[实用新型]一种隧洞掌子面拱效应测试结构

说明书

本实用新型提供一种隧洞掌子面拱效应测试结构，包括试验洞、第一测试洞和第二测试洞，所述第一测试洞与试验洞相平行布置，所述第二测试洞与试验洞相垂直布置且处于试验洞的掌子面掘进方向前；所述第一测试洞向试验洞的侧壁方向布置边墙侧孔，所述边墙侧孔在靠近试验洞的位置处布置测点，所述第二测试洞向试验洞的掌子面方向布置前方侧孔，所述前方侧孔内布置多个测点。本实用新型通过针对性的布置监测断面(包括边墙侧孔内的测点和前方侧孔内测点布置)，并控制掘进速度，对掌子面引起的拱效应进行全方位、全过程监测，能够对掌子面拱效应影响范围、影响程度进行合理判断，为隧洞开挖、支护设计等提供合理有效的隧洞掌子面拱效应测试结构。

技术领域

本实用新型属于交通隧道、水工隧洞、地下管廊等隧洞工程领域，尤其是涉及一种隧洞掌子面拱效应测试结构。

背景技术

隧洞工程都需要在地下围岩中开挖，隧洞的开挖、掘进将使掌子面附近围岩出现新的临空面，并导致临空面的围岩应力出现释放，破坏了围岩中的初始地应力场平衡，引起围岩应力的重新调整，直至达到新的平衡状态，在这个过程中，围岩应力是连续变化的。由于在隧洞掌子面附近应力场处于三维状态，掌子面附近的围岩对已开挖区域具有一定程度的支撑作用，也就是所谓的“掌子面拱效应”。

隧洞掌子面拱效应是控制隧洞稳定的关键，但目前掌子面拱效应是不能通过肉眼直接观察到的，拱效应是一个应力集中且稳定的区域，存在于掌子面附近，开挖后围岩应力的重新分布调整直至最终成拱稳定，由于拱效应的存在，隧洞能够依靠自身的承载能力保持稳定。但拱效应是一种客观存在的现象，难以凭肉眼直接辨识，目前的研究也多停留在理论层面的认识，对于拱效应的有效距离、影响程度都无法准确识别，导致对隧洞自身稳定性、支护时机认识不足，影响了工程安全性。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，针对现有技术中存在的不足，提供一种隧洞掌子面拱效应测试结构。

为此，本实用新型的上述目的通过以下技术方案来实现：

一种隧洞掌子面拱效应测试结构，其特征在于：所述隧洞掌子面拱效应测试结构包括试验洞、第一测试洞和第二测试洞，所述第一测试洞与试验洞相平行布置，所述第二测试洞与试验洞相垂直布置且处于试验洞的掌子面掘进方向前；所述第一测试洞向试验洞的侧壁方向布置多个相互平行的边墙侧孔，所述边墙侧孔在靠近试验洞的位置处布置测点，所述第二测试洞向试验洞的掌子面方向布置前方侧孔，所述前方侧孔内布置多个测点。

在采用上述技术方案的同时，本实用新型还可以采用或者组合采用如下技术方案：

作为本实用新型的优选技术方案：所述第一测试洞和第二测试洞相连通。

作为本实用新型的优选技术方案：所述第一测试洞和第二测试洞与试验洞的开挖轮廓线之间的距离超过1倍试验洞的洞径。

作为本实用新型的优选技术方案：所述边墙侧孔内的测点位于距离试验洞的开挖轮廓线0.2～0.5倍试验洞洞径范围内。

作为本实用新型的优选技术方案：所述边墙侧孔相互之间的间距为0.5倍试验洞洞径。

作为本实用新型的优选技术方案：所述边墙侧孔的布置范围覆盖试验洞的掌子面掘进方向前3倍的试验洞洞径和掌子面掘进方向后3倍的试验洞洞径。

作为本实用新型的优选技术方案：所述第二测试洞内测点之间的间距为0.5倍试验洞洞径。

作为本实用新型的优选技术方案：所述测点上安装应力计。

本实用新型提供一种隧洞掌子面拱效应测试结构，通过针对性的布置监测断面(包括边墙侧孔内的测点和前方侧孔内测点布置)，并控制掘进速度，对掌子面引起的拱效应进行全方位、全过程监测，能够对掌子面拱效应影响范围、影响程度进行合理判断，为隧洞开挖、支护设计等提供合理有效的隧洞掌子面拱效应测试结构。

附图说明