地下工程第4章地下工程的基础技术.ppt

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1、九九九九 量测技术量测技术量测技术量测技术（一）概述（一）概述（一）概述（一）概述 信息化设计和施工信息化设计和施工信息化设计和施工信息化设计和施工，实质上是通过施工前和施工过程实质上是通过施工前和施工过程实质上是通过施工前和施工过程实质上是通过施工前和施工过程中对导洞、试验洞或正洞的量测（包括拱顶沉降、洞周收中对导洞、试验洞或正洞的量测（包括拱顶沉降、洞周收中对导洞、试验洞或正洞的量测（包括拱顶沉降、洞周收中对导洞、试验洞或正洞的量测（包括拱顶沉降、洞周收敛变形、地中变位与支护围压相互作用力等），以这些实敛变形、地中变位与支护围压相互作用力等），以这些实敛变形、地中变位与支护围压相互作用力等

2、），以这些实敛变形、地中变位与支护围压相互作用力等），以这些实测的量测值作反演分析，用来监控围岩和支护的动态及其测的量测值作反演分析，用来监控围岩和支护的动态及其测的量测值作反演分析，用来监控围岩和支护的动态及其测的量测值作反演分析，用来监控围岩和支护的动态及其稳定与安全，根据及时获得的量测信息进一步修改和完善稳定与安全，根据及时获得的量测信息进一步修改和完善稳定与安全，根据及时获得的量测信息进一步修改和完善稳定与安全，根据及时获得的量测信息进一步修改和完善原设计；并指导下阶段施工，确定支护施作方式和时间，原设计；并指导下阶段施工，确定支护施作方式和时间，原设计；并指导下阶段施工，确定支护施作

3、方式和时间，原设计；并指导下阶段施工，确定支护施作方式和时间，调整施工参数；以期获得最优地下结构物的一种方法调整施工参数；以期获得最优地下结构物的一种方法调整施工参数；以期获得最优地下结构物的一种方法调整施工参数；以期获得最优地下结构物的一种方法,这这这这种融施工、监测和设计于一体的施工方法即称为信息化施种融施工、监测和设计于一体的施工方法即称为信息化施种融施工、监测和设计于一体的施工方法即称为信息化施种融施工、监测和设计于一体的施工方法即称为信息化施工方法，又称工方法，又称工方法，又称工方法，又称施工监控施工监控施工监控施工监控。它是目前地下洞室开挖施工实现它是目前地下洞室开挖施工实现它是目

4、前地下洞室开挖施工实现它是目前地下洞室开挖施工实现理论和实践相结合的最有效方法理论和实践相结合的最有效方法理论和实践相结合的最有效方法理论和实践相结合的最有效方法九九九九 量测技术量测技术量测技术量测技术（一）概述（一）概述（一）概述（一）概述 信息化施工设计包括三个方面的内容信息化施工设计包括三个方面的内容信息化施工设计包括三个方面的内容信息化施工设计包括三个方面的内容（1 1 1 1）现场监控量测）现场监控量测）现场监控量测）现场监控量测（2 2 2 2）数据分析和处理）数据分析和处理）数据分析和处理）数据分析和处理（3 3 3 3）信息反馈（）信息反馈（）信息反馈（）信息反馈（对施工的指

5、导，对预设计的修正）对施工的指导，对预设计的修正）对施工的指导，对预设计的修正）对施工的指导，对预设计的修正）九九九九 量测技术量测技术量测技术量测技术（二）现场监控量测设计（二）现场监控量测设计（二）现场监控量测设计（二）现场监控量测设计 2.1.2.1.现场临控量测的主要任务现场临控量测的主要任务现场临控量测的主要任务现场临控量测的主要任务1 1）掌掌掌掌握握握握围围围围岩岩岩岩和和和和支支支支护护护护的的的的动动动动态态态态，按按按按照照照照动动动动态态态态的的的的管管管管理理理理量量量量测测测测断断断断面面面面的的的的信息，正确而经济的施工；信息，正确而经济的施工；信息，正确而经济的施

6、工；信息，正确而经济的施工；2 2）量量量量测测测测数数数数据据据据经经经经分分分分析析析析处处处处理理理理与与与与判判判判断断断断，预预预预测测测测和和和和确确确确定定定定隧隧隧隧道道道道最最最最终终终终稳稳稳稳定时间，指导施工工序和施做二次衬砌的时间；定时间，指导施工工序和施做二次衬砌的时间；定时间，指导施工工序和施做二次衬砌的时间；定时间，指导施工工序和施做二次衬砌的时间；3 3）根根根根据据据据隧隧隧隧道道道道开开开开挖挖挖挖后后后后围围围围岩岩岩岩稳稳稳稳定定定定性性性性的的的的信信信信息息息息，进进进进行行行行综综综综合合合合分分分分析析析析，检验和修正施工前的预设计；检验和修正施

7、工前的预设计；检验和修正施工前的预设计；检验和修正施工前的预设计；4 4）积累资料，作为其它工程设计和施工的参考依据。）积累资料，作为其它工程设计和施工的参考依据。）积累资料，作为其它工程设计和施工的参考依据。）积累资料，作为其它工程设计和施工的参考依据。九九九九 量测技术量测技术量测技术量测技术（二）现场监控量测设计（二）现场监控量测设计（二）现场监控量测设计（二）现场监控量测设计1 1）应快速埋设测点；）应快速埋设测点；）应快速埋设测点；）应快速埋设测点；2 2）一次量测的时间要尽可能短；）一次量测的时间要尽可能短；）一次量测的时间要尽可能短；）一次量测的时间要尽可能短；3 3）量量量量测

8、测测测元元元元件件件件要要要要有有有有足足足足够够够够精精精精度度度度，良良良良好好好好的的的的防防防防震震震震、防防防防冲冲冲冲击击击击波波波波的的的的能能能能力，埋设后能长期有效工作；力，埋设后能长期有效工作；力，埋设后能长期有效工作；力，埋设后能长期有效工作；4 4）量量量量测测测测数数数数据据据据直直直直观观观观、准准准准确确确确可可可可靠靠靠靠，不不不不必必必必复复复复杂杂杂杂计计计计算算算算即即即即可可可可直直直直接接接接应应应应用用用用九九九九 量测技术量测技术量测技术量测技术（二）现场监控量测设计（二）现场监控量测设计（二）现场监控量测设计（二）现场监控量测设计 2.3 2.3

9、 现场监控量测的项目现场监控量测的项目现场监控量测的项目现场监控量测的项目 1 1）以监控地下结构物稳定性为目的项目）以监控地下结构物稳定性为目的项目）以监控地下结构物稳定性为目的项目）以监控地下结构物稳定性为目的项目 地质和支护状况观察；地质和支护状况观察；地质和支护状况观察；地质和支护状况观察；周边收敛、拱顶下沉量测；周边收敛、拱顶下沉量测；周边收敛、拱顶下沉量测；周边收敛、拱顶下沉量测；地表、地中下沉、围岩松弛范围量测；地表、地中下沉、围岩松弛范围量测；地表、地中下沉、围岩松弛范围量测；地表、地中下沉、围岩松弛范围量测；围岩内部位移和量测（地表或洞内设点）；围岩内部位移和量测（地表或洞内

10、设点）；围岩内部位移和量测（地表或洞内设点）；围岩内部位移和量测（地表或洞内设点）；衬砌内的应力和应变量测（切向或径向的应力）；衬砌内的应力和应变量测（切向或径向的应力）；衬砌内的应力和应变量测（切向或径向的应力）；衬砌内的应力和应变量测（切向或径向的应力）；喷层表面应力、接确应力量和锚杆轴力量测。喷层表面应力、接确应力量和锚杆轴力量测。喷层表面应力、接确应力量和锚杆轴力量测。喷层表面应力、接确应力量和锚杆轴力量测。2 2）以监控质量为目的项目）以监控质量为目的项目）以监控质量为目的项目）以监控质量为目的项目 锚杆拉拔力量测；锚杆拉拔力量测；锚杆拉拔力量测；锚杆拉拔力量测；喷射混凝土与岩石粘结

11、力试验；喷射混凝土与岩石粘结力试验；喷射混凝土与岩石粘结力试验；喷射混凝土与岩石粘结力试验；喷射混凝土强度质量的控制和单轴抗压极限强度的验收；喷射混凝土强度质量的控制和单轴抗压极限强度的验收；喷射混凝土强度质量的控制和单轴抗压极限强度的验收；喷射混凝土强度质量的控制和单轴抗压极限强度的验收；喷射混凝土厚度检查和粉尘测定；喷射混凝土厚度检查和粉尘测定；喷射混凝土厚度检查和粉尘测定；喷射混凝土厚度检查和粉尘测定；初期支护外观与隧道断面尺寸的检验；初期支护外观与隧道断面尺寸的检验；初期支护外观与隧道断面尺寸的检验；初期支护外观与隧道断面尺寸的检验；二次衬砌抗压强度和厚度的检查。二次衬砌抗压强度和厚度

12、的检查。二次衬砌抗压强度和厚度的检查。二次衬砌抗压强度和厚度的检查。九九九九 量测技术量测技术量测技术量测技术（二）现场监控量测设计（二）现场监控量测设计（二）现场监控量测设计（二）现场监控量测设计 2.4 2.4 现场监控量测的选择现场监控量测的选择现场监控量测的选择现场监控量测的选择 量测项目分为必测项目和选测项目量测项目分为必测项目和选测项目量测项目分为必测项目和选测项目量测项目分为必测项目和选测项目 1 1）必必必必测测测测项项项项目目目目是是是是为为为为保保保保证证证证隧隧隧隧道道道道围围围围岩岩岩岩稳稳稳稳定定定定和和和和反反反反映映映映设设设设计计计计、施施施施工工工工状状状状态

13、而进行的日常量测。一般情况下均应量测的项目。态而进行的日常量测。一般情况下均应量测的项目。态而进行的日常量测。一般情况下均应量测的项目。态而进行的日常量测。一般情况下均应量测的项目。2 2）选选选选测测测测项项项项目目目目是是是是为为为为未未未未开开开开挖挖挖挖地地地地段段段段的的的的设设设设计计计计、施施施施工工工工，为为为为未未未未来来来来施施施施工工工工计计计计划划划划的的的的确确确确定定定定或或或或设设设设计计计计科科科科研研研研试试试试验验验验而而而而进进进进行行行行的的的的项项项项目目目目。选选选选择择择择项项项项目目目目一一一一般般般般在在在在重重重重要要要要或或或或长长长长大大

14、大大隧隧隧隧道道道道中中中中为为为为检检检检验验验验支支支支护护护护参参参参数数数数和和和和施施施施工工工工稳稳稳稳定定定定而而而而设设设设置。置。置。置。九九九九 量测技术量测技术量测技术量测技术2.4 2.4 现场监控量测的选择现场监控量测的选择现场监控量测的选择现场监控量测的选择 必测项目必测项目九九九九 量测技术量测技术量测技术量测技术2.4 2.4 现场监控量现场监控量现场监控量现场监控量测的选择测的选择测的选择测的选择 选测项目选测项目九九九九 量测技术量测技术量测技术量测技术2.5 2.5 量测计划（测试断面、测线、测点、测孔的布置）量测计划（测试断面、测线、测点、测孔的布置）量

15、测计划（测试断面、测线、测点、测孔的布置）量测计划（测试断面、测线、测点、测孔的布置）单一测试断面单一测试断面综合测试断面综合测试断面测试断面测试断面单一测试断面单一测试断面指在某个断面上只布置单项测试内容；指在某个断面上只布置单项测试内容；综合测试断综合测试断面面是把几项量测内容组合布设在一个测试断面上，使各项量测结是把几项量测内容组合布设在一个测试断面上，使各项量测结果和手段相互校验。果和手段相互校验。1、拱顶下沉和周边位移（一般布设在同一断面）、拱顶下沉和周边位移（一般布设在同一断面）2、地表下沉量测（一般根据埋深确定）、地表下沉量测（一般根据埋深确定）3、周边位移测线布置（一般布设在综

16、合测试断面上，间距和数量、周边位移测线布置（一般布设在综合测试断面上，间距和数量视情况而定，拱顶下沉测点可与周边位移测点共用）视情况而定，拱顶下沉测点可与周边位移测点共用）4、围岩内位移的测孔布置（一般应与周边位移测线相应布置，以、围岩内位移的测孔布置（一般应与周边位移测线相应布置，以宜相互验证）宜相互验证）5、轴力量测锚杆的布置（一般可参照围岩内位移、轴力量测锚杆的布置（一般可参照围岩内位移测孔布置）测孔布置）6、初期支护与二次支护的内应力及其与围岩的接触应力量测（一般、初期支护与二次支护的内应力及其与围岩的接触应力量测（一般布置在有代表性的位置，如拱顶、拱腰、拱脚布置在有代表性的位置，如拱

17、顶、拱腰、拱脚(墙顶墙顶)、墙腰、墙脚。、墙腰、墙脚。7、地表、地中、地表、地中沉降的测点布置沉降的测点布置8、声波测孔布置、声波测孔布置 量测频率的原则是：对变形量小，收敛快的，其量测频率密一量测频率的原则是：对变形量小，收敛快的，其量测频率密一些；对变形量大，持续时间长的，其量测频率小一些；量测的时间些；对变形量大，持续时间长的，其量测频率小一些；量测的时间应尽量提早，一般初始读取应在开挖应尽量提早，一般初始读取应在开挖24小时，最好小时，最好12小时后，且在小时后，且在下一循环开挖前完成。下一循环开挖前完成。一、地质素描一、地质素描 与隧道施工进展同步进行的洞内围岩地质（支护状与隧道施工

18、进展同步进行的洞内围岩地质（支护状况）的观察和描述，称为地质素描；地质素描是隧道设况）的观察和描述，称为地质素描；地质素描是隧道设计和施工中不可缺少的一项重要的地质详勘工作，是围计和施工中不可缺少的一项重要的地质详勘工作，是围岩工程地质特性和支护措施的合理性的最直观、最简单、岩工程地质特性和支护措施的合理性的最直观、最简单、最经济的描述和评价。最经济的描述和评价。包括：包括：岩石的名称、结构、颜色，软硬程度、破碎程度、风岩石的名称、结构、颜色，软硬程度、破碎程度、风化程度；层理、片理、节理裂隙、断层等软弱面的产状，化程度；层理、片理、节理裂隙、断层等软弱面的产状，接触关系；地下水的类型，出露位

19、置；围岩内鼓、弯折、接触关系；地下水的类型，出露位置；围岩内鼓、弯折、变形、岩爆、掉块、坍塌等变形、岩爆、掉块、坍塌等二、水准仪测拱顶下沉或地表下沉二、水准仪测拱顶下沉或地表下沉 由已知高程的临时或永久水准点，利用水准仪可测由已知高程的临时或永久水准点，利用水准仪可测出隧道拱顶或隧道上方地表各点的下沉量及随时间变化出隧道拱顶或隧道上方地表各点的下沉量及随时间变化的过程。的过程。拱顶点是坑道周边上的一个特殊点，其位移情况具有拱顶点是坑道周边上的一个特殊点，其位移情况具有较强的代表性。较强的代表性。三、收敛计测坑道周边的相对位移三、收敛计测坑道周边的相对位移 坑道周边位移的量测是最直接，最直观、最

20、有意义、坑道周边位移的量测是最直接，最直观、最有意义、最经济和最常用的量测项目。利用收敛计量测周边两点最经济和最常用的量测项目。利用收敛计量测周边两点的相对位移来反映围岩的位移动态。的相对位移来反映围岩的位移动态。四、位移计测围岩四、位移计测围岩内部的位移内部的位移 围岩内部的量围岩内部的量测可以反映围岩内测可以反映围岩内部的松弛强度，而部的松弛强度，而且能反映围岩松弛且能反映围岩松弛范围的大小，是判范围的大小，是判断围岩稳定性的一断围岩稳定性的一个重要参考指标。个重要参考指标。五、钢筋计测锚杆内应力及拉拔器测锚杆抗拔力五、钢筋计测锚杆内应力及拉拔器测锚杆抗拔力 锚杆工作状态的好坏主要由锚杆受

21、力后的应力应变关系锚杆工作状态的好坏主要由锚杆受力后的应力应变关系来反映，采用钢筋计等可以测试锚杆在工作时的应力来反映，采用钢筋计等可以测试锚杆在工作时的应力应变应变值，从而判断锚杆工作状态。值，从而判断锚杆工作状态。六、压力盒测支护与围岩之间的接触应力六、压力盒测支护与围岩之间的接触应力 支护的内应力及其与围岩之间的接触应力大小，既反映支护的内应力及其与围岩之间的接触应力大小，既反映了支护的工作状态，又反映了围岩施加于支护的形变压力情了支护的工作状态，又反映了围岩施加于支护的形变压力情况，因此对支护的内应力及其与围岩接触应力的量测非常必况，因此对支护的内应力及其与围岩接触应力的量测非常必要。要。六、声波测围岩的弹性波速度六、声波测围岩的弹性波速度 声波测试是物理探测方法，它是利用弹性波在岩体中的声波测试是物理探测方法，它是利用弹性波在岩体中的传播特征来反映岩体的物理力学特性，如岩体的物理力学性传播特征来反映岩体的物理力学特性，如岩体的物理力学性质、动弹性模量、岩体强度、完整性、破碎程度以及密实度质、动弹性模量、岩体强度、完整性、破碎程度以及密实度等，并据此判断围岩的稳定性，对围岩进行分级等。等，并据此判断围岩的稳定性，对围岩进行分级等。