[发明专利]一种大跨度地下工程开挖围岩稳定性监测预警方法

摘要

本发明公开了一种大跨度地下工程开挖围岩稳定性监测预警方法，包括选择围岩监测断面，并布置断面监测点；分别安装围岩变形监测设备和应力监测设备；根据围岩不同稳定阶段的稳定性状况，运用围岩变形监测设备和应力监测设备，对不同开挖阶段的相应监测点的应力与位移进行监测；确定围岩开挖位移动力増载率ηi，以围岩开挖位移动力增载率作为围岩开挖稳定性评价参数，对围岩稳定性进行评价与预警。本发明有益效果将地下洞室开挖围岩监测区应力变化参数及其相应的位移响应参数进行了有机耦合，该参数能够反映围岩稳定性随开挖施工的动态变化规律，可对未来开挖围岩变形发展规律与稳定性演化趋势进行分析与预测。

主权项

一种大跨度地下工程开挖围岩稳定性监测预警方法，其特征是，包括以下步骤：第一步：选择围岩监测断面，并布置断面监测点；第二步：分别安装围岩变形监测设备和应力监测设备；第三步：根据围岩不同稳定阶段的稳定性状况，运用围岩变形监测设备和应力监测设备，对不同开挖阶段的相应监测点的应力与位移进行监测；第四步：根据实时监测数据，确定第i次开挖阶段完成后围岩相应监测点应力的增量Δσi与位移的增量ΔSi以及围岩应力与位移增量的均值；第五步：将地下洞室围岩第i阶段开挖后监测点位移增量均值与应力增量均值的比值定义为围岩开挖位移动力増载率ηi，以围岩开挖位移动力增载率作为围岩开挖稳定性评价参数，对围岩稳定性进行评价与预警；所述第五步中，对开挖围岩稳定性进行监测预警的具体方法为：当ηi为一常量时，表明开挖围岩处于稳定状态；当ηi增大时，则表明开挖围岩系统偏离稳态，处于不稳定状态；当ηi出现突变并趋于无穷大，表明开挖围岩处于即将失稳状态，i＝1,2,...,n‑1,n；判断ηi的突变值的具体方法为：1)将监测点前n‑1次监测的位移动力増载率序列(η1，η2……ηn‑1)作为一个总体，并假设该总体近似服从正态分布，即X～N(u,σ2)；将ηn当作样本容量为1的特殊总体；2)计算出(η1，η2……ηn‑1)样本的平均值及样本标准差S；3)假设ηn值为相对稳定值，则其与(η1，η2……ηn‑1)样本同属一总体，由ηn计算得到统计量k；4)将k值与查自由度为n‑1的t分布表所得值进行比较，若k小于显著性水平α下的t检验值，则判断ηn为正常值，围岩处于相对稳定阶段；若k大于显著性水平α下的t检验值，则判断ηn为异常值，表明ηn已开始突变，判断此开挖阶段围岩即将失稳。