第7章地下工程的监测和监控课件.ppt

1、2022-8-5第7章地下工程的监测和监控第第7章地下工程的监测和章地下工程的监测和监控监控第7章地下工程的监测和监控l岩体原位测试一般应遵循以下程序进行：l1）试验方案制定和试验大纲编写l2）试验（包括试验准备、试验以及原始资料检查、校核等项工作）l3）试验资料整理与综合分析第7章地下工程的监测和监控l岩体变形参数测试方法有:l 静力法l 动力法第7章地下工程的监测和监控l静力法的基本原理是:在选定的岩体表面,槽壁或钻孔壁面上施加一定的荷载,并测定其变形,然后绘制出压力-变形曲线,计算岩体的变形参数.静力法可分为:l 承压板法l 狭缝法 钻孔变形法 水压法第7章地下工程的监测和监控l动力法原

2、理是:用人工方法对岩体发射或激发弹性波,并测定弹性波在岩体中的传播速度,然后通过一定的关系式求岩体的变形参数.l动力法可分为:l 声波法l 地震法第7章地下工程的监测和监控l承压板法又可以分为刚性承压板法和柔性承压板法,我国多采用刚性承压板法.l下面仅介绍刚性承压板法.l(一)基本原理l(二)试件制备与描述l(三)仪器设备及其安装调试l(四)试验步骤l(五)成果整理第7章地下工程的监测和监控l刚性承压板法是通过刚性承压板(其弹性模量大于岩体一个数量级以上)对半无限空间岩体表面施加压力并量测各级压力下岩体的变形;按弹性理论公式计算岩体变形参数的方法.第7章地下工程的监测和监控l1.试件制备l2.

3、试件地质描述第7章地下工程的监测和监控l具体要求如下:l(1)试段开挖时,应尽可能减少对岩体的扰动和破坏l(2)试件受压方向应与建筑物基础的实际受力方向一致l(3)试件的边界条件应满足具体要求(p85)l(4)试件范围内受扰动的岩体应清除干净并凿平整l(5)试件面积应略大于承压板l(6)试验反力装置部位应能承受足够的反力第7章地下工程的监测和监控l包括内容如下:l(1)试硐编号l(2)试件编号l(3)试段开发方法及出现的岩体破坏情况等l(4)岩石类型l(5)地下水情况l(6)岩体结构面类型l(7)地质描述应提交的图件第7章地下工程的监测和监控l1.仪器设备l2.仪器设备的安装调试第7章地下工程

4、的监测和监控l(1)加压系统l(2)传力系统l(3)量测系统第7章地下工程的监测和监控l(1)传力系统安装l(2)量测系统安装第7章地下工程的监测和监控第7章地下工程的监测和监控l(1)准备工作l(2)加压(见图5-2,5-3)l(3)重复加压l(4)测表调整与调换l(5)记录l(6)试验设备拆卸第7章地下工程的监测和监控第7章地下工程的监测和监控l(1)检查核对试验数据l(2)变形值计算l(3)绘制p-W关系曲线l(4)按公式计算岩体的变形模量或弹性模量第7章地下工程的监测和监控l狭缝法又称刻槽法l(一)基本原理l(二)试件制备与地质描述l(三)仪器设备及安装调试(见图5-7)l(四)试验步

5、骤l(五)成果整理第7章地下工程的监测和监控l钻孔变形法利用钻孔膨胀计或压力计，对孔壁施加径向水压力，测各级压力下的钻孔径向变形。第7章地下工程的监测和监控l(一)基本原理l(二)试件孔施工及地质描述l(三)仪器设备l(四)试验步骤l(五)成果整理第7章地下工程的监测和监控l一、直剪试验l二、三轴试验第7章地下工程的监测和监控l(一)基本原理与方法l(二)试件制备与地质描述l(三)仪器设备及安装调试(见图5-10)l(四)试验步骤l(五)成果整理第7章地下工程的监测和监控l可分为岩体本身、岩体沿结构面、岩体与混凝土接触面剪切三种。l每种试验又可细分为抗剪断试验、摩擦试验及抗切试验第7章地下工程

6、的监测和监控l(1)试件制备l(2)地质描述第7章地下工程的监测和监控l1.仪器设备l2.仪器设备安装调试第7章地下工程的监测和监控l(1)施加法向荷载l(2)施加切向荷载l(3)拆除设备及描述试件破坏情况l(4)重复试验第7章地下工程的监测和监控第7章地下工程的监测和监控l(一)基本原理l(二)试件制备与地质描述l(三)仪器设备及安装调试(见图5-12)l(四)试验步骤l(五)成果整理第7章地下工程的监测和监控l原位岩体三轴试验一般是在平硐中进行的第7章地下工程的监测和监控l一、应力解除法l二、应力恢复法l三、水压致裂法第7章地下工程的监测和监控l(一)基本原理(见图5-13)l(二)试点选

7、择及地质描述l(三)仪器设备l(四)试验步骤(见图5-14)l(五)成果整理及计算第7章地下工程的监测和监控l可分为表面应力解除法、孔底应力解除法、孔壁应力解除法三种。第7章地下工程的监测和监控l(一)基本原理l(二)试点制备与地质描述l(三)主要仪器设备l(四)试验步骤(见图5-15,5-16)l(五)成果整理及计算第7章地下工程的监测和监控l应力恢复法适应于坚硬、半坚硬完整岩体第7章地下工程的监测和监控l(一)基本原理l(二)主要仪器设备l(三)试验方法要点第7章地下工程的监测和监控l主要优点是：l 1）量测深度不受限制、代表性好；l 2）试验设备简单，操作方便，l 测量结果直观，精度高。

8、l主要缺点是：l 主应力方向难以准确确定第7章地下工程的监测和监控l一、岩体声波测试l二、岩石点荷载强度试验l三、岩体回弹锤击试验第7章地下工程的监测和监控l(一)基本原理l(二)测线(点)选择与地质描述l(三)仪器设备(见图5-20)l(四)试验步骤 l(五)成果整理及应用第7章地下工程的监测和监控l(一)基本原理l(二)仪器设备(见图5-21)l(三)试验步骤 l(四)成果整理第7章地下工程的监测和监控l(一)基本原理(见图5-22)l(二)仪器设备(见图5-23)l(三)试验要点 l(四)资料整理第7章地下工程的监测和监控l第一节 概述l第二节 地下洞室围岩应力分布l第三节 地下洞室围岩

9、变形与破坏l第四节 地下洞室围岩分类l第五节 地下洞室围岩压力l第六节 地下洞室围岩稳定性评价l第七节 地下洞室位址选择的工程地质论证l第八节 地下洞室的施工方法与支衬结构设计l第九节 地下采空区场地评价与勘察l第十节 地下洞室岩土工程勘察要点第7章地下工程的监测和监控l人工开挖或天然存在于岩土体内作为各种用途的构筑物统称为地下洞室，也有称为地下建筑或地下工程的。l地下洞室按其用途可分为：l交通隧道、水工隧洞、矿山巷道、地下厂房和仓库、地下铁道、地下军事工程l按其内壁是否有内水压力作用可分为：l无压洞室、有压洞室第7章地下工程的监测和监控l按其断面形状可分为：l圆形、矩形、城门洞形、马蹄形等l

10、按洞室轴线与水平面的关系可分为：l水平洞室、竖井、倾斜洞室l按围岩介质类型可分为：l土洞、岩洞l按成洞过程可分为：l人工洞室、天然洞室第7章地下工程的监测和监控l地下洞室的主要岩土工程问题：l围岩应力l围岩压力l围岩变形与破坏l围岩抗力第7章地下工程的监测和监控l一般来说，地下洞室围岩应力研究可归纳为：l一、开挖前岩体中的天然应力l二、开挖后围岩内的重分布应力l三、支护衬砌后围岩内应力的改善l本节仅讨论前两个方面第7章地下工程的监测和监控l地下开挖前存在于岩体内的应力，称为天然应力或称为初始应力或地应力等。第7章地下工程的监测和监控l地下开挖以后，由于围岩质点应力、应变调整而引起天然应力大小、

11、方向和性质改变的作用，称为应力重分布作用。l经应力重分布作用后形成的新的应力状态，称为重分布应力状态。l重分布应力影响范围内的岩体称为围岩。第7章地下工程的监测和监控l下面重点讨论圆形水平洞室围岩的重分布应力。l（一）弹性围岩重分布应力l（二）塑性围岩重分布应力第7章地下工程的监测和监控l地下开挖以后，洞壁围岩由于失去了原有岩体的支撑而向洞内松胀变形，如果这种变形超过了围岩本身所能承受的能力时，围岩就要产生破坏。l下面讨论各类结构岩体围岩的变形破坏特征。l一、整体状和块状岩体围岩l二、层状岩体围岩l三、碎裂状岩体围岩l四、松散状岩体围岩第7章地下工程的监测和监控l这类岩体本身具有很高的力学强度

12、和抗变形能力，并存在有较稀疏且延伸较长的结构面，含有少量的裂隙水。第7章地下工程的监测和监控l这类岩体常呈软硬岩层相间的互层形式出现。岩体中的结构面以层理面为主，并有层间错动及泥化夹层等软弱结构面发育。第7章地下工程的监测和监控l碎裂岩体是指断层、褶曲、岩脉穿插挤压和风化破碎加次生夹泥的岩体。第7章地下工程的监测和监控l松散状岩体是指强烈构造破碎和强烈风化的岩体或新近堆积的土体。第7章地下工程的监测和监控l围岩分类是地下洞室围岩稳定性分析的基础，也是解决地下洞室设计和施工工艺标准化的一个重要途经。l可分为以下几类：l一、洞室围岩质量分级l二、洞室围岩分类l三、岩体地质力学分类(RMR分类)l四

13、、巴顿岩体质量(Q)分类第7章地下工程的监测和监控l见书P270第7章地下工程的监测和监控l见书P271第7章地下工程的监测和监控l见书P273第7章地下工程的监测和监控l见书P275第7章地下工程的监测和监控l一、基本概念l二、围岩压力的确定方法第7章地下工程的监测和监控l地下洞室围岩在重分布应力作用下产生过量的塑性变形或破坏，进而引起施加于支护衬砌上的压力，称为围岩压力。l围岩压力是围岩与衬砌间的相互作用，它与围岩应力不是同一个概念。第7章地下工程的监测和监控l按围岩压力的形成机理可划分为：l形变围岩压力l松动围岩压力l冲击围岩压力第7章地下工程的监测和监控l1、弹塑性力学计算法l2、普氏

14、理论l3、经验类比法l4、块体极限平衡理论第7章地下工程的监测和监控l一、围岩稳定性的定性评价P280l二、围岩稳定性的定量评价第7章地下工程的监测和监控l地下洞室位址选择应满足如下要求P281：l（1）l（2）l（3）l（4）l（5）l（6）第7章地下工程的监测和监控l一、常规施工方法与支衬结构l二、新奥法施工方法与支衬结构设计简介第7章地下工程的监测和监控l(一)施工方法P282l(二)支衬结构l1、支撑l2、衬砌第7章地下工程的监测和监控l(一)施工方法l1、全断面法l2、台阶式开挖l3、临时仰拱开挖l4、侧壁导坑法l(二)喷锚支护结构设计第7章地下工程的监测和监控l一、概述l二、采空区

15、的地表变形特征l三、采空区场地的建筑适宜性评价l四、采空区场地的建筑设计原则l五、地下采空区场地勘察要点第7章地下工程的监测和监控l人类为采掘地下资源而留下的地下空间称为地下采空区。第7章地下工程的监测和监控l（一）地表变形的分区与分类l（二）影响地表变形的因素l 1、矿层因素l 2、岩性因素l 3、地质构造因素l 4、地下水因素l 5、开采因素l（三）地表变形的观测方法第7章地下工程的监测和监控l（一）地表变形对建筑物的影响l（二）建筑物的允许变形和破坏等级划分l（三）场地的建筑适宜性评价l 1、不宜建筑的场地l 2、相对稳定的场地l 3、较稳定的场地第7章地下工程的监测和监控l（一）建筑规划l（二）建筑措施l（三）结构措施第7章地下工程的监测和监控l具体内容如下：P294l（1）l（2）l（3）l（4）l（5）l（6）l（7）l（8）l（9）第7章地下工程的监测和监控l一、可行性研究勘察及初步勘察l二、详细勘察l三、施工勘察第7章地下工程的监测和监控l见书P294第7章地下工程的监测和监控l见书P2952022-8-5第7章地下工程的监测和监控