基于滑动测微计的地下洞室围岩变形分析武学毅

格式：pdf
大小：1.29 MB
文档页数：4

下载文档原格式

深部矿井大硐室围岩变形特性实测与分析

．２ｍ，．１用左右。因此巷道的施工具有深部开采、高地应力、岩石条件差等２５ｍ，１５ｍ，ｍ，以量测硐室的围岩深部位移变化情况。监测元件采用自行设计加工的多点位移计，结构如图２所示。其特点，巷道的稳定性面临严峻的挑战。为了获得深埋超大断面硐室围岩变形特性与支护结构工作荷载的变化规律，在望峰岗煤矿二副井一９０Ｉ水平中央水泵房６ＩＴ
图３大断面深埋硐室围岩表面收敛测试结果
孽
注：一；Ｅ尺架；－节螺母；一外壳；－塑料盖；一显示窗口；卜钩２３－调４５－６卜张力窗口；Ｅ联尺架；－尺卡；Ｏ８９－１一尺孔销；ｌ带钢尺１一Ｌ
硐室（面为８ｍ×８ｍ）立了测站，行围岩深部和表面位移监断建进
测，以及锚索支护受力监测，而反映水泵房硐室的围岩变形特从
性和支护效果。一９０ｍ中央水泵房巷道开挖形式是直墙半圆６
拱，支护方式主要是采用喷、、其锚网和锚索联合支护方式，中其
・
９・０
第３６卷第３Ｏ期２０１０年１０月
山西建筑
ＳＨＡＮＸＩＡＲＣＨＩＴＥ（ＵＲＥ
Ｖ０．６Ｎｏ．０１３３Ｏｃ．２１ｔ００
文章编号：０９６２（００３ —０００１０．８５２１）００９ —２
亲鉴０Ｓ３Ａ型数显收敛计结构图

基于滑动测微计的某拱坝坝基岩体变形研究

Ｑ生箜墨塑
［文章编号］０２６４２１）８０１２１０ —０２（０２０ —０４ —０
丕ｊ型鱼
基于滑动测微计的某拱坝坝基岩体变形研究
王大治，李克绵ｚ，张文东ｚ，刘天鹏２，立旺２．３一，赵３，３
（．１南水北调中线干线工程建设管理局河北直雷项目建设管理鄙，；北石冢庄００３；．司５０５２中水东北勘测设
孔及岩石、混凝土或土壤中测线的轴向位移。测量系统由便携式的和模块化的测量系统由探头、电缆、导杆、出单元、读数据处理单元和校准装置组
成。模块化的系统结构使得所有组成部件能进行优化组合。探头采用球锥定位原理来测量测管上
出基岩的变形规律。
．
［关键词］坝；拱坝基岩体；滑动测微计；全监测安
［中图分类号］Ｖ９Ｔ６８
［文献标识码］Ａ
滑动测微计是一种监测沿直线应变分布的高
１０Ｉｒ０ＬＴｎ的钻孔或任何混凝上预制的管状空中。使
隙张开，张开宽度在０１０１５ｎｎ范围内。除．～．２ｕ
宽度０１０ｑｌ在蓄水初期为拉伸变化，．．ｒＴ～３ｌ。ｌ后期位
移向压缩变化，最大累计变形为０４ｒ＂．ｌ。８ｎｎ
右坝肩５号坝段３ＶＨ１滑动测微计，孔深
选择拱冠１号坝段、号坝段和１号２７６坝段为主要监测梁向断面在基础廊道坝基岩体内部钻孔埋设滑动测微计测管与测标。其中，２１号坝段在基础廊道内布设两个孔其中一个孔倾向上游；另一孔倾向下游。对于两犀土侣ｌ变ｌ六，Ｉ￣－ｕＬ形在３号、、、９号坝段拱座处，垂直坝５号８号１沿基拱座开挖面的方向钻孔布设滑动测微计

围岩变形分析报告

围岩变形分析报告1. 引言围岩变形是岩体在受到外力作用下发生的变形现象。

对围岩变形进行分析可以帮助我们评估岩体的稳定性，为工程建设提供有力的依据。

本文将以某个具体的工程案例为例，通过分析步骤来展示围岩变形分析的方法和过程。

2. 工程背景本文所涉及的工程是一座高速公路的隧道项目。

该隧道位于地质条件复杂的地区，周围围岩变形可能较为严重。

因此，对围岩变形进行分析对于隧道的设计和施工具有重要意义。

3. 数据收集为了进行围岩变形分析，我们首先需要收集相关的数据。

在本工程案例中，我们收集了以下数据：1.地质勘探数据：地质勘探数据包括钻孔、岩芯、地质构造等，可以帮助我们了解地下岩体的分布和结构。

2.地下水数据：地下水数据包括水位、水质等，可以帮助我们了解地下水对围岩变形的影响。

3.岩石力学参数数据：岩石力学参数数据包括岩石强度、岩石的变形模量等，可以帮助我们评估岩体的稳定性。

4. 数据分析基于收集到的数据，我们可以进行以下分析步骤：4.1. 地质构造分析通过分析地质构造，我们可以了解岩体的裂隙情况、构造面的走向等。

这对于评估岩体的稳定性非常重要。

在本工程案例中，我们通过地质勘探数据绘制了地质剖面图，并分析了裂隙的走向、密度等信息。

4.2. 岩石力学参数计算岩石力学参数是评估岩体围岩变形的重要指标。

通过分析岩芯数据和实验室试验数据，我们可以计算得到岩石的强度、变形模量等参数。

在本工程案例中，我们进行了岩芯分析和室内试验，得到了岩石的力学参数。

4.3. 数值模拟分析基于收集到的数据和计算得到的岩石力学参数，我们可以进行数值模拟分析。

数值模拟分析可以帮助我们预测岩体在不同外力作用下的变形情况，并评估其稳定性。

在本工程案例中，我们使用有限元分析方法进行了数值模拟分析，并得到了围岩的变形情况。

5. 结果和讨论基于数据分析和数值模拟分析的结果，我们得到了围岩的变形情况。

通过对结果的讨论，我们可以得出以下结论：1.在该隧道工程中，围岩的变形较为严重，可能存在一定的稳定性风险。

地下硐室围岩变形监测及突发失稳时间预测

第20卷　第2期1998年6月武　汉　工　业　大　学　学　报JOURNAL OF W UHAN UN I VERSI T Y OF TECHNOLOG Y V o l .20　N o.2　Jun .1998地下硐室围岩变形监测及突发失稳时间预测周洪文(非金属矿研究所)　摘　要:　以隔河岩电站201夹层置换硐现场测试数据为基础,从位移时序曲线的特征出发,提出并验证用加速度作为状态稳定识别判据的可行性。

对于稳定情况,讨论了用灰色系统Gm (1,1)模型预测最终收敛位移;对于失稳的情况,探讨了用“黄金分割法”预测失稳时间。

关键词:　夹层置换;　灰色系统;　稳定位移预测;　黄金分割法;　失稳时间预报中图法分类号:　TD 354收稿日期:1997211207.周洪文:男,1963年生,讲师;武汉:武汉工业大学非金属矿研究所(430070).岩土工程是一个内涵不十分明确,而力学行为却十分复杂的系统。

如通过量测得到的位移清楚,但引起位移的力学机制却不十分清楚,从而构成灰色系统。

采用分析方法可以绕开这些难关,直接根据已有的量测信息去预测系统未来的发展趋势,以作超前预报和失稳控制,避免经济损失和人员伤亡。

硐室工程稳定位移与失稳时间预测是监挖设计的重要环节,是制定开挖方案,确定支护参数和优化施工的基础。

目前,硐室工程现场监测主要以收敛计量测岩体表面收敛位移为主,选择地下硐室表面位移作为预测预报的基本物理量,不仅是因为量测方便,更重要的是测量数据可靠,为本文所采用的主要方法。

1　工程概况及监测方法1.1　工程概况隔河岩水电站厂房高边坡是为修建引水式厂房而开挖的大型人工边坡。

坡顶高程+240m ,坡脚底面高程+55m ,坡高185m ,边坡长250～275m ,走向N 75°E ～N 38°E ,倾向NW ,边坡呈弧形展布,横断面为多级平台台阶式边坡。

边坡岩层在+165m 水平分为上下两层,上层为灰岩,高65m ,下层为页岩,高120m ,在灰岩和页岩之间含有一泥化201夹层,厚2～3m ,电站四条引水硐穿过该夹层,工程需要在四条引水硐开挖前,用混凝土置换引水硐硐柱间201夹层岩体。

软弱围岩隧道变形监测与分析

间估计方法，研究了公路隧道变形量分布范围及预留变形量的问题［6］；侯公羽等采用分布式光纤进行不同预张拉试验，确定了光纤监测隧道变形时需要设定的最佳初始预张拉值［7］；王英帆等通过对某高速公路隧道围岩变形、钢拱架应力、围岩压力等现场监测，研究了施工阶段的围岩变形规律和受力特点，并通过数值模拟，分析了不同钢架间距对隧道围岩变形控制效果的影响，提出了经济有效的初期支护参数［8］；严锦江等通过现场预埋多点位移计和长期监测，研究了深埋隧道围岩变形特征，得出了围岩变形收敛天数［9］；王永刚等通过统计分析隧道施工过程中的大量监测数据，得到了木寨岭隧道最大水平位移、拱顶沉降和挤压变大变形的分布规律，基于此研究了灰质板岩隧道初期支护和二衬施作时的变形控制基准［10］；张卓等根据软硬岩围岩变形监测数据，利用统计归
Deformation Monitoring and Analysis of Tunnel with Weak Surrounding Rock
ZHAO Xiangling
（Shaanxi Railway Institute，Weinan Shaanxi 714099）
Abstract: Aiming at the problem of soft rock tunnel deformation monitoring, this study relied on the Wuduxi Tunnel, selected the monitoring section to arrange the measuring points, and monitored the settlement of the vault and the sur⁃ rounding convergence. In the meantime, the monitoring data was used to draw the displacement and velocity curves of the dome subsidence and the surrounding convergence, and the deformation laws of the dome subsidence and sur⁃ rounding convergence were studied, and the measured data were fitted to obtain the curve fitting equation and prelim⁃ inarily predict the displacement value when the deformation was stable, so as to provide reference for similar tunnel deformation monitoring and deformation law research. Keywords: soft rock tunnel；deformation monitoring；dome settlement；peripheral convergence

岩质地下洞室围岩变形

地下洞室开挖后，破坏了洞室四周岩体原有的应力平衡状态，使洞室四周一定范围内的岩体中应力重新分布，使围岩中某些部位产生应力集中。此时若应力超过岩体的强度极限时，则在该处发生局部破坏，同时引起附近围岩中应力分布进一步变化。若应力使局部破坏范围继续扩大，最终将导致围岩大范围的破坏和坍塌。初始应力场应力的大小、作用方向与围岩主要结构面和与洞室空间形状相对方位，都对围岩变形和破坏有重大影响。
岩质地下洞室围岩变形
挖掘时出现的现象
01 原因目录源自02 分类岩质地下洞室围岩变形是一种挖掘时出现的现象。
原因
在开挖洞室之前，岩体处于应力平衡的初始应力状态（见岩石和岩体、岩体中应力）。洞室开挖后洞壁周边失去原有岩体的约束，围岩向内变形。围岩的变形与破坏，因岩性、岩体结构和初始应力状态不同而异。
地下洞室围岩变形和破坏情况随岩体本身结构而异，在完整围岩中变形主要是岩石的变形；块裂结构的围岩变形主要是结构面的变形；碎裂结构的围岩变形是结构面与岩石变形共同作用的结果；但都表现有流变现象。在二次应力场的作用下，具有结构面的围岩的破坏，首先是从结构面最不利的组合部位开始滑移的。若岩体完整但其试块强度较低，其变形具有弹塑性介质变形的特点，洞室周边出现较大变形，且随时间而继续增大，表现明显的流变现象。若岩体中含有膨胀性矿物，洞室开挖后岩体膨胀，形成洞壁严重内挤现象，即使及时采用较强的支护措施，也不能完全阻止围岩的变形；若围岩非常破碎，已呈碎石状的松散结构，其变形与破坏具有散体介质的特点。
岩质地下洞室围岩变形岩质地下洞室围岩变形岩质地下洞室围岩变形地下围岩的变形与破坏过程非常复杂，目前，对其发生发展的机制尚未完全清楚，因此分析变形和破坏的计算方法还在发展中。对于具有结构面控制特点的围岩，通常是把受结构面切割的岩块抽象成互不联系的刚体的或半刚体的单元进行块体力学的分析；或把岩体中的结构面的力学特性作为附加条件，仍然借用连续介质力学方法求解。第二及第三类围岩可以用后一种方法进行力学分析。

浅谈洞室开挖中围岩变形的施工监测

浅谈洞室开挖中围岩变形的施工监测摘要：宏观上对洞室开挖中围岩变形进行施工监测，从中找出一些较可靠参数，供决策隧洞开挖方案时参考。

关键词：洞室施工；围岩变形；施工监测天水市近年来建成和在建的水利水电工程，其引水、导流、冲砂等建筑物均为处于岩体中的洞室型式。

如南阳电站输水隧洞，石峡水库导流冲砂洞等，这些水工隧洞的施工均采用新奥法。

新奥法以现代岩体力学为理论基础，以光面爆破和锚喷支护为主要手段，控制围岩变形，使喷锚支护与围岩组成联合承载体系，使围岩自承力得到充分利用，从而在满足使用要求的前提下，降低工程造价。

在实践过程中，应十分重视现场量测信息反馈，以获得系统可靠的技术参数，达到修改完善设计和改进施工的目的。

光面爆破、锚喷支护与施工监测为新奥法的三大支柱。

研究和实施施工监测十分必要，在洞室开挖过程中，推行施工监测对安全施工尤为必要。

1施工监测目的搞好施工监测的目的是为了在施工过程中，掌握围岩和支护的动态信息，并据此进行必需的力学分析，以修正和确定支护系统设计和施工对策，保证施工安全，使工程可靠经济。

2施工监测手段在隧洞施工中，岩石施工监测方法大体有两种，多点位移计监测和岩体声波探测仪监测。

目前，大多采用多点位移计进行施工监测，而采用声波探测仪进行施工监测的可借鉴经验资料较少。

2.1多点住移计多点位移计分弦式和钻孔式两种。

弦式多点位移计是一种将机械位移转换成电量输出的振弦式传感原件，由专用频率计测读变化值。

此种位移计具有长期移定性好、精度高、抗振和抗干扰能力强，可作远距离观测等优点。

钻孔多点位移测试原理及性能均与弦式多点位移计基本相同，其特点是量程大，能在深孔中使用，并可作远距离观测之用。

2.2岩体声波探测仪岩体声波探测仪应用于监测，是将数个换能器在钻孔中一一预埋，与岩体成一整体，换能器的工作频率接近被测岩体的固有频率。

该仪器是通过测取弹性波在岩体中行走速度的变化来了岩体移定情况的。

3施工监测在隧洞开挖中的应用在隧洞的开挖施工中，由于设备、技术等方面因素的影响，只采用了比较直观、简单的监测方法。

浅议地下洞室工程测量主要技术方法与变形监测

浅议地下洞室工程测量主要技术方法与变形监测
马雪娉
【期刊名称】《青海水力发电》
【年(卷),期】2002(000)001
【摘要】文章结合公伯峡水电站地下洞室工程测量的实际，阐述了主要技术和工
作方法，论述了地下洞室地面与地下变形测量的内容和方法，变形观测周期和频率，基准点和变形点的布设方案。

随着测绘科学技术的迅速发展，地下洞室工程测量技术也在不断地创新和进步，当代工程测量的GPS定位技术，数字化测图技术，激
光准直仪，全站仪与计算机组合断面测量和数据处理系统，施工变形测量和监控量测自动化系统，从理论和实践上，必将进一步完善发展，工程测量新技术，新方法也将在地下洞室工程测量中得到更广泛的应用。

【总页数】3页(P53-55)
【作者】马雪娉
【作者单位】中国水电四局勘测设计研究院，青海西宁810007
【正文语种】中文
【中图分类】TV698.19
【相关文献】
1.时序分析在地下洞室变形监测数据处理中的应用 [J], 万小明;廖冬芽
2.地下铁道工程测量的主要工作内容和技术方法 [J], 李五夫
3.某大型地下洞室群断面变形监测数据的时序分形特征研究 [J], 邹静;李仲奎
4.浅谈地下洞室围岩收敛变形监测的实施 [J], 朱慧敏;方义泉
5.北京地下铁道复八线工程测量主要技术方法 [J], 秦长利
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

滑动测微计在天平山隧道掌子面围岩变形监测中的应用

孙明磊，韩现民，朱正国
（石家庄铁道大学土木工程学院，河北石家庄０５００４３）
摘要：为了更准确地掌握隧道掌子面前方围岩在施工过程中产生的挤压变形，引进国外Ｔ — ＲＥＸ滑动测微计进行监测，介绍了Ｔ — ＲＥＸ滑动测微计组成、安装及量测掌子面围岩变形的方法，并在贵广铁路天平
产生扰动，改变了围岩初始应力状态。长期研究试验及工程实践证实：隧道开挖扰动后周边及前方围岩所产生的变形分为掌子面挤压变形、掌子面前方围岩预
收敛变形及开挖后洞室围岩收敛变形三类。可以通过控制掌子面挤压变形和掌子面前方围岩预收敛变形来控制隧道总变形。
铁
２０１４年第３期
道建
筑
４７
ＲａｉｌｗａｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
文章编号：１００３ — １９９５（２０１４）０３ — ００４７ — ０４
滑动测微计在天平山隧道掌子面围岩变形监隙用掺有粘合剂的浆液充填，以便测环与岩面粘接，使测环与地层结合成一体。滑动测微计的探头从孔外伸入测斜管内，测量两相邻测
情况。对监测结果的分析和及时反馈，一方面可以对掌子面和隧道洞身加固措施进行优化，另一方面可对

深部隧道围岩的大变形中国科学院研究生院硕士课程市公开课金奖市赛课一等奖课件

中国科学院硕士院硕士课程
一、深部隧道围岩大变形
➢什么是软岩？ ➢什么是围岩挤压大变形？ ➢围岩挤压大变形预测和分级 ➢围岩大变形机理 ➢兰武二线乌鞘岭隧道F7围岩大变形 ➢南山集团柳海煤矿巷道大变形
第1页
长期以来，国内对软岩和弱岩定义存在较大争议：
软岩普通指岩石(intact rock)，即单轴抗压强度为0.5～
8.国际岩石力学协会(ISRM,1995)—“Squeezing of rock is the time dependent large deformation which occurs around the tunnel and is essentially associated with creep caused by exceeding a limiting shear stress.Deformation may terminate during construction or continue over a long time period.”
2. Gioda(1982)—挤压意味着时间相依性变形, 是由开挖空间周围剪应力集中造成。偏应变和体积变形都也许出现, 后者与岩土介质膨胀相关。
3. Tanimoto(1984)则假设挤压变形现象是围岩一个弹塑性行为, 并认为当岩石应变到其残余塑性状态时将发生挤压变形
4.O’Rourke(1984)—挤压性地层是指因荷载强度超出其强度而在隧道附近出现时间相依性变形地层。挤压性地层结果是隧道支护结构将在数周甚至数月内经受比初始荷载高数倍不断增长荷载。
第9页
Goel & Singh(1999) 依据相对变形对围岩挤压变形程度进行了分级。
指标相对变形/u/r%
Ⅰ微弱挤压 1.0~3.0

6.1.2 洞室围岩力学问题及其变形与破坏

洞室围岩
洞室围岩
围岩基岩岩基
边坡岩体
本质
相对稳定和平衡
卸荷回弹二次应力洞室围岩应力
一般过程
造成卸荷和应力重分布及其他环境因素变化
塑性屈服和变形破坏
洞室周边最大压或拉应力集中
问题引出
•重新分布后的应力为何会导致围岩失稳？
•洞室顶部的岩石会不会坍落？洞室侧面的岩石会不会倒下？•洞室要不要支护和衬砌？
•如果不进行支护与衬砌，围岩的失稳范围会持续发展吗？•若需要支护和衬砌，则岩石对支护和衬砌的压力有多大？•在进行支护和衬砌中要考虑哪些因素？
地下洞室围岩稳定与否
围岩足够强固释放荷载应力重分布若因洞室周围岩体应力状态变化大或因岩体强度低释放荷载大于岩体强度
地下建筑的施工和运营造成危害
围岩岩性岩体结构变形破坏形式产生机制
脆性围岩块体状结构及厚
层状结构
张裂塌落拉应力集中造成的张裂破坏
劈裂剥落压应力集中造成的压致拉裂
剪切滑移及剪切碎裂压应力集中造成的剪切碎裂及滑移拉裂
岩爆压应力高度集中造成的突然而猛烈的脆性破坏中薄层状结构弯折内鼓卸荷回弹或压应力集中造成的弯曲拉裂碎裂结构碎裂松动压应力集中造成的剪切松动
塑性围岩层状结构
塑性挤出压应力集中作用下的塑性流动
膨胀内鼓水分重分布造成的吸水膨胀散体结构
塑性挤出压应力作用下的塑流
塑流涌出松散饱水岩体的悬浮塑流
重力坍塌重力作用下的坍塌
有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６或关注桃报：奉献教育（店铺）
1
2
3
4。

大型地下硐室开挖过程位移变形智能预测

大型地下硐室开挖过程位移变形智能预测
孙豁然;王述红;宫永军;庄世勇
【期刊名称】《煤炭学报》
【年(卷),期】2001(026)001
【摘要】地下硐室开挖过程中，硐周位移及其变化规律比较容易获得并起着十分重要的作用，不仅可以作为检验施工设计的依据，而且可以预测预报围岩的稳定性和调整开挖方式、支护设计等，从而指导施工.根据现场监测的数据，利用建立的遗传神经网络模型，分析了原始数据，对观测数据进行学习，预测下步施工位移变形量，从而为施工方法及时调整和支护方案优选提供参考.工程实例分析表明，该方法预测精度高、实用性广、简单易行.
【总页数】4页(P45-48)
【作者】孙豁然;王述红;宫永军;庄世勇
【作者单位】东北大学资源与土木工程学院,;东北大学资源与土木工程学院,;本溪钢铁公司南芬露天矿,;本溪钢铁公司南芬露天矿,
【正文语种】中文
【中图分类】TD264.3;TP183
【相关文献】
1.大型地下硐室群施工期围岩应力变形及稳定分析 [J], 黄康鑫;袁平顺;徐富刚;周家文
2.基于BP的地下硐室围岩位移预测方法及应用 [J], 贾涛;杜飞;赵洋
3.大型地下洞室位移量级预测方法研究报告 [J], 邓建辉;魏进兵;陈菲;高春玉
4.人工智能科学在软土地下工程施工变形预测与控制中的应用实践——理论基础、方法实施、精细化智能管理(示例) [J], 孙钧; 温海洋
5.人工智能科学在软土地下工程施工变形预测与控制中的应用实践——理论基础、方法实施、精细化智能管理(示例) [J], 孙钧; 温海洋
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

易滑动微型构造的工程地质及岩土工程意义

第8卷　第1期1997年3月中国地质灾害与防治学报THE CHIN ESE JOURNAL OF GEOLO GICAL HAZARD AND CON TROL Vol 18　No 11Mar.1997作者简介:王建锋,男,工学硕士,中国地质大学(武汉)环境科学与工程学院副教授。

主要从事工程地质专业教学和科研工作,在国内外已发表论文20余篇。

易滑动微型构造的工程地质及岩土工程意义王建锋晏同珍(中国地质大学(武汉)环境科学与工程学院)崔政权(长江水利委员会综合勘测局)提要　在易滑动理论提出的早期阶段,本文提出了具有岩土工程层次的微型易滑动构造概念。

由于易滑动理论研究对象“易滑动环境系统”具有层次性,因而还存在超大型、大型、区域易滑动构造。

其中微型易滑构造是基础,包含于更高层次的易滑动构造之中。

微型易滑构造直接与场地工程建设发生联系,因而其研究对工程地质及岩土工程学科进展有重要的意义。

文中论述微型构造在边坡工程、隧道工程、地基工程中的作用,并强调这是岩石力学模型建立的重要基石。

关键词　易滑动理论　微型构造一、易滑动微型构造的涵义在确定易滑动微型构造〔1,2〕涵义之前,首先介绍一下“工程岩体”概念。

按照谷德振先生的定义〔3〕,工程岩体是指由Ⅲ级结构面与Ⅱ级结构面交切,或Ⅲ级结构面之间相互交切而成的块体。

一般情况下其规模大于工程断面尺寸(如隧洞断面)但小于山体尺寸。

这里所说的Ⅱ级结构面则指长度在数百米至数千米,宽度在1～10m 内的工程区大型地质结构面,如规模较大的断层,延伸甚远的软弱夹层或层间错动面。

而相对于Ⅱ级结构面的Ⅰ级结构面是指区域上的深大断裂,Ⅲ级结构面是长度在数百米、宽度小于1m 的小规模断层、层间错动带、泥化夹层等,Ⅳ级结构面是通常意义上的节理。

图1给出了工程岩体的图示解释。

谷德振先生曾从工程地质角度对地壳岩体中的结构体进行过分级:Ⅰ级结构体为地块,Ⅱ级结构体为山体,Ⅲ级结构体为工程岩体,Ⅳ级结构体为岩块,由此可看出工程岩体的规模。

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

第３１卷第１期２　０　１　３年１月水　电　能　源　科　学Ｗａｔｅｒ　Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ　ａｎｄ　ＰｏｗｅｒＶｏｌ．３１Ｎｏ．１Ｊａｎ．２　０　１　３文章编号：１０００－７７０９（２０１３）０１－０１０４－０４基于滑动测微计的地下洞室围岩变形分析武学毅１，熊成林１，成　涛２（１．中国水利水电科学研究院北京中水科水电科技开发有限公司，北京１０００３８；２．中国长江三峡集团公司，北京１０００３８）摘要：以呼和浩特抽水蓄能电站为例，应用滑动测微计对施工期地下洞室围岩表面和深度变形进行监测。

近２０个月监测资料表明，监测期间地下洞室处于稳定状态，围岩表面变形较大值发生于地下洞室第五、六层开挖过程中。

由于围岩深度变形主要由岩体结构面张开引起，配合多点位移计进行校核验证，则可判断围岩结构面张开位置。

可见开挖过程的变形监测，可实时指导施工、优化设计、保证地下洞室开挖安全。

关键词：变形监测；滑动测微计；地下洞室；围岩变形；稳定性中图分类号：ＴＵ４５７文献标志码：Ａ收稿日期：２０１２－０５－２５，修回日期：２０１２－０７－０９作者简介：武学毅（１９８４－），男，博士研究生、工程师，研究方向为工程安全监测，Ｅ－ｍａｉｌ：ｗｘｙ５２１６８＠１２６．ｃｏｍ地下洞室围岩内部变形监测分点法和线法两种，点法监测是目前较常用的监测方法，多采用多点位移计进行监测，但其只能提供有限监测数据，难以准确刻画出岩体内部变形；线法监测是沿一条长测线进行近乎连续监测，以获取岩体内部沿钻孔方向的连续数据，可较为准确地了解岩体内部变形，该方法在国外应用较为广泛［１］，其典型监测仪器有滑动测微计、测斜仪等。

滑动测微计具有可有效修正零点漂移、精度高等特点，可有效区分桩基内力的诱发因素，全面评价桩基内力［［２～４］。

国内首次采用滑动测微计监测围岩松动变形是在水布垭电站地下厂房［５］，但目前国内应用滑动测微计监测地下洞室围岩变形的成果较少。

鉴此，本文通过滑动测微计工程应用实例，与其他监测手段进行比对分析，研究了大型地下洞室施工期围岩表面和深度的变形机制。

１　滑动测微计工作原理和方法１．１　工作原理采用滑动测微计为瑞士ＳＯＬＥＸＰＥＲＴＳ公司研制的高精度位移（应变）观测仪器设备，可测量沿钻孔轴向的应变和轴向位移的全部分布情况。

滑动测微计由测头、电缆、操作杆、读数仪、标定筒和导管（含标芯）等部分组成（图１）。

其工作原理为［６］：测量导管预先埋设在岩体或混凝土的钻孔内，并与被观测体浇筑为一体。

观测时，将滑动测微计测头放入导管内，使测头与导管标芯顶紧，利用锥面—球面原理测量相邻测环（标芯）的精确距离，从而获得沿一测线（钻孔轴线）方向不同深度图１　滑动测微计组成示意图Ｆｉｇ．１　Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ　ｄｉａｇｒａｍ　ｏｆ　ｃｏｍｐｏｓｅｄ　ｆｏｒ　ｓｌｉｄｉｎｇ　ｍｉｃｒｏｍｅｔｅｒｓ的轴向位移或应变分布。

滑动测微计测头内装有两套高精度的线圈系统（标距为１ｍ），当被测岩体（结构物）发生轴向变形时，测头内的两套线圈系统在测量位置上通过两个测环感应，产生一个与两测量环实际间距成比例的电信号，并由测读仪读出，经换算得出长度变化，该长度变化即为被测体的变形值。

１．２　计算方法滑动测微计监测围岩内部松动变形主要优点在于精度高、可修正温度影响及零点漂移。

其具体计算公式为：Ｍｓ＝∑ｉ＝顶ｉ＝底（Ｍｉ－Ｍ０）（１）Ｍｉ＝珡Ｋｉ（ａｉ－珚Ｚｉ）（２）Ｍ０＝珡Ｋ０（ａ０－Ｚ０—）（３）Ｋ＝４．７５２／（Ｅ２－Ｅ１）（４）Ｚ＝（Ｅ１＋Ｅ２）／２（５）式中，Ｍｓ为钻孔内各深度至孔口的轴向位移；Ｍ０为基准值；Ｍｉ为某深度相对轴向位移；珡Ｋ为修正后校正系数（观测前、后校正系数的算术均值）；第３１卷第１期武学毅等：基于滑动测微计的地下洞室围岩变形分析Ｋ０、珚Ｚ０分别为基准值修正后校正系数、零点；Ｋｉ、珚Ｚｉ分别为某深度修正后校正系数、零点；珚Ｚ为修正后零点（观测前、后零点的算术均值）；ａ为未校正前仪器读数；４．７５２为仪器厂家参数；Ｅ１、Ｅ２分别为测头标定时不同标定位置标定读数。

２　实例２．１　工程概况呼和浩特抽水蓄能电站（简称呼蓄电站）位于内蒙古自治区呼和浩特市东北部大青山区，装机容量４×３００ＭＷ，电站由上、下水库及水道系统、地下厂房系统等水工建筑物组成。

地下厂房系统由主副厂房、主变洞、安装场、母线洞等建筑物组成。

地下厂房区地层岩性主要有上太古界乌拉山群变质岩和吕梁期侵入的片麻状黑云母花岗岩。

厂房区的岩性主要为斜长角闪岩和片麻状黑云母花岗岩，局部夹有花岗伟晶岩和小型蚀变带。

厂房区内地质构造主要表现为断裂构造，包括断层、裂隙密集带及构造裂隙等。

其次，岩体中小型揉皱在片麻状花岗岩中有发育，一般规模不大。

厂房和主变室等主要地下洞室布置于两条断层（ｆ３３和ｆ５４）之间的岩体内，厂房和主变室平行布置，两者之间的岩体厚度为４６ｍ。

切割主变洞室围岩的主要断裂结构面为断层ｆｃ７、ｆｃ９。

厂房区围岩类别以Ⅱ～Ⅲ类为主，局部断层破碎带处为Ⅳ类。

厂房轴线探洞ＰＤ９１２中Ⅱ类围岩占６７％，Ⅲ类围岩占２３％，Ⅳ类围岩占１０％。

图２　围岩松动变形典型监测断面布置图Ｆｉｇ．２　Ａｒｒｃｍｇｅｍｅｎｔ　ｄｉａｇｒａｍ　ｏｆ　ｔｙｐｉｃａｌ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ｓｅｃｔｉｏｎｏｆ　ｌｏｏｓｅ　ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｆｏｒ　ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ　ｒｏｃｋ２．２　测点布置呼蓄电站地下洞室的主厂房和主变洞各布置２个围岩松动变形监测断面（Ⅰ、Ⅲ断面）。

每个断面有１２套监测仪器，分别布置在洞室顶拱、上下游边墙，用于监测顶拱和直立墙在厂房向下开挖过程中围岩变形情况。

地下洞室围岩松动变形典型监测断面布置图，见图２（Ⅰ、Ⅲ断面监测仪器类型、数量、位置布置相同）。

３　监测结果及分析３．１　围岩深部变形机制图３为主厂房Ⅰ、Ⅲ断面上游边墙、顶拱、下游边墙（ＣＶ１－１～ＣＶ１－３、ＣＶ３－１～ＣＶ１－３）各深度围岩累计变形———孔深分布曲线。

累计变形指以图３　围岩变形———孔深分布曲线Ｆｉｇ．３　Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｃｕｒｖｅｓ　ｏｆ　ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ａｌｏｎｇ　ｈｏｌｅ　ｄｅｐｔｈ图４　围岩深度位移———时间过程线Ｆｉｇ．４　Ｈｙｄｒｏｇｒａｐｈ　ｏｆ　ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ　ｒｏｃｋ　ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ孔底为相对不动点，从孔底至孔口的相对位移之和。

图４为主厂房Ⅰ、Ⅲ断面上游边墙滑动测微计附近布置的多点位移计监测的围岩深度变形———时间过程线。

由图３（ａ）可看出，厂房上游边墙变形稍大于相同高程厂房下游边墙。

Ⅰ断面主厂房上游边墙测点ＣＶ１－２（▽１　３１２．０ｍ）在距围岩表面７ｍ处累计变形为０．１６ｍｍ，占总变形·５０１·量的５４．６％，距围岩表面３ｍ处累计变形为０．２７ｍｍ，占总变形量的９０．４％，而距围岩表面６～４ｍ、２～０ｍ各测点围岩变形值基本相同，说明该部位直立边墙在距围岩表面７、３ｍ处应有裂隙。

相同时段，在ＣＶ１－２测点厂房右侧０．８ｍ处布置的多点位移计Ｍ１－４（▽１　３１２．０ｍ，孔深１６．５５ｍ，排水廊道预埋）监测数据显示（图４（ａ）），距围岩表面１、３ｍ处围岩变形均较大，围岩表面变形主要是裂隙变形的累计值，且距围岩表面１ｍ处围岩变形明显大于距围岩表面３ｍ处，而距围岩表面７ｍ处围岩变形却与该测点其他深度围岩变形值接近，说明该部位在距围岩表面７～３ｍ、３～１ｍ处应存在裂隙。

将滑动测微计监测数据与相同部位多点位移计监测数据结合分析，则可判定在距围岩表面７、３ｍ处岩体有裂隙存在。

由图３（ｂ）可看出，Ⅲ断面主厂房上游边墙ＣＶ３－２测点（▽１　３１２．０ｍ）距围岩表面４ｍ处累计变形为０．３８ｍｍ，占总变形量的９６．４％。

在ＣＶ３－２测点主厂房右０．８ｍ处布置的多点位移计Ｍ３－４（▽１　３１２．０ｍ，孔深１６．５５ｍ，排水廊道预埋）监测数据显示（图４（ｂ）），在相同时段距围岩表面１、３ｍ处围岩变形基本相同，且均大于其他深度岩体变形，说明该部位直立边墙在距围岩表面１５～３ｍ处存在裂隙。

结合滑动测微计监测数据与多点位移计监测数据，可判定在距围岩表面４ｍ处岩体有裂隙存在。

滑动测微计监测数据显示，地下洞室围岩深度变形较大部位岩体变形量均占相应测孔累计变形量９０％以上，说明呼蓄电站地下洞室主厂房直立边墙的变形主要是由结构面或软弱面的展开引起的。

３．２　围岩表面变形量与施工开挖的关系由于滑动测微计导管是随地下洞室开挖逐层安装的，当地下洞室开挖底板高程与测量管埋设高程相差较大时，滑动测微计的正常观测将会受到影响。

围岩变形与洞室开挖之间的关系主要依靠排水廊道预埋的多点位移计监测数据进行分析。

选择滑动测微计邻近断面的多点位移计监测数据，分析发现在主厂房第五层开挖前，主厂房第一、二层排水廊道预埋的多点位移计监测的围岩浅层及表面变形均较小，第五层开挖开始后，主厂房第一层排水廊道（Ｍ３－４测点）表面变形１．８７ｍｍ，比第五层开挖前变形值增长２７％，是目前（２０１２－０４）变形量的７０．８％；主厂房第二层排水廊道（Ｍ３－６测点，仪器布置见图２）表面变形１１．５７ｍｍ，是第五层开挖前变形值的３．２倍，占目前（２０１２－０４）变形量的７６．１％；在主厂房第六层开挖后，主厂房围岩表面变形量已达到目前变形量的８５％～９４％［８］。

厂房典型测点围岩变形与厂房开挖进度统计见表１，围岩变形与开挖关系图见图５。

由表１和图５可看出，地下洞室围岩表面变形较大值主要发生于厂房第五、六层开挖过程中。

表１　围岩变形与厂房开挖进度统计Ｔａｂ．１　Ｓｔａｔｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ　ｒｏｃｋ　ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄ　ｗｏｒｋｓｈｏｐ　ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ　ｓｃｈｅｄｕｌｅ时间（年－月－日）底板高程／ｍ开挖层次Ｍ３－４Ｍ３－６表面变形／ｍｍ占当前值比例／％表面变形／ｍｍ占当前值比例／％２０１０－０９－２８　１　３０４．１二０．３７　１４．０——２０１０－１２－１２　１　３０１．０二０．９４　４９．６——２０１１－０５－１４　１　２９５．０三１．７２　６５．２　０．０３　０．２２０１１－０９－１７　１　２８８．４四１．４７　５５．７　３．６１　２３．７２０１１－１１－１２　１　２８１．５五１．８７　７０．８　１１．５７　７６．１２０１１－１２－１７　１　２７５．０六２．２３　８４．５　１４．３０　９４．０２０１２－０２－１１　１　２６８．７七２．３４　８８．６　１４．９５　９８．３２０１２－０３－１７　１　２６８．０七２．３４　８８．６　１５．１３　９９．５２０１２－０４－１４　１　２６８．０七２．６４　１００．０　１５．２１　１００．０注：“—”代表仪器未安装。

图５　围岩变形与厂房开挖关系Ｆｉｇ．５　Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ　ｏｆ　ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ　ｒｏｃｋ　ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄ　ｗｏｒｋｓｈｏｐ　ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ　ｓｃｈｅｄｕｌｅ４　结语ａ．应用滑动测微计对地下洞室围岩表面和深度变形进行施工期监测，并用多点位移计监测数据进行校核验证，则可判断岩体裂隙位置，且监测资料显示围岩深度变形主要是由岩体结构面张开引起。