圍巖的抗力；與二者的特性和之間的接觸條件有關(guān)。p－總壓力；k－壓力計率定常數(shù)；f0－壓力計零壓是的頻率；f－壓力計受壓后頻率；接觸應(yīng)力量測Ⅰ、鋼弦式壓力盒圍巖與支護或噴層與現(xiàn)澆混凝土之間的接觸應(yīng)力量167Ⅱ、變磁阻調(diào)頻式土壓力傳感器變磁阻傳感器和L-C震蕩電路△p－被測壓力的變化值；k－傳感器率定值；△f－頻率變化量；輸出信號幅度大，抗干擾能力強，靈敏度高，適合遙測；在硬介質(zhì)中應(yīng)用，存在剛度匹配問題。Ⅱ、變磁阻調(diào)頻式土壓力傳感器變磁阻傳感器和L-C震蕩電路△p168Ⅲ、格魯茨爾壓力盒液壓式壓力計，傳感原件為一扁平油腔，由油壓表測油腔的壓力。不但可以用于接觸應(yīng)力的測試，也可用于同種介質(zhì)的內(nèi)部量測。液壓枕Ⅲ、格魯茨爾壓力盒液壓式壓力計，傳感原件為一扁平油腔，由油壓169壓力盒布設(shè)在圍巖與初襯之間，即測得圍巖與初襯之間的接觸壓力；壓力盒布設(shè)在初襯與二襯之間，即測得兩層支護間的接觸壓力。壓力盒布設(shè)中，應(yīng)把測點布設(shè)在具有代表性斷面的關(guān)鍵部位上(如拱頂、拱腰、拱腳、邊墻仰拱等），并對各測點逐一進(jìn)行編號。埋設(shè)壓力盒時，要使壓力盒的受壓面向著圍巖。注意事項測點布置在隧道壁面，當(dāng)測圍巖施加給噴射混凝土層的徑向壓力時，先用水泥砂漿或石膏把壓力盒固定在巖面上，再謹(jǐn)慎施作噴射混凝土層，不要使噴射混凝土與壓力盒之間有間隙，保證圍巖與壓力盒受壓面貼緊；要注意保護壓力盒的電纜線，否則前功盡棄。壓力盒布設(shè)在圍巖與初襯之間，即測得圍巖與初襯之間的接170鋼支撐內(nèi)力及外力隧道圍巖類別低于Ⅳ類，設(shè)置鋼支撐；Ⅰ、Ⅱ類圍巖型鋼支撐；Ⅲ類格柵支撐.量測的目的了解鋼支撐應(yīng)力的大小，為鋼支撐選型和設(shè)計提供依據(jù)；根據(jù)鋼支撐的受力狀態(tài)，判斷圍巖和支護結(jié)果的穩(wěn)定性；了解鋼支撐的實際工作狀態(tài)，保證隧道施工安全。量測的儀器液壓式和電測式兩種；液壓式結(jié)構(gòu)簡單，可靠，現(xiàn)場直接讀數(shù)，使用方便；電測式測量精度高，可遠(yuǎn)距離和長期觀測。鋼支撐內(nèi)力及外力隧道圍巖類別低于Ⅳ類，設(shè)置鋼支撐；量測的目的171電測方法型鋼支撐----鋼弦式表面應(yīng)變計焊接在型鋼上面，與型鋼并聯(lián)連接電測方法格柵支撐----鋼弦式鋼筋應(yīng)力計切斷格柵鋼筋，與格柵鋼筋串聯(lián)連接電測方法電測方法172

液壓式量測方法----液壓式測力計壓力作用使油缸內(nèi)油壓發(fā)生變化，直接通過壓力表讀出油壓變化。液壓式量測方法----液壓式測力計壓力作用使油缸內(nèi)173三.位移測試1.凈空相對位移測試測量原理隧道開挖后，改變了圍巖的初始應(yīng)力狀態(tài)，圍巖應(yīng)力重分布引起洞壁應(yīng)力釋放，使圍巖產(chǎn)生變形，洞壁有不同程度的向內(nèi)凈空位移。在開挖后的洞壁(含頂、底)及時安設(shè)測點，內(nèi)壁面兩點連線方向的位移之和量測稱為收斂量測，兩次量測的距離之差為收斂值。收斂量測是地下隧洞監(jiān)控量測的重要內(nèi)容，根據(jù)測試的變形速率可判斷圍巖穩(wěn)定程度和二次襯砌的合理施做時機；收斂值是最基本的量測數(shù)據(jù)，必須準(zhǔn)確測量，計算無誤三.位移測試1.凈空相對位移測試測量原理隧道開挖后，174壁面測點：埋入圍巖壁面30-50mm的埋桿或測頭；測尺(測桿)：打孔的鋼卷尺或金屬管，壁面相對位移的粗讀數(shù)；測試儀器：由測表、張拉力設(shè)備與支架組成；測表，百分表或游標(biāo)卡尺，精度數(shù)；張拉力設(shè)備,重錘/彈簧/應(yīng)力環(huán)，對測尺施加定量張拉力，測尺初始狀態(tài)一致;支架,安裝組合儀器組件的裝置；連接部分：連接測點和儀器的構(gòu)件；收斂量測測量裝置的基本構(gòu)成壁面測點：埋入圍巖壁面30-50mm的埋桿或測頭；收斂量測175測試簡單，純?nèi)斯げ僮?，精度較低。Ⅰ、位移測桿由數(shù)節(jié)可伸縮的異徑金屬管組成，管上裝有游標(biāo)卡尺或百分表，用以測定兩端測點之間的相對位移；適用于小斷面洞室觀測；常用量測方法測試簡單，純?nèi)斯げ僮?，精度較低。Ⅰ、位移測桿由數(shù)節(jié)可伸縮的異176單向重錘式收斂計測試方向單一測試精度一般重錘施加張拉力Ⅱ、凈空變化測定計單向重錘式收斂計測試方向單一Ⅱ、凈空變化測定計1771-測度表；3-鋼卷尺；4、5-連接球鉸；6-張拉表；7-張拉彈簧萬向彈簧式收斂計能量測任意方向測試精度一般彈簧施加張拉力1-測度表；3-鋼卷尺；4、5-連接球鉸；6-張拉表；7-張178萬向應(yīng)力環(huán)式能量測任意方向測試精度高性能穩(wěn)定量力環(huán)精確控制張拉力萬向應(yīng)力環(huán)式能量測任意方向179儀器安裝監(jiān)測實例全斷面監(jiān)測；高精度電測Ⅲ、巴塞特收斂系統(tǒng)儀器安裝監(jiān)測實例全斷面監(jiān)測；Ⅲ、巴塞特收斂系統(tǒng)180彈簧鋼卷尺光電測距儀器全過程監(jiān)控；高精度電測；簡單方便Ⅳ、光電測距儀彈簧鋼卷尺光電測距儀器全過程監(jiān)控；Ⅳ、光電測距儀181Un

－第n次量測時凈空相對位移值；Rn

－第n次量測時的觀測值；R0－初始觀測值；凈空相對位移的計算

開挖后盡快埋設(shè)測點，并測取初值，要求12h內(nèi)完成；測點(測試斷面)應(yīng)盡可能靠近開挖面，一般要求在2m以內(nèi)；讀數(shù)應(yīng)在重錘穩(wěn)定或張力調(diào)節(jié)器指針穩(wěn)定指示規(guī)定的張力值時讀??；當(dāng)相對位移值較大時，要注意消除換孔誤差；量測頻率視圍巖條件、工程結(jié)構(gòu)條件、位移速率及施工情況而定。量測注意事項Un－第n次量測時凈空相對位移值；凈空相對位移的計算開1822、拱頂下沉量測測量原理由已知高程的臨時或永久水準(zhǔn)點，使用較高精度的全站儀，就可觀測出隧道拱頂各點的下沉量及隨時間的變化情況。隧道底部也可用此方法觀測，通常這個值是絕對位移值。還可以用收斂位移計測拱頂相對于隧道底面的相對位移。值得注意的是拱頂是隧道周邊的一個特殊點，其位移情況具有較強代表性。拱頂下沉量測的測點，一般可與周邊位移測點共用。2、拱頂下沉量測測量原理由已知高程的臨時或永久水準(zhǔn)點，183量測方法Ⅰ、水準(zhǔn)儀監(jiān)測或直接量測拱頂下沉計算布置示意圖量測方法Ⅰ、水準(zhǔn)儀監(jiān)測或直接量測拱頂下沉計算布置示意圖184Ⅱ、全站儀量測在被測斷而的拱頂位置布設(shè)1~3個反光貼片，并在蹌離該斷面數(shù)十米位置（可選擇已施做二襯，或可認(rèn)為該處襯砌變形已經(jīng)穩(wěn)定的位置），貼l個反光片作為后視點，使用全站儀的“對邊缺測”功能，可以量測出被測點與后視點間的相對位移，該位移即拱頂下沉量。Ⅱ、全站儀量測在被測斷而的拱頂位置布設(shè)1~3個反光貼185量測的內(nèi)容及目的隧道開挖影響范圍內(nèi)的地表土體，淺埋隧道和隧道的洞口；地表下沉范圍和量值；地表及地中下沉隨工作面推進(jìn)的規(guī)律；地表及地中下沉穩(wěn)定的時間；量測方法水準(zhǔn)儀監(jiān)測法地表影響范圍內(nèi)埋設(shè)測點，與影響范圍外埋設(shè)基準(zhǔn)點，兩者高程之差。3、地表下沉量測量測的內(nèi)容及目的隧道開挖影響范圍內(nèi)的地表土體，淺埋隧道和隧道186量測的內(nèi)容及目的隧道周邊某點及圍巖內(nèi)不同深度各點的位移狀態(tài)；反映圍巖受力的穩(wěn)定狀態(tài)、巖體撓動與松動范圍，優(yōu)化錨桿設(shè)計參數(shù)；判別隧道圍巖穩(wěn)定性和支護效果，確保施工安全和工程質(zhì)量；4.圍巖內(nèi)部位移量測量測原理

埋設(shè)在鉆孔內(nèi)的測點與鉆孔壁緊密連接，巖層移動帶動測點移動

測點i相對與測點1的位移量為測點i相對與孔口的總位移量為量測的內(nèi)容及目的隧道周邊某點及圍巖內(nèi)不同深度各點的187錨固部分：