1.简述

对隧洞的地质条件和支护状况进行观察和分析,是最直接、最容易、也是最重要的监控量测工作。开挖工作面揭露出来的工程地质和水文地质条件,是判断围岩稳定性和预测开挖面前方地质条件的重要依据。支护结构状况的观察和裂缝描述,对于判断围岩和支护结构的稳定性及支护参数的合理性是必不可少的。

采用仪器对隧洞周边位移(即收敛变形)和拱顶下沉进行监控量测,对于围岩地质条件较差或大跨度(直径)的地下洞室(井),是必须做的主要监控量测项目。

对于有特殊要求的隧洞还应进行围岩内部位移和松动区范围、围岩压力及两层支护间接触应力、钢架结构受力、支护结构内力及锚杆等项监控量测。

现场监控量测仪器的布置和安装数量根据工程重要程度、围岩地质条件、地下洞室断面大小及施工条件来决定。

国家标准《锚杆喷射混凝土支护施工技术规范》中,对地下工程监控量测断面的布置做了规定,见表1-1。对于有特殊要求的工程,应采取加强观测措施。

表1-1　隧洞进行现场监控量测的选定表

注 1.“√”者为应进行现场监控量测的隧洞。
2.“△”者为选择局部地段进行现场监控量测的隧洞。

隧洞现场监控量测项目及方法见表1-2。量测点布置见图1-1。

表1-2　隧洞现场监控量测项目及方法表

注 B为隧洞开挖宽度。

图1-1　测点布置示意图

2.隧洞收敛量测

收敛量测是测量隧洞周边相对应的两点之间距离的变化。为了及时掌握隧洞开挖后围岩变形情况,应紧跟开挖工作面设置收敛量测测点,定时测定收敛值,计算分析收敛速率,据以判定围岩及支护结构的稳定性。

工程中常用的收敛量测元件为位移测杆及收敛计。

位移测杆由数节可伸缩异径金属管组成,管上装有游标卡尺或百分表,用来测量测杆两端点之间的相对位移,适用于小断面隧洞的收敛量测。位移测杆构造示意图见图1-2。

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图1-2　位移测杆构造示意图

1—平面接触端；2—杆身；3—游标；4—活动杆；5—读尺；6—接杆；7—球形接触端

收敛计的种类有单向重锤式、万向弹簧式、万向应力环式等。单向重锤式收敛计主要由支架、百分表、钢尺、连接销、测杆、重锤等部件组成,其构造示意图见图1-3。

图1-3　单向重锤式收敛计构造示意图

万向弹簧式收敛计主要由支架、百分表、钢尺、弹簧、连接球铰、测杆等部分组成。万向应力环式收敛计主要由应力环、钢尺、球铰、测杆等部分组成。每个收敛量测观测断面宜设5个测点、6条测线,至少不能少于3个测点、3条测线。

隧洞收敛量测记录表见表1-3。

3.隧洞围岩内部位移量测

隧洞围岩内部位移量测是量测围岩表面与内部各测点之间距离的变化,据以了解岩体扰动与松动范围,判断围岩与支护结构的稳定状态。

工程中常用的隧洞围岩内部位移量测元件有机械式位移计和电测式位移计。

机械式位移计结构简单,稳定可靠,价格较低,但精度偏低,观测不方便,一般适用于小断面、干扰小的隧洞的监测。

机械式位移计又分为单点式、两点式和多点式等几种。单点式机械位移计由楔缝式内锚头、圆钢位移传递杆及孔口测读部分(百分表与外锚头)组成。两点式机械位移计有两个锚头,两根金属测杆分别与两个锚头连接,用百分表分别量测两根测杆外端测点与孔口端面(观测基准面)之间的相对位移值,即两测点(锚固点)与孔口之间的相对位移值。多点机械式位移计是在同一钻孔中设多个锚头(测点),通过相应的位移传递,了解位于不同孔深处的各测点与孔口端面之间的相对位移。

表1-3　收敛量测记录表

电测式位移计的原理,是把非电量的位移量通过传感器的机械运动转换为电量变化信号输出,再由导线传送给接收仪接收并显示。这种仪器的优点是施测方便,操作安全,能够遥测,适应性强。缺点是易受外界影响,稳定性较差,价格较高。

多点位移计量测记录表见表1-4。

表1-4　多点位移计量测记录表

除隧洞收敛量测及围岩内部位移量测外,还有混凝土喷层应力量测、锚杆内力量测等,但在施工中较少采用,故不赘述。