[发明专利]一种隧道围岩变形监测仪及监测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种隧道围岩变形监测仪及监测方法。

背景技术

随着我国经济的高速发展，隧道开挖越来越多，隧道围岩的变形是隧道工程建设中最关心的问题之一。

隧道在开挖后，由于其所处的应力状态发生改变，打破了开挖前的应力平衡状态，围岩会通过变形和应力的调整来达到一个新的平衡。这个调整是一个动态的过程，因此围岩的变形也是一个动态过程，应该通过围岩变形动态信息来掌握围岩的变形趋势，即由量测获得位移—时间曲线，对各时刻的总位移量、位移速度以及位移加速度的变化趋势加以分析，从而把握围岩的变形状况。

隧道的监测在隧道工程中占有重要的位置。隧道的监控量测就是在隧道开挖过程中，使用各种仪器设备和量测器材，对隧道的各种位移，应力等等进行量测。隧道由于其自身的特殊性，其现场监测具有特殊的重要作用。

1、设备精度要求高

由于隧道的开挖多数是在岩体中进行，而岩体的变形有其自身的特点，即变形时间长，短时间内变形量不大。这就要求对岩体变形进行监测的仪器精度要高。特别是对硬质岩的位移监测，短时间的位移量非常小，如果仪器精度不够，就会造成监测的结果不准确。

2、自动化程度要求高

隧道的监测是在开挖的同时就进行的，隧道内工作环境的限制，对监测设备的自动化程度要求就高，由于隧道刚开挖后应力释放，这时候的围岩变形比较快，施工进行中，预留给监测的时间不长，如果监测仪器自动化程度较低，会直接影响监测仪器的安装、测试，从而影响监测结果。

3、环境适应性强

隧道开挖，工作环境比较差，同时还要受到施工的影响，特别是爆破的影响。位移监测仪器的保护是个很大的问题。在实际操作中经常有监测仪器被施工人员破坏的情况。所以，监测仪器的环境适应性一定要比较强。

4、操作性强

复杂的监测仪器在隧道监测中常常不实用，隧道的位移监测仪器更是要力求操作简单，一般的工程技术人员都能够操作。特别是在长大隧道中，测点较多的时候，可以很大程度上节省人力。同时，在二衬跟的较紧的隧道中，便于经过指点就能操作的施工人员在监测人员不在的情况下，能自己拆卸安装测试。

目前工程中经常采用位移计的基本原理是将岩体内部某一点的位移状态通过与之固定的某种传递介质(杆、弦)引至岩体外部，以便进行量测。理论上，位移计量测时都是假定某一点是固定的，通过与固定点相联的某种介质（杆，弦）引到岩体外部，测其相对位移。实际测量时，都是将固定点假定在不受开挖影响的岩石中，这里面有人为的因素，影响测量结果。更重要的是，由于多数介质是与岩体全孔接触，介质与岩体的物理性质不同，变形也就不同，直接影响测量结果。当采用多点位移计的时候，各测点杆件相互影响，累计误差，造成测量结果偏离真实值。存在的具体问题如下：

（1）监测实效性局限

由于隧道施工开挖断面一般都不大，开挖、爆破、喷浆、打锚等工序连接比较紧密，加上一些人为的因素，施工现场位移监控量测往往滞后于施工开挖。不能及时快速地获取到相关信息，有时甚至采集不到或未等采集到信息，灾害事故已经发生，导致隧道变形监测失去了意义。

（2）监测仪器的保护

隧道的变形监测是与隧道的开挖同时进行的，围岩的卸荷回弹也是有实效性的。要及时获得最准确的变形参数，就要尽量靠近隧道的掌子面。而施工的工人时常忽视对监测仪器的保护，造成监测仪器经常被损坏。如何保护监测仪器是个重要的问题。

（3）变形监测信息的反馈问题

隧道的变形监测一个重要的作用是通过已经开挖的围岩的变形情况对设计进行修正和对未开挖部分进行预测。在应用于支护时间的选择上，变形监测资料可以发挥重要作用。但目前，由于各种原因，在支护时间选择上，监测资料往往没有发挥其应有的作用。因此，如何及时、快速地获取信息，如何综合分析信息以及如何快速地把监测信息反馈给其他各方，如何使信息得到切实有效的应用，是目前需要从施工、管理体制上急需解决的问题。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点，本发明提供了一种隧道围岩变形监测仪及监测方法，具有监测设备安装简便、监测准确及时、工程造价低廉等显著优点。