市政工程隧道監(jiān)控量測與數(shù)據(jù)分析1、量測目的（1）掌握圍巖力學(xué)形態(tài)的變化規(guī)律；（2）掌握支護(hù)結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)；（3）為理論解析、數(shù)據(jù)分析提供計算數(shù)據(jù)與對比指標(biāo)；（4）為隧道工程設(shè)計與施工積累資料。一、現(xiàn)場量測2、監(jiān)測項目與內(nèi)容（1）地質(zhì)和支護(hù)狀態(tài)現(xiàn)場觀察：開挖面附近的圍巖穩(wěn)定性，圍巖構(gòu)造情況，支護(hù)變形與穩(wěn)定情況，準(zhǔn)確掌握圍巖情況。（2）巖體（巖石）力學(xué)參數(shù)測試：抗壓強(qiáng)度、變形模量、粘聚力、內(nèi)摩擦角、泊松比等。（3）應(yīng)力應(yīng)變測試：巖體原巖應(yīng)力、圍巖應(yīng)力、應(yīng)變、支護(hù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)力、應(yīng)變。（4）壓力測試：支護(hù)體上的圍巖壓力、滲水壓力。（5）位移測試：圍巖位移、支護(hù)結(jié)構(gòu)位移。（6）溫度測試：巖體溫度，洞內(nèi)、洞外溫度。（7）物理探測：彈性波測試（縱波和橫波速度）、動彈性模量和動泊松比。二、量測方法（一）地質(zhì)素描是對洞內(nèi)圍巖地質(zhì)和支護(hù)狀況的觀察及描述，地質(zhì)素描是隧道設(shè)計和施工過程中不可缺少的一項重要地質(zhì)詳勘工作，是圍巖工程地質(zhì)特性和支護(hù)措施的合理性的最直觀、最簡單、最經(jīng)濟(jì)的描述和評價。描述的內(nèi)容見（P-118），共11項內(nèi)容。（二）拱頂下沉和地表沉降（1）使用精度較高的水準(zhǔn)儀，利用已知高程的臨時或永久水準(zhǔn)點（通常借用隧道高程控制點），就可觀測隧道拱頂?shù)南鲁亮浚淼郎戏降乇砀鼽c的下沉量，以及隨時間的變化情況。（2）用收斂計測拱頂相對于隧道底的相對位移。（三）坑道周邊相對位移1、量測概述隧道開挖后，圍巖向坑道方向的位移最能反映圍巖和支護(hù)的穩(wěn)定性。為量測方便起見，除了拱頂、地表下沉及底鼓量測絕對位移外，坑道周邊其它各點一般均用收斂計量測其中兩點之間的相對位移值。2、收斂計（1）量測原理：在相同的收緊程度或張拉應(yīng)力下，隔一定時間的兩次讀數(shù)的差值，即為坑道周邊兩點的相對位移值。（2）組成：一般由帶孔鋼尺、測微百分表、張力調(diào)節(jié)器、測點連接器組成。帶孔鋼尺——粗讀位移值測微百分表——細(xì)讀位移值張力調(diào)節(jié)器——保證相同收緊程度的裝置數(shù)顯收斂計（3）測試方法及注意事項

1）開挖后盡快埋設(shè)測點，并測取初讀數(shù)，要求12h內(nèi)完成；

2）測點應(yīng)盡可能靠近開挖面，要求在2m以內(nèi)；

3）讀數(shù)應(yīng)在重錘穩(wěn)定或張力調(diào)節(jié)器指針穩(wěn)定，指示規(guī)定的張力值時讀取。

4）當(dāng)相對位移值較大時，要注意消除換孔誤差；5）測試頻頻率應(yīng)視視圍巖條條件、工工程結(jié)構(gòu)構(gòu)條件及及施工情情況而定定，一般般應(yīng)按表表6-1的要求而而定；6）整個量量測過程程中，應(yīng)應(yīng)作好詳詳細(xì)記錄錄，并隨隨時檢查查有沒有有錯誤。。記錄內(nèi)內(nèi)容應(yīng)包包括斷面面位置、、測點編編號、初初始讀數(shù)數(shù)、各次次測試讀讀數(shù)、當(dāng)當(dāng)時溫度度以及開開挖面距距量測斷斷面的距距離等（（列表））。（4）坑道周周邊相對對位移計計算式中——初始觀測測值；——第i次觀測值值；——第i次量測時時，該兩兩測點之之間相對對位移（四）圍圍巖內(nèi)部部位移1、量測原原理圍巖內(nèi)部部各點的的位移同同坑道周周邊位移移一樣，，是圍巖巖動態(tài)的的表現(xiàn)，，它不僅僅反映了了圍巖內(nèi)內(nèi)部的松松弛程度度，而且且更能反反映圍巖巖松弛范范圍的大大小，也也是判斷斷圍巖穩(wěn)穩(wěn)定性的的一個重重要參考考指標(biāo)。。在實際際量測工工作中，，先是向向圍巖鉆鉆孔，然然后用位位移計測測量鉆孔孔內(nèi)各點點相對于于孔口一一點的相相對位移移。2、位移計計（1）類型：：位移計計有兩種種類型，，一類是是機(jī)械式式，另一一類是電電測式。。其構(gòu)造造由定位位裝置、、位移傳傳遞裝置置、孔口口固定裝裝置、百百分表或或讀數(shù)儀儀等部分分組成。。定位裝置置位移傳遞遞裝置孔口固定定裝置百分表（2）定位裝裝置是將將位移傳傳遞裝置置固定于于鉆孔中中的某一一點，則則定位裝裝置的位位移就代代表該點點的位移移。定位位裝置多多采用機(jī)機(jī)械式錨錨頭，其其形式有有楔縫式式、支撐撐式壓縮縮木式等等。（3）位移傳傳遞裝置置是將錨錨固點的的位移以以某種方方式傳遞遞至孔口口外，以以便測取取讀數(shù)。。（4）孔口固固定裝置置：一般般測試的的是孔內(nèi)內(nèi)各點相相對于孔孔口一點點的相對對位移，，所以需需要在孔孔口設(shè)固固定點或或基準(zhǔn)面面。2、位移計計數(shù)字顯示配接1支傳感器位移計位移計是是由差動動變壓器器式位移移傳感器器和數(shù)顯顯儀組成成，數(shù)顯顯儀內(nèi)部部由振蕩蕩電路、、整流電電路、放放大電路路組成，，既可為為傳感器器初級線線圈提供供穩(wěn)幅正正弦波激激勵，又又可將傳傳感器次次級線圈圈輸出交交流電壓壓信號進(jìn)進(jìn)行整流流放大，，把信號號輸送到到數(shù)字表表頭顯示示,可以顯示示當(dāng)前值值,也可以根根據(jù)要求求設(shè)定上上下限報報警功能能.設(shè)定顯示示最大值值,最小值.多支傳感感器可以以通過琴琴鍵開關(guān)關(guān)進(jìn)行通通道轉(zhuǎn)換換，滿量量程由用用戶設(shè)定定，可以以顯示位位移值，，也可以以顯示電電壓值或或體積值值，一臺臺變送器器最多可可以配接接20支位移傳傳感器，，相互之之間不干干擾，具具有傳輸輸距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)（最長長可以達(dá)達(dá)到500m）等優(yōu)點點。產(chǎn)品名稱稱：振弦弦式多點點位移計計產(chǎn)品型號號：BGK-A3/A6；GK-A3/A6(進(jìn)口)應(yīng)用范圍圍：公路路橋梁及及民用建建筑、水水利水電電工程BGK-A3/A6型單點、、多點位位移計可可直接安安裝在鉆鉆孔里，，灌漿錨錨固施工工便捷。。在孔徑徑76mm的孔中，，最多可可在不同同深度安安裝6個錨頭，，以監(jiān)測測不同深深度多個個滑動面面和區(qū)域域的變形形或沉降降位移。。配配套BGK-4450型振弦式式位移傳傳感器可可實現(xiàn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)程遙測測?；鶅?nèi)的溫溫度傳感感器可同同時監(jiān)測測該處的的環(huán)境溫溫度。振弦式位位移計具具有很高高的精度度和靈敏敏度、卓卓越的防防水性能能和長期期穩(wěn)定性性，適合合在惡劣劣的環(huán)境境下長期期監(jiān)測建建筑物、、地基、、邊坡的的分層位位移變化化。BGK-A3-B在傳感器器端裝有有一個沉沉降盤，，適用于于公路路路基、鐵鐵路路基基、填土土或其它它類似結(jié)結(jié)構(gòu)的土土體沉降降監(jiān)測。。1、量測原原理聲波測試試是地球球物理探探測方法法的一種種。它是是在巖體體的一端端激發(fā)彈彈性波，，而在另另一端接接收通過過巖體傳傳遞過來來的波，，彈性波波通過巖巖體傳遞遞后，其其波速、、波幅波波頻均發(fā)發(fā)生改變變。對于于同一種種激發(fā)彈彈性波，，穿過不不同的巖巖層后，，發(fā)生的的改變各各不相同同，這主主要是由由于巖體體的物理理力學(xué)性性質(zhì)不同同引起的的。因此此，彈性性波在巖巖體中的的傳播特特征就反反映了巖巖體的物物理力學(xué)學(xué)性質(zhì)，，如動彈彈性模量量、巖體體強(qiáng)度、、完整性性或破碎碎程度、、密實度度等。因因此，可可以進(jìn)一一步判別別圍巖的的工程性性質(zhì)、巖巖體的結(jié)結(jié)構(gòu)特征征，并對對圍巖進(jìn)進(jìn)行工程程分類。。（五）圍圍巖的彈彈性波速速度彈性波測測試原理理圖1.發(fā)射換能能器2.接收換能能器3.放大器4.聲波發(fā)射射儀5.計時裝置置在工程測測試中，，普遍應(yīng)應(yīng)用聲波波在巖體體中傳播播的縱波波速度來來作為評評價巖體體物理力力學(xué)性質(zhì)質(zhì)的指標(biāo)標(biāo)。一般般有以下下規(guī)律：：（1）巖體風(fēng)風(fēng)化、破破碎、結(jié)結(jié)構(gòu)面發(fā)發(fā)育則波波速低、、衰減快快、頻譜譜復(fù)雜；；（2）巖體充充水或應(yīng)應(yīng)力增加加則波速速高、衰衰減小、、頻譜簡簡單；（3）巖體不不均勻和和各向異異性則其其波速與與頻譜也也相應(yīng)表表現(xiàn)出不不均一和和各向異異性。2、聲波測測試應(yīng)注注意的問問題（1）探測區(qū)區(qū)域的選選擇要有有典型性性和代表表性；（2）測點、、測線、、測孔的的布置要要有明確確的目的的性，要要根據(jù)實實際工程程地質(zhì)情情況、巖巖體力學(xué)學(xué)特性及及建筑形形式等進(jìn)進(jìn)行布設(shè)設(shè)；（3）聲波測測試一般般以測縱縱波速度度（Vp）為主，，但應(yīng)根根據(jù)實際際要求，，可測其其橫波速速度（Vs），記錄錄波幅，，進(jìn)行頻頻譜分析析。三、現(xiàn)場場量測計計劃（一）量量測項目目的確定定及量測測手段的的選擇量測項目目包括：：必測項項目A，選測項項目B1、必測項項目：指指施工時時必須進(jìn)進(jìn)行的常常規(guī)量測測，用來來判別圍圍巖穩(wěn)定定及襯砌砌受力狀狀態(tài)，指指導(dǎo)設(shè)計計施工的的經(jīng)常性性量測。。主要包括括：洞內(nèi)內(nèi)觀察、、隧道凈凈空變形形和拱頂頂下沉量量測，淺淺埋隧道道還應(yīng)作作地表沉沉陷量測測。2、選測項項目：指指在重點點和有特特殊意義義的隧道道或區(qū)段段進(jìn)行補(bǔ)補(bǔ)充的量量測，用用來判斷斷隧道開開挖過程程中圍巖巖的應(yīng)力力狀態(tài)、、支護(hù)襯襯砌效果果。主要包括括：圍巖巖內(nèi)部變變形、地地表沉陷陷、錨桿桿軸力和和拉拔力力、襯砌砌內(nèi)力、、圍巖壓壓力和圍圍巖物理理力學(xué)指指標(biāo)等。。這類量測測技術(shù)較較復(fù)雜，，費用較較高，所所以通常常根據(jù)實實際需要要，選取取部分項項目進(jìn)行行量測。。量測項目目及要求求見表6-2（P-132）。3、量測手手段的選選擇（1）一般應(yīng)應(yīng)選擇簡簡單、可可靠、耐耐久、成成本低的的量測手手段；（2）要求被被測的物物理量概概念明確確，量值值顯著，，量測范范圍大；；（3）測試數(shù)數(shù)據(jù)便于于分析，，易于實實現(xiàn)對設(shè)設(shè)計、施施工的反反饋；（4）在通常常情況下下，選擇擇機(jī)械式式手段與與電測式式手段相相結(jié)合使使用。（二）測測試斷面面的確定定1、單一的的測試斷斷面：把把單項或或常用的的幾項量量測內(nèi)容容組成一一個測試試斷面，，以了解解圍巖和和支護(hù)在在這個斷斷面上各各部位的的變化情情況，這這種測試試斷面稱稱為單一一的測試試斷面。。2、綜合測測試斷面面：把幾幾項量測測內(nèi)容有有機(jī)地組組合在一一個測試試斷面里里使各項項量測內(nèi)內(nèi)容、各各種量測測手段互互相校驗驗，綜合合分析測測試斷面面的變化化，這種種測試斷斷面稱為為綜合測測試斷面面。（三）測測點的布布置測點的布置，主主要是依據(jù)斷面面形狀、圍巖條條件、開挖方式式、支護(hù)類型等等因素進(jìn)行布置置。在量測中，，可根據(jù)具體情情況決定布設(shè)數(shù)數(shù)量，進(jìn)行適當(dāng)當(dāng)?shù)恼{(diào)整。1、凈空位移量測測的測線布置由于觀測斷面形形狀、圍巖條件件、開挖方式的的不同，測線位位置、數(shù)量亦有有所不同，也未未作統(tǒng)一的規(guī)定定，具體實施中中可參考表6-3和圖6-11（P-133）。2、圍巖內(nèi)部位移移測孔的布置圍巖內(nèi)部位移測測孔布置，除應(yīng)應(yīng)考慮地質(zhì)、隧隧道斷面形狀、、開挖等因素外外，一般應(yīng)與凈凈空位移測線相相應(yīng)布設(shè)，以便便使兩項測試結(jié)結(jié)果能夠相互印印證，協(xié)同分析析與應(yīng)用，一般般每100~500m設(shè)一個量測斷面面，測孔布置見見圖6-12（P-135）。3、錨桿軸力量測測的布置4、噴層（襯砌））應(yīng)力量測布置置5、地表、地中沉沉降測點布置6、圍巖壓力量測測測點布置7、聲波測孔布置置（四）量測儀器器（測點）的安安設(shè)與量測頻率率各項量測內(nèi)容儀儀器（測點）安安設(shè)，一要快，，二要近快——要求在爆破開挖挖后24h（最好12h）內(nèi)，在下一循循環(huán)爆破前，完完成全部埋設(shè)，，并測取初讀數(shù)數(shù)。在安設(shè)由多多項內(nèi)容、多種種手段組成的綜綜合測試斷面時時，可把綜合量量測斷面分為幾幾個亞斷面分開開設(shè)置，只要圍圍巖沿隧道軸線線方向變化不大大，基本不會影影響測試結(jié)果。。近——儀器（測點）埋埋設(shè)，要盡量靠靠近掌子面，要要求不超過2m，有的安設(shè)在距距開挖掌子面0.5m左右的斷面上，，觀測效果更好好，不過需要加加強(qiáng)儀器保護(hù)量測頻率是根據(jù)變化速度度（時間效應(yīng)））與距工作面距距離（空間效應(yīng)應(yīng)）確定的。表表6-4可作為量測頻率率確定的參考（（P-137）。量測期間的確定定：在變形量小的隧隧道中（開挖后后一個月內(nèi)收斂斂），因變形收收斂快，在變形形收斂至一定值值后，再以每天天測一次的頻率率測一周時間，，觀察其穩(wěn)定狀狀態(tài)。在變形量大的隧隧道中（開挖后后經(jīng)兩個月以上上，變形仍不收收斂），直至變變形量收斂至一一定數(shù)值后，再再以每天測一次次的頻率測兩周周時間，以確認(rèn)認(rèn)變形是否穩(wěn)定定。四、量測數(shù)據(jù)分分析與反饋量測數(shù)據(jù)反饋于于設(shè)計、施工是是監(jiān)控的重要一一環(huán)，但目前還還沒有形成完整整的體系。當(dāng)前前采用的量測數(shù)數(shù)據(jù)反饋設(shè)計的的方法主要是定定性的，也就是是依據(jù)經(jīng)驗和理理論上的推理來來建立一些準(zhǔn)則則。根據(jù)量測的的數(shù)據(jù)和這些準(zhǔn)準(zhǔn)則就可修正設(shè)設(shè)計支護(hù)參數(shù)和和調(diào)整施工措施施。（一）地質(zhì)預(yù)報報地質(zhì)預(yù)報就是根根據(jù)地質(zhì)素描來來預(yù)測預(yù)報開挖挖面前方圍巖的的地質(zhì)狀況，以以便考慮選擇適適當(dāng)?shù)氖┕し桨赴刚{(diào)整各項施工工措施，包括：：（1）直觀評價洞內(nèi)內(nèi)當(dāng)前已暴露圍圍巖的穩(wěn)定狀態(tài)態(tài)，檢驗和修正正初步的圍巖分分類；（2）根據(jù)修正的圍圍巖分類，檢驗驗初步設(shè)計的支支護(hù)參數(shù)是否合合理，如不恰當(dāng)當(dāng)，予以修正；；（3）直觀檢驗初期期支護(hù)的實際工工作狀態(tài)；（4）根據(jù)當(dāng)前圍巖巖的地質(zhì)特征，，推斷前方一定定范圍內(nèi)圍巖的的地質(zhì)特征，進(jìn)進(jìn)行地質(zhì)預(yù)報，，防范不良地質(zhì)質(zhì)突然出現(xiàn)；（5）根據(jù)地質(zhì)預(yù)報報，并結(jié)合對已已作初期支護(hù)實實際工作狀態(tài)的的評價，預(yù)先確確定下循環(huán)的支支護(hù)參數(shù)和施工工措施；（6）配合量測工作作進(jìn)行測試位置置選取和量測成成果的分析。（二）凈空位移移分析與反饋凈空位移是圍巖巖動態(tài)的最顯著著表現(xiàn)，所以隧隧道工程現(xiàn)場量量測主要以凈空空位移作為圍巖巖穩(wěn)定性評價及及圍巖狀態(tài)判斷斷的指標(biāo)。一般而言，坑道道開挖后，若圍圍巖位移量小，，持續(xù)時間短，，其穩(wěn)定性就好好；若位移量大大，持續(xù)時間長長，其穩(wěn)定性就就差。1、用圍巖的位移移來判斷其穩(wěn)定定狀態(tài)，關(guān)鍵是是要確定一個““判斷標(biāo)準(zhǔn)”（（或稱為收斂標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)），也就是是確定圍巖穩(wěn)定定不穩(wěn)定的界限限。判斷標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)應(yīng)包括三個方面面：位移量（絕絕對和相對）、、位移速率、位位移加速度。2、根據(jù)判斷標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)，可做如下處處理：（1）如果圍巖位移移速度不超過允允許值，并且不不出現(xiàn)蠕變趨勢勢，那么就可以以認(rèn)為圍巖是穩(wěn)穩(wěn)定的，初期支支護(hù)是成功的，，此時可考慮適適當(dāng)加大循環(huán)進(jìn)進(jìn)尺；（2）如果位移值超超過允許值不多多，并且初期支支護(hù)中的噴射混混凝土未出現(xiàn)明明顯開裂，一般般可不予補(bǔ)強(qiáng)；；（3）如果位移值超超過允許值較多多，則應(yīng)采取處處理措施，比如如在支護(hù)參數(shù)方方面，可以增強(qiáng)強(qiáng)錨桿、加鋼筋筋網(wǎng)噴混凝土、、加鋼支撐等；；施工措施方面面，可以縮短從從開挖到支護(hù)的的時間，提前打打錨桿，縮短開開挖臺階長度和和臺階數(shù)目，增增設(shè)超前支護(hù)等等。3、二次襯砌（內(nèi)內(nèi)層襯砌）的施施作時間，按新新奧法施工原則則，當(dāng)圍巖或圍圍巖加初期支護(hù)護(hù)基本穩(wěn)定后，，就可以進(jìn)行二二次襯砌。（三）圍巖內(nèi)位位移及松動區(qū)分分析與反饋如果實測圍巖的的松動區(qū)超過了了允許的最大松松動區(qū)，則表明明圍巖已出現(xiàn)松松動破壞，此時時必須加強(qiáng)支護(hù)護(hù)或調(diào)整施工措措施以控制松動動范圍，比如加加強(qiáng)錨桿（加長長、加密或加粗粗）等。（四）錨桿軸力力分析與反饋根據(jù)量測錨桿測測得的應(yīng)變，就就能算出錨桿的的軸力式中——錨桿軸力；——錨桿直徑；——錨桿的彈性模量量；——測試部位對稱的的一組應(yīng)變片量量得的兩個應(yīng)變值。錨桿軸力是檢驗驗錨桿效果與錨錨桿強(qiáng)度的依據(jù)據(jù)，根據(jù)錨桿極極限強(qiáng)度與與錨桿應(yīng)應(yīng)力的的比值，，就能作作出判斷：錨桿桿軸應(yīng)力越大，，則K值越小。一般認(rèn)認(rèn)為錨桿局部段段的K值稍小于1是允許的，因為為鋼材有一定的的延性。（五）圍巖壓力力分析與反饋由圍巖壓力分布布曲線可知道圍圍巖壓力的大小小及分布狀況。。圍巖壓力的大大小與圍巖位移移量及支護(hù)剛度度密切相關(guān)，圍圍巖壓力大，也也就是作用于初初期支護(hù)的壓力力大，這可能有有兩種情況：一一是圍巖壓力大大但變形量不大大，這表明支護(hù)護(hù)時機(jī)，尤其是是支護(hù)的封底時時間可能過早或或支護(hù)剛度太大大，可作適當(dāng)調(diào)調(diào)整，讓圍巖釋釋放較多的應(yīng)力力；另一種情況況是圍巖壓力大大且變形量也很很大，此時應(yīng)加加強(qiáng)支護(hù)，限制制圍巖變形，控控制圍巖壓力的的增長。當(dāng)測得得的圍巖壓力很很小但變形量很很大時，則應(yīng)考考慮可能會出現(xiàn)現(xiàn)圍巖失穩(wěn)。（六）噴層應(yīng)力力分析與反饋噴層應(yīng)力是指切