地下工程監(jiān)測(整理)

1、第一節(jié)監(jiān)測地目地與意義第二節(jié) 監(jiān)測地方法與監(jiān)測設(shè)計第三節(jié) 工程實施第四節(jié)監(jiān)測資料整理分析第一節(jié)監(jiān)測地目地與意義地下工程是修建在具有原巖應(yīng)力場、由巖土和各種結(jié)構(gòu)面組合地天然巖土體中地建筑物 ,是靠圍巖和支護地共同作用保持其穩(wěn)定性地 .因此 ,工程地安全在很大程度上取決于圍巖本身地力學特性及自穩(wěn)能力 ,取決于其支護后地綜合特性 .由于地下工程是埋藏在地下一定深處 ,而這種天然地質(zhì)體材料中存在著節(jié)理裂隙、應(yīng)力和地下水 ,因此 ,地下工程地興建比地面工程復雜得多 .特別是在地下工程開挖之前 ,其地質(zhì)條件、巖體形態(tài)不易掌握 ,力學參數(shù)難于確定 ,人們不得不借助現(xiàn)場監(jiān)測 ,獲取建筑物性狀變化地實際信息 ,

2、并及時反饋到設(shè)計和施工中去 , 直接為工程服務(wù) .監(jiān)測目地：評估與診斷、反饋與預測、信息化設(shè)計與施工控制、研究與技術(shù)進步 .第二節(jié) 監(jiān)測地方法與監(jiān)測設(shè)計(一 )監(jiān)測設(shè)計所需資料：在搜集資料時 ,應(yīng)針對工程規(guī)模、不同設(shè)計階段以及關(guān)鍵問題等選用表中地資料.(二 )監(jiān)測工程選定與儀器選型.1工程選擇原則監(jiān)測工程地選擇 ,應(yīng)以工程條件確定之后所進行地工程性狀預測為基礎(chǔ) ,同時考慮下述原則 .(1)根據(jù)監(jiān)測目地分別選定重點工程.(2)根據(jù)工程階段分別選定.(3)根據(jù)工程地規(guī)模、等級(重要性 )、經(jīng)費地承受能力等因素綜合確定.(4)根據(jù)覆蓋層地厚度、巖性及斷裂構(gòu)造 ,巖體變形、破壞機制 ,從而應(yīng)采取地支護

3、方式選取監(jiān)測工程 .2儀器選型儀器選型應(yīng)按照以下一般原則進行.(1)根據(jù)確定地監(jiān)測工程選擇相應(yīng)地儀器,儀器數(shù)量宜少而精；(2)監(jiān)測儀器地精度和量程應(yīng)滿足具體工程地要求 ,此要求應(yīng)根據(jù)巖性、計算值或模型實驗值等進行地預測的 ?大和 ?小值確定儀器地精度和量程；(3)儀器應(yīng)準確可靠,堅固耐用 ,能適應(yīng)潮濕甚至涌水、爆破振動和粉塵等惡劣環(huán)境下工作；(4)儀器輕便 ,布置簡單 ,埋設(shè)安裝快捷 ,操作讀數(shù)方便 ,占用掌子面時間短 ,對施工干擾少 .(三 )監(jiān)測設(shè)計1監(jiān)測斷面地選擇(1) 監(jiān)測斷面應(yīng)按工程地需求、地質(zhì)條件以及施工條件選擇具有代表性地斷面 .(2) 監(jiān)測斷面布置要合理 ,注意時空關(guān)系 .(3

4、)在斷面地選擇上應(yīng)注意埋深、巖體結(jié)構(gòu)特性、圍巖性態(tài)、結(jié)構(gòu)物尺寸及形狀、預計地變形及應(yīng)力以及施工方法、施工程序等 .(4)斷面可分為主要監(jiān)測斷面和輔助監(jiān)測斷面.(5)城區(qū)地下施工 ,需要預測地基變化和爆破層動對鄰近建筑物地影響 ,注意研究開挖中地深層滑移和地層失穩(wěn) ,以及支護地設(shè)置 .(6)在觀測斷面上 ,應(yīng)根據(jù)圍巖性態(tài)變化地分布規(guī)律、結(jié)構(gòu)物地尺寸與形狀以及預測地變形和應(yīng)力等物理量分布特征布置測點 ,應(yīng)在考慮均勻分布、結(jié)構(gòu)持性和地質(zhì)代表性地基礎(chǔ)上 ,依據(jù)其變化梯度來確定測點數(shù)量 .梯度大地部位 ,點距要??；梯度小地部位 ,點距要大 .2監(jiān)測孔 (點 )地布置(1)收斂測線 (點)地布置(2)多點

5、位移計測孔 (點) 地布置a 多點位移計用于觀測巖體內(nèi)深部兩點之間沿鉆孔軸線方向地相對位移.b 測孔一般布置在地下洞室地頂拱、拱座及邊墻 ,有對稱和非對稱式布置 ,現(xiàn)埋和預埋孔兩種方式 .布置時應(yīng)注意圍巖變形地時空關(guān)系 .c 測點布置應(yīng)考慮圍巖應(yīng)力分布、巖體結(jié)構(gòu)等地質(zhì)條件.(3)鉆孔測斜儀測孔地布置a 測斜儀布置 ,應(yīng)根據(jù)圍巖應(yīng)力分布狀態(tài)和巖體結(jié)構(gòu) ,重點布置在位移 ?大、對工程施工及運行安全影響 ?大地部位 .同時兼顧其他比較典型或有代表性地部位 .b 大跨度洞室地拱部可以通過附近洞室垂直洞室軸線布置水平測斜管 ,用水平型測斜儀觀測拱部位移 .(4)滑動測微計布置滑動測微計是觀測巖體內(nèi)部沿孔

6、軸方向兩點間相對位移地一種多點位移計 , 不同地只是可以每相隔 lm 一個測點 .其布置方式可與多點位移計相同 ,測孔方向不限 .(5)錨桿應(yīng)力計測孔 (點) 地布置a 用于觀測軸向力地錨桿 ,既要起支護作用 ,又有監(jiān)測隨巖體變形錨桿內(nèi)產(chǎn)生地應(yīng)力地功能 ,為保證觀測地真實性 ,觀測錨桿地材質(zhì)、截面面積都應(yīng)與實際地相同 .b 按斷面布置 ,按需要或在變形 ?大地部位隨機布置 ,布置數(shù)量一般不作硬性規(guī)定 .c 選定地觀測錨桿應(yīng)具有代表性.(6)應(yīng)變計和鋼筋計布置應(yīng)變計和鋼筋計主要用于支護結(jié)構(gòu)、橋梁等結(jié)構(gòu)物地應(yīng)力、應(yīng)變觀測 .有時也用來觀測圍巖地應(yīng)力、應(yīng)變 .(7)壓力 (應(yīng)力 )計布置壓力 (應(yīng)力

7、 )計一般布置在圍巖與支護結(jié)構(gòu)地接觸界面上 .圍巖內(nèi)部和結(jié)構(gòu)內(nèi)部地壓力計應(yīng)根據(jù)壓力分布和方向布置 .(8)滲流觀測布置a 在水文地質(zhì)具有代表性或預計滲壓大地地方,布置滲流觀測儀器 .b 對覆蓋層淺地洞室 ,可從地表平行洞壁鉆孔 ,埋設(shè)測壓管或滲壓計；對覆蓋層厚地洞室 ,可從洞內(nèi)向圍巖鉆孔埋設(shè)滲壓計；可利用周圍有排水洞、勘探平洞等 ,向大型地下洞室鉆孔埋設(shè).c 在滲水處可設(shè)排水孔集中將水引至洞室下游適當位置處設(shè)量水堰,監(jiān)測滲水量大小及其變化 .(9)精密水準測量a 為觀測大型地下洞室地頂拱下沉、仰拱上抬 (隆起 )、覆蓋層薄地地表或房屋建筑物地沉陷及洞室頂拱下沉 ,常采用精密水準測量 .b 為量

8、測上述垂直位移 ,測點應(yīng)分水準基點、起測基點及位移標點三級.c 水準基點是垂直位移觀測地基礎(chǔ),是假設(shè)地不動點 .如該點超標變動 ,則影響整個觀測精度 ,在布置時要適當遠離測區(qū),埋設(shè)在基巖內(nèi) ,避免各種人為活動對基點頻繁地影響 ,保證埋設(shè)質(zhì)量 .d 起測基點通常布置在欲觀測斷面地兩側(cè)3 倍洞徑以遠 ,靠近邊墻部位 ,避免施工干擾 ,盡可能地不影響架設(shè)儀器施測.e 垂直位移 (沉降 )標點一般布置在頂拱 ,與多點位移計測孔、收斂計標點相銜接地部位；防止爆破損壞 ,應(yīng)進行保護；不宜設(shè)于阻礙視線通視地地方 .(10)圍巖松動范圍觀測布置圍巖松動范圍觀測是指測定由于爆破地動力作用、洞室開挖巖體應(yīng)力釋放引

9、起地巖體擴容二者共同作用下導致地圍巖表層巖體地松動厚度 .監(jiān)測成果可以作為錨桿及其他支護設(shè)計和圍巖穩(wěn)定分析地依據(jù) .通常采用聲波法 (用聲波儀觀測 ) 和地震波法（用地震波儀觀測 ).開挖前后都要觀測 ,以便對比分析 ,確定松動范圍 .a 聲波法根據(jù)圍巖應(yīng)力、變形情況和洞室?guī)缀涡螤?考慮不向巖性、不同施工方法選定觀測斷面 ,一般應(yīng)在預測地松動范圍?大?小厚度地部位布置測孔.測孔應(yīng)垂直圍巖表面 ,呈徑向布置；孔深應(yīng)超過預測厚度；孔徑應(yīng)大于換能器地直徑 .測孔數(shù)一般應(yīng)滿足圈定松動范圍界線地要求 .b 地震波法 (地震剖面法 )(11)爆破影響監(jiān)測布置a 爆破影響監(jiān)測 ,指介質(zhì)質(zhì)點速度、加速度和動應(yīng)

10、變監(jiān)測.b 監(jiān)測內(nèi)容上包括：爆破對開挖洞室圍巖、襯砌支護地影響和對相鄰洞室圍巖、襯砌支護地影響 .第三節(jié) 工程實施一、監(jiān)測儀器地組裝、檢驗、率定專用儀器地率定檢驗 ,可參照儀器說明書 .(1)儀器率定前進行系統(tǒng)編號,同時建立檔案和記錄 ,號牌應(yīng)牢固耐腐 .(2)儀器到場后 ,進室內(nèi)率定檢驗 .安裝埋設(shè)過程中 ,每道工序都應(yīng)檢驗并記錄 , 合格后再進行下一道工序施工 .(3)在有滲透水壓力環(huán)境下工作地儀器和電纜 ,如水工壓力隧洞地觀測儀器和電線 ,必須經(jīng)過嚴格地壓水檢驗 .一般在具有 1.2 倍設(shè)計內(nèi)水壓力地容器中 ,壓水 24 小時后測定儀器地抗水性能 .(4)地下工程監(jiān)測儀器一般是在距離爆破

11、中心較近處埋設(shè) ,同時又受開挖爆破長時期地振動 ,因此 ,需要考慮抗展性能地檢驗 .二、觀測斷面和測點地定位放樣(1)觀測斷面和測點地定位放樣,可按照施工測量規(guī)范進行.(2)地下洞室儀器安裝埋設(shè)地土建施工放樣 ,應(yīng)與地下洞室施工測量相同 ,以施工導線標定地軸線為依據(jù) .(3)埋入圍巖中地儀器一般分為預埋與現(xiàn)埋兩種所謂預埋是指開挖前預先埋入圍巖 ,以達到測量開挖全過程地巖體變化；所謂現(xiàn)埋是指在開挖面附近埋設(shè)儀器 ,這樣可以測到大部分過程地巖體變化 .因此 ,地下工程監(jiān)測 ,定點放樣有個時機問題 ,預埋地儀器孔點位置應(yīng)在被測洞室地開挖面距離觀測斷面一倍洞徑之前定位放樣 ,現(xiàn)埋儀器孔點位置應(yīng)在開挖面

12、越過1.2m 時放樣 .三、監(jiān)測儀器安裝埋設(shè)與觀測地下工程地變形監(jiān)測主要有：圍巖表面和內(nèi)部位移監(jiān)測；各種結(jié)構(gòu)物地變形監(jiān)測；地表、地中沉降和由此引起地地震、地中建筑物變形地監(jiān)測 .觀測地內(nèi)容有：變形值、變形速率、變形分布、變形范圍、變形空間效應(yīng)、變形時間效應(yīng)、圍巖松動范圍等 .下面將介紹常用地變形監(jiān)測方法 ,其中有些是巖土工程監(jiān)測地常用方法 ,這里只說明為適應(yīng)地下工程監(jiān)測特點地技術(shù)要求 .（一）收斂計安裝埋設(shè)與觀測地下洞室圍巖收斂觀測是應(yīng)用收斂計量測圍巖表面兩點在連線(基線) 方向上地相對位移 ,即收斂值 .收斂觀測是巖體原位位移觀測地重要方法之一 ,已廣泛地應(yīng)用于巖土工程安全監(jiān)測 .應(yīng)用收斂計

13、觀測巖體位移 ,儀器結(jié)構(gòu)簡單 ,使用靈活 ,經(jīng)濟易行 .收斂觀測也適用于巖體表面兩點問地距離變化地觀測 .收斂觀測采用卷尺式收斂計、對于其他形式地收斂計 ,可參照使用 .收斂觀測受登高設(shè)備條件制約很大,如果登高問題能夠解決 ,則收斂觀測不受洞徑大小地限制 .(1)收斂觀測斷面地測線布置a 當?shù)刭|(zhì)條件、洞室尺寸和形狀、施工方法等已定時,地下洞室圍巖地位移主要受空間和時間兩種因素地影響.因此 ,圍巖位移存在“空間效應(yīng) ”和 “時間效應(yīng) ”.“空間效應(yīng) ”是掌子面地約束作用產(chǎn)生地影響.“時間效應(yīng) ”是指在掌子面約束作用解除后 ,收斂位移隨時間地延長而增大地現(xiàn)象.這兩種效應(yīng)是圍巖穩(wěn)定情況地重要標志 .

14、可用來判斷圍巖穩(wěn)定情況,確定支護時機 ,推算位移速率和 ?終位移值.因此 ,根據(jù)地質(zhì)條件、圍巖應(yīng)力大小、施工方法、支護形式及圍巖地時間和空間效應(yīng)等因素 ,按一定間距選擇觀測斷面和測點位置.觀測斷面間距宜大于2 倍洞徑 .b 初測觀測斷面應(yīng)盡可能靠近開控掌子面,距離不宜大于1.0m.因為根據(jù)實測資料分析 ,一般情況下 ,當開挖掌子面距觀測斷面1.52.0 倍洞徑后 ,“空間效應(yīng) ”基本消除 .距離掌子面越遠 ,圍巖位移釋放量越大,距離1.0m 時 ,位移釋放約2030 .因此 ,要求測點埋設(shè)應(yīng)盡量接近掌子面.c 基線地數(shù)量和方向應(yīng)根據(jù)圍巖地變形條件和洞室地形狀與大小確定.d 測點布置要優(yōu)先考慮拱

15、頂、拱座和邊墻, 若圍巖局部有穩(wěn)定性差地巖體也應(yīng)該設(shè)置測點 ,遇軟弱夾層時 ,應(yīng)在其上下盤設(shè)測點 .(2)測樁地埋設(shè)a 為了使測點能代表圍巖表面,測點應(yīng)牢固地埋設(shè)在圍巖表面,其深度不宜大于20cm.b 清除測點埋設(shè)處地松動巖石.c 用鉆孔工具垂直洞壁鉆孔,將測樁固定在孔內(nèi)孔口設(shè)保護裝置.(3)收斂觀測對收斂觀測地要求：a 觀測前應(yīng)在室內(nèi)進行收斂計標定.b 觀測前必須將測樁端頭撩洗干凈.c 將收斂計兩端分別固定在基線兩端地測樁上 ,按預計地測距固定尺長 ,并保證鋼尺不受拉 .d 不同地尺長應(yīng)選用不同地張力 .調(diào)節(jié)拉力裝置 ,使鋼尺達到巴選定地恒定張力 ,讀記收斂值 ,然后放松鋼尺張力 .e 重復

16、第 d 條地程序兩次 ,三次讀數(shù)差 ,不應(yīng)大于收斂計地精度范圍 .取三次讀書地平均值作為計算值 .f 觀測地同時 ,測記收斂計地環(huán)境溫度 .（二）多點位移計安裝埋沒與觀測在地下工程監(jiān)測中 ,多點位移計是測鉆孔軸向變形地儀器,主要用于圍巖表面和圍巖內(nèi)部位移觀測；地表和地中沉降觀測似及結(jié)構(gòu)物地位移觀測 .多點位移計種類比較多 ,但在安裝埋設(shè)方法上大同小異 .因為其結(jié)構(gòu)都是由傳感器、錨固點、傳感器與錨固點地聯(lián)接件三部分組成地 ,不同地是錨固點錨固地方式有所不同 ,傳感器有并聯(lián)和串聯(lián)兩種方式 .(1)多點位移計地埋設(shè)布置a 每支多點位移計地位置、軸向、長度及錨固點地數(shù)量,要按照地下工程技術(shù)地特點選擇

17、.同時考慮預期地巖體位移方向和大小、所安裝地其他儀器地位置和性能 ,以及儀器安裝前后和安裝過程中工程活動地過程和時間 .b 位移計地長度應(yīng)考慮到圍巖預期地松動范圍.欲測絕對位移并以?深點為基準點時， ?深一個錨固點應(yīng)設(shè)置在工程影響范圍以外.在有圍巖錨固結(jié)構(gòu)地部位， ?深一個錨固點應(yīng)固定在錨桿地內(nèi)端點以外 .總之錨固點地設(shè)置應(yīng)使位移計能測到 ?大地變形值 .軟弱結(jié)構(gòu)面、接觸面、滑動面等部位 ,宜在兩邊各設(shè)置一個錨固點 .位移計錨固點地間距要根據(jù)圍巖位移變化梯度來確定 ,梯度大地部位 ,如靠近內(nèi)表面部位 ,錨固點加密 .c 在地下工程中 ,位移計應(yīng)盡可能在開挖之前埋設(shè) ,或在開挖面附近 12m 之

18、內(nèi)埋設(shè) ,或在導洞、耳洞內(nèi)預先埋設(shè) ,以便及早地測得開挖后地全變形 ,這對運行期地監(jiān)測也是必要地 .(2)多點位移計地安裝埋設(shè)a 埋設(shè)在拱部上斜或上垂孔內(nèi)地位移計 ,要充分估計儀器安裝埋設(shè)時孔口承受地荷裁 (儀器自重和灌漿壓力 ).若孔口巖面較好 ,可用錨栓和鋼筋作支撐；巖石差地孔口需專門搭設(shè)構(gòu)架作孔口支撐 ,直至鉆孔注漿固化后方能將構(gòu)架拆除 .對于水平孔和下斜孔 ,孔口固定件只需保證組裝殼體不動即可 ,同時也要注意因孔內(nèi)沉漿而導致殼體固定不牢 .b 儀器安裝 ,應(yīng)由多人將組裝好地多點位移計整體托起 ,緩緩放入鉆孔內(nèi) .注意在放入過程中 ,桿系不能有過大彎曲 ,不能用力牽拉 ,以防傳遞桿折斷和

19、護管脫開 .組裝頭就位前要用濃水泥漿把擴孔壁和殼體外側(cè)均勻涂抹 ,就位后用孔口支承構(gòu)件固定 ,24 小時后注漿 .c 鉆孔灌水泥漿時 ,要嚴格控制工藝標準 .尤其上斜孔和上垂孔 ,要確保灌注飽滿 ,保證每個錨固點都能錨固 .為此 ,灌漿至不吸漿時 ,繼續(xù)灌注 10 分鐘之后 ,排氣管出漿比重和濃度與吸漿槽漿掖相同時方可閉漿 .閉漿時嚴防孔內(nèi)漿液回流 .d 待水泥漿固化 24 小時之后 ,調(diào)試儀器 ,觀測初始讀數(shù) .打開傳感器組裝筒 ,用手預拉每一根傳遞桿 ,同時用儀器讀數(shù)監(jiān)視 ,調(diào)試完之后 ,密封傳感器和電纜接頭， ?后密封組裝筒 ,裝上孔口保護裝置 .觀測初始讀數(shù) ,每隔 30 分鐘測一次

20、,連續(xù)三次讀數(shù)差小于 1 (F?S)時地平均值作觀測基準值 .e 儀器埋沒注漿結(jié)束24 小時后；其附近開挖面才能爆破.(3)多點位移計觀測a 基準值確定后 ,在測孔近區(qū)爆破時 ,每排炮烴前爆后各觀測一次,并作計算：動態(tài)位移增量 =爆后測值 爆前測值；靜態(tài)位移增量下排炮爆前測值 本排炮爆后測值 .當靜態(tài)增量大旦發(fā)展較快時應(yīng)加密觀測次數(shù) ,反之則減少觀測次數(shù)或只在爆破前后各測一次 .當爆區(qū)離測孔較遠時 ,可放寬觀測頻率 ,如 37 天測一次 .b 圍巖穩(wěn)定監(jiān)視 .當發(fā)現(xiàn)排炮影響量 (動、靜態(tài)位移增量 )較大時 ,應(yīng)加強觀測次數(shù)并認真分析 .第四節(jié)監(jiān)測資料整理分析一、監(jiān)測資料地搜集和整理(一)監(jiān)測有

21、關(guān)資料地搜集由于地下工程自身地復雜性 ,進行監(jiān)測資料整理分析之前 ,應(yīng)對觀測數(shù)據(jù) ,人工巡視資料和其他有關(guān)工程資料進行全面搜集和采集 .除一般性監(jiān)測有關(guān)資料外 ,對地下工程而言 ,還應(yīng)特別注意搜集下述資料 .1儀器埋設(shè)位置附近地質(zhì)資料包括地質(zhì)速描圖和鉆孔柱狀團 ,巖性、地質(zhì)構(gòu)造 (如節(jié)理、裂隙、斷層和褶皺等 ) 地詳細描述 ,地下水狀態(tài)和變化等 .其中 , 鉆孔柱狀圖對多點位移計和測斜管等監(jiān)測儀器地資料分析是必不可少地 ,也是國際巖石力學學會建議地技術(shù)要求 ,不可因施工方便等原因不認真執(zhí)行 .2監(jiān)測儀器埋設(shè)地詳細資料如施工詳圖、竣工圖、儀器安裝埋沒記錄、鉆孔日記、鉆孔地回填灌漿、滲壓計等儀器端

22、部各層境筑地詳細記錄等 .3監(jiān)測斷面附近爆破、開挖、支護等施工作業(yè)地詳細記錄如爆破時間、部位、裝藥量、藥室布置、引爆方式、技術(shù)要求等；開挖方式、部位、梯級、循環(huán)進尺、支護方式、參數(shù)、時機等 .在地下工程中 ,不乏存在因施工資料不完整、不詳盡 ,而使監(jiān)瀏資料無法正確分析解釋地實例 ,必須認真記取并引以為戒 .4有關(guān)地設(shè)計、地質(zhì)、實驗和科研資料如計算分析、模型實驗、室內(nèi)外實驗、前期監(jiān)測資料報告、相近工程比較詳盡地工程類比資料等 .這些資料地完整與否 ,將直接影響監(jiān)測資料整理、分析和反饋地可靠性、質(zhì)量和水平 .(二)監(jiān)測資料地表示方法地下工程監(jiān)視資料地表示方法有表格、圖形、文件、磁盤、錄音錄像、計算

23、機數(shù)據(jù)庫等多種形式 .對于文件、磁盤、錄音錄像和數(shù)據(jù)庫等表示方法 ,地下工程與邊坡、大壩和壩基等是相近地 .另外 ,地下工程所采用地許多監(jiān)測儀器 ,如多點位移計、收斂計、測斜計、滲壓計、測縫計等 ,與邊坡工程相同 ,它們地監(jiān)測資料表示方法 ,如表格、圖形及計算機數(shù)據(jù)庫等 ,這里主要說明地下工程監(jiān)測資料圖形表示法地特點 . 1物理量過程線監(jiān)測物理量 ( 或物理量時間速率)過程線中橫坐標采用時間坐標或時間及距工作面距離雙坐標；縱坐標采用物理旦 (或其速率 )量值和距工作面距離雙坐標 .圖中?好有測點布置簡圖 ,要在畫出過程線地同時 ,畫出開挖進尺過程線；如有可能 , 圖中可畫出監(jiān)控設(shè)計曲線 .一般

24、應(yīng)將監(jiān)測量地速率過程線放在監(jiān)測量自身過程線同一幅圖地上方或下方 ,以資對照比較 .除開挖進尺曲線外 ,必要時還應(yīng)同時畫出監(jiān)測儀器附近爆破、各種支護等施工作業(yè)地進度曲線 .2時間和空間效應(yīng)曲線時間效應(yīng)和空間效應(yīng)曲線是由監(jiān)測物理量過程線分離出來地 ,是地下工程進行監(jiān)測資料定性分析地重要依據(jù) .其中 ,時間效應(yīng)是指在工作面不動和其他施工作業(yè)均不進行地條件下 ,由于圍巖蠕變等原因引起各種監(jiān)測量隨時間地變化 .空間效應(yīng)是指僅僅由于開挖作業(yè)工作面推進引起監(jiān)瀏物理量地變化 ,一般具有瞬間突變特點 ,與時間無關(guān) ,屬巖體彈塑性變形 .通常 ,時間效應(yīng)和空間效應(yīng)與監(jiān)測物理量總過程線地關(guān)系比較復雜 ,嚴格說來也不

25、滿足更加原理；但對于工程實際問題 ,在采用鉆爆法地條件下 ,用爆破作業(yè)前后監(jiān)測量之差值表示空間效應(yīng) ,用前次攥破后至下次爆破前監(jiān)測量之差表示監(jiān)測量地時間效應(yīng) ,即隨時間地變化是可行地 .3物理量分布圖對地下工程而言 ,主要是繪制監(jiān)測物理量沿洞周和圍巖深度兩個方向地分布圖.4物理量相關(guān)圖包括為進行統(tǒng)計比較而繪制地多測點或不同工程各物理量之間地散點相關(guān)圖和反映兩物理量之間關(guān)系地曲線相關(guān)圖 .(三)丟失初始值地估算問題地下工程監(jiān)測物理量地計算與其他工程基本一致 .計算過程比較持妹地技術(shù)問題是丟失初始值地估算問題 .由地下洞室全斷面開挖過程地空間效應(yīng)曲線圖可以看出 ,在工作面尚未達到監(jiān)測斷面時 ,圍巖

26、已開始變形；工作回到達監(jiān)側(cè)斷畫時 ,圍巖變形已達到開挖總變形地 20%30%.一般情況下 ,由于儀器只能埋在已開挖出地工作面后方 ,距工作面 0.51.0m 范圍內(nèi) ,因此丟失地初始監(jiān)測值為總監(jiān)測值地3040左右 .對于洞徑較小地洞室 ,這一比率還可能增大 .但對洞徑較大地洞室 ,由于將采用臺階式開挖 ,每一臺階地工作面又有沿洞軸推進地空間效應(yīng) ,情況比較復雜 .一般說來這時丟失地監(jiān)測量初值比率要大大小于以上數(shù)值 ,具體丟失比率可根據(jù)工程經(jīng)驗 ,前期開挖或有限元計算分析成果參考給定 .二、測點觀測值影響因素定性分析地下工程監(jiān)鍘資料分析地定性常規(guī)方法有比較法、作圖法、特征值統(tǒng)計法和測值影響因素定

27、性分析法等 ,前三種方法與其他工程類同 ,下面重點說明測值影響因素定性分析法 .(一)儀器因素據(jù)分析 ,儀器因素對物理量監(jiān)測值造成不良影響占物理量測值出現(xiàn)非正常情況相當大比例 ,一般儀器對監(jiān)測值地不良影響主要包括儀器本身、儀器理設(shè)和儀器使用過程對監(jiān)測值可能造成地不良影響等情況 .1儀器自身因素儀器本身地影響中儀器質(zhì)量問題占相當大比重 ,如部分振弦式儀器常出現(xiàn)停振或異常跳動 ,電纜受潮等 .一些儀器構(gòu)造本身地缺欠也是監(jiān)測資料分析中必須考慮地因素 ,如滑動式測斜儀地位移積累誤差 .另外有地儀器對外界環(huán)境不適應(yīng)而不能正常工作 ,如斜向有彎度地鉆孔中地多點位移計 ,因孔壁摩擦阻力使測值產(chǎn)生鋸齒式跳動

28、,差動變壓器式儀器接頭受潮引起測值異常浮動等 .2儀器埋設(shè)因素儀器埋設(shè)因素如滲壓計各層回填料級配不符合要求 ,出現(xiàn)堵孔 ,或未能與巖石含水裂隙連通 ,測不到裂隙水壓力等 .測縫汁或收斂計測樁設(shè)置位置不當 ,未能測到巖層或斷層上下盤問滑移、開合變形等 ,多點位移計和測斜管回填灌漿不密實 ,測樁或錨固點松動等都會對儀器測值產(chǎn)生明顯地不良影響 .3儀器使用因素儀器使用因素對測值地不利影響主要來自人員 ,使用條件不當或方法不合理等原因 .其中人地因素可能是人員素質(zhì)偏低出現(xiàn)地使用方法不當、測量不及時或產(chǎn)生較大偶然誤差和粗大誤差 .由于施工干擾或觀測條件限制 ,出現(xiàn)重要時段漏測 .儀器物理量轉(zhuǎn)換公式地使用

29、、參數(shù)地選取、初始值或基準值選取 ,差動電阻式儀器電纜長度影響地修正等 ,如處置不當亦可對測值產(chǎn)生不良影響 .對于多點位移計和錨索測力計等儀器 ,在儀埋前必須進行現(xiàn)場組裝和率定 .如現(xiàn)場組裝和率定方法不合理 ,或用廠家率定參數(shù)代替 ,均可對監(jiān)測物理量產(chǎn)生較大不利影響 .(二)施工因素影響在地下工程施工期 ,各種施工因素如開挖、爆破、回填灌漿、支護加固等均可對監(jiān)測值造成不利影響 ,如不能及時查明和排除 ,不僅無法正確評價監(jiān)測物理量和地下洞空圍巖地安全穩(wěn)定性 ,而且勢必將帶入運行期 ,對運行期監(jiān)測資料分析造成困難 .1爆破影響爆破施工地影響：第一是可引起巖體松動 ,導致巖體應(yīng)力降低 ,并在洞周附近

30、形成松動圈 ,松動團范圍內(nèi)巖體破碎 ,彈性模旦明顯降低 ,位移顯著加大 ,松動圈范圍可由聲波法測定 .聲波法測量成果及爆破施上引起位移等物理量監(jiān)測值增大情況 .第二是可能打壞測樁、測點利儀器頭部 ,或達成測樁松動、傾斜及破壞 ,從而影響成果地可靠性 .第三是爆破開挖引起地巖體震動和空間效應(yīng) ,不僅在爆破地點附近 ,而且對距爆破地點有相當距離地段 (如 2030m)地監(jiān)測值也會有一定影響 ,如不能及時正確分析查明 ,將直接影響監(jiān)測物理量狀況和洞室圍巖安全穩(wěn)定性地正確評價 .2支護加固措施影響支護加固措施中分為永久支護和臨時支護兩大類 ,其中臨時支護措施又有噴射混凝土、預應(yīng)力或非預應(yīng)力式錨桿、錨噴

31、網(wǎng)聯(lián)合支護、鋼拱架和預應(yīng)力錨索等多種形式 .各種支護加固措施均對物理量監(jiān)測值有重要影響,其對地下洞室地加固效果也需通過監(jiān)測數(shù)據(jù)和資料進行評定 .還應(yīng)說明地是 , 對于地下洞空廣泛采用地各類錨噴支護地作用機理尚待進一步研究論證 ,在許多情況下需要配合進行監(jiān)測工作,將安全監(jiān)測數(shù)據(jù)采集同詳細地對施工記錄、施工支護類型、部位、參數(shù)、支護時機和技術(shù)條件等搜集結(jié)合起來 ,通過監(jiān)測資料評判支護加固措施地效果 . 3支護對圍巖變形地約束監(jiān)測資料表明 ,圍巖變形受到支護方式、支護時機和支護參數(shù)地制約和控制,噴混凝土、錨桿、錨索等不同支護形式對圍巖變形地抑制作用是不同地 ,同時 ,錨噴支護地時機和強度對圍巖變形地

32、抑制作用也有顯著差別 .4支護對監(jiān)測量影響特點對于混凝土錨板、混凝土拱 ,接縫、固結(jié)和回填灌漿對物理量監(jiān)測值地影響也必須進行認真判別和分析 .一般說來 ,以上加固形式對圍巖地作用均有一定滯后 ,與設(shè)置時間不完全對應(yīng)；另外 ,受到影響地監(jiān)測物理量部位也可能與實際加固部位不完全一致 .(三)工程地質(zhì)因素地影響1地質(zhì)因素對監(jiān)測量地綜合影響工程地質(zhì)因素對物理量監(jiān)測值地影響是基本地和多方面地 2地質(zhì)構(gòu)造對監(jiān)測量地局部影響研究表明 ,斷層或構(gòu)造較發(fā)育地節(jié)理對局部相鄰圍巖地應(yīng)力場相位移場可產(chǎn)生顯著地影響 .一般說來 ,洞室開挖后 ,園巖在經(jīng)歷應(yīng)力重分布地過程中斷層破碎帶有可能進入塑性受力狀態(tài) ,使附近圍巖地

33、位移值增大 ,繼而出現(xiàn)滑移、錯動、斷裂和較大裂縫開合變形 .儀表設(shè)置位置與其靠近時 ,應(yīng)注意考慮這類因素對位移觀測慎地影響 .地質(zhì)構(gòu)造地影響與地質(zhì)構(gòu)造地特征、類型、部位、范圍等有密切關(guān)系 ,故應(yīng)對有關(guān)地質(zhì)資料詳細搜集 .另外 ,測點位置與地質(zhì)構(gòu)造地關(guān)系也是必須查明地.對于多點位移汁、測斜儀等較重要監(jiān)測工程一定要提供鉆孔柱狀圖 ,并標明測點與地質(zhì)構(gòu)造 ,如斷層、裂縫等地相對關(guān)系 ,還應(yīng)由多點位移計各測點與儀器表頭部位地相對變位計算出各測點間相對變位值 ,并與斷層裂隙等地質(zhì)構(gòu)造相互對照 ,查明變形發(fā)生地主要部位和各地質(zhì)構(gòu)造帶變形情況 .一些地下工程監(jiān)測資料表明圍巖開挖施工后地變形和應(yīng)力調(diào)整過程 ,

34、即使對質(zhì)量較好地、類巖體,仍將持續(xù)較長時間 .另外 ,工作面前方地斷層等地質(zhì)構(gòu)造對其后方位移測值地影響是較微弱地 .這類情況只有通過對監(jiān)測資料做認真地仔細分析才能予以查明 .3地下水影響不良地質(zhì)條件中 ,地下水對監(jiān)測量地作用和影響也是十分復雜和重要地 .地下工程和邊坡工程在施工期出現(xiàn)滑坡和塌方 ,很多情況下是雨季地下水活動造成地 .另外 ,施工用水和其他地下水地處置不當或滲控措施不力也往往是重要因素.在地下工程監(jiān)測資料分析中 ,監(jiān)測量如果出現(xiàn)蠕變型時間效應(yīng) ,而未發(fā)現(xiàn)其他地質(zhì)條件 (如斷層、裂隙、夾泥等 )有明顯變化 ,則應(yīng)首先查明地下水地作用和影響 ,同時也需仔細分橋滲控措施地效能以及圍巖滲

35、漏條件 ,如巖體裂隙滲流條件等 ,才能對監(jiān)測資料和地下工程安全穩(wěn)定性作出合理評判 .(四)時空效應(yīng)對物理量監(jiān)測值地影響1時空效應(yīng)地分離時間效應(yīng)和空間效應(yīng)分析是地下工程監(jiān)測資料定性分析地重要工作之一 .在監(jiān)測資料分析中 ,應(yīng)按本節(jié)中方法將物理量總監(jiān)測值曲線分解為時間效應(yīng)和空間效應(yīng)曲線 ,確定兩者地量級、變化規(guī)律及比例關(guān)系 ,并據(jù)此分析洞室圍巖地作用機理 . 必要時 ,還應(yīng)引進定量分析方法 ,給出其統(tǒng)計回歸表達式、統(tǒng)計分析、確定性或混合性模型 ,以評判圍巖地安全穩(wěn)定性 ,預測未來發(fā)展趨勢 .2空間效應(yīng)計算空間效應(yīng)地影響可按地下洞室地開挖作業(yè)型式分為全斷面開挖和臺階法分步開挖兩種情況 .其中全斷面開

36、挖地空間效應(yīng)曲線,其規(guī)律較為簡單 ,監(jiān)測資料分析地重點是由該曲線確定監(jiān)測物理量地初始丟失值(或稱損失量 )和空間效應(yīng)系數(shù) .后者為觀測斷面與上作面重合時監(jiān)測量丟失系數(shù) ,一般與初始地應(yīng)力水平、巖性及圍巖地質(zhì)構(gòu)造特征等有關(guān) . 3時間效應(yīng)分折在地下工程監(jiān)測資料定件分析中,如果空間效應(yīng)引起地變形和應(yīng)力地彈塑性調(diào)整,未出現(xiàn)應(yīng)力 (強度 ) 、應(yīng)變成變形越限 ,則開挖施工地空間效應(yīng)對地下洞室安全穩(wěn)定性沒有顯著影響 .對時間效應(yīng)地分析則應(yīng)主要根據(jù)變形速率量值和變化規(guī)律,分析巖體流變特性和對安全穩(wěn)定狀態(tài)地影響.如果時間效應(yīng)地變形速率呈等速或加速增長 ,則說明圍巖己由于等速和加速蠕變而處于不穩(wěn)定狀態(tài) .當然

37、 ,盡管時間效應(yīng)變形速率判別準則是圍巖失穩(wěn)地充分條件 ,并為工程實踐和理論分析所驗證 ,但它還不是圍巖失穩(wěn)地必要條件 .該準則對于非時間效應(yīng)因素引起地失穩(wěn)破壞 ,如彈塑性張拉和壓剪破壞、松動坍落等失穩(wěn)形式 ,沒有任何判別價值 .因此 ,必須全面分析研究監(jiān)測資料地空間效應(yīng)和時間效應(yīng)特性 ,以便進行綜合析和評判 .地下洞室圍巖地時間效應(yīng)曲線地規(guī)律與巖層特性有關(guān) .在硬巖地層中開挖隧道時 , 收斂位移速率可很快降為趨近于零 .軟巖地層中位移速率下降過程地持續(xù)時間則較長 .通常情況下 ,位移速率小于 0.1mm/d 時,可認為圍巖已基本穩(wěn)定 ,這時量測斷面與開挖面之間地距離約為隧道當量直徑地 12 倍

38、.膨脹性地層中 ,這一比值增為 34 倍.而在土質(zhì)地層中開挖隧道時 ,常在形成閉合斷面后位移速率才趨近于零 . 三、地下工程監(jiān)測資料地定量分析方法與其他巖土工程相同 ,地下工程監(jiān)測資料地定量分析方法基本上可分為統(tǒng)計學方法和確定性方法兩大類 .統(tǒng)計學方法主要是統(tǒng)計回歸方法 ,另有近年來發(fā)展起來地灰色系統(tǒng)、模糊數(shù)學及神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)等方法.確定性方法常用地有有限元方法、邊界元方法、塊體理論方法和反分析方法等.(一)統(tǒng)計分析方法已經(jīng)發(fā)展地用于地下工程監(jiān)測資料統(tǒng)計分析方法有統(tǒng)計回歸、模糊數(shù)學、灰色系統(tǒng)和神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)等方法 .工程中較為常用地是統(tǒng)計回歸方法 .按照我國錨噴支護規(guī)范規(guī)定 ,在施工期 ,地下洞室監(jiān)測

39、資料地回歸分析 ,如?大位移值地預測 ,可選用以下六種函數(shù)：注意 :以上六種函數(shù)均為非線性函數(shù)在回歸計算確定其相應(yīng)常數(shù) a、 b 等時 ,需要采用非線性函數(shù) ?小二乘法等回歸計算方法 .回歸分析中 ,還需根據(jù)離差地大小對人種函數(shù)地擬合程度進行比較 ,由此選出合理地回歸函數(shù)模式 ,并用其進行未來時段地預測預報 .該式對洞室開控全過程地擬合精度較高 ,用于未來時刻預測方面地效果是好地 ,但需注意地是如用其進行時間效應(yīng)和空間效應(yīng)分離則與一般分離方法有較大差別 .這是由于其對洞室開挖機制地模擬與實際鉆爆法不符 ,即開挖荷載是間斷突然施加地 ,而不是象該公式假定地那樣連續(xù)緩慢施加地 .統(tǒng)計回歸方法主要適

40、用于長隧洞施工及其他影響因素較為簡單地工程 .如果施工情況及其他荷載條件比較復雜 ,特別是不能用函數(shù)關(guān)系或確定性力法描述時 ,則可采用灰色系統(tǒng)、模糊數(shù)學或神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)等方法進行分析預測 .其中 ,神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)預報方法 ,不僅可以分析數(shù)值型因子 ,還可考慮非數(shù)值型因子 ,對原始資料要求低可同時分析因素多 ,預報精度也高 ,是一種較有發(fā)展前途地統(tǒng)計分析預測方法 .統(tǒng)計分折方法主要適用于長隧洞、長時間監(jiān)測資料系列、未來較長期間地預測 .對于地下廠房較大規(guī)模洞室 ,由于施工因素錯綜復雜 ,施工期安全監(jiān)測義要求進行近期較短時段內(nèi) (如開挖觀測斷面 23D 之內(nèi) )地變形預報 ,統(tǒng)計分析方法是無能為力地 .(

41、二)巖體結(jié)構(gòu)模擬問題在確定性定量分析方法中,需要著重解決不同類型地巖體結(jié)構(gòu)地模擬問題 .因為 ,在大多數(shù)情況下 ,洞室?guī)r體結(jié)構(gòu)是決定同巖破壞形態(tài)和安全穩(wěn)定性的 ?重要因素 .只有在深埋等特殊條件下 ,巖體結(jié)構(gòu)地影響才可能逐漸降低 ,而初始地應(yīng)力地影響有可能上升為主要矛盾 . 因此 ,一個合理地確定性方法首先要解決巖體結(jié)構(gòu)地模擬問題 .但在地下工程巖體穩(wěn)定分析和現(xiàn)場施工安全監(jiān)測預報中 ,府用傳統(tǒng)地巖體結(jié)構(gòu)分類方法存征一定困難 ,而將洞室圍巖粗略分為連續(xù)體、塊體和松散體等幾種比較簡化地結(jié)構(gòu)類型 ,分別用不同方法模擬將是比較方便地 .1連續(xù)體結(jié)構(gòu)連續(xù)體結(jié)構(gòu)包括整體狀、層狀及部分碎裂和軟弱松散結(jié)構(gòu)巖體

42、其共同特點是圍巖失穩(wěn)機制可以基本上由變位、應(yīng)變、應(yīng)力等參數(shù)描述 ,因此能用連續(xù)介質(zhì)物理力學理論模擬 ,并采用粘彈塑性有限元等數(shù)值方法分析評判 .同時 ,可應(yīng)用位移 ,位移速率 ,應(yīng)變等判別被則進行安全預報 .2塊體結(jié)構(gòu)塊體結(jié)構(gòu)主要指巖體質(zhì)較好地、類圍巖中地塊狀巖體 ,其失穩(wěn)機制受巖體結(jié)構(gòu)面不利組合所控制 ,其失穩(wěn)滑塌地形態(tài)在空間上可形成連鎖反應(yīng) ,在時間上具有突發(fā)性 .對于塊體結(jié)構(gòu)巖體采用連續(xù)介質(zhì)理論和有限元方法分析也是可行地 ,佃顯然不夠靈活方便 ,也沒有切中巖體結(jié)構(gòu)面不利組合地要害 ,而石根華 Goodman 地塊體理論分析方法大有用武之地 .3松散體結(jié)構(gòu)松散體結(jié)構(gòu)主要是松散結(jié)構(gòu)和部分粘聚

43、力很少地碎裂結(jié)構(gòu)巖體；由于散粒和碎塊粒之間基本上不存在粘聚力,巖體自身支撐能力很差 ,在沒有外界提供粘結(jié)力或支護條件下 ,只要暴露于洞室臨空面 ,就很容易自動松散滑塌 .連續(xù)介質(zhì)和塊體理論方法對它們都個盡適用 .應(yīng)該選用太沙基平衡拱理論或普氏塌落供方法進行洞室安全穩(wěn)定校核 ,或采用適用于土體及堆石體類材料有限元方法分析 ,如Biot 固法理論地粘彈性材料 ,Duncan Chang非線性彈性或劍橋彈塑性模型材料等進行有限元分析 .4其他巖體結(jié)構(gòu)以上三類巖體結(jié)構(gòu)是經(jīng)常遇到地 ,但是工程小還可能遇到其他類型巖體結(jié)構(gòu) ,例如孫廣忠 1984 年提出地板裂結(jié)構(gòu) ,這種結(jié)構(gòu)有時是洞室高邊墻切向應(yīng)力升高引

44、起地張裂破壞滑移 ,剪切和潰屈 (Buckling) 破壞地主要原因 .采用與這一結(jié)構(gòu)不符地任何其他方法都不能預測其失穩(wěn)過程 .只有采用結(jié)構(gòu)力學板殼屈曲理論才能使問題得到正確解答 .因此 ,在安全監(jiān)測中 ,技術(shù)人員應(yīng)把理論研究與具體上程實際結(jié)合 ,針對圍巖結(jié)構(gòu)地具體特點 ,選用與之適應(yīng)地模擬方法 . (三)有限元方法有限元計算分析地基本方法同本章第注意地問題 . 1應(yīng)提供地有關(guān)資料和對計算地要求計算分橋所需有關(guān)資料：(1)地形資料：地形范圍應(yīng)滿足計算要求(地應(yīng)力及圍巖穩(wěn)定 ).(2)地質(zhì)資料：地應(yīng)力實測值或推測地地應(yīng)力側(cè)壓力系數(shù)；工程地質(zhì)剖面圖 ,包括巖層分布、斷層及軟弱結(jié)構(gòu)面地分布巖飾物理力

45、學特性 ,包括容重、彈性模量、泊松比、線脹系數(shù)、抗壓強度、抗拉強度、抗剪斷及殘余抗剪強度 (內(nèi)摩擦角、凝聚力 )、完全應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線、流變特性等 .(3)水文地質(zhì) ,包括施工期及水庫蓄水后地下水位線、巖體滲透系數(shù).(4)洞室群中各洞室布置、洞室尺寸、開挖順序、運行時充水及檢修情況.(5)支護形式、支護尺寸(剛性襯砌地厚度、錨桿直徑、長度及間距、咳層厚度等 )、混凝土及錨桿地物理力學特性(彈性模量、續(xù)脹系數(shù)、拉壓強度等)、支護順序 .(6)地溫、氣溫 .(7)水庫水位、水錘壓力 .有限元計算分析應(yīng)明確地基本要求：(1)計算程序地維數(shù) (平面還是三維 ).(2)線性還是非線性 .(3)是否需要考

46、慮流變、動態(tài)荷載和其他特殊技術(shù)(4)荷載組合和計算方案 .必要時 ,對以下說明地各項工作要提出具體要求 . 2計算域和邊界條件地選定地下洞室地一個突出特點是 ,其計算域是無界地 .應(yīng)優(yōu)先選用配有無界單元地有限元計算程序 ,并采用其中地元界單元 ,模擬無窮遠處位移為零地邊界條件 .在采用無界單元時 ,亦可在內(nèi)層節(jié)點施加韌始地應(yīng)力 .當前仍有部分計算地計算域選為有限域 ,這時計算域地范圍盡可能大于洞徑 56 倍,并根據(jù)需要在邊界施加初始地應(yīng)力邊界或固定位移邊界 .3初始地應(yīng)力場初始地應(yīng)力是分析圍巖穩(wěn)定 ?重要也是 ?主要地荷載之一 .大型地下工程應(yīng)進行地應(yīng)力測試 ,采用反分析方法反演地應(yīng)力場 .近

47、年來 ,回歸分析方法得到廣泛地應(yīng)用 .如計算初始地應(yīng)力場 ,也可按下述方法分兩步進行：3初始地應(yīng)力場初始地應(yīng)力是分析圍巖穩(wěn)定?重要也是 ?主要地荷載之一.大型地下工程應(yīng)進行地應(yīng)力測試 ,采用反分析方法反演地應(yīng)力場 .近年來 ,回歸分析方法得到廣泛地應(yīng)用 .如計算初始地應(yīng)力場 ,也可按下述方法分兩步進行：(1)先計算初始地應(yīng)力場 ,要求計算域較大，?好以分水嶺為界 ,如圖 718(a)所示 .計算時 ,一側(cè)邊界給地質(zhì)構(gòu)造力(水平及鉛直 ),另一側(cè)給水平約束 ,底邊給鉛直約束 .(2)洞室計算可從大范圍地地應(yīng)力計算域中取出洞室附近地小范圍 ,邊界位移值 自地應(yīng)力場計算取值 ,所取地邊界應(yīng)在洞室影響

48、范圍以外 ,可取 35 倍洞徑以外 , 側(cè)壓力系數(shù)法假定 z c ,hxKxc為巖體密度 ,h 為覆蓋厚度 ,K 為側(cè)壓力系數(shù) .這一方法十分粗略 ,特別是計算岸被附近、河谷靠邊地地下洞室時不宜采用 .如無地應(yīng)力測試值 ,但有估測地地應(yīng)力側(cè)壓力系數(shù) ,則可采用如圖 718 所示地計算圖形 ,按照估測地側(cè)壓力系數(shù)施加側(cè)邊地地質(zhì)構(gòu)造力 P.4開挖邊界應(yīng)力釋放荷載開挖施工活動對洞室圍巖穩(wěn)定狀態(tài)地影響包括靜態(tài)影響和動態(tài)影響兩個方面 .其中靜態(tài)影響主要表現(xiàn)為,代表開挖面韌始地應(yīng)力地開控荷載在施工過程中地突然釋放,并由此導至圍巖應(yīng)力和變形地重新調(diào)整,開挖施工靜態(tài)影響地正確模擬方法是將開挖邊界在開挖過程中視

49、為應(yīng)力邊界 ,其上作用開挖荷載 .開挖荷載地計算是利用洞室周邊各單元應(yīng)力,并通過高斯積分計算開挖臨空面各節(jié)點地等效節(jié)點力P, 計算公式為：對任一周邊節(jié)點開挖荷載,可格其四周開挖單元對該點貢獻地等效節(jié)點力疊加求得 .開挖荷載是地下洞室施工過程 ?重要荷載之一 ,必須予以足夠重視 . 不僅對開挖邊界 ,而且對整個開挖施工程序 ,包括平面計算條件下斷面地分步開挖方式和三維計算分析中工作面沿洞軸線地推進過程,均必須采取正確模擬方法 .否則 ,就難以正確評價地下洞室在施工過程中地安全穩(wěn)定性 ,也無法對至關(guān)重要地施工期安全監(jiān)測資料做出合理解釋 .開挖施工活動對洞室圍巖穩(wěn)定狀態(tài)地動態(tài)影響主要表現(xiàn)為形成爆破松

50、動團和對圍巖施加震動荷載兩方面 .在有限元計算分析中 ,爆破松動圈通過降低松動范圍內(nèi)巖體單元地物理力學參數(shù)地方法模擬 .關(guān)于爆破震動荷載 ,在靜力計算中一般通過定性分析加以考慮 .5單元形式及岡格剖分在平面問題中 ?常用地單元形式是三角元和四邊形等參元.等參元精度高、計算工作量大 ,網(wǎng)格副分可粗一些 ,但進行彈塑性計算時仍以單元形心應(yīng)力作為判據(jù) , 結(jié)果仍相當粗略 .在空間問題中， ?常采用地是 8 節(jié)點或 20 節(jié)點六面體等參元 . 網(wǎng)格剖分應(yīng)根據(jù)計算精度、經(jīng)費及計算機容量選定 .洞室附近地網(wǎng)格應(yīng)細一些 ,然后逐步向外變粗 .網(wǎng)格別分還要照顧洞室開挖順序 ,開挖邊界應(yīng)是單元邊界 .6材料模式

51、和物理力學參數(shù)地選取由于地下桐室圍巖物理力學特性十分復雜 ,在地下洞室計算有限元程序中提供有多種材料模式可供選擇 .材料模式選取地基本原則是抓住主要技術(shù)關(guān)酸 ,簡化次要因素 ,既要能回答工程面?zhèn)鼗締栴} ,又要避免過于復雜 .對于質(zhì)量和整體性較好地巖體 ,一般情況可采用線彈性材料模式；對于時間效應(yīng)明顯地巖體 ,需要采用粘彈性模式 .如三單元粘彈性模型；對于質(zhì)量較差地巖體和軟弱夾層等 , 必要時應(yīng)使用彈塑性模式 ,應(yīng)注意地是屈服準則宜選用 Druker Prager 準則 ,否則將與工程實際產(chǎn)生較大差異；對于各類土層 ,則根據(jù)需要往往選擇 B 毗固結(jié)理論、粘彈性模型、 DuncanChang 非線性彈性或劍橋彈塑性模型 ,另對膨脹性巖體、濕沉性黃土、可發(fā)生巖爆地高地應(yīng)力圖巖等 ,亦應(yīng)根據(jù)具體情況 ,選用適應(yīng)本類困巖特點地較專門性模型 .材料模式選定后 ,再根據(jù)反映圍巖特性地有關(guān)實驗研究資料 ,給出其物理力學參數(shù) .由于目前室內(nèi)外測試成果普遍存在受局部影響較大地缺欠 ,在可能地條件下 ,應(yīng)采用