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1、第九章第九章 地下隧洞工程地下隧洞工程信息化施工监测信息化施工监测 9 91 1 岩石隧道工程信息化施工岩石隧道工程信息化施工新奥法施工的要素：新奥法施工的要素：光面爆破：保护围岩自承能力；光面爆破：保护围岩自承能力；光面爆破：保护围岩自承能力；光面爆破：保护围岩自承能力；锚喷支护：提高围岩自承能力；锚喷支护：提高围岩自承能力；锚喷支护：提高围岩自承能力；锚喷支护：提高围岩自承能力；监控量测：发挥围岩自承能力（图监控量测：发挥围岩自承能力（图监控量测：发挥围岩自承能力（图监控量测：发挥围岩自承能力（图4 4 4 41 1 1 1）。图图4 41 1监控量测，发挥围岩自承能力监控量测，发挥围岩自
2、承能力监测的目的：监测的目的：n确保隧道的安全施工；确保隧道的安全施工；n信息反馈，指导施工（适时支护，发挥围岩信息反馈，指导施工（适时支护，发挥围岩自承能力）；自承能力）；n信息反馈，指导设计（修改支护参数和计算信息反馈，指导设计（修改支护参数和计算参数）；参数）；n验证和研究设计新方法、施工新工艺采集数验证和研究设计新方法、施工新工艺采集数据；据；n环境保护（相互影响）。环境保护（相互影响）。9 92 2 岩石隧道监测的内容和方法岩石隧道监测的内容和方法n n监测的对象：围岩；：围岩；衬砌（初衬和二衬）；衬砌（初衬和二衬）；锚杆；锚杆；钢拱架及其它支撑钢拱架及其它支撑n n监测的部位：地表
3、；地表；围岩内；围岩内；洞壁；洞壁；衬砌内；衬砌内；衬砌内壁等。衬砌内壁等。n n监测的类型：位移；：位移；压力（应力）；压力（应力）；其它物理量（围岩松动圈和声发射）。其它物理量（围岩松动圈和声发射）。监测类型监测类型 监测项目监测项目监测仪器监测仪器 位移位移 地表沉降地表沉降地表水平位移地表水平位移拱顶沉降拱顶沉降拱脚基础沉降拱脚基础沉降围岩内位移（径向）围岩内位移（径向）围岩内位移（水平）围岩内位移（水平）洞周收敛洞周收敛 水准仪或全站仪水准仪或全站仪经纬仪或全站仪经纬仪或全站仪水准仪或全站仪水准仪或全站仪水准仪或全站仪水准仪或全站仪单点、多点位移计，三维位移计单点、多点位移计，三维位
4、移计测斜仪，三维位移计测斜仪，三维位移计收敛计，巴塞特系统收敛计，巴塞特系统 压力压力 围岩内压力围岩内压力衬砌混凝土内压力衬砌混凝土内压力衬砌钢筋应力衬砌钢筋应力围岩与衬砌接触压力围岩与衬砌接触压力锚杆轴力锚杆轴力钢拱架压力钢拱架压力地下水渗透压力地下水渗透压力 压力盒，压力枕压力盒，压力枕压力盒，压力枕压力盒，压力枕钢筋应力计，应变计钢筋应力计，应变计压力盒，压力枕压力盒，压力枕钢筋应力（应变计），应变片，环式测力计钢筋应力（应变计），应变片，环式测力计钢筋应力计，应变片，应变计，轴力计钢筋应力计，应变片，应变计，轴力计渗压计渗压计 其它其它 物理量物理量围岩松动圈围岩松动圈前方岩体性态前
5、方岩体性态爆破震动爆破震动声发射声发射 弹性波，形变电阻法弹性波，形变电阻法弹性波，超前钻，探地雷达弹性波，超前钻，探地雷达,TSP,TSP测震仪测震仪声发射检测仪声发射检测仪 一、洞内观察一、洞内观察一、洞内观察一、洞内观察隧道内地质条件的变化情况；隧道内地质条件的变化情况；隧道内地质条件的变化情况；隧道内地质条件的变化情况；节理、裂隙的发育和扩展情况；节理、裂隙的发育和扩展情况；节理、裂隙的发育和扩展情况；节理、裂隙的发育和扩展情况；渗漏水情况；渗漏水情况；渗漏水情况；渗漏水情况；隧道暴露面无松动岩石；隧道暴露面无松动岩石；隧道暴露面无松动岩石；隧道暴露面无松动岩石；锚杆有无松动、喷层有无
6、开裂；锚杆有无松动、喷层有无开裂；锚杆有无松动、喷层有无开裂；锚杆有无松动、喷层有无开裂；中墙衬砌上有无裂隙出现中墙衬砌上有无裂隙出现中墙衬砌上有无裂隙出现中墙衬砌上有无裂隙出现。二、拱顶沉降二、拱顶沉降二、拱顶沉降二、拱顶沉降仪器：水准仪监测方法：在拱顶用短锚杆设置挂钩，用铟钢丝悬挂标尺（或收敛计）；可借助于渔杆将标尺（或收敛计）挂到挂钩上。三、洞周收敛监测三、洞周收敛监测三、洞周收敛监测三、洞周收敛监测 洞周收敛是隧道周边或结构物内部净空尺寸的变化。穿孔钢卷尺式收敛计（图47a、图48a）；四、围岩内位移四、围岩内位移四、围岩内位移四、围岩内位移1 1 1 1、单点位移计（图、单点位移计（
7、图、单点位移计（图、单点位移计（图4 4 4 42 2 2 2）说明：说明：n单点位移计结构简单，制作容易，测试精单点位移计结构简单，制作容易，测试精度高；度高；n受外界因素影响小，容易保护；受外界因素影响小，容易保护；n若钻孔足够深时孔底可视为不动点，测得若钻孔足够深时孔底可视为不动点，测得的是位移绝对值；的是位移绝对值；n单点位移计通常与多点位移计配合使用。单点位移计通常与多点位移计配合使用。2 2 2 2、多点位移计、多点位移计、多点位移计、多点位移计按位移监测仪器的不同分为：按位移监测仪器的不同分为：机械式：深度测微计、千分表或百分表。机械式：深度测微计、千分表或百分表。电测式：位移传
8、感器；钢弦式电阻式；电测式：位移传感器；钢弦式电阻式；差动变压器式；差动变压器式；电阻应变式。电阻应变式。按安装方式分为：按安装方式分为：a.a.并联式多点位移计：并联式多点位移计：注浆式锚固头；注浆式锚固头；机械式锚固头。机械式锚固头。b.b.串联式多点位移计：孔口固定；孔底固定。串联式多点位移计：孔口固定；孔底固定。c.c.滑动式位移计（地表埋设）滑动式位移计（地表埋设）埋设方式：当隧道埋较浅时可地表埋设，测得全位移埋设方式：当隧道埋较浅时可地表埋设，测得全位移 洞内埋设，可向多洞内埋设，可向多个方向埋设。个方向埋设。五、锚杆拉力监测五、锚杆拉力监测五、锚杆拉力监测五、锚杆拉力监测1 1
9、1 1、仪器和原理：、仪器和原理：、仪器和原理：、仪器和原理：a.a.a.a.锚杆拉力计、频率仪或电阻应变仪，直接测得锚锚杆拉力计、频率仪或电阻应变仪，直接测得锚锚杆拉力计、频率仪或电阻应变仪，直接测得锚锚杆拉力计、频率仪或电阻应变仪，直接测得锚杆拉力；杆拉力；杆拉力；杆拉力；b.b.b.b.钢筋应力计、频率仪或电阻应变仪；钢筋应力计、频率仪或电阻应变仪；钢筋应力计、频率仪或电阻应变仪；钢筋应力计、频率仪或电阻应变仪；c.c.c.c.钢筋应变计、频率仪或电阻应变仪；钢筋应变计、频率仪或电阻应变仪；钢筋应变计、频率仪或电阻应变仪；钢筋应变计、频率仪或电阻应变仪；d.d.d.d.应变片、电阻应变仪
10、。应变片、电阻应变仪。应变片、电阻应变仪。应变片、电阻应变仪。2 2 2 2、埋设、埋设、埋设、埋设 a.a.a.a.锚杆拉力计安装在承压板与锚头之间，如图锚杆拉力计安装在承压板与锚头之间，如图锚杆拉力计安装在承压板与锚头之间，如图锚杆拉力计安装在承压板与锚头之间，如图3-153-153-153-15；b.b.b.b.钢筋应力计：割断钢筋，与钢筋串联焊接；钢筋应力计：割断钢筋，与钢筋串联焊接；钢筋应力计：割断钢筋，与钢筋串联焊接；钢筋应力计：割断钢筋，与钢筋串联焊接；c.c.c.c.钢筋应变计：焊在钢筋或钢管上（与锚杆并联连钢筋应变计：焊在钢筋或钢管上（与锚杆并联连钢筋应变计：焊在钢筋或钢管上
11、（与锚杆并联连钢筋应变计：焊在钢筋或钢管上（与锚杆并联连接）；接）；接）；接）；d.d.d.d.应变片：对锚杆表面作特殊加工后粘贴，并防潮、应变片：对锚杆表面作特殊加工后粘贴，并防潮、应变片：对锚杆表面作特殊加工后粘贴，并防潮、应变片：对锚杆表面作特殊加工后粘贴，并防潮、密封。密封。密封。密封。说明：钢筋应力计只能用于由钢筋组成的锚杆。说明：钢筋应力计只能用于由钢筋组成的锚杆。说明：钢筋应力计只能用于由钢筋组成的锚杆。说明：钢筋应力计只能用于由钢筋组成的锚杆。六、衬砌内力六、衬砌内力六、衬砌内力六、衬砌内力1、仪器：a.钢筋应力计和频率仪或电阻应变仪；b.钢筋应变计和频率仪或电阻应变仪。注：钢
12、筋应力计的量程根据钢筋的直径和等级。2、埋设：a.钢筋应力计：割断主筋，与结构主筋串联焊接；b.钢筋应变计：并在结构主筋附近（与主筋并联）。注：钢筋计在混凝土结构内相对的钢筋层上对称布置。七、压力监测七、压力监测七、压力监测七、压力监测 监测仪器：压力盒和频率计，或液压枕；用途：围岩内部的压力；压力盒或液压枕；支衬结构内部的压力；围岩与初衬间的接触压力；初衬与二衬间的接触压力；1、液压枕 组成：枕壳、注油三通、紫铜管和压力表(图411)，为了安设时排净系统内空 特点：稳定可靠、结构简单、防潮防震；读数方便、成本低、不要电源。2、压力盒9 93 3 岩石隧道监测方案设计岩石隧道监测方案设计监测方
13、案制定步骤：监测方案制定步骤：监测方案制定步骤：监测方案制定步骤：(1)(1)收集和阅读有关资料收集和阅读有关资料 a.a.综合地形图综合地形图 b.b.工程地质勘察报告工程地质勘察报告 c.c.隧道工程的设计图纸隧道工程的设计图纸 d.d.隧道工程施工组织设计隧道工程施工组织设计 e.e.地表建（构）筑物基础和结构的设计图纸；地表建（构）筑物基础和结构的设计图纸；(2)(2)现场踏勘现场踏勘 (3)(3)拟定监测方案初稿，提交协调会议讨论，形成会议拟定监测方案初稿，提交协调会议讨论，形成会议纪要纪要 (4)(4)根据会议纪对监测方案初稿进行修改，形成正式监根据会议纪对监测方案初稿进行修改，形
14、成正式监测方案。测方案。岩石隧道工程监测方案设计的内容：岩石隧道工程监测方案设计的内容：岩石隧道工程监测方案设计的内容：岩石隧道工程监测方案设计的内容：(1)(1)监测内容监测内容测什么测什么?(2)(2)监测方法和仪器监测方法和仪器怎么测怎么测?(3)(3)施测部位和测点布置施测部位和测点布置测哪里测哪里?(4)(4)监测期限和频度监测期限和频度何时测何时测?(5)(5)预警值及报警制度等实施计划预警值及报警制度等实施计划怎么办怎么办?一、一、一、一、监测内容的确定监测内容的确定监测内容的确定监测内容的确定监测内容确定的原则：监测内容确定的原则：工程的规模、重要性程度；工程的规模、重要性程度
15、；隧道的形状、尺寸、工程结构和支护特点；隧道的形状、尺寸、工程结构和支护特点；工程地形、地质条件；工程地形、地质条件；施工工序和方法；施工工序和方法；能及时安设，但少干扰施工；能及时安设，但少干扰施工；方法简单、结果可靠、成本低；方法简单、结果可靠、成本低；被测物理量要概念明确，量值显著。被测物理量要概念明确，量值显著。能尽量靠近工作面安设；能尽量靠近工作面安设；确定监测内容时可参考的规范：确定监测内容时可参考的规范：公路隧道施工技术规范（公路隧道施工技术规范（TJT042-94TJT042-94）（表）（表4 42 2）日本新奥法设计技术指南日本新奥法设计技术指南(草案草案)（表表4 43
16、3）；）；地表沉降监测的重要性可参见地表沉降监测的重要性可参见表表4 44 4 表表8 83 3 围岩条件而定的各测项目的重要性围岩条件而定的各测项目的重要性项项目目围围岩岩条件条件A A类监测类监测B B类监测类监测 洞内洞内观观察察洞周洞周收收敛敛拱拱顶顶下沉下沉地表地表下沉下沉围围岩内岩内位移位移锚锚杆杆轴轴力力衬衬砌砌应应力力锚锚杆拉杆拉拔拔试验试验围围岩岩试试件件洞内洞内弹弹性性波波硬岩地硬岩地层层(断断层层等破碎等破碎带带除外除外)*软软岩地岩地层层(塑性地塑性地压压不太大不太大)*软软岩地岩地层层(塑性地塑性地压压很大很大)土砂地土砂地层层 *必须进行的项目；应该进行的项目；必要
17、时进行的项目；*这类项目的监测结果对判断设计是否保守是很有用的。表表8 84 4 地表沉降监测的重要性地表沉降监测的重要性埋深埋深重要性重要性监测监测与否与否3Dh3Dh小小不必量不必量2Dh3D2Dh3D一般一般最好量一下最好量一下Dh2DDh2D重要重要必必须进须进行行hDhD非常重要非常重要必必须须列列为为主要主要监测项监测项目目注：D为隧道直径，h为埋深说明：说明：监测项目能全面反映围岩和支护的变化动态；监测项目能全面反映围岩和支护的变化动态；能反映各种不同地质单元和隧道结构复杂部位的变化动态；能反映各种不同地质单元和隧道结构复杂部位的变化动态；地质条件变化大的工程，宜进行地质超前预报
18、；地质条件变化大的工程，宜进行地质超前预报；高地应力的脆性岩体，可以进行声发射监测；高地应力的脆性岩体，可以进行声发射监测；二、二、二、二、监测手段和仪表的确定监测手段和仪表的确定监测手段和仪表的确定监测手段和仪表的确定 在隧道监测项目中，可以选择的仪器和方法的余在隧道监测项目中，可以选择的仪器和方法的余地较少；地较少；各种隧道监测项目所能选择的仪器和方各种隧道监测项目所能选择的仪器和方法已如法已如3-23-2和和4-24-2所述。所述。不同用途的位移计的精度等级和量程范围可参见不同用途的位移计的精度等级和量程范围可参见表表4 45 5。说明：说明：仪器的量程和绝对精度要与被测物理量的仪器的量
19、程和绝对精度要与被测物理量的变化范围相匹配；变化范围相匹配；如：软岩隧道的围岩变形较大，如：软岩隧道的围岩变形较大，可选用精度稍低的变形监测仪器；可选用精度稍低的变形监测仪器；浅埋隧道或有浅埋隧道或有条件时，可从地表钻孔预埋；条件时，可从地表钻孔预埋；长期监测点因后期长期监测点因后期变化较小，要求精度较高变化较小，要求精度较高 表表8 85 5 位移计的量程与精度选择范围表位移计的量程与精度选择范围表 精度范精度范围围0.0025mm0.0025mm0.025mm0.025mm0.25mm0.25mm2.5mm2.5mm灵敏度灵敏度0.00250.0025 0.01m0.01mmm0.0250
20、.025 0.1mm0.1mm0.250.25 1.0mm1.0mm2.52.5 10mm10mm典型用典型用途途现场现场岩石岩石试验试验；变变形形较较小工程小工程硬岩隧道；硬岩隧道；浅基浅基础础岩石大洞室；岩石大洞室；边边坡坡位移大的洞室；位移大的洞室；位移大的位移大的边边坡坡量量 程程5 5 25mm25mm2525 50mm50mm5050 80mm80mm250mm250mm重重调调范范围围20mm20mm150mm150mm300mm300mm1000mm1000mm三、监测部位的确定和测点的布置三、监测部位的确定和测点的布置三、监测部位的确定和测点的布置三、监测部位的确定和测点的布
21、置1 1、监测断面位置的确定、监测断面位置的确定n公路隧道施工技术规范（公路隧道施工技术规范（TJT042-94TJT042-94）（表）（表4 42 2）n洞周收敛和拱顶下沉降监测断面的间距：洞周收敛和拱顶下沉降监测断面的间距：类：类：5 52020米；米；类：类：20204040米；米；类：类：4040米以上。米以上。地表沉降监测断面的间距：地表沉降监测断面的间距：埋深大于两倍洞径：埋深大于两倍洞径：20205050米；米；埋深在一倍洞径与两倍洞径之间：埋深在一倍洞径与两倍洞径之间：10102020米；米；埋深小于洞径：埋深小于洞径：5 51010米。米。表表4 42 2中中B B类监测项
22、目的监测断面的间距：类监测项目的监测断面的间距：200200500500米。米。说明：说明：说明：说明：n代表性：不同围岩类别、衬砌型式至少设一个断面；代表性：不同围岩类别、衬砌型式至少设一个断面；代表性：不同围岩类别、衬砌型式至少设一个断面；代表性：不同围岩类别、衬砌型式至少设一个断面；n特殊性：断层、破碎带、洞口等隧道特殊部位应设监测特殊性：断层、破碎带、洞口等隧道特殊部位应设监测特殊性：断层、破碎带、洞口等隧道特殊部位应设监测特殊性：断层、破碎带、洞口等隧道特殊部位应设监测断面；断面；断面；断面；n各种位移监测项目应尽量布置在同一监测断面上；各种位移监测项目应尽量布置在同一监测断面上；各
23、种位移监测项目应尽量布置在同一监测断面上；各种位移监测项目应尽量布置在同一监测断面上；n各种力的监测项目应尽量布置在同一监测断面上；各种力的监测项目应尽量布置在同一监测断面上；各种力的监测项目应尽量布置在同一监测断面上；各种力的监测项目应尽量布置在同一监测断面上；n施工初期阶段，监测断面间距取小值，随后适当增大施工初期阶段，监测断面间距取小值，随后适当增大施工初期阶段，监测断面间距取小值，随后适当增大施工初期阶段，监测断面间距取小值，随后适当增大n测点埋设不超过掌子面测点埋设不超过掌子面测点埋设不超过掌子面测点埋设不超过掌子面2 2 2 2米，并不超过开挖后米，并不超过开挖后米，并不超过开挖后
24、米，并不超过开挖后24242424小时。小时。小时。小时。、洞周收敛测点的布置形式、洞周收敛测点的布置形式、洞周收敛测点的布置形式、洞周收敛测点的布置形式n十字形：底部施工已基本完成的隧道；十字形：底部施工已基本完成的隧道；十字形：底部施工已基本完成的隧道；十字形：底部施工已基本完成的隧道；n三角形：常用，易于校核监测数据；三角形：常用，易于校核监测数据；三角形：常用，易于校核监测数据；三角形：常用，易于校核监测数据；n多个三角形或交叉形：较宽或较高的隧道；多个三角形或交叉形：较宽或较高的隧道；多个三角形或交叉形：较宽或较高的隧道；多个三角形或交叉形：较宽或较高的隧道；n说明：说明：说明：说明
25、：断面较小时，可采用较简洁的布置形式；断面较小时，可采用较简洁的布置形式；断面较小时，可采用较简洁的布置形式；断面较小时，可采用较简洁的布置形式；数据作为反分析使用，采用多个三角形的布置数据作为反分析使用，采用多个三角形的布置数据作为反分析使用，采用多个三角形的布置数据作为反分析使用，采用多个三角形的布置形式；形式；形式；形式；边墙很高时，可沿墙高设置多个水平测量基线。边墙很高时，可沿墙高设置多个水平测量基线。边墙很高时，可沿墙高设置多个水平测量基线。边墙很高时，可沿墙高设置多个水平测量基线。、位移计的布设、位移计的布设、位移计的布设、位移计的布设n n钻孔：通常布置拱顶、边墙和拱脚部位（图钻
26、孔：通常布置拱顶、边墙和拱脚部位（图4 41313）；若条件允许，可从地表或其它隧洞钻孔）；若条件允许，可从地表或其它隧洞钻孔预埋。预埋。n n孔深：超出围岩变形影响范围，约孔深：超出围岩变形影响范围，约1.531.53倍洞径，倍洞径，软岩取大植；软岩取大植；n n测点位置：距孔口按测点位置：距孔口按1 1、4 4、9 9、1616的比例布设；的比例布设；孔口和孔底都应布设测点；在软弱结构面、接孔口和孔底都应布设测点；在软弱结构面、接触面和滑动面等两侧。触面和滑动面等两侧。n n说明：隧道内，位移计孔口处需布设洞周收敛测说明：隧道内，位移计孔口处需布设洞周收敛测说明：隧道内，位移计孔口处需布设
27、洞周收敛测说明：隧道内，位移计孔口处需布设洞周收敛测点；拱顶位移计：洞内孔口处需布设拱顶沉降测点；拱顶位移计：洞内孔口处需布设拱顶沉降测点；拱顶位移计：洞内孔口处需布设拱顶沉降测点；拱顶位移计：洞内孔口处需布设拱顶沉降测点；对应地表需布设地表沉降和位移测点。点；对应地表需布设地表沉降和位移测点。点；对应地表需布设地表沉降和位移测点。点；对应地表需布设地表沉降和位移测点。、其他监测项目的布设、其他监测项目的布设、其他监测项目的布设、其他监测项目的布设n力的监测项目的布设位置与多点位移计的类似；n（锚杆拉力、围岩压力和衬砌内力、钢拱架内力）监测锚杆上一般均匀布设34个测点；n监测锚杆的规格应与工程
28、锚杆的相同。四、观测及其频度的确定四、观测及其频度的确定四、观测及其频度的确定四、观测及其频度的确定隧道内监测项目：隧道内监测项目：在隧道开挖后：在隧道开挖后：1515天内，天内，1 12 2次次/天；天；15 15天天1 1个月内，个月内，1 1次次/2/2天；天；1 13 3个月内，个月内，1 12 2次次/周；周；3 3个月上，个月上，1 13 3次次/月。月。洞内观察和地质描述，每次爆破开挖后进行。洞内观察和地质描述，每次爆破开挖后进行。可从地表监测的项目：可从地表监测的项目：开挖面距量测断面前后开挖面距量测断面前后 2B 2B时，时，1 12 2次次/天；天；开挖面距量测断面前后开挖
29、面距量测断面前后 5B5B5B时，时，1 1次次/周。周。n n说明：说明：监测频度应根据监测变化的大小调整；监测频度应根据监测变化的大小调整；应以变化最大者来决定监测频度；应以变化最大者来决定监测频度；整个断面内的监测频度应该相同；整个断面内的监测频度应该相同；若设计有特殊要求，按设计要求频度；若设计有特殊要求，按设计要求频度；遇突发事件则加强观测；遇突发事件则加强观测；不同位移速度时的监测频度可参见（表不同位移速度时的监测频度可参见（表4 45 5）。）。表45位移速度与监测频度位移速度位移速度（毫米（毫米/天）天）15151 1 15150.50.5 1 10.20.2 0.50.50.
30、20.2频频度度1 12 2天天/次次1 1次次/天天1 1次次/2/2天天11次次/7/7天天1 1次次/15/15天天五、监测数据警戒值及围岩稳定性判断准则五、监测数据警戒值及围岩稳定性判断准则五、监测数据警戒值及围岩稳定性判断准则五、监测数据警戒值及围岩稳定性判断准则1 1、容许位移量、容许位移量 容许位移量：在保证隧道不产生有害松动和地表不产生有害下沉的条件下，自隧道开挖 起到变形稳定为止，在起拱线位置的隧道壁面间水平位移总量的最大容许 值，或拱顶的最大容许下沉量。确定依据：a.国内外有关规范：公路隧道施工技术规范（TJT042-94）（表46）；法国制订的拱顶沉降量控制标准（表47）
31、。表表8 86 6 洞周允许相对收敛量和开挖轮廓预留变形量洞周允许相对收敛量和开挖轮廓预留变形量围围岩岩类别类别洞周允洞周允许许相相对对收收敛敛量（）量（）轮轮廓廓预预留留变变形量形量(cm)(cm)隧道埋深隧道埋深(m)(m)跨度跨度(m)(m)505005006 6121220204040 注：洞周相对收敛量系指实测收敛量与两测点间距离之比；脆性岩体中的隧道取表中较小值，塑性岩体则取较大值；本表所列数据，可在施工中通过实测和资料积累作适当调整；拱顶下沉允许值一般按表46的0.51.0倍采用 跨度超过11m时可取用最大值。表表8 87 7 法国制订的拱顶沉降量控制标准法国制订的拱顶沉降量控制
32、标准b.b.b.b.参考国内外有关隧道经验参考国内外有关隧道经验参考国内外有关隧道经验参考国内外有关隧道经验 弗朗克林隧道警戒标准，弗朗克林隧道警戒标准，弗朗克林隧道警戒标准，弗朗克林隧道警戒标准，表表表表8 8 8 88 8 8 8 ；表表8 88 8 弗朗克林隧道警戒标准弗朗克林隧道警戒标准等等 级级标标准准措措施施三三级级警戒警戒任一任一测测点的位移大于点的位移大于1010毫米毫米报报告管理人告管理人员员二二级级警戒警戒二个相二个相邻测邻测点的位移均大于点的位移均大于1515毫米，毫米，或任一或任一测测点的位移速率超点的位移速率超过过1515毫米毫米/月月口口头报头报告，召开会告，召开会
33、议议，写出写出书书面面报报告和建告和建议议一一级级警戒警戒位移大于位移大于1515毫米，并且各毫米，并且各处测处测点的位移均点的位移均在加速在加速主管工程主管工程师师立即到立即到现现场调查场调查，召开，召开现场现场会会议议，研究，研究应应急措施急措施日本新宇佐美隧道的容许变形量，日本新宇佐美隧道的容许变形量，日本新宇佐美隧道的容许变形量，日本新宇佐美隧道的容许变形量，表表表表8 8 8 89 9 9 9；表表8 89 9 日本新宇佐美隧道容许变形量日本新宇佐美隧道容许变形量地地层层性性质质覆盖覆盖层层厚度厚度(m)(m)容容许变许变形量形量(cm)(cm)开挖开挖半径半径(m)(m)变质变质安
34、山安山岩等岩等0 0100100100100200200200200以以上上5 55 510101.1.45453.503.503.603.60温泉温泉余土余土0 0100100100100200200200200以以上上1010151520203.53.53.63.63.73.7我国某些隧道的容许变形量经验，我国某些隧道的容许变形量经验，我国某些隧道的容许变形量经验，我国某些隧道的容许变形量经验，表表表表8 8 8 810101010。表表8 810 10 我国几个隧道的容许位移量和容许位移速率值我国几个隧道的容许位移量和容许位移速率值隧隧道道名名称称地地质质条条件件拱拱顶顶沉沉降降（mmm
35、m）拱脚拱脚收收敛敛位移位移（mmmm）位位移移速速率率（mmm/m/天）天）古古楼楼铺铺隧隧道道含水膨含水膨胀胀性粘性粘土土30.30.0 080.080.03 3 腰腰岘岘河河隧隧道道#黄土黄土10.10.5 513.213.2 下下坑坑隧隧道道#软软弱千弱千枚岩枚岩45.045.01 1 金金川川矿矿巷巷深埋流深埋流变变形形变变质质岩岩100.0100.02 2 南南岭岭隧隧道道*断断层层交交割薄盖割薄盖坡坡积层积层80.080.0#单线铁路隧道，*双线铁路隧道c.经验公式（前苏联学者）拱顶：边墙：2式中：f为普氏系数；b0为洞室跨度；H为边墙自拱脚至底板的高度(m)；(mm)(mm)值
36、一般在从拱脚起算()H段内测定。特别注意：完整硬岩中的隧道，失稳时围岩变形 往往较小。2 2、容许位移速率、容许位移速率 n容许位移量速率：在保证围岩不产生有害松动的条件下，容许位移量速率：在保证围岩不产生有害松动的条件下，容许位移量速率：在保证围岩不产生有害松动的条件下，容许位移量速率：在保证围岩不产生有害松动的条件下，隧道壁面间水平位移速度的隧道壁面间水平位移速度的隧道壁面间水平位移速度的隧道壁面间水平位移速度的 最大容许值。最大容许值。最大容许值。最大容许值。n确定依据：根据经验。确定依据：根据经验。确定依据：根据经验。确定依据：根据经验。n实例：古楼铺隧道等，表实例：古楼铺隧道等，表实
37、例：古楼铺隧道等，表实例：古楼铺隧道等，表4 4 4 410101010；张家港铁矿的稳定变形速度为张家港铁矿的稳定变形速度为张家港铁矿的稳定变形速度为张家港铁矿的稳定变形速度为0.1mm/0.1mm/0.1mm/0.1mm/天；天；天；天；引滦入津输水隧道大于引滦入津输水隧道大于引滦入津输水隧道大于引滦入津输水隧道大于0.33mm/0.33mm/0.33mm/0.33mm/天；天；天；天；美国某些工程：第一天美国某些工程：第一天美国某些工程：第一天美国某些工程：第一天:1/5:1/5:1/5:1/51/41/41/41/4容许位移量（容许位移量（容许位移量（容许位移量（2.542.542.5
38、42.543.18mm3.18mm3.18mm3.18mm）第一周内第一周内第一周内第一周内:1/20:1/20:1/20:1/20容许位移量容许位移量容许位移量容许位移量/天（约天（约天（约天（约0.63 0.63 0.63 0.63 mm/mm/mm/mm/天）。天）。天）。天）。3 3、根据位移时间曲线判断围岩稳定性、根据位移时间曲线判断围岩稳定性 n变形加速度小于0，则围岩是稳定的；n变形加速度等于0，须发出警告，及时加强支护系统；n变形加速度大于0，已进入危险状态，须立即停工、加固。n注意：由分步开挖释放的弹塑性位移引起的位移加速，并不预示着危险。六、变形监测值与全变形六、变形监测值
39、与全变形六、变形监测值与全变形六、变形监测值与全变形n n全变形：全变形：式中：为变形监测值；式中：为变形监测值；为隧道开挖面到达监测断面前已释放的围岩为隧道开挖面到达监测断面前已释放的围岩变形；变形；为从开挖到读取零读数期间释放的围岩变形。为从开挖到读取零读数期间释放的围岩变形。n n设对监测数据回归得到变形时程曲线为：设对监测数据回归得到变形时程曲线为：，取，取t0t0，则则u1u1可用拟合曲线外延的办法估算（如图可用拟合曲线外延的办法估算（如图4 41818）：）：而根据有关文献：而根据有关文献：所以：9 94 4 工程实例工程实例 一、相思岭隧道工程概况一、相思岭隧道工程概况一、相思岭
40、隧道工程概况一、相思岭隧道工程概况n n地址：福建省，福泉高速公路地址：福建省，福泉高速公路地址：福建省，福泉高速公路地址：福建省，福泉高速公路n n岩性：上覆坡积粘性等，基岩为微风化花岗岩等。岩性：上覆坡积粘性等，基岩为微风化花岗岩等。岩性：上覆坡积粘性等，基岩为微风化花岗岩等。岩性：上覆坡积粘性等，基岩为微风化花岗岩等。n n最大埋深：最大埋深：最大埋深：最大埋深：50 50 50 50米米米米n n围岩类别：洞身段：围岩类别：洞身段：围岩类别：洞身段：围岩类别：洞身段：、，进口段：，进口段：，进口段：，进口段：、类类类类围岩。围岩。围岩。围岩。n n结构形式：双跨连拱结构，曲墙式双心圆拱
41、；结构形式：双跨连拱结构，曲墙式双心圆拱；结构形式：双跨连拱结构，曲墙式双心圆拱；结构形式：双跨连拱结构，曲墙式双心圆拱；n n隧道长度：米；隧道长度：米；隧道长度：米；隧道长度：米；n n洞轴线间距：洞轴线间距：洞轴线间距：洞轴线间距：.米，中隔墙宽：米，中隔墙宽：米，中隔墙宽：米，中隔墙宽：.米米米米n n隧道建筑界限：净高隧道建筑界限：净高隧道建筑界限：净高隧道建筑界限：净高5 5 5 5米，净宽米，净宽米，净宽米，净宽10101010米；米；米；米；n n预留变形量：预留变形量：预留变形量：预留变形量：类：类：类：类：12121212厘米，厘米，厘米，厘米，类：类：类：类：7 7 7
42、7厘米，厘米，厘米，厘米，、：0 0 0 0。n n衬砌断面类型：锚喷网支护加二次衬砌衬砌断面类型：锚喷网支护加二次衬砌衬砌断面类型：锚喷网支护加二次衬砌衬砌断面类型：锚喷网支护加二次衬砌复合式复合式复合式复合式衬砌衬砌衬砌衬砌A A A A、B B B B、C C C C型：曲墙式无仰拱；型：曲墙式无仰拱；型：曲墙式无仰拱；型：曲墙式无仰拱；D D D D、E E E E型：曲墙式带仰拱的封闭式衬砌。型：曲墙式带仰拱的封闭式衬砌。型：曲墙式带仰拱的封闭式衬砌。型：曲墙式带仰拱的封闭式衬砌。、类围岩地段架设间距为类围岩地段架设间距为类围岩地段架设间距为类围岩地段架设间距为1.01.01.01.
43、0米钢支撑；米钢支撑；米钢支撑；米钢支撑；、类围岩地段在局部破碎处架设钢支撑。类围岩地段在局部破碎处架设钢支撑。类围岩地段在局部破碎处架设钢支撑。类围岩地段在局部破碎处架设钢支撑。二、监测方案与实施二、监测方案与实施二、监测方案与实施二、监测方案与实施 表表表表4 4 4 411 11 11 11 隧道现场监控监测项目及监测方法隧道现场监控监测项目及监测方法隧道现场监控监测项目及监测方法隧道现场监控监测项目及监测方法序序号号项目项目名称名称 仪器仪器 布置断面布置断面 测读频率测读频率 1 1洞周洞周收敛收敛 Geokon 1600Geokon 1600型型钢带式收敛计，钢带式收敛计，量程：量
44、程：16m16m；分辨率：分辨率：0.01mm0.01mm毫毫左洞：左洞：K15+836K15+836，K16+188K16+188，K16+195K16+195，K16+050K16+050右洞：右洞：K15+920 K15+920，K16+050K16+050，K16+157K16+157，K16+188 K16+188 1 1 1515天天1616 1 1个月个月 1 1个月后个月后1 1 2 2次次/天天 1 1次次/2/2天天1 1 2 2次次/周周2 2拱顶拱顶沉降沉降 高精度水准仪高精度水准仪K15+835K15+835，K15+847K15+847，K15+869K15+869
45、，K15+920K15+920，K16+188K16+188，K16+195K16+1951 1 1515天天1616 1 1个月个月1 1个月后个月后1 1 2 2次次/天天1 1次次/2/2天天1 1 2 2次次/周周3 3地表地表沉降沉降 高精度水准仪高精度水准仪 K15+840K15+840、K15+856K15+856、K15+875K15+875、K16+188K16+188、K16+195K16+195开挖面开挖面2B2B开挖面开挖面5B5B5B1 1 2 2次次/天天1 1次次/2/2天天 1 1次次/周周4 4钢支钢支撑应撑应力力 钢弦式表面应钢弦式表面应变计变计 左洞：左洞
46、：K16+016.8K16+016.8、K16+018.4K16+018.4、K16+020K16+020 1 1次次/天天5 5中墙中墙应力应力 钢弦式表面应钢弦式表面应变计和钢筋混变计和钢筋混凝土应变计凝土应变计 表：表：K16+856K16+856、K16+875K16+875钢：钢：K15+945K15+945、K15+969K15+969、K15+020K15+020、K16+033K16+033、K16+085K16+085、K16+198K16+198 1 1次次/天天6 6围岩围岩内位内位移移 新科注浆锚固新科注浆锚固式多点位移计式多点位移计左洞：左洞：K16+050K16+0
47、50、K15+950K15+950右洞：右洞：K16+050 K16+050 1 1次次/天天三、观测成果分析及规律性研究三、观测成果分析及规律性研究三、观测成果分析及规律性研究三、观测成果分析及规律性研究1 1、洞周收敛洞周收敛 表表8 812 12 各断面洞周每条测线的最大收敛量和洞周相对收敛量各断面洞周每条测线的最大收敛量和洞周相对收敛量监测监测断面断面洞周每条洞周每条测线测线的最大收的最大收敛敛量量(mm)(mm)洞周相洞周相对对收收敛敛量量（%）FHFH(EA)(EA)HGHG(EB)(EB)FGFG(AB)(AB)HIHI(EC)(EC)HJHJ(ED)(ED)IJ IJ(CD)(
48、CD)最小最小值值最大最大值值K15+836K15+836左左47474444-28-280.190.190.760.76K15+920K15+920右右(29)(29)(40)(40)(-32)(-32)0.290.290.660.66K16+188K16+188左左右右7 7(7)(7)5 5(7)(7)1111(11)(11)6 6(7)(7)7 7(6)(6)8 8(9)(9)1.1.0808(0.07)(0.07)1.1.1111(0.12)(0.12)K16+195K16+195左左右右6 6(8)(8)8 8(7)(7)1111(10)(10)7 7(6)(6)6 6(5)(5)
49、1010(8)(8)1.1.0808(0.06)(0.06)1.1.1212(0.12)(0.12)允许变形量：类围岩：0.2%0.8%；类围岩为0.15%0.5%；类围岩为0.1%0.3%。表表8 813 13 围岩内随距洞周各点的位移和拱顶沉降围岩内随距洞周各点的位移和拱顶沉降测测点位置点位置O OA AB BC CD D与拱与拱顶顶距离距离(m)(m)0 01.451.456.416.41(6.41)(6.41)13.0413.04(13.14)(13.14)21.6721.67(19.54)(19.54)最最终终位移位移(mm)(mm)7.07.0(8.0)(8.0)1.041.041
50、.021.02(0.78)(0.78)0.890.89(0.77)(0.77)0.780.78(0.40)(0.40)注：括号外为左洞数据，括号内为右洞数据。四、结语四、结语四、结语四、结语相思岭隧道围岩变形基本规律：相思岭隧道围岩变形基本规律：相思岭隧道围岩变形基本规律：相思岭隧道围岩变形基本规律：、类围岩周边收敛的正常变形值为类围岩周边收敛的正常变形值为类围岩周边收敛的正常变形值为类围岩周边收敛的正常变形值为20-44mm20-44mm20-44mm20-44mm；、类围岩周边收敛的正常变形值为类围岩周边收敛的正常变形值为类围岩周边收敛的正常变形值为类围岩周边收敛的正常变形值为5-11mm