第十二章 监控设计法.ppt

1、历史使人明智。诗使人聪明；数学使人谨慎；自然哲学使人深刻。伦理使人严肃；逻辑史学会很好地辨别人。培根，12章监测设计法，12章监测设计法12.1监测设计原理：通过现场监测，获得围岩力学力学力学和支护结构工作状态的信息(数据)，然后通过必要的力学分析，修改和确定支护结构系统的设计参数和施工对策。监控设计通常包括两个阶段：施工前设计阶段和修改设计阶段。工程前期设计是在认真研究调查资料和地质调查成果的基础上应用工程类推法进行的。修改设计：通过对根据现场监测测量得到的信息的理论分析和数值分析，综合判断围岩和支护结构的稳定性，最终得出合理的设计参数和施工对策。监控设计的主要部分是现场监控数据处理信息反馈

2、的三个方面。现场监控：确定开发监控方案确定测试内容选择测试手段实施监控计划数据处理：原始数据清理明确数据处理目的选择处理方法建议处理结果信息反馈：反馈方法：理论反馈和经验反馈作用：设计修改和施工指导，12.2监控设计现场测量1，提供测量目的监控设计依据和信息。掌握围岩力学形态的变化和规律，掌握支护结构的工作状态，指导工程，预报风险情况，确定工程预报，确定施工对策监测风险，确保施工安全检查理论，改进工程类比方法，进行理论解释，并通过数据分析提供计算数据和对比指标。给出了工程类比的参数指标。隧道工程设计和施工累积数据，2，监控项目为测量项目(14)和可选项目(511)肉眼观察岩体力学参数测试应力变

3、形测试压力测试温度测试物理检测3，现场测量计划测量项目确定和测量手段选择必需项目A型测量项目B型测量，测量区段确定(测量间隔)单个测试区段综合测试区段测试间隙间隙位移表b是隧道开挖宽度。放置测量仪器(测量点)的放置净空位移测量的测量线，放置围岩内部位移测量孔的放置锚轴力测量的锚放置喷涂(衬)应力测量放置，格栅(钢框架)应力测量放置，表面，地面沉降测量点放置：软弱破碎围岩，小盖层，大跨度。测量扰动范围、最大沉没量、地表沉降倾斜程度。围岩压力测量点布置通常在拱、拱、管内底中间埋设。测量仪(测量点)的安设和测量频率尽快设置，初始读数尽可能接近手掌面，12.3测量数据的处理测量数据测量随时间变化的规则

4、时态曲线(时间效应)。测量数据变化速度是随时间变化的规律。测量数据和距离之间的关系曲线空间效果。此外，还应进行回归分析，确定测试数据随时间变化的规律，估算测试数据的极值，为监控设计提供重要信息。1.绝对位移的转换度包括以下公式：I、j两个测量点绝对位移的水平和垂直分量I；j连接线和水平角度基线ij方向的收敛值；隧道路拱点和两边墙的中点(或墙角附近)作为闭合三角形收敛测量基线放置最小二乘法原理：观测的修正数的代数和常数为零。也就是说，观测的修正数的平方和最小。也就是说，根据微分学中求解极限值的原理，要使常识达到最小值，请将回归系数A，B各除以一点，求出偏导数，等于0。也就是说，你可以得到海上食物

5、。范例：解析：回归准确度为(剩馀标准差)，一元非线性回归方程式一元非线性回归分析步骤：选取表示变数X与Y之间内部关系的函数类型。寻找变数x和y相关函数的未知量。如果通过其馀标准偏差分析认为精度不令人满意，则可以选择其他曲线函数，然后按照上述步骤重新分析。目前隧道工程中常用的一元非线性回归方程如下：代数方程：金志洙方程：双曲方程：力函数：回归系数A，b的求解方法，例如，代数方程的变量替代，设定，回归系数，A求出后，可以确定代数方程。位移速度表达式如下：围岩和初始支撑的共同变形达到基本稳定性时的标记，达到值所需的时间(收敛时间)为：示例：自然对数：顺序、示例、双倍时差法对以下金志洙函数方程取两点可

6、以通过以上两种方法获得：分析：单元素偏好法原理：逐步选择回归系数A，B值，按回归精度控制，达到最大回归精度时，相应的回归系数为所需值。范例：指令，线性方程式的解决步骤如下：方程式u=f(a，b，t)中的指令(初始值、随机值、一般=1)和u=f(，y)，计算，回归方程式u=f(，t)，回归同样，、示例1下表是隧道冠沉降测量数据，现在使用双倍时差法求出位移函数表达式。在此情况下，位移函数方程式为：示例2隧道初始支持后，隧道侧壁A点处随时间变化的绝对位移值如下表所示。现在，拟合使用三个回归方程绘制的散点图。代数方程、金志洙方程、双曲方程、最佳回归方程是金志洙方程。在对测量数据集执行回归分析时，通常选

7、择几个适当的回归方程(通常为3个)以与之匹配。使用相关系数R值选择最适合散点图的回归方程。也就是说，相关系数R越接近1，回归效果越好，回归方程和散点图之和越好。相关系数R使用计算：12.4信息反馈方法：理论反馈方法和经验反馈方法1，根据理论反馈方法现场测量信息，将设计计算参数除以直接反馈方法和间接反馈方法直接反馈方法，根据工程类推法确定计算参数。用理论分析法或数值分析法求解隧道周围的位移值。计算值与实测值进行比较，如果存在差异，则必须修改最初假定的计算参数，并反复计算，直到两个值之间的差异与计算精度匹配为止。(David aser，Northern Exposure，计算)使用最终计算参数在相

8、同的条件下进行隧道设计。，间接反馈方法逆算法基于隧道施工测量的隧道周围位移值，使用数值分析方法逆计算关键计算参数，并据此进行隧道支护结构的设计计算。估算侧压力系数时，地层在各向同性线弹性介质测量信息：拱形沉降量、侧壁中间水平位移在弹性力学中采用了带圆孔的圆孔周围的半径位移计算公式。例如：整理后：然后可以计算替换。如果已知，则可以估计弹性系数E、已知或初始应力。使用应力应力系数法分析三维空间状态下的初始应力值，2，使用经验反馈法将测量的信息与判别准则进行比较。允许位移值允许位移值是一个数值范围，可以防止在工程的整个过程中周边岩石产生有害的松动，并防止在表面有害沉降(见浅隧道)条件下产生最终位移量

9、。允许的位移值，即保留变形的控制标准。影响隧道周围位移量大小的因素：原始应力挖掘方法：全断面一次性开挖小于阶段法开挖最终位移量。挖掘速度；特别是测距断面是隧道直径范围的两倍的开挖工作面，对断面上的最终位移值影响最大，开挖速度是最终位移量小，反之亦然。支持时间：及时支持小于延迟支持变形量，相反，通过：预支持后挖掘，可以将最终位移量减少4倍，缩短位移停止时间。确定适当的允许位移：根据已建设工程的工程比喻，初步确定范围后，应根据现场测量结果的统计分析和工程实际情况进行修改。位移变化率位移变化率以每日位移量表示。位移速度的收敛状态表明隧道周围的位移趋于稳定。根据铁路隧道喷锚施工法技术规则，复合式衬砌的

10、二次衬砌需要应用于周边岩石和初始支护变形基本稳定，隧道周边位移率明显减缓的趋势水平收敛(拱附近)速度小于0.2mm/d或拱位移率小于0.15mm/的情况。d二次衬砌应用前的收敛量达到总收敛量的80多个初始支撑表面没有进一步发展的明显裂缝，时间位移曲线形式(位移加速度)0(曲线凹形)表明，周边岩石有危险，必须立即停止和加固作业。，根据日本工程隧道的实际调查，锚轴力超过屈服强度时，通常超过50mm。在同一截面上，螺栓轴向力的最大值是从拱45附近到拱线的锚。无论拱螺栓、净空位移大小如何，压力经常发生。围岩压力围岩压力大，表明喷层的力大。这可能有两种情况。围岩压力大，但表明围岩变形量不大，支撑刚度大，

11、或者支撑时机太早。特别是管道内底背面时间太早的话，要降低支撑刚度，或者延迟支撑和管道内底计时，使原岩释放更多的压力。表明围岩压力大，围岩变形量大，支撑刚度小。这时要加强支撑，限制围岩变形。测量的围岩压力小，但变形量大的情况下，也要考虑围岩不稳定性。喷层应力喷层应力主要是指切向应力。因为喷层径向应力不大。可能是喷射应力大，支撑不足或底面太早。喷涂层应力反映了喷涂层的安全性，设计者可以调整喷涂厚度。地表沉降：沉降的影响范围及沉没值地表沉降曲线可用于表征浅埋隧道的稳定性，也可用于表征对附近地表地区所建建筑物的影响。左右不对称等侧地表沉降曲线大部分因偏压地形、相邻隧道的影响、滑坡等因素而有显着差异。第

12、三，设计、施工中反馈信息的应用评价围岩的稳定性，以周边岩体位移、位移速度和位移加速度的反馈信息评价。围岩达到稳定标准，确定最终支撑时间和仰拱灌溉时间。施工方法和支撑时机曹征测量的位移速度或位移量超过允许值时：加强支撑曹征施工方法以缩短楼梯长度。早期锚喷支护时间；早期仰拱后时间；开挖面加固：采用预防护(斜锚、钢筋、钢筋插入等)，稳定掌面，如喷射混凝土和锚杆。控制锚杆支撑系数的锚杆的支撑参数包括锚长、直径、数量(即间距)、钢材种类等。锚长必须大于测试所得到的松散区域的范围，并留下一定的富裕量。如果测试结果锚后段的拉伸变形较小，并且发生压力变形，则可以相应地缩短螺栓长度。当围岩位移率或位移量超过允许值时，通常需要增加锚杆的长度。如果拉拔力足够，增加锚杆直径也能产生一定的效果，施工也方便。如果锚杆轴向力大于螺栓屈服强度，则应优先考虑改变锚杆的材料，并采用高强度钢材。增加锚数量或直径也可以降低锚应力。如果拉力小于螺栓降伏强度，则可以考虑变更锚的材料或减小直径。但是要注意，设计安全性也可能下降。喷涂层