[发明专利]一种围岩稳定性监测方法

说明书

本发明涉及一种围岩稳定性监测方法，在隧洞围岩体内利用多点位移监测设备采集测点的位移数据，利用同一径向上测线相邻两测点之间的平均体积扩容率，作为围岩体积扩容率指标：以数据采集时间为横坐标，对应的围岩体积扩容率指标值为纵坐标绘制曲线，按照下述判据判定围岩的稳定性：当曲线宏观形态趋于水平时，说明测点间的围岩基本保持稳定；当曲线宏观形态为单调增加时，说明围岩浅部测点发生局部失稳或失稳；当曲线宏观形态为单调减小时，说明测点间围岩体发生整体失稳。本发明的方法可实现围岩一定区域全局损伤情况的监测，能够在工程实践中及时监测发现洞段失稳情况，并可根据监测情况及时更新支护方案。

技术领域

本发明涉及地下工程围岩安全监测相关领域，具体涉及一种围岩稳定性监测方法。

背景技术

地下工程建设中，围岩安全监测技术具有重要意义，旨在收集可反映施工过程中的围岩变形信息，据以判断围岩的稳定状态以及当前支护结构参数和施工的合理性。

围岩变形可以分为4个阶段，从掌子面前方开始，分别是缓慢变形、急剧变形、变形减缓与基本稳定阶段，因此，围岩稳定性可考虑为洞周变形速率呈递减趋势并逐渐趋近于零，其累积位移未超过极限位移等等。当前的围岩失稳判据其实是单点位移判据，当一点的位移没有稳定而发生突变，或者变形速率不趋于0，则围岩未稳定或发生失稳。这一判据在描述围岩损伤与失稳具有局限性，无法描述围岩区域性损伤与失稳。在很多情况下，浅部某个测点位移发生突变，并不意味着围岩一定区域内就发生失稳，此时的围岩仍然具有承载与扩容能力。随着地下工程向深部地层发展，必然伴随着更为复杂严峻的条件，同时也出现了很多超经验的现象——如深部地下工程围岩中可能出现破裂区和完整区多次交替的现象，即分区破裂现象，具体如图1所示，此时，单点位移判据就无法描述围岩一定范围内的变形情况。

发明内容

本发明的目的在于克服单点位移判据的局限性，设计一种新的围岩变形指标，用来描述两个测点之间围岩体变形情况，并基于该指标提供一种围岩稳定性监测方法，为地下工程建设围岩安全控制提供更为全面的信息。

为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

一种围岩稳定性监测方法，包括：

在隧洞围岩体内利用多点位移监测设备采集测点的位移数据；

利用下式表征同一径向测线上相邻两测点之间的平均体积扩容率v_i,i+1，作为围岩体积扩容率指标：

式中，r_i、r_i+1分别是测点i、i+1距离隧洞中心点的距离，u_i、u_i+1分别是测点i、i+1的位移距离，记录为负值；

以数据采集时间为横坐标，对应的围岩体积扩容率指标值为纵坐标绘制曲线，按照下述判据判定围岩的稳定性：

当曲线宏观形态趋于水平时，判定测点间的围岩基本保持稳定；

当曲线宏观形态为单调增加时，判定围岩浅部测点发生局部失稳或失稳；深部测点情况根据后序测点间的围岩体积扩容率指标曲线确定；

当曲线宏观形态为单调减小时，判定测点间围岩体发生整体失稳。

作为一种优选的实施方式，在隧洞围岩体的洞顶、边墙处各布设至少1条测线，用于采集位移数据。

作为一种优选的实施方式，在每条径向测线上布设不少于3个测点。

作为一种优选的实施方式，测线长度大于1倍洞径，或根据实际工程规模情况确定。

作为一种优选的实施方式，相邻测点等间距布设。

作为一种优选的实施方式，同一测线上相邻测点间距≥0.5m。通常设置为1m。