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《監(jiān)控量測(cè)在大官市隧道中的應(yīng)用》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、云南交通科技TheCommunicationScienceandTechnologyinYunnan第18卷第5期2002年10月Vol.18.No.5Oct.2002監(jiān)控量測(cè)在大官市隧道中的應(yīng)用張鐵柱劉建彪(大保高速公路建設(shè)指揮部,云南昆明,671000)摘要本文從監(jiān)控量測(cè)的必要性、理論基礎(chǔ)、實(shí)施方法、數(shù)據(jù)處理等方面全面闡述了監(jiān)控量測(cè)的概念并介紹了監(jiān)控量測(cè)在大官市隧道中的應(yīng)用。關(guān)鍵詞監(jiān)控量測(cè)隧道應(yīng)用工程概況大官市隧道是云南大理至保山高速公路的關(guān)鍵工程之一,位于保山大官市,按單向行車雙洞雙車道設(shè)計(jì),單洞總長(zhǎng)1537m,上、下行
2、線隧道兩測(cè)設(shè)中線間距離約36m。四個(gè)進(jìn)口段中三個(gè)位于緩和曲線上,另外一個(gè)位于直線上。覆蓋層厚度4～71m,縱坡為單向0.8%。本隧道穿越第四系殘坡積灰黃色亞粘土夾礫石、碎石地層和寒武系上統(tǒng)灰色、灰黃色、青灰色泥質(zhì)砂巖細(xì)砂巖地層,圍巖類別為Ⅱ、Ⅲ類。隧道被兩條南北走向和一條北西、南東走向斷裂包圍。地下水為地表孔隙水和基巖裂隙水,隧道防、排水采用防、排、堵、截的相結(jié)合的綜合處治措施,洞身使用復(fù)合式襯砌,按新奧法設(shè)計(jì)、施工。施工全過程進(jìn)行監(jiān)控量測(cè)。中與圍巖共同變形,進(jìn)而在支護(hù)能夠提供一定的支護(hù)反力的同時(shí)改善、提高并充分發(fā)揮了圍巖的自
3、承載能力。以往習(xí)慣上人們?cè)噲D在隧道施工之前通過對(duì)鉆探所取得的地質(zhì)資料分析并進(jìn)行各種簡(jiǎn)化,建立某種計(jì)算模型,然后通過解析法或數(shù)值法評(píng)價(jià)圍巖的穩(wěn)定性并確定出最優(yōu)的開挖支護(hù)方案。然而由于地質(zhì)情況變化極其復(fù)雜,任何預(yù)設(shè)計(jì)都不能合理的符合開挖后的圍巖實(shí)際情況,即使目前廣泛使用的CAM(計(jì)算機(jī)模擬仿真分析)技術(shù)也無法全面的反映各種因素對(duì)結(jié)構(gòu)的影響。監(jiān)控量測(cè)則通過對(duì)巖層產(chǎn)狀、巖體節(jié)理裂隙發(fā)育情況、巖石的物理力學(xué)特征、地下水作用、應(yīng)力歷史和時(shí)間等各種因素在初級(jí)支護(hù)上綜合作用結(jié)果———位移和圍巖穩(wěn)定性進(jìn)行觀察、量測(cè)分析,科學(xué)的判斷各種支護(hù)參數(shù)的
4、合理性、支護(hù)的施作質(zhì)量并提供施作二次襯砌的最佳時(shí)間。1隧道工程的監(jiān)控量測(cè)監(jiān)控量測(cè)是新奧法(NATM)的靈魂。新奧法認(rèn)為圍巖不僅是荷載的來源,而且有一定的自承載能力,它的力學(xué)基礎(chǔ)是支護(hù)變形和支護(hù)反力曲線,從該曲線上我們可以看到兩種情況:(1)隨著變形的增加,支護(hù)反力在不斷的減小,當(dāng)達(dá)到某種程度時(shí),變形不再發(fā)生,支護(hù)反力亦不再變化;(2)隨著變形的增加,支護(hù)反力隨之減小,當(dāng)達(dá)到某一程度后,變形繼續(xù)發(fā)展,支護(hù)反力開始持續(xù)增大。因此新奧法以噴射混凝土和錨桿為主要支護(hù)手段,這種柔性支護(hù)在地下洞室開挖后立即施作,然后在其強(qiáng)度形成過程2監(jiān)控
5、量測(cè)的項(xiàng)目和方法隧道監(jiān)控量測(cè)的主要目的在于了解圍巖的穩(wěn)定性和支護(hù)的工作狀況。在施工過程中能夠監(jiān)測(cè)到的主要信息有:掌子面的地質(zhì)和支護(hù)表面狀況、周邊位移、拱頂下沉、地表下沉、圍巖內(nèi)部位移、圍巖壓力及圍巖與支護(hù)間的接觸壓力、錨桿應(yīng)力及抗拔力、支護(hù)襯砌內(nèi)力、超前地質(zhì)狀況等。根據(jù)施工時(shí)效性要求,大官市隧道選擇了地質(zhì)和支護(hù)狀況觀察、超前地質(zhì)預(yù)報(bào)、周邊位移等三項(xiàng)進(jìn)行監(jiān)測(cè),見表1。3收稿日期:2002-08-10云南交通科技·68·第18卷表1監(jiān)控量測(cè)項(xiàng)目和方法表2收斂點(diǎn)安裝時(shí)間1-15天16-31天1-3個(gè)月3個(gè)月以上觀測(cè)頻次1-2次/天1
6、次/2天1-2次/周1-3次/月表3質(zhì)界面的反射波。通過對(duì)接收到的反射波進(jìn)行分析就可以推斷地下地質(zhì)情況。位移速率距工作面距離觀測(cè)頻次100mm/日以上10-5mm/日5-1mm/日1mm/日1-2次/日1次/日1次/日1次/周0-12m12-24m24-60m60m以上3.1地質(zhì)和支護(hù)狀況觀察開挖后掌子面暴露出來的地質(zhì)情況是最真實(shí)、最準(zhǔn)確的地質(zhì)情況,是指導(dǎo)施工的最有用信息之一;支護(hù)表面狀況是支護(hù)工作狀態(tài)最直觀的表現(xiàn),觀察記錄支護(hù)表面可能發(fā)生的工程現(xiàn)象,并結(jié)合圍巖工程地質(zhì)條件對(duì)這些工程現(xiàn)象圖1地質(zhì)雷達(dá)反射原理圖根據(jù)波動(dòng)理論,電磁
7、波的波動(dòng)方程為:的發(fā)生發(fā)展機(jī)制進(jìn)行綜合分析,一定的工程決策。3.2超前地質(zhì)預(yù)報(bào)從而可以進(jìn)行L-j(wt-ar)*L-βr(1)P=
8、P
9、上式中第二個(gè)指數(shù)-βr與時(shí)間無關(guān),它表示電磁波在空間各點(diǎn)的場(chǎng)值隨著離場(chǎng)源的距離增大而減小β,為吸收系數(shù)。式中第一個(gè)指數(shù)冪中的ar表示電磁波傳播時(shí)的相位項(xiàng),a為相位系數(shù),與電磁波的傳播速度v的關(guān)系為:地下的地質(zhì)情況是瞬息萬變的,掌子面的地質(zhì)情況不能代表隨著施工的繼續(xù)進(jìn)行,前方地質(zhì)情況會(huì)比當(dāng)前掌子面的地質(zhì)越來越好。超前地質(zhì)預(yù)報(bào)可以對(duì)掌子面以里一定長(zhǎng)度范圍內(nèi)的地質(zhì)條件、圍巖類別、圍巖物理力學(xué)特性和成
10、洞能力進(jìn)行預(yù)測(cè),在此基礎(chǔ)上提出合理的開挖方案和支護(hù)措施,供下步施工使用。超前地質(zhì)預(yù)報(bào)可采用超前地質(zhì)鉆探、彈性波測(cè)試、電磁波測(cè)試三種方法,大官市隧道采用地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)方法。(2)a=w/v當(dāng)電磁波的頻率極高時(shí),電磁波的速度可由下式計(jì)算:(3)V=C/eC為電磁波在真空中的傳播速度
