隧道开挖围岩变形监测与初始地应力场反分析.pdf

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1、第43卷第19期人民长江Vo1．43．No．192012年10月YangtzeRiver0ct．．2012文章编号：1001—4179(2012)19—0038—04隧道开挖围岩变形监测与初始地应力场反分析文辉辉，张婵娟，潘晓光，袁坤(1．中交四航工程研究院有限公司中交交通基础工程环保与安全重点实验室，广东广州5l0230；2．中南勘察设计院有限责任公司，湖北武汉430071)摘要：隧道施工的安全预警问题，备受工程界关注。在湖北省谷(城)竹(溪)高速公路珠藏洞隧道施工过程中，基于现场监测数据的指数函数回归模型，采用位移反分析法对隧道工程区域的岩体地应力场进行了反分析。根据反分析成

2、果对隧道施X-进行了模拟，确定了工程区地应力场的分布特征。其分析成果与周边隧道的应力测试结果吻合较好，为工程的安全施工、监测断面的布置、围岩稳定性评价、二次衬砌施作时间的确定提供了依据关键词：位移反分析；初始地应力；隧洞开挖；围岩变形监测；珠藏洞隧道中图法分类号：U45文献标志码：A现场围岩变形监测作为新奥法施工的重要组成部隧址区在大地构造上位于扬子淮地台(扬子克拉分，在整个隧道的施工过程中具有极其重要的作通)北缘的青峰台褶束，地形起伏较大，植被较发育，用。同时，运用现有的地质勘探技术、岩石力学与走向近东西向，略向北突出。隧道进出口斜坡较陡，地工程理论，开展围岩材料特性参数反分析

3、，对隧道掘进处偏压段和断层破碎带，基岩出露，地表出露基岩主要面附近围岩变形进行预测和开展超前地质预报工作均为奥陶系(o。n一0S，1)生物碎屑夹少量炭质页岩、粉具有重要意义。砂质页岩，下寒武统(，t+s1)泥质条带灰岩、炭质灰湖北省谷(城)竹(溪)高速公路珠藏洞隧道所处岩局部含页岩夹层，以及上震旦统一下寒武统灯影组地区地质条件复杂、现场勘探资料并不完整，为确保隧(Z，∈．dn)白云岩夹灰岩。下层主要为强风化灰岩，遇道施工安全，本文以现场拱顶位移和边墙收敛监测数水稳定性极差。隧道穿越区域围岩条件比较复杂，涵据为基本信息，采用位移反分析法对围岩初始地应力盖Ⅱ～V类围岩，以白云岩、灰岩

4、等为主，有3条规模场进行了反分析，并将反分析结果应用于隧道施工监不等的断层以大角度穿越，分别为F7—2，F8—2，F9—测，有效地预测了隧道围岩变形及最终变形量，为评估2，该系列断层破碎带一般宽度为30～200m，延伸长度一般大于2km，均穿越隧道}同身，使围岩局部较破围岩的稳定性和确定二次衬砌施作时间发挥了重要作碎，断层破碎带以EW方向为主，对隧道影响较大。地用。表水系较发育，地下水主要为松散岩类孔隙水及基岩l工程概况裂隙水，水量呈季节性变化j。珠藏洞隧道是谷(城)竹(溪)高速公路中的一条2隧道施工监测分离式隧道，位于湖北省保康县寺坪镇境内，地处青峰断裂带区域。隧道按双向四车道

5、进行设计，左洞全长2．1监测方案2356m，右洞全长2290m，设计净宽10．25m，净高为掌握珠藏洞隧道开挖过程中围岩变形的动态变5．5m[化情况，在洞内掌子面附近设置监测断面，以监测边墙收稿日期：2012—08—09作者简介：文辉辉，男，助理工程师，硕士，主要从事隧道监测与土木工程的研究工作。E第19期文辉辉，等：隧道开挖围岩变形监测-9初始地应力场反分析39水平收敛位移与拱顶沉降位移。具体监测方案如下。2．3位移监测数据分析(1)监测断面布置。在避免爆破作业对监测点引现场监测所取得的原始数据往往具有一定的离散起破坏的前提下，各监测断面应尽可能接近工作面，一性，且包含有偶然误

6、差和随机误差的影响。根据测试般距离掌子面约为1～2m，在爆破完成后24h内和下数据绘制的时间变化散点图上下波动较大，难以据此一循环爆破前完成布置，并测取初始读数。拱顶测点、进行分析。因此，必须应用数学方法对监测数据进行边墙收敛测点分别采用平圆头钢筋和膨胀螺栓制成，回归分析和运用数学公式进行描述。通过对监测将反射片固定于钢筋上。测点布置如图1所示。数据及时地分析与处理，可以较好地得到隧道围岩时态曲线，预测围岩最终变形量，这已成为处理原始数据的主要手段。表1位移警戒值范围mm根据监测断面ZK62+160的位移监测数据，利用图1水平收敛和拱顶下沉测点布置示意指数函数回归分析模型，对其实

7、测位移值进行回归分监测断面的布设间距按围岩级别确定，并根据现析，分别得到拱顶沉降值(“，)和边墙收敛值(：)随场实际情况进行调整。Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和V类围岩洞内监测时间(t)的变化关系。具体回归方程为断面的间距分别为大于20，15～20，10～15m和5～u．=1．1747e一。。(1)10m。M．=3．6044e·”(2)(2)观测与计算。分别用高精度全站仪和数显收图2为监测断面ZK62+160的实测拱顶沉降位敛计测取拱顶监测点坐标和边墙水平收敛位移值。将移值和边墙收敛位移值随时间的