隧道监控量测与超前地质预报

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摘 要：杨溪隧道的地质问题比较集中,包括隧道下穿碎裂带以及丰富的地下水可能出现的涌水.在杨溪隧道施工过程中,预警措施采用监控量测与地质超前预报相结合的方式,比较准确地判断围岩的变化及不良地质的性质,以详细的技术资料保证了施工的安全,并为工程变更提供依据.

关 键 词 ：隧道施工；地质超前预报；监控量测；数据分析

前言

随着科技的进步和工程技术的发展,人们对地下空间的利用将得到更多重视.隧道作为山岭地区公路、铁路建设不可缺少的一部分,将会起着越来越重要的作用.尽管前期勘察进行了地质调查、地质钻探,但由于隧道位于地层之中,对周围地质环境的变化很敏感,无法完全掌握隧道所在地质条件.这就需要在隧道工程施工过程中加强现场监控量测,从而判断围岩和隧道的稳定状态、以保证施工安全进行.文章以广乐高速公路杨溪隧道为例,总结和提出了监控量测及信息反馈分析研究方法,对工程实践与研究具有一定的参考价值.

1.工程概况及存在的工程地质问题

广乐高速公路是京港澳高速公路粤境段的复线.本区属中亚热带湿润型季风气候区,地震基本烈度Ⅵ度,地表水系较发育,在隧道进出口两侧冲沟处常年溪流不断,水量随季节有明显变化.该隧道地下水为基岩风化带内的裂隙水,丰富的地下水水源,使得隧道区地下水较为发育,施工时要注意排水、预防涌水.

存在的工程地质问题有围岩变形破坏问题；涌水和突水问题；地面沉陷与塌陷问题；其他隧道地质灾害问题,如岩溶塌陷、高地温、瓦斯爆炸和有害气体的突出等灾害问题.

2.内容与目的

目前,地质超前预报分为地质构造预测预报、地层岩性预测预报、地下水预测预报和不良地质预测预报.其主要目的：清晰的了解掌子面前方的工程地质与水文地质条件,以确保工程施工的顺利进行；进一步减小地质灾害发生的概率和造成危害的程度；为工程设计的优化提供地质依据；为竣工文件的编制提供地质资料.

3.监测方案与数据分析方法

拟监测的项目主要有拱顶下沉、地质和支护状况观察、周边收敛、锚杆拉拔力检测、地表下沉和围岩内部位移量测.拱顶下沉量测点,在拱顶中心线上布置3个测点；围岩体内位移量测每个断面布设3～5个量测点；接触压力每断面布设3～7个点.一般来说,力学分析法和经验法都是分析监测数据、预测隧道的稳定性所常用的方法.力学计算法一般用于调整和确定支护系统,而经验法则主要是依据经验建来分析监测数据,从而分析围岩的稳定性及支护系统的工作情况.

4.杨溪隧道监测数据分析

ZK66+100断面位于杨溪隧道出口洞身段,设计IV级围岩,上部为土层、强风化、中风化、夹薄层泥质砂岩,岩体破碎状、稳定性差、易坍塌,洞身开挖采用双侧壁导坑法施工.观测数据如图2、图3、图4所示.

分析可以发现,拱顶下沉量与围岩收敛量相比更大,但二者具有相同的变化趋势,这与实际工程规律相符.由围岩压力时序图的变化趋势,可以发现其与内空变位收敛曲线的变化趋势相近.时序图初期的动荡变化反映了围岩原始应力状态破坏后,在开挖面周边范围的岩体出现应力重分布现象,围岩最终重新达到稳定状态.通过施工监测,可以直观地调整施工节奏,在保证安全的情况下加快施工进度.

5.结束语

（1）监测隧道整体结构的受力变形是监控量测的主要内容.监控量测以实时数据反馈于施工,及时发现不足之处从而优化设计方案,最终使隧道施工顺利完成.（2）目前,外部条件因素严重制约着监控量测数据的准确性,数据需要经过相互对比才能准确的得出用于指导施工结论.（3）开挖会破坏岩体的最初应力状态,使岩体内部应力产生重分布,出现收敛与下沉.监控量测可以在施工过程中,及时地了解围岩和支护结构实时动态的受力与变形信息,分析判断其发展的趋势,从而对围岩的稳定性和支护系统的可靠性进行评价,以达到了及时调整施工节奏、优化支护参数并进行施工决策的目的.同时,将量测的数据与反馈分析技术结合起来的方法,能够更全面、真实地反映围岩状态变化,以修正后的参数进行力学计算,则得出的结果将与实际情况较为吻合.（4）监测采集了围岩和支护结构实时的变化趋势,通过对量测数据的分析,密切监视围岩和支护结构的变形,并将监控信息及时地反馈,可以确保隧道稳定和施工安全.