基礎(chǔ)工程現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)技術(shù)-地下工程監(jiān)測(cè)

地下工程監(jiān)測(cè)技術(shù)第一節(jié)監(jiān)測(cè)的目的與意義第二節(jié)監(jiān)測(cè)的方法與監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)第三節(jié)監(jiān)測(cè)工程的實(shí)施第四節(jié)資料整理分析第五節(jié)工程實(shí)例

地下工程是修建在具有原巖應(yīng)力場(chǎng)、由巖土和各種結(jié)構(gòu)面組合的天然巖土體中的建筑物，是靠圍巖和支護(hù)的共同作用保持其穩(wěn)定性的。因此，工程的安全在很大程度上取決于圍巖本身的力學(xué)特性及自穩(wěn)能力，取決于其支護(hù)后的綜合特性。

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，地下工程的興建比地面工程復(fù)雜得多。特別是在地下工程開(kāi)挖之前，其地質(zhì)條件、巖體形態(tài)不易掌握，力學(xué)參數(shù)難于確定，人們不得不借助現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，獲取建筑物性狀變化的實(shí)際信息，并及時(shí)反饋到設(shè)計(jì)和施工中去，直接為工程服務(wù)。

地下工程按用途可分為：交通運(yùn)輸、輸水、公共事業(yè)以及地下貯庫(kù)、地下工廠、地下冷暖氣管道、地下街道、地下發(fā)電站等：按工程地點(diǎn)分，有山嶺隧道、城市隧道、水下隧道；按開(kāi)挖介質(zhì)分，有巖石隧道、土質(zhì)隧道；按施工方法分，有山嶺隧道、盾構(gòu)隧道、明挖隧道、深埋隧道等。按照我國(guó)通常的習(xí)慣，把用于交通的地下通道叫隧道，如鐵路隧道、公路隧道等；把用于輸水的地下通道叫隧洞．如有壓隧洞、無(wú)壓隧洞等。因此，地下工程穩(wěn)定性安全監(jiān)測(cè)計(jì)分為：洞室、隧道、輸水隧洞、城市地鐵以及豎井、斜井等。

監(jiān)測(cè)目的：評(píng)估與診斷、反饋與預(yù)測(cè)、信息化設(shè)計(jì)與施工控制、研究與技術(shù)進(jìn)步。人類對(duì)地下空間的開(kāi)發(fā)與利用；工程實(shí)踐提出的要求；地下洞室圍巖穩(wěn)定的研究；理論的指導(dǎo)。

研究?jī)?nèi)容：原巖應(yīng)力測(cè)試；圍巖的應(yīng)力、變形與破壞；圍巖壓力的計(jì)算；圍巖與支護(hù)的相互作用的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試與模型試驗(yàn)；支護(hù)的設(shè)計(jì)與計(jì)算；圍巖的穩(wěn)定性及分類；圍巖破壞的防治與加固。平面應(yīng)變問(wèn)題工程實(shí)踐：水電工程引水和泄洪隧洞、地下廠房、調(diào)壓室（井）、水利：引水長(zhǎng)隧洞、地下泵站等采礦：豎井、斜井、斜坡道、平巷、采場(chǎng)交通：鐵路隧洞、地下車站、公路隧洞等軍備：防空洞、地下軍備庫(kù)、發(fā)射井等民用：地下商場(chǎng)、地鐵、倉(cāng)庫(kù)等地下洞室的施工方法：1、人工或機(jī)械開(kāi)挖2、鉆爆法3、全斷面掘進(jìn)（TBM）σmax

＜

S

u

max

＜

U穩(wěn)定性問(wèn)題的研究關(guān)系到：

1、安全可靠（施工期和運(yùn)行期安全）

2、工程布置（工程位置選擇、斷面大小等）

3、經(jīng)濟(jì)合理（開(kāi)挖方式、支護(hù)強(qiáng)度等）

4、環(huán)境保護(hù)應(yīng)研究圍巖的應(yīng)力與變形特征

地下工程的穩(wěn)定性研究

修建地下工程時(shí)必須進(jìn)行開(kāi)挖和建造維護(hù)結(jié)構(gòu)工程，開(kāi)挖將打破周圍巖體的自然平衡狀態(tài)，產(chǎn)生應(yīng)力重分布Redistribution，形成次生應(yīng)力場(chǎng)（Secondary

Stress)，如果巖體內(nèi)的應(yīng)力小于其承載能力，圍巖穩(wěn)定，如巖體內(nèi)的應(yīng)力大于其承載能力，圍巖會(huì)產(chǎn)生失穩(wěn)（破壞、冒落或產(chǎn)生較大變形），此時(shí)應(yīng)支護(hù)。

實(shí)現(xiàn)圍巖(應(yīng)力重分布影響范圍內(nèi)的巖體）穩(wěn)定的條件：(1)前期監(jiān)測(cè)：1)利用勘探平洞進(jìn)行。隨勘探洞的開(kāi)挖巖體的力學(xué)參數(shù)，建立計(jì)算模型?；蜻M(jìn)行位移、應(yīng)力及聲波等量測(cè)

2)利用原位模型試驗(yàn)洞，進(jìn)行系統(tǒng)的位移、應(yīng)力、圍巖松動(dòng)范圍及聲波量測(cè)，反演巖體力學(xué)參數(shù)，建立計(jì)算模型，為地下洞室穩(wěn)定性研究、支護(hù)設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

(2)施工期監(jiān)測(cè)。隨施工的進(jìn)展，對(duì)圍巖和支護(hù)進(jìn)行位移、應(yīng)力、應(yīng)變、裂縫開(kāi)合、地下水、爆破影響和環(huán)境等監(jiān)測(cè)，并及時(shí)反饋，以保證施工安全和修改設(shè)計(jì)、指導(dǎo)施工。(3)運(yùn)行期監(jiān)測(cè)。對(duì)圍巖及支護(hù)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的安全、檢驗(yàn)設(shè)計(jì)的正確性以及為地下工程技術(shù)研究積累資料。一、地下工程安全監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)原則：1、監(jiān)測(cè)仍應(yīng)以洞室的安全為主要目的。2、監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)應(yīng)在圍巖條件和工程性狀預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上進(jìn)行，以施工期監(jiān)測(cè)、圍巖穩(wěn)定性和支護(hù)結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)為重點(diǎn)。3、布置應(yīng)合理并注意時(shí)空關(guān)系，控制關(guān)鍵部位。4、力求全過(guò)程控制，可能情況下考慮預(yù)埋儀器。5、監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)應(yīng)納入總體設(shè)計(jì)，并考慮施工監(jiān)測(cè)與永久監(jiān)測(cè)的結(jié)合、儀器監(jiān)測(cè)與巡視觀察的結(jié)合等，預(yù)留自動(dòng)化監(jiān)測(cè)。6、與地質(zhì)的結(jié)合，研究圍巖的穩(wěn)定性問(wèn)題。(一)監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)所需資料：在搜集資料時(shí)，應(yīng)針對(duì)工程規(guī)模、不同設(shè)計(jì)階段以及關(guān)鍵問(wèn)題等選用表中的資料。1．項(xiàng)目選擇原則監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的選擇，應(yīng)以工程條件確定之后所進(jìn)行的工程性狀預(yù)測(cè)為基礎(chǔ)，同時(shí)考慮下述原則。(1)根據(jù)監(jiān)測(cè)目的分別選定重點(diǎn)項(xiàng)目。以安全監(jiān)測(cè)為主要的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，一般應(yīng)以能監(jiān)控影響安全的主要因素為目的選定。整體安全監(jiān)測(cè)項(xiàng)目要系統(tǒng)、局部安全監(jiān)測(cè)項(xiàng)目較單純，但都要有針對(duì)性。一般情況下均以變形和支護(hù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)力為主要項(xiàng)目。若以設(shè)計(jì)和施工方法校核為目的，則選擇與其相關(guān)的項(xiàng)目。如選取錨桿軸力和圍巖松動(dòng)范圍監(jiān)測(cè)，校核錨桿參數(shù)。選取襯砌應(yīng)力監(jiān)測(cè)，校核混凝土、鋼拱支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)和檢驗(yàn)施工方法。若用于新技術(shù)研究和對(duì)影響圍巖穩(wěn)定性因素的探索，則可選取與研究、探索內(nèi)容密切相關(guān)的項(xiàng)目。表7—2觀測(cè)項(xiàng)目一覽表-圍巖變形監(jiān)測(cè)(2)根據(jù)工程階段分別選定。工程前期應(yīng)根據(jù)工程性狀預(yù)測(cè)的需要選擇有關(guān)的項(xiàng)目。施工期在充分利用永久性觀測(cè)項(xiàng)目的基礎(chǔ)上，補(bǔ)選一些能為施工安全監(jiān)控快速獲取資料的項(xiàng)目。運(yùn)行階段應(yīng)根據(jù)工程遠(yuǎn)行性狀預(yù)測(cè)選擇系統(tǒng)的項(xiàng)目。問(wèn)題明確的可有針對(duì)性地選擇項(xiàng)目。

(3)根據(jù)工程的規(guī)模、等級(jí)(重要性)、經(jīng)費(fèi)的承受能力等因素綜合確定。在滿足需要的前提下，項(xiàng)目力求精簡(jiǎn)。但對(duì)于重要的項(xiàng)日、部位應(yīng)考慮平行監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，以便比較、印證。如變形項(xiàng)目，在對(duì)頂拱和底板采取收斂監(jiān)測(cè)的同時(shí)，也可采取水準(zhǔn)監(jiān)測(cè)。(4)根據(jù)覆蓋層的厚度、巖性及斷裂構(gòu)造，巖體變形、破壞機(jī)制，從而應(yīng)采取的支護(hù)方式選取監(jiān)測(cè)項(xiàng)目。如對(duì)覆蓋層強(qiáng)的軟巖或土中的地下工程，地面建筑對(duì)其存在影響，需采取剛性高的襯砌，盡量控制其變形。重點(diǎn)應(yīng)監(jiān)測(cè)建筑物變形的變化、圍巖應(yīng)力、支護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)力等。如果覆蓋層厚，但圍巖強(qiáng)度低，圍巖可能發(fā)生擠出、膨脹變形，應(yīng)重點(diǎn)監(jiān)測(cè)圍巖變形、壓力和支護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)力等。當(dāng)覆蓋層厚、圍巖堅(jiān)硬、裂隙發(fā)育，噴混凝土僅起防止巖體表面風(fēng)化，填平表面凹凸不平的作用，噴混凝土無(wú)需監(jiān)測(cè)，但需加強(qiáng)巡視調(diào)查，并在洞室收斂前，在混凝土襯砌中進(jìn)行應(yīng)力和壓力監(jiān)測(cè)。2．儀器選型儀器選型應(yīng)按照以下一般原則進(jìn)行。

1)

根據(jù)確定的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目選擇相應(yīng)的儀器，儀器數(shù)量宜少而精；

2)

監(jiān)測(cè)儀器的精度和量程應(yīng)滿足具體工程的要求，此要求應(yīng)根據(jù)巖性、計(jì)算值或模型試驗(yàn)值等進(jìn)行的預(yù)測(cè)的最大和最小值確定儀器的精度和量程；粉塵等惡劣環(huán)境下工作；4)

儀器輕便，布置簡(jiǎn)單，埋設(shè)安裝快捷，操作讀數(shù)方便，占用掌子面時(shí)間短，對(duì)施工干擾少。(三)監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)1．監(jiān)測(cè)斷面的選擇(1)

監(jiān)測(cè)斷面應(yīng)按工程的需求、地質(zhì)條件以及施工條件選擇具有代表性

的斷面，通常按洞室的穩(wěn)定性可分為系統(tǒng)布置與隨機(jī)布置；按工程的

部位來(lái)分，可分為對(duì)稱型、非對(duì)稱型以及局部型。(2)

監(jiān)測(cè)斷面布置要合理，注意時(shí)空關(guān)系。采取表面與深部結(jié)合、重點(diǎn)

與一般結(jié)合、局部與整體結(jié)合，務(wù)使測(cè)網(wǎng)、斷面、測(cè)點(diǎn)形成一個(gè)系統(tǒng)，

能控制整個(gè)工程的各關(guān)鍵部位。(3)在斷面的選擇上應(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(yù)計(jì)的變形及應(yīng)力以及施工方法、施工程序等。

(4)斷面可分為主要監(jiān)測(cè)斷面和輔助監(jiān)測(cè)斷面，主斷面可埋設(shè)多種儀器，進(jìn)行多項(xiàng)監(jiān)測(cè)；在主斷面附近設(shè)輔助斷面，輔助斷面埋設(shè)儀器少，用于監(jiān)測(cè)個(gè)別有重大意義的參數(shù)，這種布置既保證了重點(diǎn)，又簡(jiǎn)化了工作面，降低了費(fèi)用。

(5)城區(qū)地下施工，需要預(yù)測(cè)地基變化和爆破層動(dòng)對(duì)鄰近建筑物的影響，注意研究開(kāi)挖中的深層滑移和地層失穩(wěn)，以及支護(hù)的設(shè)置。

(6)在觀測(cè)斷面上，應(yīng)根據(jù)圍巖性態(tài)變化的分布規(guī)律、結(jié)構(gòu)物的尺寸與形狀以及預(yù)測(cè)的變形和應(yīng)力等物理量分布特征布置測(cè)點(diǎn)，應(yīng)在考慮均勻分布、結(jié)構(gòu)持性和地質(zhì)代表性的基礎(chǔ)上，依據(jù)其變化梯度來(lái)確定測(cè)點(diǎn)數(shù)量。梯度大的部位，點(diǎn)距要小；梯度小的部位，點(diǎn)距要大。

收斂觀測(cè)一般在施工開(kāi)挖過(guò)程中采用。當(dāng)?shù)叵露词乙呀?jīng)支護(hù)或投入運(yùn)行后則應(yīng)用較少。由于當(dāng)開(kāi)挖空間(跨度和高度)已經(jīng)很大時(shí)，觀測(cè)的困難較大，因此，多在導(dǎo)洞開(kāi)挖和拱部開(kāi)挖邊較矮時(shí)應(yīng)用，用以觀測(cè)圍巖的初期變形。

跟隨施工過(guò)程，一般收斂測(cè)線(點(diǎn))各種布置如圖7—1。為了配合多點(diǎn)位移計(jì)觀測(cè)，測(cè)點(diǎn)可布置在多點(diǎn)位移計(jì)孔口附近，同時(shí)可以利用收斂計(jì)貼近開(kāi)挖面提前觀測(cè)的條件，校核多點(diǎn)位移計(jì)孔口的位移釋放量。2．監(jiān)測(cè)孔(點(diǎn))的布置

(A)收斂測(cè)線(點(diǎn))的布置

(1)多點(diǎn)位移計(jì)用于觀測(cè)巖體內(nèi)深部?jī)牲c(diǎn)之間沿鉆孔軸線方向的相對(duì)

位移。如果最深測(cè)點(diǎn)距洞壁大于1倍洞跨以上，或超出卸荷影響范圍，

則某點(diǎn)相對(duì)于最深點(diǎn)(若可近似視為不動(dòng))的位移可視為絕對(duì)位移。對(duì)

于圍巖中有預(yù)應(yīng)力錨固的部位，埋設(shè)最深點(diǎn)應(yīng)超過(guò)錨固影響深度。(2)測(cè)孔一般布置在地下洞室的頂拱、拱座及邊墻，有對(duì)稱和非對(duì)稱式

布置，現(xiàn)埋和預(yù)埋孔兩種方式。布置時(shí)應(yīng)注意圍巖變形的時(shí)空關(guān)系。(3)測(cè)點(diǎn)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。同一孔中的

測(cè)點(diǎn)可以是單點(diǎn)或多點(diǎn)，點(diǎn)距應(yīng)根據(jù)圍巖應(yīng)力和變形梯度、巖體結(jié)構(gòu)

和斷層部位等確定。測(cè)點(diǎn)(固定錨頭)：灌漿式/機(jī)械式的、液壓式等等。測(cè)點(diǎn)應(yīng)避開(kāi)裂隙、斷層和夾層，放在較堅(jiān)硬完整的巖石上。大的夾層、斷層兩側(cè)宜各布置一個(gè)錨頭。

(4)當(dāng)洞室周圍有排水平洞、勘探平洞或模型試驗(yàn)洞時(shí)，宜從這些洞向地下洞室提前鉆孔，頂埋多點(diǎn)位移計(jì)：當(dāng)覆蓋層不厚時(shí)，宜從地面向洞室鉆孔預(yù)埋儀器。(5)側(cè)墻上的水平測(cè)孔宜略向上傾斜5°左右(當(dāng)固定錨頭為機(jī)械式)，

便于滲水排出；或略向下成5°俯角傾斜(當(dāng)固定鉆頭為灌漿式)，以便于

灌漿和防漿液外流。多點(diǎn)位移計(jì)的布置

(1)

測(cè)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(diǎn)布置在位移最大、對(duì)工程施工及運(yùn)行安全影響最大的部位。同時(shí)兼顧其他比較典型或有代表性的部位。

(2)鉆孔測(cè)斜儀常以鉛垂鉆孔布置于大型地下洞室的邊墻附近，平行邊墻或布置于大型地下洞室的出口正、側(cè)面邊坡內(nèi)，觀測(cè)巖體的撓度，監(jiān)視邊墻或出口邊坡的穩(wěn)定，詳見(jiàn)圖7—2(c)。(3)

大跨度洞室的拱部可以通過(guò)附近洞室垂直洞室軸線布置水平測(cè)斜管，用水平型測(cè)斜儀觀測(cè)拱部位移。

滑動(dòng)測(cè)微計(jì)是觀測(cè)巖體內(nèi)部沿孔軸方向兩點(diǎn)間相對(duì)位移的一種多點(diǎn)位移計(jì)，不同的只是可以每相隔lm一個(gè)測(cè)點(diǎn)。其布置方式可與多點(diǎn)位移計(jì)相同，測(cè)孔方向不限。(E)錨桿應(yīng)力計(jì)測(cè)孔(點(diǎn))的布置

(1)

用于觀測(cè)軸向力的錨桿，既要起支護(hù)作用，又有監(jiān)測(cè)隨巖體變形錨桿內(nèi)產(chǎn)生的應(yīng)力的功能，為保證觀測(cè)的真實(shí)性，觀測(cè)錨桿的材質(zhì)、截面面積都應(yīng)與實(shí)際的相同。

(2)

錨桿應(yīng)力計(jì)的測(cè)孔(點(diǎn))的布置與多點(diǎn)位移計(jì)類似，除持殊要求外，一般與加固錨桿一致。布置方式有：按斷面布置，按需要或在變形最大的部位隨機(jī)布置，布置數(shù)量一般不作硬性規(guī)定。(3)選定的觀測(cè)錨桿應(yīng)具有代表性，如代表不同錨桿型號(hào)、不同噸位、不同巖性(地段)等。

(4)

錨桿應(yīng)力計(jì)測(cè)點(diǎn)，可根據(jù)圍巖條件和洞室結(jié)構(gòu)，布置單測(cè)點(diǎn)或多測(cè)點(diǎn)。當(dāng)需要了解應(yīng)力分布情況時(shí)，一般一根鉆桿至少布置3個(gè)測(cè)點(diǎn)。應(yīng)變計(jì)和鋼筋計(jì)主要用于支護(hù)結(jié)構(gòu)、橋梁等結(jié)構(gòu)物的應(yīng)力、應(yīng)變觀測(cè)。有時(shí)也用來(lái)觀測(cè)圍巖的應(yīng)力、應(yīng)變。

在大型地下洞室頂拱設(shè)鋼筋混凝土襯砌結(jié)構(gòu)時(shí)，一般都根據(jù)頂拱受力方向在斷面上沿拱圈外緣和內(nèi)緣布設(shè)單向混凝土應(yīng)變計(jì)及鋼筋計(jì)，以資比較，如受力方向不明確，則采取成組布置，每組2支，分別沿洞軸向和切向埋設(shè)。

測(cè)點(diǎn)一般在拱頂、45°中心角、拱座對(duì)稱布置。為了解鋼筋和混凝土聯(lián)合受力情況，應(yīng)變計(jì)布置在鋼筋計(jì)附近，距離應(yīng)不小于6倍應(yīng)變計(jì)直徑處。圍巖內(nèi)的應(yīng)變計(jì)一般呈徑向和切向布置圖7—2多點(diǎn)位移計(jì)的

布置圖

(a)魯布革電站廠房；

(b)十三陵蓄能電站主

變室；(c)小浪底電站主廠房；

(d)日本下鄉(xiāng)電站廠房

多點(diǎn)位移計(jì)；———鉆

孔測(cè)斜儀7—3天荒坪電站廠房錨桿應(yīng)力計(jì)布置

1—L1＝7l0；2—L2=510；3—電纜引入終端箱B1；4—電纜引入終端箱B2；5—電纜引入終端箱B3；6—電纜引入終端箱B4

壓力(應(yīng)力)計(jì)一般布置在圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)的接觸界面上，拱部的壓力計(jì)布置一般與應(yīng)變計(jì)相同。圍巖內(nèi)部和結(jié)構(gòu)內(nèi)部的壓力計(jì)應(yīng)根據(jù)壓力分布和方向布置。(H)滲流觀測(cè)布置(1)在水文地質(zhì)具有代表性或預(yù)計(jì)滲壓最大的地方，布置滲流觀測(cè)儀器。

滲流情況不明確時(shí)，在觀測(cè)斷面內(nèi)拱頂、拱座和邊墻的圍巖內(nèi)布置

儀器。觀測(cè)外水壓力時(shí)，滲壓計(jì)布置在襯砌與圍巖界面處。(2)對(duì)覆蓋層淺的洞室，可從地表平行洞壁鉆孔，埋設(shè)測(cè)壓管或滲壓計(jì)；

對(duì)覆蓋層厚的洞室，可從洞內(nèi)向圍巖鉆孔埋設(shè)滲壓計(jì)；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)。(3)在滲水處可設(shè)排水孔集中將水引至洞室下游適當(dāng)位置處設(shè)量水堰，監(jiān)測(cè)滲水量大小及其變化。

(1)

為觀測(cè)大型地下洞室的頂拱下沉、仰拱上抬(隆起)、覆蓋層薄的地表或房屋建筑物的沉陷及洞室頂拱下沉，常采用精密水準(zhǔn)測(cè)量。

(2)

為量測(cè)上述垂直位移，測(cè)點(diǎn)應(yīng)分水準(zhǔn)基點(diǎn)、起測(cè)基點(diǎn)及位移標(biāo)點(diǎn)三級(jí)。

(3)

水準(zhǔn)基點(diǎn)：是垂直位移觀測(cè)的基礎(chǔ)，是假設(shè)的不動(dòng)點(diǎn)。如該點(diǎn)超標(biāo)變動(dòng)，則影響整個(gè)觀測(cè)精度，在布置時(shí)要適當(dāng)遠(yuǎn)離測(cè)區(qū)，埋設(shè)在基巖內(nèi)，避免各種人為活動(dòng)對(duì)基點(diǎn)頻繁的影響．保證埋設(shè)質(zhì)量。(4)起測(cè)基點(diǎn)：通常布置在欲觀測(cè)斷面的兩側(cè)3倍洞徑以遠(yuǎn)，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(cè)。

(5)垂直位移(沉降)標(biāo)點(diǎn)：一般布置在頂拱，與多點(diǎn)位移計(jì)測(cè)孔、收斂計(jì)標(biāo)點(diǎn)相銜接的部位；防止爆破損壞，應(yīng)進(jìn)行保護(hù)；不宜設(shè)于阻礙視線通視的地方。

圍巖松動(dòng)范圍觀測(cè)是指測(cè)定由于爆破的動(dòng)力作用、洞室開(kāi)挖巖體應(yīng)力釋放引起的巖體擴(kuò)容二者共同作用下導(dǎo)致的圍巖表層巖體的松動(dòng)厚度。

監(jiān)測(cè)成果可以作為錨桿及其他支護(hù)設(shè)計(jì)和圍巖穩(wěn)定分析的依據(jù)。通常采用聲波法(用聲波儀觀測(cè))和地震波法（用地震波儀觀測(cè))。開(kāi)挖前后都要觀測(cè)，以便對(duì)比分析，確定松動(dòng)范圍。

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(cè)斷面，一般應(yīng)在預(yù)測(cè)的松動(dòng)范圍最大最小厚度的部位布置測(cè)孔。測(cè)孔應(yīng)垂直圍巖表面，呈徑向布置；孔深應(yīng)超過(guò)預(yù)測(cè)厚度；孔徑應(yīng)大于換能器的直徑。測(cè)孔數(shù)一般應(yīng)滿足圈定松動(dòng)范圍界線的要求．如圖7—4所示。(b)地震波法(地震剖面法)(1)沿平行洞軸線掌子面進(jìn)尺方向在洞底板和洞壁布置測(cè)線c(2)每條測(cè)線5~10個(gè)測(cè)點(diǎn)，兩測(cè)點(diǎn)間距0.5~1.

0m。(3)配合聲波法觀測(cè)時(shí)，斷面和測(cè)點(diǎn)布置應(yīng)與聲波法相應(yīng)。聲波法設(shè)備簡(jiǎn)單、便宜，地震波法測(cè)線可長(zhǎng)達(dá)數(shù)十米，更有代表性，可根據(jù)具體情況選定。7—4圍巖松動(dòng)范圍監(jiān)測(cè)孔布置圖(根據(jù)北京十三陵蓄能電站廠房觀測(cè))(1)爆破影響監(jiān)測(cè)，指介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)速度、加速度和動(dòng)應(yīng)變監(jiān)測(cè)。以質(zhì)點(diǎn)速度監(jiān)測(cè)最常用。(2)根據(jù)SL47—94《水工建筑物巖石基礎(chǔ)開(kāi)挖工程施工技術(shù)規(guī)范》

和工程的巖體性質(zhì)等具體情況，確定允許質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度(加速度或

動(dòng)應(yīng)變)，控制爆破質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)參數(shù)在允許的范圍內(nèi)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)質(zhì)點(diǎn)振

動(dòng)參數(shù)超過(guò)允許值時(shí)，應(yīng)調(diào)整爆破參數(shù)、修改爆破設(shè)計(jì)。(3)監(jiān)測(cè)內(nèi)容上包括：爆破對(duì)開(kāi)挖洞室圍巖、襯砌支護(hù)的影響和對(duì)相鄰洞室圍巖、襯砌支護(hù)的影響。(4)測(cè)線可沿平行洞軸方向(監(jiān)測(cè)爆破對(duì)開(kāi)挖洞室影響)或相鄰洞與開(kāi)

挖洞掌子面同樁號(hào)靠近爆源側(cè)的洞壁上(監(jiān)測(cè)爆破對(duì)相鄰洞影響)布

置測(cè)線和測(cè)點(diǎn)。

(1)施工巡視調(diào)查應(yīng)緊跟掌子面的推進(jìn)及時(shí)進(jìn)行，主要察看圍巖的巖性、結(jié)構(gòu)的產(chǎn)狀及充填物、地下水活動(dòng)等及它們的變化。調(diào)查的目的一是確定圍巖分類，二是預(yù)測(cè)圍巖的穩(wěn)定和安全。

(2)運(yùn)行期巡視調(diào)查，主要察看洞壁裂縫的出現(xiàn)和變化、地下水滲出的情況。調(diào)查的目的主要是預(yù)測(cè)洞室的穩(wěn)定和安全。(M)電纜引線(1)儀器電纜沿頂拱襯砌或噴層敷設(shè)臨時(shí)觀測(cè)站。(2)所有電纜集中到觀測(cè)室或中控室(3)電纜應(yīng)注意保護(hù)，避免施工損壞。(A)廣蓄電站二期地下廠房

廠房共設(shè)主副監(jiān)測(cè)斷面各2個(gè)。觀測(cè)設(shè)備平面布置如圖7—5。斷面布置如圖7—6

(a)、(b)。布置有4點(diǎn)式多點(diǎn)位移計(jì)20套，錨桿應(yīng)力計(jì)(3—4點(diǎn)式)28支，測(cè)縫計(jì)6支，滲壓計(jì)4支。在巖錨吊車梁的牛腿里布置有受拉、受壓錨桿應(yīng)力計(jì)。(四)監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)技術(shù)要求

(1)監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)應(yīng)包括工程設(shè)計(jì)的內(nèi)容，設(shè)計(jì)工作大綱，儀器選型、監(jiān)測(cè)布置及其設(shè)計(jì)說(shuō)明、技術(shù)要求，概預(yù)算以及承包合同等。

(2)監(jiān)測(cè)儀器要求可靠、耐久、易安裝和檢修；有足夠的靈敏度，準(zhǔn)確度和重復(fù)性；價(jià)格低廉，操作方便。

(3)儀器在埋設(shè)之前，要進(jìn)行檢驗(yàn)和率定，達(dá)到合格；在安裝埋設(shè)之前，必須按設(shè)計(jì)圖進(jìn)行放線，井進(jìn)行地質(zhì)編錄、繪制素描圖及詳細(xì)記錄，必要時(shí)可進(jìn)行簡(jiǎn)易測(cè)試；用鉆孔電視或模擬測(cè)試，檢查和記錄鉆孔情況，以利于監(jiān)測(cè)成果的分析。儀器埋設(shè)時(shí)，要注意傳感器位置準(zhǔn)確無(wú)誤，出線要方便并注意儀器及電纜的保護(hù)。7—6地下廠房觀測(cè)斷面布置圖(廣蓄電站二期)(a)I—I(Ⅱ—Ⅱ)斷面布置圖7—6地下廠房觀測(cè)斷面布置圖(廣蓄電站二期)(b)Ⅰ—Ⅰ(2—2)斷面布置圖

(4)儀器安裝檢測(cè)無(wú)誤后．要經(jīng)過(guò)(監(jiān)理工程師)驗(yàn)收。驗(yàn)收前要觀測(cè)讀數(shù)，建立初始值或稱基準(zhǔn)值、記錄溫度、濕度。經(jīng)驗(yàn)收確認(rèn)無(wú)誤后，即可使用。

(5)觀測(cè)應(yīng)按規(guī)程規(guī)范或技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。觀測(cè)頻次一般初期較密，每天觀測(cè)1~2次。后期稀，一周或一個(gè)月觀測(cè)一次。測(cè)值變化大并呈發(fā)展趨勢(shì)時(shí)，應(yīng)加密觀測(cè)，反之減少。在施工期還應(yīng)結(jié)合開(kāi)挖、支護(hù)等程序進(jìn)行前后觀測(cè)，出現(xiàn)異常，要及時(shí)反復(fù)測(cè)讀，分析其原因，并做好記錄。

(6)資料整理要及時(shí)，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤應(yīng)及時(shí)改正或補(bǔ)測(cè)。對(duì)原始數(shù)據(jù)要去偽存真、計(jì)算、分析，并繪制觀測(cè)量與時(shí)間、深度曲線。

(7)及時(shí)將監(jiān)測(cè)得到的信息進(jìn)行反饋，以修正設(shè)計(jì)、指導(dǎo)施工、確保地下洞室圍巖穩(wěn)定和安全。反饋的內(nèi)容包括下列幾方面：

1)

要求進(jìn)行圍巖失穩(wěn)的預(yù)報(bào)。2)

根據(jù)監(jiān)測(cè)資料修正原設(shè)計(jì)和調(diào)整支護(hù)及整個(gè)施工方案。3)

利用量測(cè)的信息，反饋力學(xué)參數(shù)、模型，進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)。4)

對(duì)圍巖穩(wěn)定性和支護(hù)作出正確的定量評(píng)價(jià)，驗(yàn)證理論計(jì)算及模型試驗(yàn)結(jié)果。5)

報(bào)告編寫。一般包括下列內(nèi)容：①工作概況及任務(wù)；②監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)；③儀器埋設(shè)與觀測(cè)方法；④成果整理與分析；⑤結(jié)論及存在問(wèn)題解決的途徑。

隧道這個(gè)詞用于表示不過(guò)水的

地下通道，如鐵路隧道、公路隧道、

過(guò)江隧道、海底隧道以及其他用于交

通、架設(shè)電纜等的通道。(一)監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)所需資料隧道監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)所需資料見(jiàn)下表：隧道的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目選定與儀器選型一般可參照大型地下洞室的相應(yīng)部分。此外應(yīng)考慮隧道本身的如下特點(diǎn)：(1)

隧道橫斷面尺寸相對(duì)較小，相應(yīng)的物理量變化量小于大型洞室。(2)

隧道的長(zhǎng)度一般較長(zhǎng)，沿線地質(zhì)條件的差別可能較大。因此，監(jiān)測(cè)

工作量較大，監(jiān)測(cè)斷面較多。施工期可以廣泛采取收斂觀測(cè)等安裝簡(jiǎn)易、

快速的項(xiàng)目進(jìn)行監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的選定和儀器的選型可參照下表。

⑶

可按平面問(wèn)題對(duì)隧洞進(jìn)行分析研究，力學(xué)問(wèn)題比洞室簡(jiǎn)單。隧道監(jiān)測(cè)項(xiàng)目(三)隧道的監(jiān)測(cè)布置

1．監(jiān)測(cè)斷面的選擇監(jiān)測(cè)斷面的選擇原則一般參照大型地下洞室的相應(yīng)部分。此外，還應(yīng)考慮隧道本身的特點(diǎn)。(1)

監(jiān)測(cè)斷面應(yīng)根據(jù)工程需要、地質(zhì)條件以及施工的可能選擇具有代表性的部位。一般選擇地質(zhì)條件較差或有代表性的巖層。

(2)

主斷面應(yīng)布置在橫跨、重疊、平行、交叉的隧道以及鄰近地面有建筑物等情況較復(fù)雜的地段，輔助斷面應(yīng)在施工過(guò)程中隨機(jī)布置，一般每50m布置1~2個(gè)。

(3)

主斷面可以布置收斂計(jì)、多點(diǎn)位移計(jì)等多種儀器，進(jìn)行系統(tǒng)觀測(cè)，解決關(guān)鍵性問(wèn)題；在有支護(hù)的地方可布置錨桿應(yīng)力計(jì)、應(yīng)變計(jì)；利用錨桿孔進(jìn)行圍巖松動(dòng)范圍監(jiān)測(cè)等。輔助斷面以收斂觀測(cè)為主。2．監(jiān)測(cè)孔(點(diǎn))的布置

(A)收斂測(cè)線(點(diǎn))的布置(1)用收斂計(jì)觀測(cè)隧道斷面圍巖變形，有多種測(cè)線(點(diǎn))的布置形式。一般有2點(diǎn)1線式、3點(diǎn)3線式、5點(diǎn)6線式等。(2)為了盡可能減少位移丟失量，測(cè)得全變形，布置時(shí)盡可能緊貼掌子

面．一般距掌子面不大于lm，最好在0．5m以內(nèi)。有可靠計(jì)算模型的

測(cè)段，為避免施工干擾可在一倍洞徑以外的距離布置，用計(jì)算機(jī)修正。

(3)為了研究長(zhǎng)隧道沿線的圍巖性態(tài)，可布置多個(gè)斷面，測(cè)線(點(diǎn))布置

應(yīng)考慮孔洞的應(yīng)力、位移分布和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，一般主斷面在拱頂、起拱

線和邊墻中部布置5個(gè)測(cè)點(diǎn)6條線；輔助斷面，可采用3點(diǎn)3線式，即拱

頂與邊墻中部，或2點(diǎn)1線式，即邊墻中部各設(shè)一個(gè)測(cè)點(diǎn)。(4)對(duì)于具有高應(yīng)力或膨脹性的特殊巖體，宜在反拱(底板)中部布置測(cè)點(diǎn)。(5)測(cè)線(點(diǎn))布置除了考慮自然條件外，還應(yīng)考慮安裝、觀測(cè)條件。測(cè)點(diǎn)

應(yīng)設(shè)在穩(wěn)固巖體上，注意巖體結(jié)構(gòu)的影響，測(cè)樁應(yīng)牢固并加以保護(hù)。隧道收斂測(cè)線布置示意圖7—10成層巖層中收斂測(cè)線的布量(a)水平地層中收斂計(jì)測(cè)點(diǎn)布置；(b)傾斜構(gòu)造的收斂計(jì)測(cè)點(diǎn)布置

(B)多點(diǎn)位移計(jì)測(cè)孔(點(diǎn))的布置

(1)

位移計(jì)一般為3～4點(diǎn)，鉆孔深度2倍洞徑。

⑵

淺埋隧道或旁邊有勘探洞時(shí)可考慮預(yù)埋儀器。

⑶

頂拱位移計(jì)應(yīng)考慮錨固的可靠，隧道底板的位移計(jì)應(yīng)

避免施工運(yùn)輸、行人來(lái)往的干擾。⑷

布置時(shí)應(yīng)考慮隧洞力學(xué)特性及反分析的需要。

其他布置上的考慮

可參看大型地下洞室

相應(yīng)部分。

在隧道施工和運(yùn)行過(guò)程中，為監(jiān)測(cè)地表沉降和側(cè)向位移，可在關(guān)鍵斷面上布置測(cè)微計(jì)和鉆孔測(cè)斜儀。測(cè)孔布置在隧道兩側(cè)，測(cè)孔深度應(yīng)超過(guò)l倍洞直徑，側(cè)向距隧道內(nèi)表面1~2m。7—12

新奧法施工監(jiān)測(cè)斷面布置圖(日本28#國(guó)道隧道)(1)

采用精密水準(zhǔn)測(cè)量淺埋隧道的地表下沉或隆起水準(zhǔn)基點(diǎn)：為不動(dòng)點(diǎn)，應(yīng)布置在工程影響區(qū)之外，但不宜過(guò)遠(yuǎn)，以免

影響測(cè)量精度；過(guò)近會(huì)受到施工影響，失去基點(diǎn)的功能。一般應(yīng)根據(jù)

地質(zhì)條件、觀測(cè)誤差、工程影響等綜合考慮；起測(cè)點(diǎn)：可考慮設(shè)置在隧道觀測(cè)段的兩側(cè)。沉降標(biāo)點(diǎn)：一般布置在隧道拱頂及其斷面兩側(cè)的地面上，可對(duì)稱，也可不對(duì)稱，視地形及需要而定。(2)

觀測(cè)淺層地基沉降，可采用單點(diǎn)、多點(diǎn)位移計(jì)或滑動(dòng)測(cè)微計(jì)觀測(cè)。

但要與測(cè)量標(biāo)點(diǎn)配合，表頭上設(shè)置標(biāo)點(diǎn)，使其形成整體。(3)

觀測(cè)洞內(nèi)拱頂沉降和底板隆起，均可布置測(cè)量標(biāo)點(diǎn)。隧道壓力(應(yīng)力)觀測(cè)多采用液壓應(yīng)力計(jì)。(1)界面接觸壓力觀測(cè)。一般采用單個(gè)應(yīng)力計(jì)，沿洞室表面布置，一個(gè)

斷面3~5個(gè)應(yīng)力計(jì)，觀測(cè)圍巖徑向壓力的分布。由于隧道常處于偏壓

狀態(tài)，應(yīng)力計(jì)宜對(duì)稱布置。(2)圍巖表層切向和軸向應(yīng)力觀測(cè)。應(yīng)沿切向、軸向成組布置。一般分布在拱頂、拱腰、拱座，每個(gè)斷面3~5組。(3)混凝土襯砌內(nèi)切向和軸向應(yīng)力觀測(cè)，成組布置。(F)其他觀測(cè)布置⑴錨桿應(yīng)力計(jì)，一般布置在拱部，隨機(jī)布置時(shí)，應(yīng)根據(jù)工程需要和圍巖穩(wěn)定條件確定位置和數(shù)量。

⑵應(yīng)變計(jì)。襯砌混凝土的切向應(yīng)力較大時(shí)，可在拱頂、拱腰及拱座布置切向應(yīng)變計(jì)，并應(yīng)靠近襯砌表面布置。⑶

鋼筋計(jì)。宜與應(yīng)變計(jì)配合布置。⑷滲壓計(jì)。在襯砌外水壓力較大的拱部布置滲壓計(jì)，邊墻可布置水平封閉式測(cè)壓管。⑸測(cè)縫計(jì)。布置在襯砌與圍巖接觸縫或襯砌裂縫處。⑹圍巖松動(dòng)范圍觀測(cè)。主要布置在拱部和邊墻腰部。

四、水工隧洞的監(jiān)測(cè)方法與監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)(一)水工隧洞監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)所需的基本資料基本資料見(jiàn)隧道所需的基本資料。此外，還應(yīng)增加水力學(xué)和金屬結(jié)構(gòu)（如閘門）等方面的水工設(shè)計(jì)資料和模型試驗(yàn)資料。(二)水工隧洞監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)原則

水工隧洞不同于交通隧道，它不僅要研究圍巖的穩(wěn)定性還要探討圍巖的承載能力、研究圍巖、襯砌分擔(dān)內(nèi)水壓力的問(wèn)題。因此，在監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)中，除了考慮交通隧道與大型地下洞室等結(jié)構(gòu)的一些原則和要求外，還應(yīng)針對(duì)水工隧道的特點(diǎn)、承載力內(nèi)水壓的工況進(jìn)行監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)。特點(diǎn)：內(nèi)水壓力作用（受力)

對(duì)糙率的要求(運(yùn)行需要）

水力學(xué)的挑戰(zhàn)與要求(1)

監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)應(yīng)貫穿整個(gè)工程，從前期勘察設(shè)計(jì)階段到后期的電站運(yùn)行階段，都要進(jìn)行系統(tǒng)、全方位的考慮。2)

水工隧洞安全監(jiān)測(cè)的重點(diǎn)，應(yīng)包括隧洞開(kāi)挖時(shí)圍巖穩(wěn)定性

安全監(jiān)測(cè)，運(yùn)行期整個(gè)結(jié)構(gòu)承載力的安全監(jiān)測(cè)，以及內(nèi)水

外滲引起的邊坡失穩(wěn)，建筑物倒塌等環(huán)境的監(jiān)測(cè)。(3)

監(jiān)測(cè)斷面按平面問(wèn)題考慮，可以選擇具有代表性的的斷面，分主斷面和輔助斷面，以資比較驗(yàn)證。(4)

監(jiān)測(cè)儀器按一般要求還應(yīng)著重選擇抗水能力強(qiáng)，防潮性能高的儀器和電纜等證儀器在高水壓下正常工作。⑸

專項(xiàng)的水力學(xué)監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)。1．項(xiàng)目選擇

根據(jù)水工隧洞的實(shí)際工作狀態(tài)，確定監(jiān)測(cè)的項(xiàng)目。應(yīng)區(qū)分是否襯砌、噴錨結(jié)構(gòu)、素混凝土襯砌、鋼筋混凝土襯砌、鋼管襯砌、隧洞及閘門等，各自的工作特點(diǎn)和功能，選擇監(jiān)測(cè)項(xiàng)目。

除洞室監(jiān)測(cè)項(xiàng)目外，應(yīng)根據(jù)水工隧洞特點(diǎn)增加一些項(xiàng)目：(1)

對(duì)于水工隧洞來(lái)說(shuō)，徑向變形、環(huán)向應(yīng)變、縫隙監(jiān)測(cè)是重要的、

必要的項(xiàng)目，是獲取隧洞安全可靠和聯(lián)合受力狀態(tài)的關(guān)鍵性資料。(2)

對(duì)于不襯砌的引水隧洞，除進(jìn)行應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè)外，對(duì)于梯度大、巖石條件差的壓力隧洞，要進(jìn)行水的滲漏量和內(nèi)水壓力監(jiān)測(cè)。(3)

對(duì)于引水發(fā)電的隧道，應(yīng)進(jìn)行高速水流、氣蝕監(jiān)測(cè)。(4)

對(duì)于引水發(fā)電的隧道，應(yīng)進(jìn)行金屬結(jié)構(gòu)諸如閘門等振動(dòng)監(jiān)測(cè)。

選擇監(jiān)測(cè)儀器時(shí)，一般要求：①儀器能承受一定的內(nèi)水壓力；②儀器防潮性能要求嚴(yán)格；③能滿足長(zhǎng)期觀測(cè)的要求。(四)水工隧洞的監(jiān)測(cè)布置1．監(jiān)測(cè)斷面的選擇(1)

監(jiān)測(cè)斷面應(yīng)選擇地質(zhì)條件、結(jié)構(gòu)形式、受力狀態(tài)等具有代表性或關(guān)鍵部位主觀測(cè)斷面，在其附近設(shè)輔助觀測(cè)斷面1—2個(gè)。(2)

主斷面應(yīng)布置多種儀器手段，進(jìn)行多項(xiàng)的監(jiān)測(cè)，以便在同一條件下進(jìn)行分析比較，提高監(jiān)測(cè)成果的可靠性。(3)

監(jiān)測(cè)斷面應(yīng)按設(shè)計(jì)階段和監(jiān)測(cè)的內(nèi)容不同分別選取，前期原位模

型洞的監(jiān)測(cè)，可采用多種儀器手段，項(xiàng)目盡可能齊全，研究?jī)?nèi)容盡

可能地深入。對(duì)于施工期監(jiān)測(cè)，應(yīng)充分利用永久觀測(cè)斷面和設(shè)備；

結(jié)合運(yùn)行期監(jiān)測(cè)，布置一些臨時(shí)性隨機(jī)觀測(cè)斷面。(4)

由于巖體的不均勻性和不連續(xù)性，為使監(jiān)測(cè)覆蓋一定的面，要布置較多的斷面，能控制各種不同的地段。

隧洞圍巖的應(yīng)力應(yīng)變及變形等監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布置，除可參考大型洞室、隧道的監(jiān)測(cè)布置要求外，針對(duì)水工隧洞的工作特點(diǎn)，考慮圍巖和襯砌結(jié)構(gòu)在內(nèi)水壓力作用下的工作狀態(tài)。還需考慮下列幾方面的布置。(A)

隧洞充水試驗(yàn)徑向變形觀測(cè)的布置(1)圍巖及襯砌的徑向變形，一般均應(yīng)通過(guò)隧洞中心布置4支元件和測(cè)桿及相應(yīng)的基腳，以支承半徑向測(cè)表系統(tǒng)。(2)

徑向變形計(jì)元件及測(cè)桿，要求伸縮靈敏，測(cè)桿基腳要穿過(guò)混凝土襯

砌，埋入圍巖內(nèi)10cm以上，測(cè)桿和混凝土之間要充填軟填料密封。

對(duì)于整體襯砌的隧洞，基腳也可以埋入混凝土襯砌中。(3)

徑向變形計(jì)宜與圍巖多點(diǎn)位移計(jì)布置在一條軸線上，最好使二者聯(lián)

接起來(lái)，同步工作，這樣既可研究開(kāi)挖釋放位移，又可探討圍巖在內(nèi)

水壓力作用下的變形機(jī)制。(B)

隧洞圍巖深部變形的監(jiān)測(cè)

隧洞圍巖深部變形一船采用多點(diǎn)位移計(jì)監(jiān)測(cè)，施工期布置一般原則參見(jiàn)大型地下洞室及隧道的相應(yīng)部分。運(yùn)行期監(jiān)測(cè)布置還應(yīng)考慮內(nèi)水壓力作用，一般需要環(huán)向?qū)ΨQ布置。(C)

隧洞襯砌的應(yīng)變計(jì)布置

為了監(jiān)測(cè)施工期和運(yùn)行期混凝土襯砌的應(yīng)力分布，一般采用標(biāo)距不宜小于10cm的應(yīng)變計(jì)，在隧洞襯砌的切向和軸向布置一組應(yīng)變計(jì)，并設(shè)溫度計(jì)，以了解襯砌的應(yīng)變變化，從而計(jì)算應(yīng)力；由于襯砌應(yīng)力的不均勻性，一般在斷面上對(duì)稱布置4—8組應(yīng)變計(jì)、溫度計(jì)1支；也可采取非對(duì)稱和特殊要求的單獨(dú)布置形式。(1)

隧洞接觸縫的監(jiān)測(cè)，包括地下高壓鋼管的鋼管與混凝土襯砌之間的縫隙和混凝土襯砌與圍巖之間的縫隙。(2)

地下高壓鋼管是按鋼管—混凝土—巖體三者聯(lián)合受力設(shè)計(jì)的，其

圍巖所承擔(dān)的內(nèi)水應(yīng)力的百分比，除取決于圍巖本身的承載能力外，

還受鋼管—混凝土—巖體三者之間縫隙大小的影響。縫隙愈小，巖

體所承擔(dān)的內(nèi)水壓力百分比愈大，反之，縫隙愈大，巖體所分擔(dān)的

內(nèi)水壓力的百分比愈小。當(dāng)縫隙大到一定程度時(shí)即使圍巖有很高的

承載力，也不可能幫助鋼管分擔(dān)內(nèi)水壓力，此時(shí)管道處于明管工作

狀態(tài)，對(duì)于預(yù)應(yīng)力混凝土襯砌壓力管道，監(jiān)測(cè)圍巖與襯砌間接觸縫

隙的開(kāi)合度，可以了解襯砌開(kāi)環(huán)的情況，結(jié)石層的厚度與變化．以

及預(yù)應(yīng)力的松弛等。因此，隧洞縫隙監(jiān)測(cè)的意義就十分明顯。

一般在斷面上鋼管與混凝土及混凝土與巖體之間各布置4支測(cè)縫計(jì)，布置形式可采用對(duì)稱或非對(duì)稱式。(1)水壓力監(jiān)測(cè)，包括洞內(nèi)、洞外水壓力及滲透壓力監(jiān)測(cè)：(2)隧洞內(nèi)水壓力的監(jiān)測(cè)，用水壓計(jì)或水位觀測(cè)管，一般測(cè)量最大內(nèi)水壓

力，其位置設(shè)在最大壓力附近，為了研究水頭損失，負(fù)荷突變的附加水

頭壓力，也可分段布置。(3)隧洞外水壓力監(jiān)測(cè)的布置，應(yīng)根據(jù)洞線工程地質(zhì)及水文地質(zhì)情況，布

置水位觀測(cè)孔；同時(shí)，在隧洞具有代表性的監(jiān)測(cè)斷面上布置滲壓計(jì)。(4)管道上的外水壓力也是不均勻的，監(jiān)測(cè)斷面上的滲壓計(jì)一般可對(duì)稱布

置在管道圍巖頂部、腰部及底部的混凝土襯砌、圍巖中，也可采取隨機(jī)

的非對(duì)稱布置。(5)為了研究隧洞圍巖滲水壓力的分布，滲壓計(jì)可布置在圍巖的鉆孔內(nèi)不

同深度處，一般孔深為1倍洞徑，可沿不同孔深布置2~4支滲壓計(jì)。無(wú)論

在圍巖或混凝土襯砌中埋設(shè)均可。(6)

滲壓計(jì)，應(yīng)防止水泥漿堵塞滲壓計(jì)的進(jìn)水口，應(yīng)采取保護(hù)措施。(7)

用水位計(jì)觀測(cè)鉆孔水位變化，當(dāng)孔內(nèi)水位超出孔口時(shí)，可用壓力表觀測(cè)，也可用壓力傳感器觀測(cè)。(8)

滲水量監(jiān)測(cè)常用三角形量水堰，一般設(shè)置在排水洞或交通洞內(nèi)，監(jiān)測(cè)

各排水孔集水溝的總滲漏量；也可用水位計(jì)量測(cè)集水并(孔)的水位，以

明確主滲漏量。(F)管道溫度監(jiān)測(cè)布置(1)

地下管道的溫度監(jiān)測(cè)，應(yīng)包括洞(氣、水)溫，管壁溫度，混凝土溫度和圍巖溫度。(2)

為了了解管道溫度，溫度計(jì)應(yīng)布置在具有代表的地段，按管壁、混凝

土、圍巖表面及深部，分別布置溫度計(jì)，管道溫度均勻部位可設(shè)1~2支，

非均勻部位設(shè)3~4支，圍巖深部隨孔深而定，一般2~3支。(3)

溫度計(jì)的布置應(yīng)與管道其他觀測(cè)儀器相配合。水工隧洞監(jiān)測(cè)的技術(shù)要求，除應(yīng)考慮挖空結(jié)構(gòu)圍巖應(yīng)力、應(yīng)變等項(xiàng)觀測(cè)的技術(shù)要求外，還應(yīng)遵循下列特殊要求。(1)

由于水工隧洞是過(guò)水結(jié)構(gòu)，因此．監(jiān)測(cè)工作至少應(yīng)考慮在隧洞工作

水頭作用下，儀器設(shè)備及電纜等的長(zhǎng)期穩(wěn)定性和可靠性。保證不受潮，

不滲水。在埋設(shè)前．一定要進(jìn)行嚴(yán)格的防水率定，不合格的儀表，決

不能埋設(shè)。(2)

施工期和運(yùn)行期的觀測(cè)應(yīng)一并考慮，統(tǒng)一規(guī)劃，系統(tǒng)地連續(xù)觀測(cè)。

埋設(shè)儀器時(shí)要全盤考慮。觀測(cè)時(shí)間、觀測(cè)頻率及觀測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)根據(jù)工

況和要求決定，如隧洞的開(kāi)挖期間、充水期間及運(yùn)行期，均應(yīng)根據(jù)水

隧洞的工況引起的圍巖性態(tài)變化分別確定。(3)

無(wú)論是單項(xiàng)專題監(jiān)測(cè)，還是多項(xiàng)綜合監(jiān)測(cè)；無(wú)論是短期監(jiān)測(cè)，還是長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，都應(yīng)一律在工作結(jié)束后編寫出成果報(bào)告。(4)

在監(jiān)測(cè)資料整理中，基準(zhǔn)值的選取是十分重要的環(huán)節(jié)，不可草率從事，否則可能得出令人費(fèi)解或錯(cuò)誤的結(jié)論。(5)

高壓管道第一次充水的監(jiān)測(cè)，極其重要。它是對(duì)整個(gè)管道進(jìn)行一次

壓水試驗(yàn)，對(duì)檢驗(yàn)設(shè)計(jì)、施工以及指導(dǎo)今后的運(yùn)行，都是有益的。應(yīng)

予足夠重視。(6)

在充水期間，要重視人工巡檢，特別是在高壓水作用下，要注意有

無(wú)內(nèi)水外滲的現(xiàn)象，底部有無(wú)出水露頭，地質(zhì)條件是否改變等；在放

水后，要從入孔進(jìn)入管道內(nèi)，仔細(xì)尋查有無(wú)裂縫、凹陷等局部破損的

現(xiàn)象。必要時(shí)采取補(bǔ)救措施。

地鐵可劃分為地鐵車站和地鐵隧道兩類。前者可歸到大型地下洞室，后者可歸到隧道類。從開(kāi)挖方式看，又有洞挖和明挖之分。但地鐵特點(diǎn)：一是地鐵上部一般是城市街道、高層建筑物群和布置的各種管線；二是上伏的覆蓋層一般不厚，特別是地鐵站的進(jìn)出口。(一)監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)所需資料

除大型地下洞室、隧道所需的資料外，還需要提供地面街道的位置、建筑物群、層數(shù)(或高度)、性質(zhì)、覆蓋層厚以及地下管線的類型(煤氣管、自來(lái)水管、電纜等)及分布團(tuán)等。(二)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目選定與儀器選型1．鉆爆施工法需補(bǔ)充的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目：振動(dòng)觀測(cè)與裂縫觀測(cè)

爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)的主要目的在于測(cè)定地鐵開(kāi)挖爆破施工對(duì)地面高層建筑物的影響程度。當(dāng)出現(xiàn)以下情況，可視為開(kāi)挖、爆破破壞：①出現(xiàn)新的裂縫或原有裂隙(縫)增寬、增長(zhǎng)；②原有節(jié)理、層面錯(cuò)動(dòng)。2．盾構(gòu)施工法當(dāng)在土基中修建地鐵時(shí)，常用盾構(gòu)法，可以減小爆破對(duì)土體和地面

建筑的影響程度，但盾構(gòu)掘進(jìn)的擠壓作用必須控制，由此對(duì)洞周

土體和地面建筑物的影響應(yīng)予以監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)項(xiàng)目與儀器除鉆爆法

監(jiān)測(cè)的項(xiàng)目以外．應(yīng)增補(bǔ)土壓力監(jiān)測(cè)和外水壓力監(jiān)測(cè)，可分別采

用土壓力盒和滲壓計(jì)。(三)地鐵的監(jiān)測(cè)布置

(略

）一、監(jiān)測(cè)儀器的組裝、檢驗(yàn)、率定專用儀器的率定檢驗(yàn)，可參照儀器說(shuō)明書。(1)儀器率定前進(jìn)行系統(tǒng)編號(hào)，同時(shí)建立檔案和記錄，號(hào)牌應(yīng)牢固耐腐。(2)儀器到場(chǎng)后，進(jìn)室內(nèi)率定檢驗(yàn)。安裝埋設(shè)過(guò)程中，每道工序都應(yīng)檢驗(yàn)并記錄，合格后再進(jìn)行下一道工序施工。

(3)在有滲透水壓力環(huán)境下工作的儀器和電纜，如水工壓力隧洞的觀測(cè)儀器和電線，必須經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的壓水檢驗(yàn)。一般在具有1.2倍設(shè)計(jì)內(nèi)水壓力的容器中，壓水24小時(shí)后測(cè)定儀器的抗水性能。(4)地下工程監(jiān)測(cè)儀器一般是在距離爆破中心較近處埋設(shè)，同時(shí)又受開(kāi)挖爆破長(zhǎng)時(shí)期的振動(dòng)，因此，需要考慮抗展性能的檢驗(yàn)。(1)觀測(cè)斷面和測(cè)點(diǎn)的定位放樣，可按照《施工測(cè)量規(guī)范》進(jìn)行。(2)地下洞室儀器安裝埋設(shè)的土建施工放樣，應(yīng)與地下洞室施工測(cè)量相同，

以施工導(dǎo)線標(biāo)定的軸線為依據(jù)。(3)埋入圍巖中的儀器一般分為預(yù)埋與現(xiàn)埋兩種．所謂預(yù)埋是指開(kāi)挖前預(yù)

先埋入圍巖，以達(dá)到測(cè)量開(kāi)挖全過(guò)程的巖體變化；所謂現(xiàn)埋是指在開(kāi)挖

面附近埋設(shè)儀器，這樣可以測(cè)到大部分過(guò)程的巖體變化。因此，地下工

程監(jiān)測(cè)，定點(diǎn)放樣有個(gè)時(shí)機(jī)問(wèn)題，預(yù)埋的儀器孔點(diǎn)位置應(yīng)在被測(cè)洞室的

開(kāi)挖面距離觀測(cè)斷面·一倍洞徑之前定位放樣，現(xiàn)埋儀器孔點(diǎn)位置應(yīng)在

開(kāi)挖面越過(guò)1.2m時(shí)放樣。三、儀器安裝埋設(shè)的土建工程施工

對(duì)于地下工程監(jiān)測(cè)，由于使用的儀器種類比較多，又大部分埋設(shè)在圍巖內(nèi)，鉆孔、切槽等難度大，要求高，因此土建施工時(shí)應(yīng)注意下述要求。(1)鉆孔過(guò)程中，要隨時(shí)校核孔位，孔向、孔彎和孔徑。一般應(yīng)采用

巖心鉆，或采用潛望鏡、全孔攝影或地球物理測(cè)井儀檢查鉆孔狀況。(2)切槽和清理巖面時(shí)，盡可能避免巖體的松動(dòng)。(3)土建施工的同時(shí)，對(duì)儀器所涉及范圍內(nèi)的圍巖地質(zhì)資料應(yīng)進(jìn)行記錄和描述。四、監(jiān)測(cè)儀器安裝埋設(shè)與觀測(cè)(一)

變形監(jiān)測(cè)儀器的安裝埋設(shè)與觀測(cè)

地下工程的變形監(jiān)測(cè)主要有：圍巖表面和內(nèi)部位移監(jiān)測(cè)；各種結(jié)構(gòu)物的變形監(jiān)測(cè)；地表、地中沉降和由此引起的地震、地中建筑物變形的監(jiān)測(cè)。觀測(cè)的內(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(shí)間效應(yīng)、圍巖松動(dòng)范圍等。下面將介紹常用的變形監(jiān)測(cè)方法，其中有些是巖土工程監(jiān)測(cè)的常用方法，這里只說(shuō)明為適應(yīng)地下工程監(jiān)測(cè)特點(diǎn)的技術(shù)要求。

地下洞室圍巖收斂觀測(cè)．是應(yīng)用收斂計(jì)量測(cè)圍巖表面兩點(diǎn)在連線(基線)方向上的相對(duì)位移，即收斂值。收斂觀測(cè)是巖體原位位移觀測(cè)的重要方法之一，已廣泛地應(yīng)用于巖土工程安全監(jiān)測(cè)。

應(yīng)用收斂計(jì)觀測(cè)巖體位移，儀器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用靈活，經(jīng)濟(jì)易行。收斂觀測(cè)也適用于巖體表面兩點(diǎn)問(wèn)的距離變化的觀測(cè)。收斂觀測(cè)采用卷尺式收斂計(jì)、對(duì)于其他形式的收斂計(jì)，可參照使用。收斂觀測(cè)受登高設(shè)備條件制約很大，如果登高問(wèn)題能夠解決，則收斂觀測(cè)不受洞徑大小的限制。(A)收斂觀測(cè)斷面的測(cè)線布置(1)當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件、洞室尺寸和形狀、施工方法等已定時(shí)，地下洞室圍巖的位

移主要受空間和時(shí)間兩種因素的影響。因此，圍巖位移存在“空間效應(yīng)”和

“時(shí)間效應(yīng)”?！翱臻g效應(yīng)”是掌子面的約束作用產(chǎn)生的影響?！皶r(shí)間效應(yīng)”是

指在掌子面約束作用解除后，收斂位移隨時(shí)間的延長(zhǎng)而增大的現(xiàn)象。

這兩種效應(yīng)是圍巖穩(wěn)定情況的重要標(biāo)志?？捎脕?lái)判斷圍巖穩(wěn)定情況，確定支護(hù)時(shí)機(jī)，推算位移速率和最終位移值。因此，根據(jù)地質(zhì)條件、圍巖應(yīng)力大小、施工方法、支護(hù)形式及圍巖的時(shí)間和空間效應(yīng)等因素，按一定間距選擇觀測(cè)斷面和測(cè)點(diǎn)位置。觀測(cè)斷面間距宜大于2倍洞徑。

(2)

初測(cè)觀測(cè)斷面應(yīng)盡可能靠近開(kāi)控掌子面，距離不宜大于1.0m。因?yàn)楦鶕?jù)實(shí)測(cè)資料分析，一般情況下，當(dāng)開(kāi)挖掌子面距觀測(cè)斷面1.5~2.0倍洞徑后，“空間效應(yīng)”基本消除。距離掌子面越遠(yuǎn)，圍巖位移釋放量越大，距離1.0m時(shí)，位移釋放約20％~30％。因此，要求測(cè)點(diǎn)埋設(shè)應(yīng)盡量接近掌子面。(3)基線的數(shù)量和方向應(yīng)根據(jù)圍巖的變形條件和洞室的形狀與大小確定。

(4)測(cè)點(diǎn)布置要優(yōu)先考慮拱頂、拱座和邊墻，若圍巖局部有穩(wěn)定性差的巖體．也應(yīng)該設(shè)置測(cè)點(diǎn)，遇軟弱夾層時(shí)，應(yīng)在其上下盤設(shè)測(cè)點(diǎn)。(1)為了使測(cè)點(diǎn)能代表圍巖表面，測(cè)點(diǎn)應(yīng)牢固地埋設(shè)在圍巖表面，其深度不宜大于20cm。(2)清除測(cè)點(diǎn)埋設(shè)處的松動(dòng)巖石。(3)用鉆孔工具垂直洞壁鉆孔，將測(cè)樁固定在孔內(nèi)孔口設(shè)保護(hù)裝置。(C)收斂觀測(cè)對(duì)收斂觀測(cè)的要求：(1)觀測(cè)前應(yīng)在室內(nèi)進(jìn)行收斂計(jì)標(biāo)定。(2)觀測(cè)前必須將測(cè)樁端頭撩洗干凈。(3)將收斂計(jì)兩端分別固定在基線兩端的測(cè)樁上，按預(yù)計(jì)的測(cè)距固定尺長(zhǎng)，并保證鋼尺不受拉。(4)不同的尺長(zhǎng)應(yīng)選用不同的張力。調(diào)節(jié)拉力裝置，使鋼尺達(dá)到巴選定的恒定張力，讀記收斂值，然后放松鋼尺張力。取三次讀書的平均值作為計(jì)算值。(6)觀測(cè)的同時(shí)，測(cè)記收斂計(jì)的環(huán)境溫度。

可以根據(jù)速率確定觀測(cè)間隔時(shí)間時(shí)，除了正常速率外，在掌子面每次推進(jìn)之后，或觀測(cè)斷面距離掌子面2.0倍洞徑，變形穩(wěn)定后，觀測(cè)斷面附近有工程處理時(shí)，或測(cè)值出現(xiàn)異常時(shí)，需要調(diào)整觀測(cè)間隔時(shí)間。速率變化能為調(diào)整測(cè)次提供比較準(zhǔn)確的依據(jù)。收斂計(jì)中不同的尺長(zhǎng)應(yīng)使用不同的張力，是為了減小尺的曲率，保證測(cè)量的準(zhǔn)確度。收斂計(jì)是機(jī)械式儀器，為了減少人為的誤差，觀測(cè)由固定的人員進(jìn)行操作，并測(cè)讀三次取其平均值以保證觀測(cè)精度。溫度對(duì)測(cè)值的影響較大，因此，需要準(zhǔn)確地測(cè)量收斂觀測(cè)時(shí)的環(huán)境溫度，以便對(duì)觀測(cè)值進(jìn)行修正。式中

u——實(shí)際收斂值，mm；ui——收斂讀數(shù)值，mm；a——收斂計(jì)系統(tǒng)溫度線脹系數(shù)(取1.17×10

或參照儀器說(shuō)明書)L——基線長(zhǎng)，mm；

(D)資料整理

地下洞室圍巖收斂觀測(cè)記錄應(yīng)包括：工程名稱、觀測(cè)段和觀測(cè)斷面及觀測(cè)點(diǎn)的編號(hào)與位置、地質(zhì)描述、收斂計(jì)編號(hào)、觀測(cè)時(shí)間、基線長(zhǎng)度、收斂計(jì)讀數(shù)、觀測(cè)時(shí)的環(huán)境溫度、觀測(cè)斷面與開(kāi)挖掌子面的距離。

現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)記錄應(yīng)在24小時(shí)內(nèi)及時(shí)進(jìn)行校核、整理。觀測(cè)資料的及時(shí)整理，有利于及時(shí)糾錯(cuò)和跟蹤分析。

按下列公式計(jì)算溫度修正的實(shí)際收斂值：

u

=

ui

+aL(ti

-t0)-5

ti——收斂計(jì)觀測(cè)時(shí)的環(huán)境溫度，℃；t0——收斂計(jì)標(biāo)定時(shí)的環(huán)境溫度，℃。繪制收斂位移與時(shí)間的關(guān)系曲線、收斂位移與開(kāi)挖空間變化的關(guān)系曲線、位移速率變化的時(shí)空關(guān)系曲線、斷面的位移分布圖。

基線的長(zhǎng)度是指兩測(cè)點(diǎn)埋設(shè)測(cè)樁鉆孔孔口之間的距離。采用收斂計(jì)觀測(cè)的圍巖位移，是兩測(cè)點(diǎn)的距離變化，即兩測(cè)點(diǎn)位移之和。兩測(cè)點(diǎn)各自的位移，可以通過(guò)近似的分配計(jì)算求得。具體計(jì)算方法如下所述。在選擇計(jì)算方法時(shí)，要考慮方法的假定是否接近所測(cè)洞室的情況。2．多點(diǎn)位移計(jì)安裝埋沒(méi)與觀測(cè)

在地下工程監(jiān)測(cè)中，多點(diǎn)位移計(jì)是測(cè)鉆孔軸向變形的儀器，主要用于圍巖表面和圍巖內(nèi)部位移觀測(cè)；地表和地中沉降觀測(cè)似及結(jié)構(gòu)物的位移觀測(cè)。

多點(diǎn)位移計(jì)種類比較多，但在安裝埋設(shè)方法上大同小異。因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)都是由傳感器、錨固點(diǎn)、傳感器與錨固點(diǎn)的聯(lián)接件三部分組成的，不同的是錨固點(diǎn)錨固的方式有所不同，傳感器有并聯(lián)和串聯(lián)兩種方式。(A)多點(diǎn)位移計(jì)的埋設(shè)布置

(1)每支多點(diǎn)位移計(jì)的位置、軸向、長(zhǎng)度及錨固點(diǎn)的數(shù)量，要按照地下工程技術(shù)的特點(diǎn)選擇。同時(shí)考慮預(yù)期的巖體位移方向和大小、所安裝的其他儀器的位置和性能，以及儀器安裝前后和安裝過(guò)程中工程活動(dòng)的過(guò)程和時(shí)間。

(2)位移計(jì)的長(zhǎng)度應(yīng)考慮到圍巖預(yù)期的松動(dòng)范圍。欲測(cè)絕對(duì)位移并以最深點(diǎn)為基準(zhǔn)點(diǎn)時(shí)，最深一個(gè)錨固點(diǎn)應(yīng)設(shè)置在工程影響范圍以外。在有圍巖錨固結(jié)構(gòu)的部位，最深一個(gè)錨固點(diǎn)應(yīng)固定在錨桿的內(nèi)端點(diǎn)以外?？傊^固點(diǎn)的設(shè)置應(yīng)使位移計(jì)能測(cè)到最大的變形值。軟弱結(jié)構(gòu)面、接觸面、滑動(dòng)面等部位，宜在兩邊各設(shè)置一個(gè)錨固點(diǎn)。位移計(jì)錨固點(diǎn)的間距要根據(jù)圍巖位移變化梯度來(lái)確定，梯度大的部位，如靠近內(nèi)表面部位，錨固點(diǎn)加密。

(3)在地下工程中，位移計(jì)應(yīng)盡可能在開(kāi)挖之前埋設(shè)，或在開(kāi)挖面附近1~2m之內(nèi)埋設(shè)，或在導(dǎo)洞、耳洞內(nèi)預(yù)先埋設(shè)，以便及早地測(cè)得開(kāi)挖后的全變形，這對(duì)運(yùn)行期的監(jiān)測(cè)也是必要的。(1)

埋設(shè)在拱部上斜或上垂孔內(nèi)的位移計(jì)，要充分估計(jì)儀器安裝埋設(shè)時(shí)

孔口承受的荷裁(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；巖石差的孔口需專門搭設(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(duì)于水平孔和下斜孔，孔口固定件只需保證組

裝殼體不動(dòng)即可，同時(shí)也要注意因孔內(nèi)沉漿而導(dǎo)致殼體固定不牢。(2)儀器安裝，應(yīng)由多人將組裝好的多點(diǎn)位移計(jì)整體托起，緩緩放入鉆孔

內(nèi)。注意在放入過(guò)程中，桿系不能有過(guò)大彎曲，不能用力牽拉，以防傳

遞桿折斷和護(hù)管脫開(kāi)。組裝頭就位前要用濃水泥漿把擴(kuò)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(shí)后注漿。

(3)鉆孔灌水泥漿時(shí)，要嚴(yán)格控制工藝標(biāo)準(zhǔn)。尤其上斜孔和上垂孔，要確保灌注飽滿，保證每個(gè)錨固點(diǎn)都能錨固。為此，灌漿至不吸漿時(shí)，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(shí)方可閉漿。閉漿時(shí)嚴(yán)防孔內(nèi)漿液回流。

(4)待水泥漿固化24小時(shí)之后，調(diào)試儀器，觀測(cè)初始讀數(shù)。打開(kāi)傳感器組裝筒，用手預(yù)拉每一根傳遞桿，同時(shí)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，最后密封組裝筒，裝上孔口保護(hù)裝置。觀測(cè)初始讀數(shù)，每隔30分鐘測(cè)一次，連續(xù)三次讀數(shù)差小于1％(F·S)時(shí)的平均值作觀測(cè)基準(zhǔn)值。(5)儀器埋沒(méi)注漿結(jié)束24小時(shí)后；其附近開(kāi)挖面才能爆破。(C)多點(diǎn)位移計(jì)觀測(cè)(1)基準(zhǔn)值確定后，在測(cè)孔近區(qū)爆破時(shí)，每排炮烴前爆后各觀測(cè)一次，并作計(jì)算：靜態(tài)位移增量＝下排炮爆前測(cè)值—本排炮爆后測(cè)值。當(dāng)靜態(tài)增量大旦發(fā)展較快時(shí)應(yīng)加密觀測(cè)次數(shù)，反之則減少觀測(cè)次數(shù)或只在爆破前后各測(cè)一次。當(dāng)爆區(qū)離測(cè)孔較遠(yuǎn)時(shí)，可放寬觀測(cè)頻率，如3~7天測(cè)一次。(2)圍巖穩(wěn)定監(jiān)視。當(dāng)發(fā)現(xiàn)排炮影響量(動(dòng)、靜態(tài)位移增量)較大時(shí)，應(yīng)

加強(qiáng)觀測(cè)次數(shù)并認(rèn)真分析。3.

滑動(dòng)測(cè)微計(jì)安裝埋設(shè)與觀測(cè)滑動(dòng)測(cè)微計(jì)是觀測(cè)鉆孔軸向變形的儀器，鉆孔可以伸入圍巖的各個(gè)方向測(cè)量圍巖內(nèi)部變形。4．鉆孔沉降儀安裝埋設(shè)與觀測(cè)

鉆孔沉降儀是測(cè)鉆孔豎向位移的儀器，在地下工程中用于觀測(cè)由于地下工程開(kāi)挖引起的地中沉降和洞室拱頂圍巖下沉。一般可隨豎向管或豎向測(cè)斜管一起埋設(shè)。圍巖不連續(xù)面的開(kāi)合度或錯(cuò)位的觀測(cè)，圍巖與襯砌接縫、結(jié)構(gòu)構(gòu)的建筑

縫或裂縫的觀測(cè)可以使用測(cè)縫計(jì)觀測(cè)。具體觀測(cè)方法見(jiàn)本章第三、四節(jié)。

同時(shí)應(yīng)注意下述要點(diǎn)。(1)觀測(cè)圍巖不連續(xù)面或接縫開(kāi)臺(tái)度用的測(cè)縫計(jì)，要布置在縫開(kāi)合度變化

較大的部位。觀測(cè)圍巖與襯砌接縫時(shí)，考慮圍巖接縫有沿圍巖表面裂隙

脫開(kāi)的可能，應(yīng)將測(cè)統(tǒng)計(jì)伸人圍巖的一端固定在較深部位的穩(wěn)定巖體內(nèi)。(2)若需控制由應(yīng)力或荷載變化而引起的縫開(kāi)合度變化時(shí)，測(cè)縫計(jì)要布置在應(yīng)力或荷載最大的部位。(3)條件相同的部位，布置—個(gè)斷面或兩個(gè)平行測(cè)縫汁；環(huán)境變化大的或同一條縫各處開(kāi)合程度不等的，應(yīng)分點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)。(4)對(duì)既開(kāi)合，又有錯(cuò)動(dòng)變位的縫，應(yīng)使用三向測(cè)縫計(jì)或三角形測(cè)統(tǒng)計(jì)組觀測(cè)。

為了觀測(cè)爆破振動(dòng)效應(yīng)的規(guī)律，檢驗(yàn)減振措施，確定爆破安全距離或最大允許藥旦，以保證減少對(duì)圍巖的松動(dòng)和結(jié)構(gòu)物的安全，施工期需要進(jìn)行爆破振動(dòng)效應(yīng)觀測(cè)和爆破對(duì)圍巖破壞范圍的觀測(cè)。(七)巡視檢查地下工程巡視檢查的要求和頻率可參考大壩監(jiān)測(cè)的巡視檢查。地下工

程的巡視檢查分為施工期和運(yùn)行期兩個(gè)階段。施工期檢查的主要對(duì)象

是圍巖，到了運(yùn)行期，一般圍巖被封閉，肉眼可見(jiàn)的是外部結(jié)構(gòu)，圍

巖的情況也多通過(guò)外部結(jié)構(gòu)的觀察情況來(lái)判斷。巡視檢查的項(xiàng)目如下：(1)開(kāi)挖掌子面及其附近的圍巖穩(wěn)定性。(2)圍巖結(jié)構(gòu)情況。測(cè)目觀頻監(jiān)項(xiàng)與測(cè)率第四節(jié)監(jiān)測(cè)資料整理分析一、監(jiān)測(cè)資料的搜集和整理

(一)監(jiān)測(cè)有關(guān)資料的搜集

由于地下工程自身的復(fù)雜性，進(jìn)行監(jiān)測(cè)資料整理分析之前，應(yīng)

對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)，人工巡視資料和其他有關(guān)工程資料進(jìn)行全面搜集和

采集。除一般性監(jiān)測(cè)有關(guān)資料外，對(duì)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(tuán)，巖性、地質(zhì)構(gòu)造(如節(jié)理、裂

隙、斷層和褶皺等)的詳細(xì)描述，地下水狀態(tài)和變化等。其中，鉆

孔柱狀圖對(duì)多點(diǎn)位移計(jì)和測(cè)斜管等監(jiān)測(cè)儀器的資料分析是必不可

少的，也是國(guó)際巖石力學(xué)學(xué)會(huì)建議的技術(shù)要求，不可因施工方便

等原因不認(rèn)真執(zhí)行。2．監(jiān)測(cè)儀器埋設(shè)的詳細(xì)資料

如施工詳圖、竣工圖、儀器安裝埋沒(méi)記錄、鉆孔日記、鉆孔的回填

灌漿、滲壓計(jì)等儀器端部各層境筑的詳細(xì)記錄等。3．監(jiān)測(cè)斷面附近爆破、開(kāi)挖、支護(hù)等施工作業(yè)的詳細(xì)記錄

如爆破時(shí)間、部位、裝藥量、藥室布置、引爆方式、技術(shù)要求等；

開(kāi)挖方式、部位、梯級(jí)、循環(huán)進(jìn)尺、支護(hù)方式、參數(shù)、時(shí)機(jī)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(wú)法

正確分析解釋的實(shí)例，必須認(rèn)真記取并引以為戒。4．有關(guān)的設(shè)計(jì)、地質(zhì)、試驗(yàn)和科研資料

如計(jì)算分析、模型試驗(yàn)、室內(nèi)外試驗(yàn)、前期監(jiān)測(cè)資料報(bào)告、相近工

程比較詳盡的工程類比資料等。這些資料的完整與否，將直接影響監(jiān)

測(cè)資料整理、分析和反饋的可靠性、質(zhì)量和水平。(二)監(jiān)測(cè)資料的表示方法

地下工程監(jiān)視資料的表示方法有表格、圖形、文件、磁盤、錄音錄

像、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)等多種形式。對(duì)于文件、磁盤、錄音錄像和數(shù)據(jù)庫(kù)等

表示方法，地下工程與邊坡、大壩和壩基等是相近的。另外，地下工程

所采用的許多監(jiān)測(cè)儀器，如多點(diǎn)位移計(jì)、收斂計(jì)、測(cè)斜計(jì)、滲壓計(jì)、測(cè)

縫計(jì)等，與邊坡工程相同，它們的監(jiān)測(cè)資料表示方法，如表格、圖形及

計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)等，這里主要說(shuō)明地下工程監(jiān)測(cè)資料圖形表示法的特點(diǎn)。

1．物理量過(guò)程線

監(jiān)測(cè)物理量(或物理量時(shí)間速率)過(guò)程線中橫坐標(biāo)采用時(shí)間坐標(biāo)或

時(shí)間及距工作面距離雙坐標(biāo)；縱坐標(biāo)采用物理旦(或其速率)量值和距工

作面距離雙坐標(biāo)。圖中最好有測(cè)點(diǎn)布置簡(jiǎn)圖，要在畫出過(guò)程線的同時(shí)，

畫出開(kāi)挖進(jìn)尺過(guò)程線；如有可能，圖中可畫出監(jiān)控設(shè)計(jì)曲線。一般應(yīng)將

監(jiān)測(cè)量的速率過(guò)程線放在監(jiān)測(cè)量自身過(guò)程線同一幅圖的上方或下方，以

資對(duì)照比較。

除開(kāi)挖進(jìn)尺曲線外，必要時(shí)還應(yīng)同時(shí)畫出監(jiān)測(cè)儀器附近爆破、

各種支護(hù)等施工作業(yè)的進(jìn)度曲線。2．時(shí)間和空間效應(yīng)曲線

時(shí)間效應(yīng)和空間效應(yīng)曲線是由監(jiān)測(cè)物理量過(guò)程線分離出來(lái)的，

是地下工程進(jìn)行監(jiān)測(cè)資料定性分析的重要依據(jù)。其中，時(shí)間效應(yīng)是指

在工作面不動(dòng)和其他施工作業(yè)均不進(jìn)行的條件下，由于圍巖蠕變等原

因引起各種監(jiān)測(cè)量隨時(shí)間的變化?？臻g效應(yīng)是指僅僅由于開(kāi)挖作業(yè)工

作面推進(jìn)引起監(jiān)瀏物理量的變化，一般具有瞬間突變特點(diǎn)，與時(shí)間無(wú)

關(guān)，屬巖體彈塑性變形。通常，時(shí)間效應(yīng)和空間效應(yīng)與監(jiān)測(cè)物理量總

過(guò)程線的關(guān)系比較復(fù)雜，嚴(yán)格說(shuō)來(lái)也不滿足更加原理；但對(duì)于工程實(shí)

際問(wèn)題，在采用鉆爆法的條件下，用爆破作業(yè)前后監(jiān)測(cè)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(cè)量之差表示監(jiān)測(cè)量的時(shí)間

效應(yīng)，即隨時(shí)間的變化是可行的。

3．物理量分布圖

對(duì)地下工程而言，主要是繪制監(jiān)測(cè)物理量沿洞周和圍巖深度

兩個(gè)方向的分布圖。

4．物理量相關(guān)圖

包括為進(jìn)行統(tǒng)計(jì)比較而繪制的多測(cè)點(diǎn)或不同工程各物理量之

間的散點(diǎn)相關(guān)圖和反映兩物理量之間關(guān)系的曲線相關(guān)圖。(三)丟失初始值的估算問(wèn)題

地下工程監(jiān)測(cè)物理量的計(jì)算與其他工程基本一致。計(jì)算過(guò)程比

較持妹的技術(shù)問(wèn)題是丟失初始值的估算問(wèn)題。由地下洞室全斷面

開(kāi)挖過(guò)程的空間效應(yīng)曲線圖可以看出，在工作面尚未達(dá)到監(jiān)測(cè)斷

面時(shí)，圍巖已開(kāi)始變形；工作回到達(dá)監(jiān)側(cè)斷畫時(shí)，圍巖變形已達(dá)

到開(kāi)挖總變形的20%~30%。一般情況下，由于儀器只能埋在已開(kāi)

挖出的工作面后方，距工作面0.5~1.0m范圍內(nèi)，因此丟失的初始

監(jiān)測(cè)值為總監(jiān)測(cè)值的30％~40％左右。

對(duì)于洞徑較小的洞室，這一比率還可能增大。但對(duì)洞徑較大的

洞室，由于將采用臺(tái)階式開(kāi)挖，每一臺(tái)階的工作面又有沿洞軸推進(jìn)的

空間效應(yīng)，情況比較復(fù)雜。一般說(shuō)來(lái)這時(shí)丟失的監(jiān)測(cè)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(yàn)，前期開(kāi)挖或有限元

計(jì)算分析成果參考給定。二、測(cè)點(diǎn)觀測(cè)值影響因素定性分析

地下工程監(jiān)鍘資料分析的定性常規(guī)方法有比較法、作圖法、特征

值統(tǒng)計(jì)法和測(cè)值影響因素定性分析法等，前三種方法與其他工程類同，

下面重點(diǎn)說(shuō)明測(cè)值影響因素定性分析法。

(一)儀器因素

據(jù)分析，儀器因素對(duì)物理量監(jiān)測(cè)值造成不良影響占物理量測(cè)值出

現(xiàn)非正常情況相當(dāng)大比例，一般儀器對(duì)監(jiān)測(cè)值的不良影響主要包括儀

器本身、儀器理設(shè)和儀器使用過(guò)程對(duì)監(jiān)測(cè)值可能造成的不良影響等情

況。1．儀器自身因素

儀器本身的影響中儀器質(zhì)量問(wèn)題占相當(dāng)大比重，如部分振弦式儀

器常出現(xiàn)停振或異常跳動(dòng)，電纜受潮等。一些儀器構(gòu)造本身的缺欠也是

監(jiān)測(cè)資料分析中必須考慮的因素，如滑動(dòng)式測(cè)斜儀的位移積累誤差。另

外有的儀器對(duì)外界環(huán)境不適應(yīng)而不能正常工作，如斜向有彎度的鉆孔中

的多點(diǎn)位移計(jì)，因孔壁摩擦阻力使測(cè)值產(chǎn)生鋸齒式跳動(dòng)，差動(dòng)變壓器式

儀器接頭受潮引起測(cè)值異常浮動(dòng)等。

2．儀器埋設(shè)因素

儀器埋設(shè)因素如滲壓計(jì)各層回填料級(jí)配不符合要求，出現(xiàn)堵孔，

或未能與巖石含水裂隙連通，測(cè)不到裂隙水壓力等。測(cè)縫汁或收斂計(jì)測(cè)

樁設(shè)置位置不當(dāng)，未能測(cè)到巖層或斷層上下盤問(wèn)滑移、開(kāi)合變形等，多

點(diǎn)位移計(jì)和測(cè)斜管回填灌漿不密實(shí)，測(cè)樁或錨固點(diǎn)松動(dòng)等都會(huì)對(duì)儀器測(cè)

值產(chǎn)生明顯的不良影響。

3．儀器使用因素

儀器使用因素對(duì)測(cè)值的不利影響主要來(lái)自人員，使用條件不當(dāng)或方

法不合理等原因。其中人的因素可能是人員素質(zhì)偏低出現(xiàn)的使用方法

不當(dāng)、測(cè)量不及時(shí)或產(chǎn)生較大偶然誤差和粗大誤差。由于施工干擾或

觀測(cè)條件限制，出現(xiàn)重要時(shí)段漏測(cè)。儀器物理量轉(zhuǎn)換公式的使用、參

數(shù)的選取、初始值或基準(zhǔn)值選取，差動(dòng)電阻式儀器電纜長(zhǎng)度影響的修

正等，如處置不當(dāng)亦可對(duì)測(cè)值產(chǎn)生不良影響。對(duì)于多點(diǎn)位移計(jì)和錨索

測(cè)力計(jì)等儀器，在儀埋前必須進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)組裝和率定。如現(xiàn)場(chǎng)組裝和率

定方法不合理，或用廠家率定參數(shù)代替，均可對(duì)監(jiān)測(cè)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(kāi)挖、爆破、回填灌漿、支護(hù)

加固等均可對(duì)監(jiān)測(cè)值造成不利影響，如不能及時(shí)查明和排除，不僅無(wú)

法正確評(píng)價(jià)監(jiān)測(cè)物理量和地下洞空圍巖的安全穩(wěn)定性，而且勢(shì)必將帶

入運(yùn)行期，對(duì)運(yùn)行期監(jiān)測(cè)資料分析造成困難。

1．爆破影響

爆破施工的影響：第一是可引起巖體松動(dòng)，導(dǎo)致巖體應(yīng)力降低，并在洞周附近形成松動(dòng)圈，松動(dòng)團(tuán)范圍內(nèi)巖體破碎，彈性模旦明顯降低，位移顯著加大，松動(dòng)圈范圍可由聲波法測(cè)定。聲波法測(cè)量成果及爆破施上引起位移等物理量監(jiān)測(cè)值增大情況。第二是可能打壞測(cè)樁、測(cè)點(diǎn)利儀器頭部，或達(dá)成測(cè)樁松動(dòng)、傾斜及破壞，從而影響成果的可靠性。第三是爆破開(kāi)挖引起的巖體震動(dòng)和空間效應(yīng)，不僅在爆破地點(diǎn)附近，而且對(duì)距爆破地點(diǎn)有相當(dāng)距離地段(如20~30m)的監(jiān)測(cè)值也會(huì)有一定影響，如不能及時(shí)正確分析查明，將直接影響監(jiān)測(cè)物理量狀況和洞室圍巖安全穩(wěn)定性的正確評(píng)價(jià)。

2．支護(hù)加固措施影響

支護(hù)加固措施中分為永久支護(hù)和臨時(shí)支護(hù)兩大類，其中臨時(shí)支護(hù)措施又有噴射混凝土、預(yù)應(yīng)力或非預(yù)應(yīng)力式錨桿、錨噴網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)、鋼拱架和預(yù)應(yīng)力錨索等多種形式。

各種支護(hù)加固措施均對(duì)物理量監(jiān)測(cè)值有重要影響，其對(duì)地下洞

室的加固效果也需通過(guò)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和資料進(jìn)行評(píng)定。還應(yīng)說(shuō)明的是，

對(duì)于地下洞空廣泛采用的各類錨噴支護(hù)的作用機(jī)理尚待進(jìn)一步研究

論證，在許多情況下需要配合進(jìn)行監(jiān)測(cè)工作，將安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集

同詳細(xì)地對(duì)施工記錄、施工支護(hù)類型、部位、參數(shù)、支護(hù)時(shí)機(jī)和技

術(shù)條件等搜集結(jié)合起來(lái)，通過(guò)監(jiān)測(cè)資料評(píng)判支護(hù)加固措施的效果。

3．支護(hù)對(duì)圍巖變形的約束

監(jiān)測(cè)資料表明，圍巖變形受到支護(hù)方式、支護(hù)時(shí)機(jī)和支護(hù)參數(shù)的

制約和控制，噴混凝土、錨桿、錨索等不同支護(hù)形式對(duì)圍巖變形的

抑制作用是不同的，同時(shí)，錨噴支護(hù)的時(shí)機(jī)和強(qiáng)度對(duì)圍巖變形的抑

制作用也有顯著差別。4．支護(hù)對(duì)監(jiān)測(cè)量影響特點(diǎn)

對(duì)于混凝土錨板、混凝土拱，接縫、固結(jié)和回填灌漿對(duì)物理量監(jiān)測(cè)

值的影響也必須進(jìn)行認(rèn)真判別和分析。

一般說(shuō)來(lái)，以上加固形式對(duì)圍巖的作用均有一定滯后，與設(shè)置時(shí)間

不完全對(duì)應(yīng)；另外，受到影響的監(jiān)測(cè)物理量部位也可能與實(shí)際加固部位

不完全一致。(三)工程地質(zhì)因素的影響1．地質(zhì)因素對(duì)監(jiān)測(cè)量的綜合影響

工程地質(zhì)因素對(duì)物理量監(jiān)測(cè)值的影響是基本的和多方面的2．地質(zhì)構(gòu)造對(duì)監(jiān)測(cè)量的局部影響

研究表明，斷層或構(gòu)造較發(fā)育的節(jié)理對(duì)局部相鄰圍巖的應(yīng)力場(chǎng)相位

移場(chǎng)可產(chǎn)生顯著的影響。一般說(shuō)來(lái)，洞室開(kāi)挖后，園巖在經(jīng)歷應(yīng)力重分

布的過(guò)程中斷層破碎帶有可能進(jìn)入塑性受力狀態(tài)，使附近圍巖的位移值

增大，繼而出現(xiàn)滑移、錯(cuò)動(dòng)、斷裂和較大裂縫開(kāi)合變形。儀表設(shè)置位置

與其靠近時(shí)，應(yīng)注意考慮這類因素對(duì)位移觀測(cè)慎的影響。地質(zhì)構(gòu)造的影

響與地質(zhì)構(gòu)造的特征、類型、部位、范圍等有密切關(guān)系，故應(yīng)對(duì)有關(guān)地

質(zhì)資料詳細(xì)搜集。

另外，測(cè)點(diǎn)位置與地質(zhì)構(gòu)造的關(guān)系也是必須查明的。對(duì)于多點(diǎn)位

移汁、測(cè)斜儀等較重要監(jiān)測(cè)項(xiàng)目一定要提供鉆孔柱狀圖，并標(biāo)明測(cè)點(diǎn)

與地質(zhì)構(gòu)造，如斷層、裂縫等的相對(duì)關(guān)系，還應(yīng)由多點(diǎn)位移計(jì)各測(cè)點(diǎn)

與儀器表頭部位的相對(duì)變位計(jì)算出各測(cè)點(diǎn)間相對(duì)變位值，并與斷層裂

隙等地質(zhì)構(gòu)造相互對(duì)照，查明變形發(fā)生的主要部位和各地質(zhì)構(gòu)造帶變

形情況。一些地下工程監(jiān)測(cè)資料表明．圍巖開(kāi)挖施工后的變形和應(yīng)力

調(diào)整過(guò)程，即使對(duì)質(zhì)量較好的Ⅰ、Ⅱ類巖體，仍將持續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間。另

外，工作面前方的斷層等地質(zhì)構(gòu)造對(duì)其后方位移測(cè)值的影響是較微弱

的。這類情況只有通過(guò)對(duì)監(jiān)測(cè)資料做認(rèn)真地仔細(xì)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(duì)監(jiān)測(cè)量的作用和影響也是十分復(fù)雜和重要

的。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(dòng)造成的。另外，施工用水和其他地下水的處置不當(dāng)或滲

控措施不力也往往是重要因素。

在地下工程監(jiān)測(cè)資料分析中，監(jiān)測(cè)量如果出現(xiàn)蠕變型時(shí)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

先查明地下水的作用和影響，同時(shí)也需仔細(xì)分橋滲控措施的效能以及

圍巖滲漏條件，如巖體裂隙滲流條件等，才能對(duì)監(jiān)測(cè)資料和地下工程

安全穩(wěn)定性作出合理評(píng)判。(四)時(shí)空效應(yīng)對(duì)物理量監(jiān)測(cè)值的影響

1．時(shí)空效應(yīng)的分離

時(shí)間效應(yīng)和空間效應(yīng)分析是地下工程監(jiān)測(cè)資料定性分析的重要工作

之一。在監(jiān)測(cè)資料分析中，應(yīng)按本節(jié)中方法將物理量總監(jiān)測(cè)值曲線分

解為時(shí)間效應(yīng)和空間效應(yīng)曲線，確定兩者的量級(jí)、變化規(guī)律及比例關(guān)

系，并據(jù)此分析洞室圍巖的作用機(jī)理。必要時(shí)，還應(yīng)引進(jìn)定量分析方

法，給出其統(tǒng)計(jì)回歸表達(dá)式、統(tǒng)計(jì)分析、確定性或混合性模型，以評(píng)

判圍巖的安全穩(wěn)定性，預(yù)測(cè)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。

2．空間效應(yīng)計(jì)算

空間效應(yīng)的影響可按地下洞室的開(kāi)挖作業(yè)型式分為全斷面開(kāi)挖和臺(tái)階

法分步開(kāi)挖兩種情況。其中全斷面開(kāi)挖的空間效應(yīng)曲線，其規(guī)律較為

簡(jiǎn)單，監(jiān)測(cè)資料分析的重點(diǎn)是由該曲線確定監(jiān)測(cè)物理量的初始丟失值

(或稱損失量)和空間效應(yīng)系數(shù)。后者為觀測(cè)斷面與上作面重合時(shí)監(jiān)測(cè)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(shí)間效應(yīng)分折

在地下工程監(jiān)測(cè)資料定件分析中，如果空間效應(yīng)引起的變形和應(yīng)力

的彈塑性調(diào)整，未出現(xiàn)應(yīng)力(強(qiáng)度)、應(yīng)變成變形越限，則開(kāi)挖施工的空

間效應(yīng)對(duì)地下洞室安全穩(wěn)定性沒(méi)有顯著影響。對(duì)時(shí)間效應(yīng)的分析則應(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(duì)安全穩(wěn)定

狀態(tài)的影響。

如果時(shí)間效應(yīng)的變形速率呈等速或加速增長(zhǎng)，則說(shuō)明圍巖己由于等速和加速蠕變而處于不穩(wěn)定狀態(tài)。當(dāng)然，盡管時(shí)間效應(yīng)變形速率判別準(zhǔn)則是圍巖失穩(wěn)的充分條件，并為工程實(shí)踐和理論分析所驗(yàn)證，但它還不是圍巖失穩(wěn)的必要條件。該準(zhǔn)則對(duì)于非時(shí)間效應(yīng)因素引起的失穩(wěn)破壞，如彈塑性張拉和壓剪破壞、松動(dòng)坍落等失穩(wěn)形式，沒(méi)有任何判別價(jià)值。因此，必須全面分析研究監(jiān)測(cè)資料的空間效應(yīng)和時(shí)間效應(yīng)特性，以便進(jìn)行綜合析和評(píng)判。

地下洞室圍巖的時(shí)間效應(yīng)曲線的規(guī)律與巖層特性有關(guān)。在硬巖地層中開(kāi)挖隧道時(shí)，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(guò)程的持續(xù)時(shí)間則較長(zhǎng)。通常情況下，位移速率小于0.1mm/d時(shí)，可認(rèn)為圍巖已基本穩(wěn)定，這時(shí)量測(cè)斷面與開(kāi)挖面之間的距離約為隧道當(dāng)量直徑的1~2倍。膨脹性地層中，這一比值增為3~4倍。而在土質(zhì)地層中開(kāi)挖隧道時(shí)，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(cè)資料的定量分析方法

與其他巖土工程相同，地下工程監(jiān)測(cè)資料的定量分析方法基本上可分為

統(tǒng)計(jì)學(xué)方法和確定性方法兩大類。統(tǒng)計(jì)學(xué)方法主要是統(tǒng)計(jì)回歸方法，另

有近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的灰色系統(tǒng)、模糊數(shù)學(xué)及神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)等方法。確定性

方法常用的有有限元方法、邊界元方法、塊體理論方法和反分析方法等。(一)統(tǒng)計(jì)分析方法

已經(jīng)發(fā)展的用于地下工程監(jiān)測(cè)資料統(tǒng)計(jì)分析方法有統(tǒng)計(jì)回歸、模糊

數(shù)學(xué)、灰色系統(tǒng)和神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)等方法。工程中較為常用的是統(tǒng)計(jì)回歸方

法。按照我國(guó)錨噴支護(hù)規(guī)范規(guī)定，在施工期，地下洞室監(jiān)測(cè)資料的回歸

分析，如最大位移值的預(yù)測(cè)，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(jì)算確定其相應(yīng)常數(shù)a、b等

時(shí)，需要采用非線性函數(shù)最小二乘法等回歸計(jì)算方法。回歸分析中，還

需根據(jù)離差的大小對(duì)人種函數(shù)的擬合程度進(jìn)行比較，由此選出合理的回

歸函數(shù)模式，并用其進(jìn)行未來(lái)時(shí)段的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)。為了達(dá)到較好的擬臺(tái)效

果，實(shí)際工程中有時(shí)還引入較為復(fù)雜的回歸函數(shù)，如：

等。以上式中x。為自變量初值，如韌始測(cè)讀日期等，A、B為回歸系

數(shù)。日本的近藤達(dá)敏和法國(guó)的M．Panet還采用類似下式的洞室徑向變位

回歸公式：

該式對(duì)洞室開(kāi)控全過(guò)程的擬合精度較高，用于未來(lái)時(shí)刻預(yù)測(cè)方面的效果是好的，但需注意的是如用其進(jìn)行時(shí)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(duì)洞室開(kāi)挖機(jī)制的模擬與實(shí)際鉆爆法不符，即開(kāi)挖荷載是間斷突然施加的，而不是象該公式假定的那樣連續(xù)緩慢施加的。

統(tǒng)計(jì)回歸方法主要適用于長(zhǎng)隧洞施工及其他影響因素較為簡(jiǎn)單的工程。如果施工情況及其他荷載條件比較復(fù)雜，特別是不能用函數(shù)關(guān)系或確定性力法描述時(shí)，則可采用灰色系統(tǒng)、模糊數(shù)學(xué)或神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)等方法進(jìn)行分析預(yù)測(cè)。其中，神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)預(yù)報(bào)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(duì)原始資料要求低．可同時(shí)分析因素多，預(yù)報(bào)精度也高，是一種較有發(fā)展前途的統(tǒng)計(jì)分析預(yù)測(cè)方法。

統(tǒng)計(jì)分折方法主要適用于長(zhǎng)隧洞、長(zhǎng)時(shí)間監(jiān)測(cè)資料系列、未來(lái)較長(zhǎng)

期間的預(yù)測(cè)。對(duì)于地下廠房較大規(guī)模洞室，由于施工因素錯(cuò)綜復(fù)雜，

施工期安全監(jiān)測(cè)義要求進(jìn)行近期較短時(shí)段內(nèi)(如開(kāi)挖觀測(cè)斷面2~3D之

內(nèi))的變形預(yù)報(bào)，統(tǒng)計(jì)分析方法是無(wú)能為力的。(二)巖體結(jié)構(gòu)模擬問(wèn)題

在確定性定量分析方法中，需要著重解決不同類型的巖體結(jié)構(gòu)的

模擬問(wèn)題。因?yàn)?，在大多?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)定性的最重要因素。只有在深埋等特殊條件下，巖體結(jié)構(gòu)

的影響才可能逐漸降低，而初始地應(yīng)力的影響有可能上升為主要矛盾。

因此，一個(gè)合理的確定性方法首先要解決巖體結(jié)構(gòu)的模擬問(wèn)題。但在

地下工程巖體穩(wěn)定分析和現(xiàn)場(chǎng)施工安全監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)中，府用傳統(tǒng)的巖體

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(jiǎn)化的結(jié)構(gòu)類型，分別用不同方法模擬將是比較方

便的。

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

‘其共同特點(diǎn)是圍巖失穩(wěn)機(jī)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(xué)理論模擬，并采用粘彈塑性有

限元等數(shù)值方法分析評(píng)判。同時(shí)，可應(yīng)用位移，位移速率，應(yīng)變等

判別被則進(jìn)行安全預(yù)報(bào)。2．塊體結(jié)構(gòu)

塊體結(jié)構(gòu)主要指巖體質(zhì)較好的Ⅰ、Ⅱ類圍巖中的塊狀巖體，其

失穩(wěn)機(jī)制受巖體結(jié)構(gòu)面不利組合所控制，其失穩(wěn)滑塌的形態(tài)在空間

上可形成連鎖反應(yīng)，在時(shí)間上具有突發(fā)性。對(duì)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的，佃顯然不夠靈活方便，

也沒(méi)有切中巖體結(jié)構(gòu)面不利組合的要害，而石根華—Goodman的塊

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)和部分粘聚力很少的碎裂結(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(méi)有外界提供粘結(jié)力或支護(hù)條件下，只要暴露于洞室臨空面，就很容易自動(dòng)松散滑塌。連續(xù)介質(zhì)和塊體理論方法對(duì)它們都個(gè)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(jìn)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