中渡隧道巖溶預報、處治、監(jiān)測專項施工方案1工程概況中渡隧道進口進程DK451＋603，出口里程DK452＋327，全長724m。進口位于直線上，出口位于半徑為5500m的右偏曲線上?？v坡為單面上坡，坡度為1.5‰。中渡隧道位于中渡鎮(zhèn)西側，隸屬峰叢地貌，地形起伏大，高程170～285m，相對高差5～115m，山體陡峻，自然坡度10°～40°?；鶐r裸露，坡面植被多為灌木。主要地質為灰?guī)r、白云質灰?guī)r，其巖性為：淺灰、灰、灰白、深灰色，厚層～巨厚層狀，隱晶質結構，塊狀構造，質堅硬。垂直節(jié)理發(fā)育，節(jié)理大多微張，延伸遠，連通性好，內充填黃褐色黏土，方解石脈發(fā)育，巖體表面溶蝕現象發(fā)育，多發(fā)育小溶孔，山坡緩坡外多發(fā)育溶蝕峰林。地表巖體完整性較好，進出口段巖體較破碎。水文地質特征：隧道區(qū)地表水以第四系孔隙水為主，主要由大氣降水補給，富存于第四系孔隙之中，水量微弱，向洛江排泄；地下水以基巖裂隙水、巖溶管道水為主，主要由大氣降水補給，水量微弱，沿基巖裂隙及巖溶管道向下排泄，最終向洛江排泄。2隧道不良地質——巖溶2.1巖溶：隧道段內下伏基巖為灰?guī)r，厚～巨厚層狀，基巖表面發(fā)育小溶洞、溶溝及小溶槽。DK451＋914～DK451＋934段內右側30～60m范圍內發(fā)育一巖溶洼地，該洼地長軸約30m，短軸約15m，與基巖裂隙連通，為大氣降水補給巖溶水的主要通道；DK452＋012右側240～270m范圍內發(fā)育一巖溶洼地，該洼地長軸約70m，短軸約30m，與基巖裂隙連通，為大氣降水補給巖溶水的主要通道2.2隧道進出口端發(fā)現多個巖溶形態(tài)，分述如下：DK451+610右側40cm左右斜坡腳處發(fā)現一地下溶洞，該溶洞出水量大，供中渡鎮(zhèn)約3000人使用，日出水量為1025m3/d，最小水量為840m3/d；DK451+600右側60m處有一溶洞，約3×1.5m見方，深約1.5m，水位穩(wěn)定，水質較清，見魚游動，雨季時水質渾濁。據訪問，該地區(qū)下暴雨時，該處有水涌出，且溢出地面；DK451+685右側200m處，為一小溶洞，隧道出口DK452+370右120m，為一溶洞，洞口呈近半圓形，底寬3m，高2m，后向S65E斜坡呈15度向下延伸，長約10m，寬約1-3m，高約2.5m，洞底為一水井，水井呈矩形，長約3m，寬約1-1.5m，水深1-2m，未見流動，僅供一住戶使用，據調查，暴雨水位上升約為1m，枯水期無水，井底沿S50W（洞外）為一小溶隙；DK452+370右280m坡腳低洼處，為一消水溶洞，洞口呈正方形，邊長1m，井口為灰?guī)r，井深約8m，水位深隧道穿過的山體為巨厚層狀灰?guī)r，產狀傾向SE（線路左側），傾角約30°～45°，地表巖溶形態(tài)發(fā)育，下部巖溶通道較發(fā)達，為大氣降水向洛江等山下低洼處滲流提供了良好的渠道。從隧道山體進、出口之間溶洞水的徑流條件分析，其線路標高以上基本無水平向淺部較大的巖溶管道相聯通，即以垂直巖溶發(fā)育為主，總體看來，隧道區(qū)屬巖溶強烈發(fā)育區(qū)。3巖溶隧道可能出現的問題分析由于巖溶發(fā)育的控制因素錯綜復雜，發(fā)育的形態(tài)千姿百態(tài)，以及巖溶發(fā)育的不均衡性和不規(guī)則性，給巖溶隧道的設計施工帶來一系列困難，特別是施工階段的突水、突泥對施工安全和進度造成很大威脅。總結分析國內外隧道施工巖溶問題可分為三大類：第一類：隧道施工中的突水、突泥問題；第二類：隧道施工中頂板溶洞充填物陷落冒頂；第三類：隧道施工中底板塌陷。4巖溶預報4.1巖溶隧道超前地質預報的原則：“內外兼顧，內為重；長短結合，短為重；直間并用，直為重；綜合集成、長期預報”。以此確保巖溶隧道的施工安全。4.2地面（洞外）地質調查法這種方法的主要工作內容如下：4.2.1弄清楚隧道線路經過地區(qū)可溶巖(灰?guī)r、鹽巖)，特別是強溶巖(純灰?guī)r、白云巖、鹽巖)的地層層位、展布范圍及所處的巖溶水動力分帶。4.2.2查明隧道線路經過地區(qū)及其鄰近地區(qū)，在可溶巖特別是強溶巖中分布規(guī)模較大斷層的產狀及其與地表隧道軸線的相互關系;特別注意那些兩條或兩條以上斷層交匯的位置(它們是侵蝕性地下水的有利通道)。4.2.3查明可溶巖與非可溶巖接觸界面的位置及其與地表隧道軸線的相互關系。4.2.4結合上述有利于巖溶發(fā)育的巖層層位和構造位置，在大小封閉的洼地內，尋找大型溶洞或暗河的入口。4.2.5根據斷層產狀或可溶巖與非可溶巖界面的產狀，用地面地質界面法和投射公式，求得可能出現的大型溶洞、暗河與隧道的相互關系。4.2.6查明暗河入口和出口的位置及標高，并結合可能成為暗河通道的較大斷層或較緊閉背斜褶皺核部的位置、產狀，推斷暗河的大致通道，確定能否與隧道相遇或與隧道的大概位置關系。4.2.7依據巖溶發(fā)育的分帶性和隧道相對標高和季節(jié)變化，判斷那些可能與隧道相遇溶洞、暗河的含水量;或推斷那些不與隧道相遇的有水溶洞或暗河對隧道施工的影響程度。4.2.8搞清隧道所在位置所屬的構造體系和地表具體的構造行跡。通過以上方法定性確定巖溶的空間分布，但此方法預報巖溶的精度遠遠滿足不了隧道施工的具體要求，僅對具體預報的解釋有指導意義。4.3洞內掌子面巖溶探測方法隧道掌子面的巖溶探測方法和地面（洞外）探測方法相比具有如下特點：4.3.1可看到出露的巖體，與地面相比具有更多的已知條件；4.3.2由于掌子面空間小，且要探測前方地質情況，因而，許多物探方法現場布置收到限制；如電極難以布置，地面的各種裝置不能排布；線框大小受限，許多依靠線性的連續(xù)測量方法不能使用。4.3.3掌子面通暢的干擾因素包括：各種電纜引起電性的干擾噪音、各種風鉆、隧道施工機械的震動噪音等；4.3.4預報的目的了解掌子面前方一定范圍的巖溶地質情況，地面物探的許多方法是測試地下半無限空間場的分量，當需測試掌子面前方地質情況時失效。因此，能用掌子面預報的方法較少。由于掌子面超前地質預報相對地面超前預報有許多的有優(yōu)點，已知條件較多，精度相對較高。因此它是目前隧道施工超前地質預報的主要方法。4.4長距離超前地質預報長距離超前地質預報包括：隧道地震預報(TSP、VSP、TRT)、隧道電性預報、水平超前鉆探等。4.5短距離超前地質預報地質雷達法、BEAM法、水平聲波剖面法、陸地聲納法、紅外探水法、超前平行導坑(隧道)法、水平鉆速法、充電法、自然電位法、隧道及井巷電磁導彈超前預報技術、掌子面地質編錄預測法。掌子面超前地質預報常用方法方法內容掌子面超前地質預報常用方法TSP法VSP地質雷達陸地聲納法超前鉆孔地質編錄勘探范圍200m100m＜30m＜30m200m10m（粗略）勘探布置掌子面50m掌子面30～50m掌子面掌子面掌子面掌子面勘探時間1.5hrs1.5hrs1hrs1.5hrs240hrs0.5hrs解釋人員現場人員專業(yè)人員專業(yè)人員專業(yè)人員地質專業(yè)地質專業(yè)解釋精度精度高精度高精度高精度高精度高精度較差局限性多解性多解性多解性多解性效率低、難度大地質專業(yè)技術要求高費用預算200元/M200元/M300元/M200元/M1000元/M50元/M巖土力學信息好（縱橫波）好（縱橫波）非直接類比好（縱橫波）好好5巖溶處治5.1《鐵路隧道設計規(guī)范》規(guī)定穿越溶巖、洞穴的隧道，應根據空穴大小、填充情況及其與隧道的關系、地下水情況，采取下列處理措施：5.1.1對空穴水的處理應因地制宜，采用截、堵、排結合的綜合治理措施；5.1.2干、小的空穴，開采取堵塞封閉；有水且空穴較大，不宜堵塞封閉時，可根據具體情況，采取梁、拱跨越；5.1.3當空穴巖壁強度不夠或不穩(wěn)定，可能影響隧道結構安全時，應采取支頂、錨固、注漿等措施。5.2《鐵路隧道施工規(guī)范》規(guī)定5.2.1巖溶地區(qū)隧道的施工，可采用下列技術措施進行處理：5.2.1.1可采用暗管、涵洞、小型過橋或泄水洞等排水方法，將溶洞積水或暗河水排走。5.2.1.2當不能排水，或由于溶洞規(guī)模大且溶洞填充物為含水量較大的巖溶泥時，可采用封堵的方法。當溶洞在隧道底部時可采用旋噴，在邊墻及拱部時可采用注漿、管棚等，形成堵水墻（邊墻）和防水帷幕（拱部）。5.2.1.3對于停止發(fā)育、跨徑較小，且無水的中、小型溶洞，可根據其與隧道相交的位置及其填充情況，采用干砌片石、漿砌片石或低等級混凝土進行填充。5.2.1.4溶洞僅在隧道底部且較大較深，或者填充物松軟不能承載結構物時，可采用梁或拱跨越，梁的兩端或拱的拱座應置于穩(wěn)固可靠的巖層上，必要時可用混凝土和石砌體加固。5.2.2巖溶地區(qū)隧道開挖應符合以下要求：5.2.2.1開挖方法宜采用臺階法。在Ⅱ、Ⅳ級圍巖條件下，且溶洞盡穿過隧道底部一小部分斷面時，可采用全斷面一次性開挖。5.2.2.2爆破開挖時，應采用超前鉆孔探測。5.2.2.3當隧道只有一側遇到溶洞時，應先開挖該側，待支護完成后再開挖另一側。5.2.3巖溶地區(qū)隧道支護和襯砌應根據溶洞情況予以加強。5.3鐵路規(guī)范規(guī)定的巖溶隧道的處治原則可總結為：“繞、截、排、堵、越與分部開挖，加強支護相結合”。5.3.1繞：施工“繞”施工中若遇到特大和一時難以處理的溶洞，為使工程不陷入停頓，可以增加出口作業(yè)面或用迂回導坑繞過溶洞區(qū)，一面繼續(xù)進行施工，一面進行溶洞處理。5.3.2截：“攔截地表水”根據勘測資料和施工現場觀測,當地表自然溝床,匯水洼地發(fā)現有溶穴、落水洞、漏斗、豎井等為隧道地下水補給來源，補給量隨季節(jié)變化，則采用攔截地表水。如為自然溝槽，采用在溶穴、落水洞、漏斗、地表陷穴四周施作漿砌片石排水溝。如地表為一溶蝕封閉洼地，則可采用截水溝，泄水暗管，泄水暗管將水引到隧道滲泄區(qū)以外。5.3.3排：“引排地下水”當隧道掘進遇到溶洞有流水時，宜排不宜堵，首先應查明水源，涌水量，流向及與隧道位置的關系，采取以排為主，截引相結合的措施常年流量大的采用開鑿泄水將水排除洞外，流量小的可采用攔截引排將水引入隧道排水溝內，排出洞外。常年流量大的巖溶地下水，即隧道排水溝無法正常完全排走的水，隧道可設平行導坑排水。地下水出露在平導一側，比較好處理，可自平導鑿泄露水洞，將水引入平行導坑排走。當地下水出露在平行導坑的另一側，則需將水排引到平行導坑一側，再由平行導坑開鑿至正洞的泄水洞將水引入平導排出至洞外。下面介紹地下水出露在平行導坑的另一側排水情況：當地下水出露在平導另一側，拱頂上部，或隧道拱頂以上時,可在拱頂以上設渡槽，橫跨隧道，將水引至平導一側由泄水洞排至平導。渡槽兩端置于拱頂以上的巖幫上，然后用豎向暗溝，將水引至泄水洞，再引入平導，排出洞外。當地下水出露在平導另一側，拱頂至隧底標高，可采用豎向間溝或在隧道襯砌范圍外用漿砌片石攔水墻攔截地下水，當地下水出露較高時用間溝，出露較低時用攔水墻，然后用暗溝或暗管將水引至平導一側，再由泄水洞排往平導排至洞外。當隧道未設平行導坑時，其在隧道部位的處理方法，基本同有平行導坑，但泄水洞要選擇適當位置將水排除至洞外。一般涌水即利用隧道排水溝能正常泄排走的水。在隧道施工中常遇到的是一般涌水。仍以引排為主，其處理方法是：涌水在隧道頂上部出露的，采用在襯砌范圍以外，拱部設渡槽和墻部豎向暗溝，將水引至墻腳外側，在襯砌邊墻腳留一暗洞或理設鋼管將水引入隧道排水溝，當涌水出露在邊墻部位，在邊墻襯砌以外可設豎向盲溝或暗溝、將水引至邊墻腳外側，在邊墻襯砌時，墻腳留一暗洞或理管將水引入隧道排水溝排出洞外。5.3.4堵5.3.4.1對已停止發(fā)育，徑跨不大，無水或滲水較小量，可根據其與隧道相交的位置及其充填情況，采用漿砌石或砼回填封閉，并輔以適當的引排水。隧道防水堵水措施主要有三種方法：第一，襯砌堵水：利用復合式襯砌或防滲混凝土防水；第二、注漿堵漏：在襯砌背后注漿；第三、超前預注漿堵水：在掌子面前方未掘進地段超前預注漿，利用漿液結石堵塞巖溶裂隙及通道達到暫時堵水的目的，贏得襯砌封閉的時間。溶槽位于隧道拱部，橫穿隧道且有水，但溶槽不大，有部分充填物。采用漿砌石回填封堵拱頂，其寬度至拱腳外2m，并在涌水側，作豎向暗溝或盲溝，將水引入隧道排水溝。溶洞位于隧道中部或一側，仍采用漿砌石封閉，滲水引入隧道隧道排水溝。5.3.4.2隧道穿過溶洞,下部為充填物,拱部以上空洞,可采用加強襯砌,拱頂以上設漿砌片石,漿砌片石以上設干砌片石封閉.如空洞過高,可視巖石破碎程度,對空穴巖壁可進行適當噴錨加固。下圖為轎頂山隧道K58+167～K58+177一段,隧道洞身穿過溶洞充填物,充填物干燥緊密,拱頂為空洞的處理實例.襯砌改為Ⅰ類圍巖,曲墻有仰拱,拱部增設鋼軌骨架。5.3.5越當溶洞較深時,不宜采用堵填封閉的方法,可采用梁、拱跨越，但梁端或拱座要置于穩(wěn)固可靠的基巖上，必要時用圬工加固。隧道在不同部位遇到溶洞的跨越措施：5.3.5.1當隧道一側遇到狹長而較深的溶洞，可加深該側的邊墻基礎通過；5.3.5.2當隧道底部遇有較大溶洞并有流水時,可在隧底以下砌筑漿砌片石支墻,支承隧道結構,并在支墻內套設涵管引排洞水。5.3.5.3當隧道邊墻部位遇到較大，較深的溶洞，不宜加深邊墻基礎時，可在邊墻部位或隧底以下筑拱跨過。5.3.5.4當隧道中部及底部預有深狹的溶洞時，可加強兩邊墻的基礎。并根據情況設置橋臺架梁通過。5.3.5.5溶洞上大下小。并有部分充填物時?？蓪⑺淼理敳康某涮钗锴宄?。然后在隧道底部標高以下設置鋼筋混凝土橫梁及縱梁。橫梁兩端嵌入巖層。5.3.5.6隧道穿過大溶洞，情況較為復雜時。可根據情況，以邊墻梁及行車梁通過。當隧道道邊墻懸空時，設鋼筋砼或鋼軌托梁通過，隧道底部以鋼筋砼梁通過，易于施工，質量可靠。6巖溶監(jiān)控量測及信息化施工技術6.1概述隧道施工過程中使用各總類型的儀表和工具，對圍巖和支護、襯砌的力學行為以及它們之間的力學關系進行量測和觀察，并對其穩(wěn)定性進行評價，統(tǒng)稱為監(jiān)控量測。6.1.1隧道監(jiān)控量測的必要性：6.1.1.1隧道工程作為工程建筑物，受力特點與地面工程有較大的差別。6.1.1.2隧道在開挖支護成形運營的過程中，自始自終都存在受力狀態(tài)變化這一特性。6.1.2施工監(jiān)控量測的目的和任務6.1.2.1通過監(jiān)控量測了解各施工階段地層與支護結構的動態(tài)變化，判斷圍巖的穩(wěn)定性、支護、襯砌的可靠性；6.1.2.2用現場實測的結果彌補理論分析過程中存在的不足，并把監(jiān)測結果反饋設計，指導施工，為修改施工方法，調整圍巖級別、變更支護設計參數提供依據；6.1.2.3通過監(jiān)控量測對施工中可能出現的事故和險情進行預報，以便及時采取措施，防患于未然；6.1.2.4通過監(jiān)控量測，判斷初期支護穩(wěn)定性，確定二次襯砌合理的施作時間；6.1.2.5通過監(jiān)控量測了解該工程條件下所表現、反映出來的一些地下工程規(guī)律和特點，為今后類似工程或該施工方法的發(fā)展提供借簽，依據和知道作用。6.1.3監(jiān)測一反饋一調整模型（信息化施工）由于巖溶地質條件的復雜性，巖溶發(fā)育的不規(guī)則性、復雜性，巖溶圍巖的力學物性參數取直的困難，因此，一般數值分析結果并沒有太大的實際意義。以監(jiān)控量測和超前地質預報等為基礎的信息化設計與施工時解決隧道施工期復雜巖溶地質問題的唯一有效手段，也所研究巖溶圍巖力學特性的十分有效的方法。數值模擬方法與信息反分析法相結合，才具有真正應用上的實際意義，但至今為止，在國內現有文獻中還沒有利用信息化設計與施工的方法來綜合研究具有復雜巖溶發(fā)育的隧道圍巖的力學特性的報道，因此，信息化設計與施工在實際工程實踐中應用效果是不理想的，特別是研究復雜巖溶圍巖的穩(wěn)定性問題。巖溶區(qū)隧道掘進要實現快速、經濟、合理，必須設計與施工的高度統(tǒng)一、協調，必須重視地質、圍巖變形等信息的采集，要充分利用收集到的信息進行分析和反分析、數值模擬與反分析法的充分結合。通過對現場巖體位移與應力的監(jiān)測反饋信息，直接利用現場監(jiān)測信息進行數值反演分析，得到巖體的初始地應力與初始物理力學參數，為下以階段的數值的數值預測分析提供可靠的前提條件，或為設計與施工提供具體定量參數。6.2監(jiān)控量測方法1洞內、外觀察現場觀察、數碼相機、羅盤儀2拱頂下沉水準儀、鋼掛尺或全站儀3凈空變化收斂計、全站儀4地表沉降水準儀、銦鋼尺或全站儀隧道淺埋段序號監(jiān)控量測項目常用量測儀器1圍巖壓力壓力盒2鋼架內力鋼筋計、應變計3噴混凝土內力混凝土應變計4二次襯砌內力混凝土應變計、鋼筋計5初期支護與二次襯砌間接觸壓力壓力盒6錨桿軸力鋼筋計7圍巖內部位移多點位移計8隧底隆起水準計、錮鋼尺或全站儀9爆破振動振動傳感器、記錄儀10孔隙水壓力水壓計12水量三角堰、流量計13縱向位移多點位移計、全站儀6.2.1必測項目之一——洞口、外觀察6.2.1.1施工過程中應進行洞口、外觀察。洞內觀察可分開挖工作面觀察和已施工地段觀察兩部分。6.2.1.2開挖工作面觀察應在每次開挖后進行，及時繪制開挖工作面地質素描圖、數碼成像，填寫開挖工作面地質狀況記錄表，并與勘察資料進行對比。已施工地段觀察，應記錄噴射混凝土、錨桿、鋼架變形和二次初砌等的工作狀態(tài)。6.2.1.3洞外觀察重點應在洞口段和洞身淺埋段，記錄在表開裂、地表變形、邊坡及仰坡穩(wěn)定狀態(tài)，地表水滲漏情況等，同時還應對地面建（構）筑物進行觀察。6.2.2必測項目之二——周邊收斂量測隧道圍巖周邊各點趨向隧道中心的變形稱為收斂。所謂周邊收斂量測主要是隧道內壁面兩點連線方向的距離的變形量的量測。收斂值為兩次量測的距離之差。6.2.2.1量測目的：收斂量測是隧道施工監(jiān)控量測的重要項目。周邊位移是隧道圍巖應力狀態(tài)變化量直觀的反映，通過周邊位移量測可以達到以下目的。1）、判斷隧道空間的穩(wěn)定性；2）、根據變位速度判斷圍巖穩(wěn)定程度和二次襯砌施作的合理時機；3）、指導現場的施工。6.2.2.2量測儀器：目前隧道施工中常用的收斂計為機械式的收斂計和數量式收斂計。例：QJ-85型坑道周邊收斂計；JSS30A型數顯收斂計；SWJ-IV型隧道收斂計。6.2.2.3測試原理測試中讀得初始數值Xo；間隔時間t后，用同樣的方法可讀得t時刻的值Xt，則t時刻的周邊收斂值Ut即為的兩次讀數差。即Ut=Lo-Lt+Xt1-Xto式中：Lo—初讀數時所用尺孔刻度值；Lt—時刻時所用尺孔刻度值；Xt1—時刻時經溫度修正后的讀數值，Xt1=Xt+εtXto—初讀數時經溫度修正后的讀數值，Xto=Xo+εtXt—時刻量測時讀數值；Xo—初始時刻讀數值；εt——溫度修正值；εt=α（To-T）Lα—鋼尺線膨脹系列；To—簽定鋼尺的標準溫度，To=20℃T—每次量測時的平均氣溫；L—鋼尺長度。6.2.3必測項目之三——拱頂下沉量測埋深較淺、固結程度底的地層，水平成層的場合，這項量測比收斂量測更為重要。6.2.3.1量測目的：量測數據是確認圍巖的穩(wěn)定性，判斷支護效果，指導施工工序，預防拱頂崩塌，保證施工質量和安全的最基本的資料。6.2.3.2量測儀器：精密水準儀6.2.3.3量測原理：第一次讀數后視點讀數為A1，前視讀數為B1；第二次后視點讀數為A2，前視讀數為B2。拱頂變位計算方法如下：1）、差值計算法：鋼尺和標尺均正位（即讀數上小下大）。后視讀數差A=A2-A1前視讀數差B=B2-B1拱頂變位值C=B-AC＞0拱頂上移；C＜0拱頂下沉。2）、水準計算法：通過計算前后兩次拱頂測點的高程差來求拱頂的變位值。鋼尺讀數上小下大，標尺讀數下小上大，標尺基準點標高假定為KO。第一次拱頂標高Kd1=KO+A1+B1第二次拱頂標高Kd2=KO+A2+B2拱頂變位值C=Kd2-Kd1=A2-A1+B2-B1C＞0拱頂上移；C＜0拱頂下沉6.2.4選測項目之一——圍巖內部位移量測6.2.4.1隧道圍巖內部位移量測的主要目的是：1）、了解隧道圍巖的徑向位移分布和松弛范圍。2）、判斷開挖后圍巖的松動區(qū)、強度下降區(qū)以及彈性區(qū)的范圍。3）、根據實測結果優(yōu)化錨桿參數，指導施工。5.2.4.2量測儀器：多點位移計5.2.4.3測量原理6.2.5選測項目之二——錨桿軸力量測6.2.5.1量測目的1）了解錨桿實際工作狀態(tài)及軸向力的大小。2）結合位移量測，判斷圍巖發(fā)展趨勢，分析圍巖內強度下降區(qū)的界限。3）修正錨桿設計參數，評價錨桿支護效果6.2.5.2量測方法和儀器錨桿的軸向力測定按其量測原理可分為電測式和機械式兩類。其中電源式又可分為電阻應變式和鋼弦式。電阻應變式和機械式是通過量測錨桿不同深度處的應變（或變形），然后按有關計算方法轉求應力。鋼弦式是通過測定不同深度處傳感器受力后的鋼弦振動頻率變化，轉求應力，其工作原理見本章的弦測法原理。6.2.6選測項目之三——圍巖壓力及兩層支護間壓力量測隧道開挖后，圍巖要向凈空方向變形，而支護結構要阻止這種變形，這樣就會產生圍巖作用與支護結構上的圍巖壓力。圍巖壓力量測，通常情況下是指圍巖與支護或噴層與二次襯砌混凝土間的接觸壓力的測試。6.2.6.1目的：了解圍巖壓力的量值分布狀態(tài)；判斷圍巖和支護的穩(wěn)定性，分析二次襯砌的穩(wěn)定性和安全度。6.2.6.2量測儀器與原理接觸壓力量測儀器根據測試原理和測力計結構不同分為液壓式測力計和電源式測力計。弦測法原理：在傳感器中有一根張緊的鋼弦，當傳感器受外力作用時，弦的內應力發(fā)生變化，隨著弦的內應力改變，自振頻率也相當地發(fā)生變化，弦的張力越大，自振頻率越高，反之，自振頻率越底。6.2.7選測項目之四——鋼支撐應力量測一般在Ⅳ、Ⅴ級圍巖中常采用型鋼支撐；Ⅳ級圍巖中常采用格柵支撐。通過對鋼支撐的應力量測，可知鋼支撐的實際工作狀態(tài)，從鋼支撐的性能曲線上可以確定在此壓力作用下鋼支撐所具有的安全系數，視具體情況確定是否需要采用加固措施。6.2.7.1量測目的：1）了解鋼支撐應力的大小，為鋼支撐選型與設計提供依據。2）根據鋼支撐的受力狀態(tài)，判斷隧道空間和支護結構的穩(wěn)定性。3）了解鋼支撐的實際工作狀態(tài)，保證隧道施工安全。6.2.7.2量測元件：目前使用較普通的型鋼支撐應力量測多采用鋼弦式表面應變計，格柵支撐應力量測多采用鋼弦式鋼筋應力計。6.2.8選測項目之四——混凝土應力量測混凝土應力量測包括噴射混凝土和二次襯砌摸筑混凝土應力量測。其目的是了解混凝土層的變形特性以及混凝土的應力的大小，判斷噴射混凝土層的穩(wěn)定狀況；判斷支護結構長期使用的可靠性以及安全程度；檢驗二次襯砌設計的合理性，積累資料。6.3監(jiān)控量測數據分析及信息反饋6.3.1監(jiān)控量測控制基準6.3.1.1位移控制基準應根據測點距開挖面的距離，由初期支護極限相對位移按下表要求確定：位移控制基準類別距開挖面1B（U.B）距開挖面2B（U2B）距開挖面較遠允許值65％Uo90Uo100％Uo注：B為隧道開挖寬度，Uo為極限相對位移值。6.3.1.2根據位移控制基準，可按表4.5.4分為三個管理等級。6.3.1.3地表沉降控制基準應根據地層穩(wěn)定性、周圍建（構）筑物的安全要求分別確定，取最小值。位移管理等級管理等級距開挖面1B距開挖面2BⅢU<U1B/3U<U2B/3ⅡU1B/3≤U≤2U1B/3U2B/3≤U≤2U2B/3ⅠU>2U1B/3U>2U2B/3注：U為實測位移值鋼架內力、噴混凝土內力、二襯內力、圍巖壓力（換算成內力）、初支與二襯接觸壓力、錨桿軸力控制基準應滿足《鐵路隧道設計規(guī)范》（TB10003-2005）的相關規(guī)定《鐵路隧道設計規(guī)范》：6.3.2采用分部開挖法施工的隧道應每分部分分別建立位移控制基準，同時應考慮各部分的相互影響。6.3.3圍巖與支護結構的穩(wěn)定性應根據控制基準，結合時態(tài)曲線形態(tài)判別。6.3.4一般情況下，二次襯砌的施做應該在滿足下列要求時進行：6.3.4.1隧道水平凈空變化速度及拱頂或底板垂直位移速度明顯下降；6.3.4.2隧道位移相對值已達到總相對位移量的90％以上；6.3.5監(jiān)控量測數據分析處理《鐵路隧道設計規(guī)范》：6.6監(jiān)控量測數據分析處理6.6.1.監(jiān)控量測數據的分析處理應包括數據校核、數據整理及數據分析；6.6.2.每次觀測后應立即對觀測數據進行校核，如有異常應及時補測；6.6.3.每次觀測后應及時對觀測數據進行整理，包括觀測數據計算、填表制圖、誤差處理等。6.6.4監(jiān)控量測數據的分析應包括以下主要內容：6.6.4.1根據量測值繪制時態(tài)曲線；6.6.4.2選擇回歸曲線，預測最終值，并與控制基準進行比較；6.6.4.3對支護及圍巖狀態(tài)、工法、工序進行評價；6.6.4.4及時反饋評價結論，并提出相對工程對策建議；6.6.5監(jiān)控量測數據可采用指數模型、對數模型、雙曲線模型、分段函數經驗公式等進行分析，并預測最終值6.6.6監(jiān)控量測信息反饋及工程對策《鐵路隧道設計規(guī)范》：隧道設計監(jiān)控量測實施細則隧道施工監(jiān)控量測環(huán)境及工程安全性評價隧道設計監(jiān)控量測實施細則隧道施工監(jiān)控量測環(huán)境及工程安全性評價環(huán)境及安全是否滿足要求調整設計參數，提出變更設計建議報監(jiān)理、業(yè)主、設計單位變更設計叛變基準判斷基準判斷基準判斷基準判斷基準判斷基準《鐵路隧道設計規(guī)范》：工程安全性評價分級及相應應對措施管理等級應對措施Ⅲ正常施工Ⅱ綜合評價設計施工措施，加強監(jiān)控量測，必要時采取相應工程對策Ⅰ暫停施工，采取相應工程對策位移（應力）是否超過Ⅲ級管監(jiān)控量測結果位移（應力）是否超過Ⅲ級管監(jiān)控量測結果監(jiān)控量測結果 否監(jiān)控量測結果位移（應力）是否超過Ⅲ級管 是位移（應力）是否超過Ⅲ級管位移（應力）是否超過Ⅲ級管監(jiān)控量測結果監(jiān)控量測結果 位移（應力）是否超過Ⅲ級管監(jiān)控量測結果監(jiān)控量測結果監(jiān)控量測結果監(jiān)控量測結果6.6.7工程對策主要包括下列內容：6.6.7.1一般措施1）穩(wěn)定開挖工作面措施；2）調整開挖方法；3）調整初期支護強度和剛度并及時支護；4）降低爆破振動影響；5）圍巖與支護結構間回填注漿。6.6.7.2輔助施工措施1）地層預處理，包括注漿加固、降水、凍結等方法；2）超前支護，包括超前錨桿（管）、管棚、超出前插板、水平高壓旋噴法、預切槽法等。6.7巖溶隧道監(jiān)控量測及反饋施工特點6.7.1圍巖的變形特征巖體：（rockmass）是指在地質歷史過程中形成的，由巖單元（或稱巖塊）和結構面網絡組成的，具有一定的結構并賦存于一定的天然應力狀態(tài)和地下水等地質環(huán)境中的地質體。巖體=巖石+結構面+環(huán)境巖體結構類型劃分表（引自《巖土工程勘察規(guī)范》GB50021-94.1995）巖體結構類型巖體地質類型主要結構體形狀結構面發(fā)育情況巖土工程特征可能發(fā)生的巖土問題整體狀結構均質、巨塊狀巖漿巖，變質巖、民有厚層沉積巖、正變質巖巨塊狀以原生生構造節(jié)理為主，多呈閉合型，裂隙結構面間距大于1.5m，一般不超過1-2組，無危險結構面組成的落石掉塊整體性強度高，巖體穩(wěn)定性，可視為均質彈性中向性體不穩(wěn)定結構體的局部滑動或坍塌，深埋洞室的巖爆。塊狀結構厚層狀沉積巖、正變質巖、塊狀巖漿巖、變質巖塊狀柱狀只具有少量貫穿性較好的節(jié)理裂隙，裂隙結構面間距0.7-1.5m。一般為2-3組。有少量分離體整體強度較高，結構面互相牽制，巖體基本穩(wěn)定。接近彈性各向同性體層狀結構多韻律的薄層及中厚巖層狀沉積巖層狀板狀透視鏡有層理、片里、節(jié)理常有層間錯動接近均一的各向異性體，其變形及強度的特征受層面及巖層組合控制，可視為彈塑性體，穩(wěn)定性差。不穩(wěn)定結構體可能產生滑塌，特別是巖層的彎張破壞及軟弱巖層的塑性變形碎裂狀結構構造影響嚴重的破碎巖層碎塊狀斷層、斷層破碎帶、片理、層理及層間結構面較發(fā)育，裂隙結構層間距：0.25-0.5m，一般在3組以上，由許多分離體形成完整性破壞，整體強度很低，并受斷裂等軟弱結構面控制，多呈彈塑性介質，穩(wěn)定性差。易引起規(guī)模較大的巖體失穩(wěn)，地下水加劇巖體失穩(wěn)散體狀結構構造影響劇烈的斷層破碎帶、強風化帶、全風化帶碎屑狀顆粒狀斷層破碎帶交叉，構造及風化裂隙集，結構面積組合錯綜復雜，并多充填粘性土，形成許多大小不一的分巖塊。完整性遭到極大的破壞，穩(wěn)定性差，巖體屬性接近松散介質。易引起規(guī)模較大的巖體失穩(wěn)，地下水加劇巖體失穩(wěn)6.7.1整體狀和塊狀巖體圍巖這類巖體本身具有很高的力學強度和抗變形能力，其主要結構面是節(jié)理，很少有斷層，含有少量的裂隙水。在力學同性上可視為均質。各向同性、連續(xù)的線彈性介質，應力應變呈近似直線關系。這類圍巖具有很好的自穩(wěn)能力，其變形破壞形式主要有巖煽、脆性開型及塊體滑移等。6.7.2層狀巖體圍巖這類巖體常呈軟硬巖層相間的互層形式出現。巖體中的結構面以層理面為主，并有層間錯動及泥化夾層等軟弱結構面發(fā)育。層狀巖體圍巖的變形破壞主要受巖層產狀及巖層組合等因素控制，其破壞形式主要有：沿層面張裂、折斷塌落、彎曲內鼓等。不同產狀圍巖的變形破壞形式如圖所示，在水平層狀圍巖中，洞頂巖層可視為兩端固定的板梁，在頂板壓力下，將產生的下沉彎曲、開裂。當巖層面較薄時，如不及時支撐，任其發(fā)展，則將逐層折斷塌落，最終形成圖（a）所示的三角形塌落體。在傾斜層狀圍巖中，常表現為沿傾斜放向一側巖層彎曲塌落，另一例邊墻巖塊滑移等破壞形式、形成不對稱的塌落拱。這時將出現偏壓現象圖（b）。在直立層狀圍巖中，當天然應力比值系數1/3時，洞頂由于受拉應力作用，使之發(fā)生沿層面縱向拉裂，在自重作用下巖柱易被拉斷塌落。側培則因壓力平行于層面，常發(fā)生縱向彎折內鼓，進而危及洞頂安全圖（c）。但當洞軸線與巖層走向有一交角時，圍巖穩(wěn)定性會大大改善。經驗表明，當這一角交大于20度時，洞室邊培不易失穩(wěn)。這類巖體的變形破壞?？捎脧椥粤簭椥园寤虿牧狭W中的壓桿平衡理論來分析。6.7.2.1碎裂狀巖體圍巖碎裂巖體是指斷層、裕曲、巖脈穿插擠壓和風化破碎加次生夾泥的巖體。這類圍巖的變形破壞形式常變現為塌方和滑動（圖）。破壞規(guī)模和特征主要取決于巖體的破碎程度和含泥多少。在夾泥少、以巖塊剛性接觸為主的碎裂圍巖中，由于變形時巖塊相互鑲合擠壓，錯動時產生較大阻力，因而不易大規(guī)模塌方。相反，當圍巖中含泥量很高時，由于巖塊間不散剛性接觸則易產生大規(guī)模塌方或塑性擠入，如不及時支護，將愈演愈烈。這類圍巖的變形破壞?？捎盟缮⒔橘|極限平衡理論來分析。6.7.2.2散體狀巖體圍巖散體狀巖體是指強烈構造破碎、強烈風化的巖體或新近堆積的土