[发明专利]一种隧道管棚支护变形测量装置及支护效果评价方法

说明书

本发明公开了一种隧道管棚支护变形测量装置及支护效果评价方法，通过光纤光栅应变传感器进行隧道管棚变形测量，同时依据管棚变形进行管棚支护效果的评价。本发明的隧道管棚支护效果评价方法，能够弥补传统方法中以净空收敛作为管棚支护效果评价指标时包含初期支护的评价、未能单独对管棚的作用效果进行评价、不能评价管棚是否过量使用的问题，可以体现出管棚的变形过程并单独进行管棚支护作用效果评价，判断管棚作为超前支护在围岩中发挥的效果，增加管棚支护作用效果的反馈，为同类工程提供借鉴。

技术领域

本发明涉及公路隧道建设技术领域，具体为一种隧道管棚支护变形测量装置及支护效果评价方法。

背景技术

隧道洞口围岩通常较差，为保障施工安全，通常以管棚作为支护进行预加固。通常以净空收敛作为管棚支护效果对评价指标，但净空收敛是支护下初期支护安全性的评价指标，是对管棚支护和初期支护共同作用进行评价，而未能单独对管棚的作用效果进行评价，不能评价管棚是否过量使用，因此也无法对支护中管棚支护参数进行优化。

发明内容

针对目前管棚支护效果评价方法未能单独对管棚的作用效果进行评价，本发明提供一种能够进行管棚施工后，在隧道施工中管棚支护变形的测量方法及管棚支护效果的评价方法。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种管棚支护的支护效果评价方法，包括以下步骤：

步骤1、管棚支护施工完成后，获取拱顶钢管上各监测点的初始位置；

步骤2、获取隧道掘进至拱顶钢管各监测点时，各监测点的第一位置；

步骤3、当隧道掘进长度超过拱顶钢管各监测点至设定距离时，获取各监测点的第二位置；

步骤4、获取隧道开挖后拱顶钢管各监测点对应断面的初期支护拱顶沉降；

步骤5、根据各监测点的初始位置和第一位置，确定各监测点围岩内部竖向变形；

步骤6、根据各监测点的初始位置和第二位置，确定各监测点的拱顶钢管竖向变形；

步骤7、根据监测点对应断面的初期支护拱顶沉降、围岩内部竖向变形以及拱顶钢管竖向变形，确定监测点对应断面的管棚支护效果值，根据管棚支护效果值评价管棚支护的支护效果。

优选的，步骤1中所述拱顶钢管沿其轴向等距设置多个监测点，每个监测点设置位移监测装置。

优选的，所述位移监测装置为光纤光栅应变传感器。

优选的，步骤1中所述监测点设置在隧道拱顶中心的拱顶钢管上。

优选的，步骤5中根据初始位置和第一位置的差值，确定围岩内部竖向变形。

优选的，步骤6中根据初始位置和第二位置的差值，确定拱顶钢管竖向变形。

优选的，步骤7中计算各监测点管棚支护效果值的均值，根据管棚支护效果均值评价管棚支护的支护效果。

优选的，所述管棚支护效果值的计算方法如下：

wi＝xi/(yi+zi)×100％

其中，xi为第i个监测点对应的围岩内部竖向变形，yi为第i个监测点对应的钢管竖向变形，zi第i个监测点对应的初期支护拱顶沉降。

优选的，步骤7中还包括以下过程，根据支护效果优化管棚支护的结构。

一种管棚支护的支护效果评价方法的管棚支护变形测量装置，包括拱顶钢管以及沿其轴向等距设置的多个光纤光栅应变传感器，光纤光栅应变传感器贴于拱顶钢管的外壁上，该拱顶钢管位于隧道拱顶中心的顶部。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：