地下下工工程程監(jiān)監(jiān)測測與與檢檢測測技技術(shù)術(shù)第八八章章地地下下工工程程中中監(jiān)監(jiān)測測的的信信息息反反饋饋技技術(shù)術(shù)人民民交交通通出出版版社社信息息反反饋饋的的目目的的及及內(nèi)內(nèi)容容信息息反反饋饋技技術(shù)術(shù)內(nèi)容容提提要要第一一節(jié)節(jié)信信息息反反饋饋的的目目的的及及內(nèi)內(nèi)容容一.信息息反反饋饋的的目目的的將監(jiān)監(jiān)測測所所得得的的圍圍巖巖及及支支護(hù)護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)穩(wěn)穩(wěn)定定狀狀況況提提供供給給設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)與與施施工工單單位位，，以以便便采采取取有有效效措措施施確確保保地地下下工工程程施施工工安安全全；；根根據(jù)據(jù)監(jiān)監(jiān)測測數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)，，評(píng)評(píng)價(jià)價(jià)施施工工活活動(dòng)動(dòng)對(duì)對(duì)周周圍圍工工程程的的影影響響程程度度，，制制定定合合理理的的保保護(hù)護(hù)措措施施；；為為設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)與與施施工工、、監(jiān)監(jiān)理理單單位位提提供供溝溝通通渠渠道道，，以以確確保保信信息息化化設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)與與施施工工的的效效果果,作為設(shè)計(jì)計(jì)與施工工的重要要補(bǔ)充手手段。二.信息反饋饋的內(nèi)容容1、對(duì)設(shè)計(jì)計(jì)的反饋饋內(nèi)容通過對(duì)監(jiān)監(jiān)測資料料的反分分析，修修正設(shè)計(jì)計(jì)用圍巖巖物理力力學(xué)參數(shù)數(shù)；通過過對(duì)監(jiān)測測資料的的反分析析，修正正設(shè)計(jì)用用地應(yīng)力力、滲水水壓力、、圍巖壓壓力等基基本荷載載；通過過對(duì)圍巖巖和支護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)的的位移、、應(yīng)力、、應(yīng)變、、地表及及周邊建建筑物位位移等監(jiān)監(jiān)測，修修正設(shè)計(jì)計(jì)用變形形控制基基準(zhǔn)、安安全監(jiān)測測方法和和監(jiān)控判判據(jù)指標(biāo)標(biāo)；在上上述修正正基礎(chǔ)上上調(diào)整支支護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)參數(shù)，，即進(jìn)行行信息化化設(shè)計(jì)。。2、對(duì)施工的反反饋內(nèi)容容在施工過過程中，，通過對(duì)對(duì)監(jiān)測結(jié)結(jié)果的分分析判斷斷，及時(shí)時(shí)調(diào)整施施工方案案，必要要時(shí)增加加輔助施施工措施施以確保保施工的的安全性性和經(jīng)濟(jì)濟(jì)性。第二節(jié)信信息息反饋技技術(shù)一.監(jiān)測反饋饋的程序序監(jiān)測數(shù)據(jù)據(jù)反饋指指導(dǎo)設(shè)計(jì)計(jì)與施工工是指在在施工過過程中，，根據(jù)施施工信息息，對(duì)施施工前設(shè)設(shè)計(jì)所確確定的結(jié)結(jié)構(gòu)形式式、支護(hù)護(hù)參數(shù)、、施工方方法、施施工工藝藝以及各各工序施施作的時(shí)時(shí)間等進(jìn)進(jìn)行檢驗(yàn)驗(yàn)和修正正，貫穿穿于整個(gè)個(gè)施工全全過程。。地下工工程監(jiān)測測及信息息反饋因因施工方方法不同同，如淺淺埋暗挖挖法、盾盾構(gòu)法、、明挖法法等，其其反饋的的內(nèi)容和和方法存存在差別別。但其其基本思思想源于于新奧地地利隧道道設(shè)計(jì)施施工方法法（簡稱稱新奧法法）的基基本原理理：根據(jù)據(jù)經(jīng)驗(yàn)初初步選定定設(shè)計(jì)參參數(shù)，在在施工過過程中通通過監(jiān)測測地下工工程凈空空收斂位位移等數(shù)數(shù)據(jù)，以以判斷圍圍巖的穩(wěn)穩(wěn)定性及及支護(hù)對(duì)對(duì)圍巖的的加固效效果，并并據(jù)以修修正結(jié)構(gòu)構(gòu)的組成成及有關(guān)關(guān)參數(shù)二.收斂約束束法彈塑性分分析方法法又稱為為彈性及及極限平平衡分析析方法。。Fenner和H-Kastner基于理想想彈塑性性模型和和巖石破破壞后體體積不變變的假設(shè)設(shè)得到了了圓形巷巷道的圍圍巖特性性曲線。。用于分分析圓形形巷道圍圍巖。1、基于彈彈塑性分分析的收收斂約束束法人們把表表征支護(hù)護(hù)阻力與與變形特特性的曲曲線同圍圍巖特性性曲線繪繪于一張張圖上，，以兩條條曲線交交點(diǎn)的值值作為巖巖土工程程設(shè)計(jì)計(jì)計(jì)算的依依據(jù)。交交點(diǎn)的縱縱坐標(biāo)為為最終作作用的支支護(hù)阻力力。交點(diǎn)點(diǎn)的橫坐坐標(biāo)為支支護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)的最終終變形量量。若支支護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)能保持持持續(xù)穩(wěn)穩(wěn)定，則則可判定定巷道安安全可靠靠，反之之則需調(diào)調(diào)整支護(hù)護(hù)參數(shù)，，重新進(jìn)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)計(jì)算。。當(dāng)圍巖的的支護(hù)阻阻力降低低到一定定程度時(shí)時(shí)，圍巖巖強(qiáng)度參參數(shù)隨著著其塑性性變形的的發(fā)展而而降低，，圍巖發(fā)發(fā)生破壞壞，從而而產(chǎn)生松松動(dòng)壓力力，剛出出現(xiàn)松動(dòng)動(dòng)塌落時(shí)時(shí)的支護(hù)護(hù)強(qiáng)度稱稱為最小小圍巖壓壓力Pmin，如圖中中C點(diǎn)所示。。此后為為維持圍圍巖極限限平衡狀狀態(tài)所需需的支護(hù)護(hù)阻力（（強(qiáng)度））隨著洞洞壁位移移的增大大而增大大。使得得過C點(diǎn)以后的的Fenner曲線向上上翹起，，得到呈呈槽形的的Fenner——Parcher圍巖特性性曲線，，如圖中中的曲線線l所示。在不同時(shí)時(shí)間設(shè)置置支護(hù)和和選用不不同剛度度的襯砌砌結(jié)構(gòu)，，可使圍圍巖特征征曲線與與支護(hù)特特征曲線線產(chǎn)生不不同的組組合。支護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)不但要要設(shè)置時(shí)時(shí)間合理理，而且且還要有有足夠的的剛度，，以使圍圍巖的變變形得到到一定程程度的限限制，做做到圍巖巖和支護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)共共同承擔(dān)擔(dān)地層壓壓力。關(guān)于圍巖巖特征曲曲線的時(shí)時(shí)間效應(yīng)應(yīng)，國內(nèi)內(nèi)外已有有相關(guān)研研究。Pan應(yīng)用Kelvin模型、Maxwell模型和一一般化的的Maxwell模型研究究了圍巖巖與支護(hù)護(hù)的相互互作用及及其支護(hù)護(hù)剛性的的影響；；Ladanyi也利用線線性黏彈彈性模型型對(duì)圍巖巖特征曲曲線進(jìn)行行了研究究，并對(duì)對(duì)非線性性Maxwell模型的情情況進(jìn)行行了分析析和討論論2、基于彈彈塑性分分析的收收斂約束束法三.參數(shù)控制制法地下工程程周邊位位移及淺淺埋地下下工程的的地表沉沉降是可可以監(jiān)測測和控制制的，是是圍巖-支護(hù)系統(tǒng)統(tǒng)力學(xué)形形態(tài)最直直接、最最明顯的的反映。。圍巖穩(wěn)定定的判據(jù)據(jù)都是以以周邊允允許收斂斂量和允允許收斂斂速度等等形式給給出的。。作為評(píng)評(píng)價(jià)施工工、判斷斷地下工工程穩(wěn)定定性的主主要依據(jù)據(jù)，圍巖巖穩(wěn)定的的判據(jù)同同時(shí)還要要參考圍圍巖壓力力等監(jiān)測測數(shù)據(jù)；；對(duì)于城城市地鐵鐵等淺埋埋地下工工程，同同時(shí)還應(yīng)應(yīng)采用地地表沉降降作為判判斷圍巖巖（地層層）穩(wěn)定定的主要要依據(jù)四.工程類比法工程類比法是是根據(jù)監(jiān)測資資料與已有工工程監(jiān)測結(jié)果果及穩(wěn)定性評(píng)評(píng)判等資料的的對(duì)比分析，，評(píng)判當(dāng)前工工程的安全狀狀態(tài)，及時(shí)調(diào)調(diào)整施工方案案。在工程類類比法中，應(yīng)應(yīng)重點(diǎn)進(jìn)行以以下幾個(gè)方面面的分析：工工程的自然條條件分析，包包括工程地質(zhì)質(zhì)及水文地質(zhì)質(zhì)條件、工程程規(guī)模、施工工方法、周邊邊環(huán)境等的對(duì)對(duì)比分析；支支護(hù)結(jié)構(gòu)的對(duì)對(duì)比分析，如如支護(hù)方式、、支護(hù)時(shí)機(jī)、、支護(hù)參數(shù)的的對(duì)比分析；；圍巖與支護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)的位移移、應(yīng)力、應(yīng)應(yīng)變、周邊建建（構(gòu)）筑物物的變形等的的變化趨勢分分析；周邊建建（構(gòu)）筑物物的安全穩(wěn)定定性條件的對(duì)對(duì)比分析。五.有限元法有限元法的基基本思想是將將結(jié)構(gòu)離散化化，用有限個(gè)個(gè)容易分析的的單元來表示示復(fù)雜的對(duì)象象，單元之間間通過有限個(gè)個(gè)結(jié)點(diǎn)相互連連接，然后根根據(jù)變形協(xié)調(diào)調(diào)條件綜合求求解。由于單單元的數(shù)目是是有限的，結(jié)結(jié)點(diǎn)的數(shù)目也也是有限的，，所以稱為有有限元法。有有限元分析的的作用：復(fù)雜雜問題的建模模簡化與特征征等效；軟件件的操作技巧巧（單元、網(wǎng)網(wǎng)格、算法參參數(shù)控制）；；計(jì)算結(jié)果的的評(píng)判；二次次開發(fā)；工程程問題的研究究；誤差控制制。六.反分析法反分析就是根根據(jù)現(xiàn)場監(jiān)測測到的數(shù)據(jù)如如位移、應(yīng)力力等來反算地地層和基礎(chǔ)的的力學(xué)參數(shù)及及作用于地層層和基礎(chǔ)的荷荷載。通常是根據(jù)測測量的位移來來反算力學(xué)參參數(shù)和荷載，，因此通常所所稱的反分析析法是指位移移反分析法。。位移反分析有有兩條途徑，，一條途徑是是基于正分析析公式的直接接反分析法，，一種是基于于反演公式的的反演反分