[发明专利]隧洞掌子面监测及优化设计方法

说明书

本发明是针对采用全断面开挖的软岩或软土隧洞，提供了隧洞掌子面监测及优化设计方法，包括系统性监测内容的设计，各监测仪器的布置以及监测频次，开挖支护设计方案的优化等，达到解决现有的监测方法中未能全面考虑掌子面变形特征对隧洞稳定的影响的问题，并为施工方案及支护参数优化提供直接依据。本方法的具体内容是：对预先选取的隧洞试验段进行开挖，分别在开挖过程中逐步减少玻璃纤维锚杆搭接长度、逐步提高开挖进尺、逐步提高掌子面停留时间，其他开挖支护参数不变，同时监测开挖过程中的隧洞掌子面变形情况进行监测，获得优化后的玻璃纤维锚杆搭接长度参数、开挖进尺参数、掌子面停留时间参数。

技术领域

本发明涉及一种ADECO-RS工法隧洞的系统性监测及优化设计方法，主要适用于交通、水电等行业的全断面开挖设计和施工技术优化。

背景技术

复杂地质条件下，系统性的监测是保障隧洞安全建设的重要手段。通过监测及时掌握隧洞变形、应力等特征，评价施工方案、支护参数的合理性。常见的隧洞监测主要包括隧洞洞身收敛变形、地表沉降监测等。

岩土控制变形分析施工(ADECO-RS)工法，又称“新意法”，认为掌子面稳定对隧洞安全的具有重要意义。ADECO-RS工法通过对隧道掌子面超前核心岩土体的勘察、量测、预报，对不能自稳的掌子面需通过掌子面支护，据以信息化设计支护措施，确保隧洞安全穿越复杂地质层面和实现全断面开挖的一种设计施工指导原则。ADECO-RS工法强调对掌子面超前核心岩土体变形的监控量测。

该方法系统地对采用ADECO-RS工法施工的隧洞进行监测，以便及时判断掌子面及隧洞洞身的稳定特征，优化复杂地质条件下的隧洞施工方案及支护设计。

发明内容

本发明是针对采用全断面开挖的软岩或软土隧洞，提供了隧洞掌子面监测及优化设计方法，包括系统性监测内容的设计，各监测仪器的布置以及监测频次，开挖支护设计方案的优化等，达到解决现有的监测方法中未能全面考虑掌子面变形特征对隧洞稳定的影响的问题，并为施工方案及支护参数优化提供直接依据。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的一种超深埋条件下预置人工裂纹的地应力测量方法，所述方法包括以下步骤：

对预先选取的隧洞试验段进行开挖，开挖过程中逐步减少玻璃纤维锚杆搭接长度，其他开挖支护参数不变，同时监测开挖过程中的隧洞掌子面变形情况进行监测，获得优化后的玻璃纤维锚杆搭接长度参数；

对预先选取的隧洞试验段进行开挖，开挖过程中逐步提高开挖进尺，其他开挖支护参数不变，同时监测开挖过程中的隧洞掌子面变形情况进行监测，获得优化后的开挖进尺参数；

对预先选取的隧洞试验段进行开挖，开挖过程中逐步提高掌子面停留时间，其他开挖支护参数不变，同时监测开挖过程中的隧洞掌子面变形进行监测，获得优化后的掌子面停留时间参数。

作为优选，所述监测过程中的变形情况进行监测的监测内容包括隧洞顶拱变形监测、隧洞洞周收敛变形监测、隧洞地表变形的响应监测、隧洞周围地下水的变化监测、隧洞掌子面前方不同深度岩土体的变形特征监测、掌子面混凝土喷层压力监测。

作为优选，所述隧洞顶拱变形监测的步骤为：沿着隧洞轴线方向布置多个多点位移计，所述多点位移计的测试点从地表至隧洞顶拱上方预埋，检测精度0.1mm，检测监测隧洞顶拱上方不同位置的变形。

作为优选，所述隧洞洞周收敛变形监测的步骤为：通过棱镜观测两个隧洞监测断面的收敛变形情况，所述监测断面包括第一监测断面和第二监测断面，所述第一监测断面和掌子面距离大于或等于隧洞直径的两倍，第二监测断面和掌子面距离小于或等于隧洞直径的两倍。

作为优选，所述隧洞地表变形的响应监测的步骤为：在隧洞上方的地表沿掌子面推进方向布置沉降监测点，所述沉降监测点分三排沿着掌子面推进方向布置，每一排沉降监测点中一个沉降监测点位于隧洞正上方，两个沉降监测点位于隧洞两侧。