第8章 圍巖內(nèi)部位移監(jiān)控量測(cè)

第8章圍巖內(nèi)部位移監(jiān)控量測(cè)本章探討了圍巖內(nèi)部位移監(jiān)控的重要性和實(shí)現(xiàn)方法。通過(guò)對(duì)圍巖變形的及時(shí)精準(zhǔn)測(cè)量,可以掌握巖體穩(wěn)定性,為工程建設(shè)和運(yùn)營(yíng)提供及時(shí)準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。本章將詳細(xì)介紹監(jiān)控設(shè)備的選型、安裝、校準(zhǔn)以及數(shù)據(jù)分析等關(guān)鍵步驟。byJerryTurnersnull8.1概述監(jiān)控量測(cè)的重要性充分了解圍巖內(nèi)部位移變化對(duì)工程建設(shè)和運(yùn)行的重要性。及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況,做出預(yù)警和應(yīng)對(duì)措施。監(jiān)控量測(cè)的內(nèi)容與目標(biāo)監(jiān)測(cè)圍巖內(nèi)部位移的形式、分布、規(guī)律,為工程設(shè)計(jì)和施工提供依據(jù)。評(píng)估工程安全狀況,保障人員和設(shè)施安全。監(jiān)控量測(cè)的技術(shù)手段采用先進(jìn)的位移監(jiān)測(cè)儀器和數(shù)據(jù)處理分析技術(shù),全面掌握圍巖內(nèi)部位移的動(dòng)態(tài)變化。8.1.1監(jiān)控量測(cè)的重要性地下工程和邊坡工程中圍巖變形監(jiān)控量測(cè)的重要性?？杉皶r(shí)掌握工程體內(nèi)部應(yīng)力和位移變化情況,及時(shí)預(yù)警、預(yù)防突發(fā)事故。隧道工程圍巖內(nèi)部位移監(jiān)控量測(cè)有助于了解初期支護(hù)與圍巖之間相互作用,為優(yōu)化支護(hù)方案提供依據(jù)。位移監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)可用于工程建設(shè)質(zhì)量控制和工程安全監(jiān)測(cè)預(yù)警。8.1.2監(jiān)控量測(cè)的內(nèi)容和目標(biāo)監(jiān)控量測(cè)的內(nèi)容包括圍巖內(nèi)部的位移、應(yīng)變、變形等參數(shù)。監(jiān)控量測(cè)的目標(biāo)是及時(shí)掌握圍巖內(nèi)部的變化情況,以便采取適當(dāng)?shù)闹ёo(hù)措施,保障工程安全。通過(guò)監(jiān)控量測(cè),可以分析圍巖的穩(wěn)定性,及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況,為工程決策提供依據(jù)。圍巖內(nèi)部位移監(jiān)控量測(cè)的原理圍巖內(nèi)部的位移監(jiān)控量測(cè)是通過(guò)檢測(cè)圍巖發(fā)生的位移變形來(lái)評(píng)估圍巖的穩(wěn)定性和安全性。其中包括圍巖內(nèi)部的擠壓、剪切、伸展等不同形式的位移,并采用多種儀器和方法來(lái)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和分析。這些監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)有助于及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患,采取有效的防護(hù)措施。8.2.1圍巖內(nèi)部位移的形式縱向位移：圍巖內(nèi)部巖體發(fā)生上下沉降或抬升的位移現(xiàn)象。橫向位移：圍巖內(nèi)部巖體發(fā)生水平方向的位移變形。切向位移：圍巖內(nèi)部巖體發(fā)生剪切變形的位移現(xiàn)象。8.2.2位移監(jiān)控量測(cè)的方法光纖光柵測(cè)量法:利用光纖光柵傳感器檢測(cè)巖體內(nèi)部微小位移變化,可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程和連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)。磁性伸縮尺測(cè)量法:采用磁性伸縮尺測(cè)量隧道圍巖或邊坡的相對(duì)位移,優(yōu)點(diǎn)是安裝簡(jiǎn)單成本低。電容式位移傳感器測(cè)量法:基于電容原理,利用電極間距離變化檢測(cè)圍巖內(nèi)部位移,精度高且抗干擾能力強(qiáng)。位移監(jiān)控量測(cè)的常用儀器在圍巖內(nèi)部位移監(jiān)控量測(cè)中,常用的儀器包括位移計(jì)、應(yīng)變計(jì)和傾斜計(jì)等。這些儀器能準(zhǔn)確測(cè)量巖體內(nèi)部的變形,為工程建設(shè)提供關(guān)鍵的安全數(shù)據(jù)。精密的測(cè)量技術(shù)和可靠的監(jiān)測(cè)設(shè)備是確保工程安全的重要基礎(chǔ)。8.3.1位移計(jì)位移計(jì)是一種常用于監(jiān)測(cè)圍巖內(nèi)部位移變化的儀器。它能夠準(zhǔn)確測(cè)量結(jié)構(gòu)物或地基的垂直、水平位移量,并連續(xù)自動(dòng)記錄監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。主要測(cè)量原理包括伸縮桿式、電磁感應(yīng)式、激光干涉式等,各有特點(diǎn)和適用范圍。應(yīng)變計(jì)應(yīng)變計(jì)是一種測(cè)量結(jié)構(gòu)物內(nèi)部應(yīng)力或應(yīng)變的儀器。應(yīng)變計(jì)可以直接測(cè)量材料受力時(shí)的微小尺寸變化,從而計(jì)算出應(yīng)變值。常見(jiàn)的應(yīng)變計(jì)類(lèi)型包括電阻式應(yīng)變計(jì)、光纖應(yīng)變計(jì)和壓電式應(yīng)變計(jì)等。8.3.3傾斜計(jì)傾斜計(jì)是測(cè)量周?chē)h(huán)境或結(jié)構(gòu)物傾斜角度變化的儀器其工作原理是利用重力傳感器來(lái)檢測(cè)角度的變化情況配合自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù),可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)地下隧道或邊坡的傾斜趨勢(shì)??位移監(jiān)控量測(cè)的布設(shè)合理布設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)和監(jiān)測(cè)斷面是確保位移監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠的關(guān)鍵。通過(guò)選擇恰當(dāng)?shù)谋O(jiān)測(cè)位置和設(shè)置合理的監(jiān)測(cè)斷面,可以全面獲取圍巖內(nèi)部的位移變化情況。8.4.1監(jiān)測(cè)點(diǎn)的選擇根據(jù)工程特點(diǎn)和圍巖變形趨勢(shì)，選擇關(guān)鍵位置作為監(jiān)測(cè)點(diǎn)。??監(jiān)測(cè)點(diǎn)要能充分反映圍巖內(nèi)部的位移特點(diǎn)，避免受局部因素影響。??關(guān)鍵部位應(yīng)選擇多個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，形成監(jiān)測(cè)斷面以獲取可靠的數(shù)據(jù)。??8.4.2監(jiān)測(cè)斷面的設(shè)置合理確定監(jiān)測(cè)斷面的位置，應(yīng)結(jié)合工程特點(diǎn)和圍巖變形趨勢(shì),選擇在最不利位置或最大變形區(qū)域設(shè)置監(jiān)測(cè)斷面。監(jiān)測(cè)斷面的數(shù)量要根據(jù)工程規(guī)模、圍巖變形特點(diǎn)等因素確定,一般3-5個(gè)斷面就可以滿足監(jiān)測(cè)要求。監(jiān)測(cè)斷面應(yīng)垂直于主要變形方向,布置井字形或十字形,以獲取三維變形信息。8.4.3監(jiān)測(cè)儀器的安裝選擇合適的位置安裝監(jiān)測(cè)儀器。觀察周?chē)h(huán)境,確保儀器位置穩(wěn)定,無(wú)干擾因素影響。儀器安裝應(yīng)牢固,防止因振動(dòng)或外力而移動(dòng)。需采用可靠的固定方式,如鉆孔錨固或粘貼固定。儀器安裝時(shí)要注意其與測(cè)量對(duì)象的位置關(guān)系,確保能夠準(zhǔn)確探測(cè)目標(biāo)位移。位移監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)的處理與分析圍巖內(nèi)部位移監(jiān)控量測(cè)過(guò)程中收集的大量數(shù)據(jù)需要進(jìn)行系統(tǒng)化處理和深入分析,以提取有價(jià)值的信息并做出正確判斷。這一環(huán)節(jié)是整個(gè)監(jiān)控工作的關(guān)鍵,需要運(yùn)用專業(yè)知識(shí)和適當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行數(shù)據(jù)的收集、整理、分析和解釋,為工程安全提供有力支撐。8.5.1數(shù)據(jù)的收集與整理監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)的收集與整理是分析的基礎(chǔ),需要做好以下工作:定期收集各監(jiān)測(cè)點(diǎn)位移數(shù)據(jù),確保數(shù)據(jù)完整連續(xù)。對(duì)收集的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行整理,剔除異常值和錯(cuò)誤數(shù)據(jù),確保數(shù)據(jù)質(zhì)量。按時(shí)間順序整理數(shù)據(jù),建立數(shù)據(jù)庫(kù),為后續(xù)分析做好基礎(chǔ)工作。8.5.2數(shù)據(jù)的分析與解釋數(shù)據(jù)分析是圍巖內(nèi)部位移監(jiān)控量測(cè)工作的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，通過(guò)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析可以準(zhǔn)確判斷圍巖變形趨勢(shì)。數(shù)據(jù)分析應(yīng)從數(shù)據(jù)基本特征入手，包括變化趨勢(shì)、幅值大小、速率變化等，以此為基礎(chǔ)推導(dǎo)圍巖運(yùn)動(dòng)模式和失穩(wěn)可能性。同時(shí)還需結(jié)合工程地質(zhì)條件、施工進(jìn)度等因素對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析和解釋，得出合理的工程預(yù)判結(jié)論。異常情況的判斷與預(yù)警監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)的異常情況包括突發(fā)性位移、持續(xù)性位移增加、局部位移異常等。通過(guò)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析對(duì)比,可以判斷異常情況的發(fā)生原因和發(fā)展趨勢(shì)。根據(jù)異常情況的性質(zhì)和嚴(yán)重程度,提出相應(yīng)的預(yù)警措施和應(yīng)急預(yù)案,以避免或減輕災(zāi)害事故的發(fā)生。位移監(jiān)控量測(cè)的應(yīng)用案例從隧道、地下工程到邊坡工程,位移監(jiān)控量測(cè)在各種基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)圍巖內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變形情況,及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況并采取措施,確保工程安全穩(wěn)定。這些應(yīng)用案例展示了位移監(jiān)控量測(cè)技術(shù)在實(shí)踐中的重要作用。隧道工程隧道施工過(guò)程中的圍巖位移監(jiān)控是確保隧道安全施工的關(guān)鍵。通過(guò)監(jiān)測(cè)隧道圍巖的位移情況，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常變形，采取相應(yīng)的加固或支護(hù)措施。隧道工程中常見(jiàn)的位移監(jiān)控方法包括安裝位移計(jì)、應(yīng)變計(jì)和傾斜計(jì)等，對(duì)隧道的周向位移、徑向位移和傾斜情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。8.6.2地下工程地下工程中的位移監(jiān)控量測(cè)是確保工程安全的關(guān)鍵手段。通過(guò)監(jiān)測(cè)圍巖內(nèi)部發(fā)生的位移變化,可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患,采取相應(yīng)的加固措施。這一過(guò)程需要合理布設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn),選擇適當(dāng)?shù)膬x器設(shè)備,并對(duì)收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和預(yù)警。例如地下隧道工程中,可利用位移計(jì)、應(yīng)變計(jì)等儀器設(shè)備,布設(shè)于關(guān)鍵斷面和疑似易發(fā)生位移的部位。對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析可識(shí)別變形趨勢(shì),及時(shí)作出調(diào)整或加固。這些手段可有效保障地下工程的施工安全。8.6.3邊坡工程邊坡工程是土木工程領(lǐng)域中一個(gè)重要分支,涉及對(duì)自然或人工斜坡的安全性分析、設(shè)計(jì)、施工和監(jiān)測(cè)。位移監(jiān)控量測(cè)在此類(lèi)工程中扮演著關(guān)鍵角色,能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)滑坡、崩塌等隱患,為工程管理和決策提供依據(jù)。邊坡工程常見(jiàn)的位移監(jiān)控量測(cè)手段包括使用位移計(jì)、應(yīng)變計(jì)及傾斜計(jì)等儀器,布設(shè)在關(guān)鍵斷面并進(jìn)行周期性觀測(cè)。通過(guò)分析位移數(shù)據(jù),可以判斷邊坡內(nèi)部的變形趨勢(shì),預(yù)警潛在安全隱患。位移監(jiān)控量測(cè)的發(fā)展趨勢(shì)近年來(lái),圍巖內(nèi)部位移監(jiān)控量測(cè)技術(shù)取得了長(zhǎng)足發(fā)展,呈現(xiàn)出自動(dòng)化、遠(yuǎn)程化和智能化等趨勢(shì),為更精準(zhǔn)、更及時(shí)地掌握地下空間變形提供了有力保障。8.7.1自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)利用先進(jìn)的傳感器和控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)圍巖位移、應(yīng)力等指標(biāo)的自動(dòng)檢測(cè)和記錄配合遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng),可實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集和遠(yuǎn)程分析,大幅提高監(jiān)測(cè)效率智能分析算法可自動(dòng)識(shí)別異常情況,發(fā)出預(yù)警信號(hào),有助于及時(shí)預(yù)防危險(xiǎn)事故的發(fā)生8.7.2遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)技術(shù)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)隧道、地下工程和邊坡等結(jié)構(gòu)的實(shí)時(shí)、自動(dòng)化監(jiān)測(cè)。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以將監(jiān)測(cè)設(shè)備與遠(yuǎn)程中心服務(wù)器進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸和信息共享。應(yīng)用衛(wèi)星通訊、4G/5G網(wǎng)絡(luò)等，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)偏遠(yuǎn)或難以到達(dá)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)的遠(yuǎn)程訪問(wèn)和數(shù)據(jù)采集。8.7.3數(shù)據(jù)分析與預(yù)警技術(shù)利用先進(jìn)的數(shù)據(jù)分析技術(shù)，深入挖掘監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)中蘊(yùn)含的規(guī)律和趨勢(shì)。通過(guò)智能算法和模型構(gòu)建，