断层破碎带隧道围岩监测技术探析
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【摘 要】隧道的稳定性是隧道设计与施工中重点考虑的部分，直接影响隧道在施工过程和后期使用的安全问题，而围岩松动圈是评价围岩稳定性的重要参数之一，针对公路隧道施工过程中出现的围岩变形，采用多点位移计法对隧道围岩松动圈进行了监测分析，获得多个深度的围岩相对松动位移量，及其随深度的变化规律和随时问的变化规律等重要信息。从而保证能有效的对隧道围岩的预警工作能正常进行。本文通过查阅大量的资料，对结合工程实际，对多点位移计监测技术、松动圈的监测技术等相关断层破碎带隧道围岩监测技术进行了详细分析，以保证预警工作能起到良好的效益。
【关键词】断层破碎带;隧道围岩;监测技术
中图分类号： U452.12 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）11-0193-002
DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.11.091
【Abstract】The stability of tunnels is a key part of tunnel design and construction， which directly affects the safety of tunnels during construction and later use. The surrounding rock loose circle is one of the important parameters to evaluate the stability of surrounding rock. For the surrounding rock deformation during the construction of highway tunnel， the multi-point displacement meter method is used to monitor the surrounding rock loose circle. Obtain the relative loose displacement of surrounding rock with multiple depths. And important information such as the law of change with depth and the law of change at any time. Therefore， it can ensure that the early warning work of the surrounding rock of the tunnel can be carried out normally. Through consulting a large amount of data， this paper analyzes the surrounding tunnel rock monitoring technology of multi-point displacement meter monitoring technology and loose circle monitoring technology in combination with engineering practice to ensure that the early warning work can achieve good benefits.
【Key words】Tunnel surrounding rock; Monitoring technology
0 前言
從我国的整个国土面积上来看，山脉占据着很大的比例，尤其是在一些多山的地区，铁路、公路的建设必须要进行隧道的开挖。而在隧道工程中，围岩的具体变形情况对整个隧道工程的建设来说至关重要。在隧道工程施工过程中，围岩的开挖需要考虑到很多因素。并且为了保证隧道围岩的稳定性，需要从宏观上分析可能影响隧道围岩的物理量，采取有效的措施来避免围岩出现形变，局部破坏等情况。对于隧道围岩的开挖工作特别是一些特大断面山岭隧道围岩等施工环境特殊的地区施工来说，需要用到一些先进的技术、设备来减少出现少挖、超挖等情况。比如，有新奧法进行开挖，不仅可以有效的解决这一问题，还能避免由于无法与围岩良好耦合而失去作用等情况的出现。特别是断层破碎带的隧道围岩的开挖，难度更大。基于此，下面结合工程实例，对断层破碎带隧道围岩的监测技术进行了总结和分析。
1 工程概况
在某隧道工程中，由于左幅隧道、右幅隧道全长分别为1070m、1180m，入口段山体坡面比较陡，与水平地面成45角，按照相关施工要求，高速公路按双向4车道设计，这样可以有效保证车辆能顺利通行。从整体上看，整个隧道的地貌大部分分布在山区，所以大多数隧道的开挖工作量较大，施工情况也较为复杂。通过实地勘察，了解到隧道的出口段的地层岩性为砾岩，从颜色上看主要成深紫色，查阅相关资料发现，这种岩性属于侏罗纪中系统后城组砾岩，砾岩中成分种类较多，不同砾岩之间的直径差异较大。此外，由于砾石与充填物为铁质及碳酸盐胶结物，所以其具有许多良好的特性。洞区出口段地层岩性分布第四系覆盖层，槽探揭露厚度约0.6～5.6m，震探揭露最大深度为11m，表层为黄褐色，含植物腐殖质，下部为坡积土层。
从整体上看，整个隧道工程中的围岩的施工情况基本正常，但个别的位置存在断层破碎带。砾石与充填物间为铁质及碳酸盐胶结物胶结。其中微风化砾岩的物理力学参数为：比重为2820Kg/m3。饱和抗压强度为75.5MPa。抗拉强度为3MPa，软化系数0，75。内摩擦角为75。泊松比0.20。容许应力4.0MPa。
2 多点位移计监测技术
根据实际情况，在保证隧道为岩开挖的质量的情况下，使用多点位移计监测技术进行施工，可以大大提高施工的进度。根据相关资料显示，围岩弹塑性变形是隧道围岩开挖的常见现象，而多点位移计监测技术的应用能够有效的监测到断层破碎带隧道围岩中的松动圈与掌子面尺寸的变化情况。比如，在开挖时采用预埋式多点位移计对断层破碎带隧道围岩进行监测时，能够有效的确定断层破碎带隧道围岩的变形与一些因素之间的关系，确保断层破碎带隧道围岩的施工质量。 在断层破碎带隧道开挖过程中，需要注意观察多点位移计测量出的各个测点的监测位移，这样能够准确的把握好掌子面与多点位移计的变化情况，对不同深度的位移变形量进行记录，随着时间的变化，开挖深度的不同也会对变形情况产生影响，并且各个区域的断层破碎带围岩的变形情况始终存在差异，通过各个区域的多点位移计各埋设点可以逐步推测出松动圈的位置。选取合适的断面，对断面进行打孔，再将多点位移探头安装在相应部位，在进行测点的布设，以便有效的对断层破碎带围岩情况进行监测，并且布设的间距需要根据实际要求来进行。
预埋式多点位移计具有许多优点，被广泛的应用在各项隧道工程中，采用预埋式多点位移计对断层破碎带围岩的松动圈进行监测能够取得良好的效益。如地表埋入法，这种监测方法的特点是测量的数据具有简洁、直观等特性，将各项数据用曲线图表示出来，可以发现总体的位移随时间的变化大体上趋于稳定，偶尔有些变化。此外，对于松动圈来说，需要确定围岩内松动圈的范围，了解其与掌子面移动的变化关系。
3 松动圈的监测技术
在对该隧道左洞多点位移计埋设断面进行监测。根据监测数据，主要对围岩内各点位移计读数随时间的变化关系进行了分析。由于各点随时间变化幅度不同，且最终稳定后的变化值也不同，通过位移计读数的变化规律，可以利用位移计各埋设点的径向距离判定围岩松动圈范围。根据监测数据，可以看到围岩内各点位移计读数随时间的变化关系，从而得出断面位移的变化趋势。从3个断面中选取M1断面数据作为代表进行分析。由上图以及已监测数据分析可得：随着时间的推移，各点位移都有不同程度的增加。其中3徉测点距离洞顶最近，累积位移量最大，分别达到了7mm、6，5mm和4mm，2撑测点累积位移量分别为3，5mm、4mm和4，5mm，1撑测点累积位移分别量为4mm、2，5mm、2，5mm。针对M2和M3断面，1#测点距离洞顶最远，该点位移量很小，可看作是基本不动。而对于M1断面，2撑测点可看做基本不动。
當隧道开挖距测量断面15～25d时，各点位移量有较大的增加，而且在此范围内，围岩发生较大的松动。根据围岩内各点位移随时间的变化曲线，可以看出围岩内各点位移随时间的变化均呈增长趋势，但最终趋于稳定。且距离洞壁越远，其累积位移量越小。从各点总的变形量来看，开挖的影响范围达到了测点1所在的位置，在3m左右。
4 结论
断层破碎带隧道围岩监测技术的方法有很多，上文对比较常见的监测方法进行了总结和分析，实际证明，上述监测技术的应用，有效确保了断层破碎带隧道围岩的施工质量。
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