現(xiàn)場量測內(nèi)容 主要包括:
①巖土力學(xué)性能的現(xiàn)場試驗。指在現(xiàn)場進行直剪試驗、變形試驗和三軸強度試驗,以測定巖土的粘結(jié)力、內(nèi)摩擦角、變形系數(shù)、彈性抗力系數(shù)(見土工試驗和現(xiàn)場原型觀測、巖體力學(xué)試驗和測試)。
②隧道施工期間洞內(nèi)狀態(tài)觀測。隨著開挖工作面的推進及時測繪巖性、巖質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)情況的變化,觀測支護系統(tǒng)變形和破壞情況。
③隧道(洞室)斷面變形量測。是量測洞壁的..位移和相對位移。如量測拱頂、拱腳、墻底的下沉量和底板隆起量,.大水平跨度的變化和洞壁其他兩測點的間距變化──收斂量測。根據(jù)位移量、位移速度及洞壁變形形態(tài),評價圍巖的穩(wěn)定性,初期支護設(shè)計、施工的合理性,確定二次襯砌結(jié)構(gòu)斷面尺寸和修筑時間。斷面變形量測可采用精密經(jīng)緯儀或水準儀、收斂計等進行。
④圍巖應(yīng)變和位移量測。用量測錨桿和位移計進行。沿量測錨桿附上應(yīng)變計,在圍巖不同深度設(shè)置應(yīng)變測點,量出錨桿各測點的應(yīng)變并推算錨桿的軸力,亦可量出圍巖不同深度的相應(yīng)應(yīng)變。若同時在坑道周邊圍巖埋設(shè)多點位移計,可測出洞壁與圍巖測點之間和圍巖各測點相互間的相對位移。從圍巖應(yīng)變和位移量測,可估計隧道周邊的圍巖松動范圍,并校核錨桿的設(shè)計參數(shù)。
⑤支護系統(tǒng)和襯砌結(jié)構(gòu)受力情況量測。通過埋設(shè)應(yīng)變計或壓力傳感器,了解支護系統(tǒng)和襯砌結(jié)構(gòu)的內(nèi)部應(yīng)力,以及圍巖和支護系統(tǒng)或襯砌界面之間接觸應(yīng)力的大小和分布。此外,還可在隧道施工前或施工初期進行錨桿抗拔試驗,以確定錨桿的合理長度和錨固方式。
⑥地表沉陷量測。是淺埋隧道必不可少的項目。地表沉陷量與覆蓋土石的厚度、工程地質(zhì)條件、地下水位,以及周圍建筑物等有關(guān)。它的測點布置宜和隧道斷面變形量測在同一個試驗段,一般都應(yīng)超前于開挖工作面布置測點進行量測。
⑦地層彈性波速度測定。量測彈性波在巖土中的傳播速度。在彈性體上施加一個瞬間的力,其內(nèi)則產(chǎn)生動應(yīng)力和動應(yīng)變,使施力點(震源)周圍的質(zhì)點產(chǎn)生位移,并以波的形式向外傳播,形成了彈性波。其傳播速度與介質(zhì)密度、彈性常數(shù)有關(guān)。彈性波可分為縱波(p波)和橫波(s波)。它們的傳播速度公式為
隧道及地下工程測試技術(shù)式中為縱波波速;為橫波波速;為動彈性模量;μ為動泊松比;為巖土的密度。
由于巖土中的各種物理因素的改變(如巖土的性質(zhì)、密度、裂縫等)都會引起彈性波傳播特性(波速、波幅、頻率)的變化。因此,可在巖土中用測定彈性波傳播速度方法推斷巖土的動彈性模量,巖土強度、層位和構(gòu)造,坑道周邊圍巖松動范圍等。按激振的頻率,彈性波測定可分為地震法(幾十到幾百赫)、聲波法(幾千到20千赫)和超聲波法(超過20千赫)。隧道和地下工程中常采用聲波法。根據(jù)測點的布置,可分為單孔法(也稱下孔法)和雙孔法(也稱跨孔法)。通過聲波儀測出聲波在巖土中由發(fā)射探頭到接受探頭的時間,就可算出波速(見工程地球物理勘探)。
除上述內(nèi)容外,必要時還可對其他參數(shù)(如地溫、濕度、洞內(nèi)風(fēng)速、空氣中粉塵及有害氣體的含量等環(huán)境因素的參數(shù))進行測定。
在選用實現(xiàn)上述量測內(nèi)容的各種量測儀表和元件時,必須使它們能適應(yīng)地下坑道工作場地狹窄、潮濕、多塵的條件,并要滿足較長期使用的效能。
在制定現(xiàn)場量測計劃時,要根據(jù)隧道(地下工程)的用途和工程規(guī)模、地質(zhì)資料、現(xiàn)場環(huán)境及各測量項目的作用,考慮到工點所需解決的問題和量測計劃的經(jīng)濟效益,選擇合理的量測項目。隧道施工期間,洞內(nèi)狀態(tài)的觀測是日常施工管理所必須進行的項目,是修改設(shè)計和施工方法的主要依據(jù),需要細心觀察和測量,并應(yīng)按要求格式將量測資料整理記錄存檔。此外,洞壁變形是由圍巖應(yīng)變與位移引起圍巖動態(tài)變化的集中表現(xiàn),它反映了圍巖與支護結(jié)構(gòu)共同工作的受力特性。因此,隧道(洞室)斷面變形量測是非常重要的,是施工監(jiān)控的必測項目。