隧道岩土工程特性研究

建材发展导向２０１６年８月　地勘·测绘　

岩土工程测试技术在隧道工程中的应用与发展现状　

曾艳丽孙飞　（西安工业大学建筑工程学院陕西西安７１００２１）　

摘要：采用分类方法，以传统和现代为分类标准，介绍了９种测试技术在隧道施工量测中的应用，包括技术介绍、应用实例，对传统　和现代岩土工程测试技术进行对比分析，比较不同测试技术的原理，优点等。　关键词：测试技术；应用；发展现状　中图分类号：ＴＵ７５３　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７２—１６７５（２０１６）１５—０２９９—０１　

前言［１］　随着社会的进步和经济的发展，我国的道路事业也迅速发展，各种　盘山公路、隧道、地铁也逐渐发展，工程概况作为施工设计的依据，在道　路设计、施工、建设之前对环境的测试及施工过程中的实时监测就显得　尤为重要。本文主要综述了２０１０年以来的几种测试技术及应用。　１传统岩土测试技术　１．１原位测试技术　近年的原位测试技术研究与应用：①主要以孔压静力触探为代表的　有损型、半无损方法；②以工程地球物理勘探技术的应用研究为代表的　无损型探测方法。其中在隧道中的应用主要为第二种研究。　１．２洞室声波测试及数据处理技术　．　洞室声波测试是在隧道工程测试中，主要应用在隧道的围岩参数获　取，对隧道的物理参数进行测试，为整个隧道工程开挖提供参数。　１＿３地球物理测井技术　地球物理测井技术能够为隧道开挖过程人员安全防护以及隧道设　计提供依据，从而有效避免不必要的危害，保证工程及人员安全。　１＿４高密度电法　高密度电法对与隧道工程监测主要应用在不良地质方面，可与钻孔　测量结果进行对比分析，为隧道勘察提供依据。该方法又称自动电阻率　系统法，是直流电法的发展应用。　１．５光纤测试与监测技术　光纤传感器材质及技术相对先进，对于隧道监测控制工作效率提升　具有较强的优势，且在节省造价，降低风险方面效果突出。主要监测隧道　主体结构的受力及变形，对于隧道的拱顶、拱脚、仰拱等关键位置进行监　测，以保证工程安全。　２现代岩土测试技术　２．１瑞利波测试技术　瑞利波勘探技术是近年来发展起来的一种新的方法，蒋文国在其文　章中对此进行了介绍，瑞利波勘探技术是在无需钻孔的情况下可测试出　层状介质的弹性波速，它与传统的测试方法相比具有快速而无损的优　点。　２．２瞬态面波勘探技术　多道瞬态面波法，岩土测试勘察技术中相对较为先进且应用前景广　阔，在隧道岩体等不均匀介质中，面波的传递特性、速度、频散等不同，利　用这种特性可解决诸多包括隧道工程在内的岩土工程地质问题。　２．３超声波测试技术与无线接入技术　超声波测试技术利用超声波原理，以人工震动方式产生声波，通过　混凝土等介质传播，并以接收器进行接受。利用声学原理，探测声波穿透　隧道围岩岩体参数的变化，从而反映隧道结构的构造及应力应变特征。　超声波测试技术准确、简单、快速、可靠、实时、经纵济无损，能广泛的应　用在简单岩体结构模型参数、岩土体超动弹性参数测试和岩体质量评价　等多个方面。　２．４　ＢＯＦＤＡ感测技术　ＢＯＦＤＡ感测技术是通过测试光纤中受激布里渊散射光来实现温度　和应变的测试技术。近年来，国际上一些科研机构和企业相继推出基于　布里渊光频域分析原理的ＢＯＦＤＡ感测技术，其最大的优势在于极高的　测试精度、高空间分辨率、测试稳定。　３对比分析　传统的岩土工程测试技术相对应用成熟，在隧道工程监测中被广　泛。现代测试技术虽然应用时间较短，但成效突出，尤其是在复杂环境或　高精度要求的隧道工程中，具有传统测试技术不具有的优势，是未来研　究发展的重点。　４结束语　综上所述，测试技术随着科技的发展和地铁等交通行业的进步也迅　速进步，针对不同的工程概况、地质条件和施工过程和方法不同也有不　同的技术创新，这就使得隧道施工前和过程中的检测工作更加方便和高　效。笔者认为，随着网络时代的到来及进一步广为应用，测试技术与网络　技术的结合势在必行，二者组合将会使监测数据更快的传输和处理，缩　短因数据的传输和处理而耽误的工期，也能更加精准的指导设计、施工。　

５２５８　科学技术与工程　１２卷　

２．３．２岩土勘察　］　

工程地质测绘：隧道全线采用１：２　０００的地形　

图进行相应比例尺的工程地质测绘，测绘范围至隧　

道轴线两侧各（３００～５００）ｍ。测绘方法采用手持　

ＧＰＳ结合地形图标志性地物的方法进行定点描述，　

并用穿越、追索相结合的方法进行工程地质填图。　

勘探点、剖面线定位：勘探点定位由测量专业　

人员首先采用ＲＴＫ进行实地放点，然后采用全站仪　实测定位；隧道洞身轴线采用ＲＴＫ，间距２０　ｍ进行　

实地放点，遇地形起伏较大段及冲沟地段加密测放。　

钻探：钻探采用２台ｘＹ一１００和１台ＸＹ—２００　

型钻机施工，根据地层情况，采用双管单动岩芯管　

和金刚石钻头进行钻进，并用套管与泥浆护及植物　

胶相结合进行护壁。基岩以上土层采用干钻，基岩　

内进行回转钻进。开孔口径１２７　ｍｍ，终孔口径９１　

ｍｍ。所有钻孔孔深均钻至隧道底板标高以下（３～　

１０）ｍ，孔深均满足规范和勘察技术指导书的要求。　

取样：钻探过程中，在表层含碎石粉质黏土及　基岩中采取代表性试样，并立即密封保存，地下水　

试样在钻孔中采取，所取试样及时送往试验室。　

对含碎石粉质黏土进行了标准贯人试验，对断　

层角砾进行了重型动力触探试验，对中等风化岩样　

进行物理力学性质试验，并且对环境水样与场地土　

进行常规的分析，判定了其对混凝土和钢结构的腐　

蚀性程度。　

３隧道工程地质条件　

３．１地形地貌　勘察区所处地貌单元属侵蚀、溶蚀中山峡谷　

区，江顶寺隧道位于大理市永平县杉阳乡，测量范　

围内最低高程为澜沧江水面１　２０９．５　ｍ，山峰最高点　

高程２　２８０．２　ｍ，隧道断面全长约１　３２１．９　ｍ，走向　

５。，属越岭隧道。隧道进口位于澜沧江左岸陡坡，进　

洞口高程１　４００　ｍ，比小湾电站最高蓄水位１　２４３　ｍ　

高出１５７　ｍ，地形向南倾斜，坡度较陡，平均坡度为　

（８０～８５）。，洞口基岩出露。隧道出口位于永平县　

杉阳乡江顶寺坡脚处，地面高程１　５２４．４９　ｍ，地形向　

地基岩土的分类及工程特性指标

4．1 岩土的分类

4．1．1 作为建筑地基的岩土，可分为岩石、碎石土、砂土、粉土、粘性土和人工填土。

4．1．2 岩石的坚硬程度和完整程度可按本规范第4.1.3~4.1.4条划分。

4．1．3 岩石的坚硬程度应根据岩块的饱和单轴抗压强度frk按表4.1.3分为坚硬岩、较硬岩、较软岩、软岩和极软岩。当缺乏饱和单轴抗压强度资料或不能进行该项试验时，可在现场通过观察定性划分，划分标准可按本规范附录A.0.1条执行。岩石的风化程度可分为未风化、微风化、中等风化、强风化和全风化。

表4.1.3 岩石坚硬程度的划分

坚硬程度类别 坚硬岩 较硬岩 较软岩 软岩 极软岩

饱和单轴抗压强度标准值 frk (MPa) >60 60≥frk>30 30≥frk>15 15≥frk>5 ≤5

4．1．4 岩体完整程度应按表4.1.4划分为完整、较完整、较破碎、破碎和极破碎。当缺乏试验数据时可按本规范附录A.0.2条确定。

表4.1.4 岩体完整程度划分

完整程度等级 完整 较完整 较破碎 破碎 极破碎

完整性指数 >0.75 0.75～0.55 0.55～0.35 0.35～0.15

<0.15

注：完整性指数为岩体纵波波速与岩块纵波波速之比的平方。选定岩体、岩块测定波速时应有代表性。

4．1．5 碎石土为粒径大于2mm的颗粒含量超过全重50%的土。碎石土可按表4.1.5分为漂石、块石、卵石、碎石、圆砾和角砾。

表4.1.5 碎石土的分类

土的名称 颗粒形状 粒组含量

漂石

块石 圆形及亚圆形为主

棱角形为主 粒径大于200mm的颗粒含量超过全重50%

卵石 圆形及亚圆形为主 粒径大于20mm的颗粒含量超过碎石 棱角形为主 全重50%

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贵阳红粘七工程特性及岩土工程问题与对策

——评《西南红层特殊岩土性质与工程应用》

我国对红层工程性质的研宄己有数十年，1960年至1970年是我国红层工程研

究的高潮，以成昆铁路红层地区工程建设经验为代表的一大批成果问世。20世纪

80年代后，关于红层的工程研究资料日益丰富，行业、单位、人员大为增加，硕

果累累。而由谢强、郭永春、赵文、文江泉编著的《西南红层特殊岩土性质与工程 应用》（西南交通大学出版社，2019年6月出版）一书，作者认为需要将这些知识、

成果集中起来，按知识体系和专业逻辑加以梳理并整理出版，这样有利于先辈们知

识的传承，同行间经验的交流和年轻研宂者的讨论和发展。通过阅读该书，发现该

书具有以下几大优点：一、写作思路清晰，逻辑性颇强全书一共包括十一个章节，每个章节在内容编排上都层层递进。例如第一章

的主题是西南地区红层分布与工程问题，作者将该章节细化为五个小节，从红层的基本概念切入，旨在让读者明晰红层的

定义，进而梳理中国红层分布的概况，作者并不是一味采用阐述的方式进行分析，而是结合了图表进行表达。一方面作者 将我国各省区市红层分布的面积图以条形统计图的方式呈现，让读者在宏观上明晰我国各省市区的红层面积；另一方面作 者从西南、西北、华东、中南、华北以及东北地区总结各地区的红层分布特征，旨在让读者进一步了解红层岩土的特点。

与此同时，作者秉承着主题突出的编写原则，着重对西南地区红层分布的特点进行探究，分析西南地区的典型红层以及西

南地区红层主要工程地质问题。体现出作者编写内容主次分明，科学编写的理念。二、 材料收集全面，内容编排合理该书作者及其所在单位相关研宄人员从20世纪90年代初期就开始红层岩土工程研宄，主持完成多项有关西南红层软

岩工程特性及红层工程建设研宄课题，从中学习到大量红层岩土特殊性及红层工程问题的相关知识，积累了一批研宄资料，

作者并以此为基础，结合自身的学习经验展开探宂。