一種實測確定隧道圍巖松動圈與極限位移的方法技術

本發明專利技術公開了一種實測確定隧道圍巖松動圈與極限位移的方法，包括以下步驟：在隧道圍巖初期支護穩定時，在隧道內預埋測斜管；沿測斜管長度方向上確定多個測點，通過對測斜管管口A點觀測定位，確定每個測點的初始深度值；隧道正常施工，每循環進尺一次，則對測點的位移量監測一次；待掌子面通過測斜管的末端O點，且O點位移量穩定時，通過每個測點的最終位移量確定圍巖內部位移沿隧道徑向的累計位移曲線，根據累積位移曲線特征判定圍巖松動圈，根據斜管管口A點的最終位移值確定極限位移值。采用本方案，能將常規的后置徑向測量圍巖內部位移，變為前置沿隧道縱向測量圍巖徑向位移，從而使圍巖松動圈和極限位移值的測量結果更為準確。準確。準確。

【技術實現步驟摘要】
一種實測確定隧道圍巖松動圈與極限位移的方法


[0001]本專利技術涉及隧道施工
，具體涉及一種實測確定隧道圍巖松動圈與極限位移的方法。

技術介紹

[0002]圍巖松動圈是隧道開挖后應力調整，因圍巖切向表面應力差超過圍巖強度產生的松弛破碎帶，其力學特性表現為應力降低。圍巖松動圈的大小主要與圍巖強度和原巖應力有關。圍巖松動圈形成具有典型的時間特征與階段特征。現場實測表明，松動圈的形成時間少的需要3
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7天，大的需要1
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3個月。松動圈的形成過程分為兩個階段，第一是開挖后形成的“即時松動圈”，即圍巖中集中應力超過圍巖瞬時強度形成的松動圈。即時松動圈數值一般為最終穩定松動圈數值的60％
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90％，巖石硬這一比數高，巖石軟則百分比較低。第二階段是在支護完成后，伴隨著圍巖長時強度的下降，松動圈進一步擴展，直至形成最終長時強度條件下的穩定松動圈數值。
[0003]確定圍巖松動圈深度是確定系統錨桿長度的重要依據。隧道收斂量測表明，松動圈發展穩定時間與收斂變形穩定時間是一致的。因此，通過測量圍巖內部位移確定圍巖松動圈是可行的，也是行業內普遍采用的方法。隧道內量測圍巖內部位移主要是徑向打孔設置多點位移或者單點位移計，量測設定深度范圍內相對洞壁的相對位移值，通過一定規則確定圍巖松動圈范圍。
[0004]專利技術CN112345647A公開了一種圍巖松動圈測試方法：采用現場測試與室內試驗的方法，分析隧道施工擾動對圍巖的影響，定量確定圍巖松動圈的大小及損傷程度。采用聲波儀現場測量圍巖波速，通過室內循環加卸載試驗表征不同損傷程度圍巖的波速演化規律。現場波速測試方案采用單孔測試法，測量不同深度處巖體的聲波傳遞速度。采用巖石剛度的折減來描述巖石損傷，進而明確不同損傷程度下巖石的波速和圍巖參數的演化規律。將現場測試得到的巖體波速與室內試驗確定的波速隨損傷演化曲線相比照，為圍巖支護設計提供參考依據。本專利技術實用性好，不僅能夠給出圍巖開挖松動圈范圍，并且能夠對松動圈巖體質量進行定量評價。該方法屬于一種間接方法，其準確度取決于取樣巖石石塊的代表性。
[0005]CN111708077A公開了一種隧道圍巖松動圈的聲波法測試方法。CN109239779A公開了一種基于速度傳感器確定圍巖松動圈的測試方法。CN104792965A公開了一種基于鉆孔能量的圍巖松動圈測試方法。CN101251498基于電磁輻射原理的圍巖松動圈測試及評價方法。CN109357935A基于玻纖錨桿微應變分析的破碎軟巖隧道松動圈測試方法。上述方法中除錨桿微應變分析法是直接測量圍巖位移外，其他均為間接方法，普遍存在二次解譯準確度不高的問題。另一個最大的問題，這些方法都是布置于隧道徑向，即需要在開挖完成后才能進行設備、傳感器安裝或測試，而這時即時松動圈已經形成。因此采用一種較為準確的方法直接測量圍巖內部位移，特別是獲得即時松動圈的位移，是非常有意義的。
[0006]隧道圍巖極限位移(或稱容許位移量)是指確保圍巖無明顯松動、裂紋等有害條件下，圍巖最終累計位移的容許值。專利技術CN109948294A公布了一種采用有限元數值法計算確
極限位移的方法，屬于間接方法。由于極限位移的確定十分困難(《公路隧道施工技術規范》JTGT3660
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2020第18.6.3條)，現有的監控量測方法在開挖后才能進行測量，無法獲得鉆爆法開挖的即時位移。在設計中以預留變形量代替作為極限位移進行控制。明顯的，設計采用較大的預留變形量(即根據經驗預估的極限位移)將導致工程浪費，因此，采用較為準確的方法直接測量圍巖極限位移是非常有意義的。

技術實現思路

[0007]本專利技術目的在于提供一種實測確定隧道圍巖松動圈與極限位移的方法，采用本方案，能將常規的后置徑向測量圍巖內部位移，變為前置沿隧道縱向測量圍巖徑向位移，從而使圍巖松動圈和極限位移值的測量結果更為準確。
[0008]本專利技術通過下述技術方案實現：
[0009]一種實測確定隧道圍巖松動圈與極限位移的方法，所述方法包括以下步驟：
[0010]步驟一：在隧道圍巖初期支護穩定時，在隧道內預埋測斜管；所述測斜管和隧道縱向之間具有外插角，所述測斜管的管口A點伸出初期支護表面；
[0011]步驟二：測斜管長度方向上依次確定等間距測點A、B、C
……
直至O，通過對測斜管管口A點觀測定位，確定每個測點的初始值；
[0012]步驟三：隧道正常施工，每循環進尺一次，則采用測斜儀對所述測斜管的位移量監測一次；
[0013]步驟四：待掌子面通過測斜管的末端O點后，且O點位移量穩定時，計算每個測點的最終位移量，繪出圍巖內部位移沿隧道徑向的累計位移曲線，根據累積位移曲線特征判定圍巖松動圈，根據斜管管口A點的最終位移值確定極限位移值。
[0014]相對于現有技術中，都是布置于隧道徑向，即需要在開挖完成后才能進行設備、傳感器安裝或測試，而這時即時松動圈已經形成，無法準確獲得圍巖松動圈，且也無法獲得鉆爆法開挖的即時位移，從而導致圍巖松動圈和極限位移值無法更為準確測量的問題，本方案提供了一種實測確定隧道圍巖松動圈與極限位移的方法，具體步驟中，需在隧道圍巖初期支護穩定時，即可在隧道內預埋測斜管，其中測斜管按照一定的外插角插入隧道圍巖內，便于對不同深度的圍巖徑向位移進行測量，測斜管的管口A點需伸出初期支護表面，即伸出掌子面，從而便于監測裝置在測斜管管口A點處，對測斜管的測點進行監測；在測斜管上等間距布設有測點A、B、C
……
直至O，測點間距一般取0.5m，即測斜儀輪距0.5m；每個測點用于測量不同圍巖深度的徑向位移，在初始階段，先確定每個測點的初始值，然后隧道正常施工，在隧道施工過程中，每循環進尺一次，則開展加密監測一次，由于測斜管仰斜，測斜儀無法依靠重力運動，需要采用帶標尺的可接長的鋁合金桿將測斜儀從孔口斜向上推到孔底，每推進0.5m采集一次讀數。然后記錄相應數值，每次測得的深度值減去上次測得的深度值即為該次的位移值；在每次監測時，需整理形成圍巖內部位移沿隧道徑向的該次累計位移曲線；待掌子面通過測斜管的末端O點，且O點位移量穩定時，將上述結果整理，形成圍巖內部位移沿隧道徑向的總的累計位移曲線，然后根據累積位移曲線特征判定圍巖松動圈，根據斜管管口A點的最終位移值確定極限位移值。
[0015]上述方案，旨在實現：通過在開挖前預埋測斜管，能監測隧道開挖過程中的圍巖位移量，并通過多循環進尺開挖獲得每個測段隨時間變化的沿隧道徑向的位移，通過等效投
影可以獲得掌子面通過時遠離洞壁不同深度圍巖的徑向位移，進而確定圍巖松動圈深度，也包括即時松動圈深度，同時獲得洞壁極限位移值。
[0016]進一步優化，在根據測斜管管口A點的最終位移值確定極限位移值時，還包括以下具體步驟：在累計位移曲線中，將位于掌子面前方，且最靠近掌子面的兩個測點C、B的最終變形量連線cb并做延長線與A測點位置基線相交于a
’
；用于確定實際的極限位本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種實測確定隧道圍巖松動圈與極限位移的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：步驟一：在隧道圍巖初期支護穩定時，在隧道內預埋測斜管(1)；所述測斜管(1)和隧道縱向之間具有外插角，所述測斜管(1)的管口A點伸出初期支護表面；步驟二：測斜管(1)長度方向上依次確定等間距測點A、B、C
……
直至O，通過對測斜管(1)管口A點觀測定位，確定每個測點的初始值；步驟三：隧道正常施工，每循環進尺一次，則采用測斜儀對所述測斜管的位移量監測一次；步驟四：待掌子面通過測斜管(1)的末端O點后，且O點位移量穩定時，計算每個測點的最終位移量，繪出圍巖內部位移沿隧道徑向的累計位移曲線，根據累積位移曲線特征判定圍巖松動圈，根據斜管(1)管口A點的最終位移值確定極限位移值。2.根據權利要求1所述的一種實測確定隧道圍巖松動圈與極限位移的方法，其特征在于，在根據測斜管(1)管口A點的最終位移值確定極限位移值時，還包括以下具體步驟：在累計位移曲線中，將位于掌子面前方，且最靠近掌子面的兩個測點C、B的最終變形量連線cb并做延長線與A測點位置基線相交于a
’
。3.根據權利要求1所述的一種實測確定隧道圍巖松動圈與極限位移的方法，其特征在于，在根據累積位移曲線...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王希寶，袁松，黎良仆，周威錦，張寧，廖沛源，靳亞峰，張生，
申請(專利權)人：四川省交通勘察設計研究院有限公司，
類型：發明
國別省市：