岩石隧洞安全监测的对象主要是围岩、衬砌、锚杆和钢拱架及其他支撑,监测的部位包括地表、围岩内、洞壁、衬砌内和衬砌内壁等,监测类型主要是位移和压力,见表7.10.1岩石隧洞监测的项目和所用仪器
表7.10.1监测类型监 测 项 目监 测 仪 器位 移地表沉降地表水平位移拱顶沉降拱脚基础沉降围岩位移(径向)围岩位移(水平)洞周收敛水准仪经纬仪水准仪,电子水平尺水准仪,电子水平尺单点、多点位移计,三维位移计测斜仪,三维位移计收敛计,巴塞特系统压 力围岩内压力衬砌混凝土内压力衬砌钢筋应力围岩与衬砌接触压力锚杆轴力钢拱架压力地下水渗透压力压力盒,压力枕,应变计压力盒,压力枕,应变计钢筋应力计,应变计压力盒,压力枕钢筋应力计,应变片,应变计,环式测力计钢筋应力计,应变片,应变计,轴力计渗压计其它物理量围岩松动圈前方岩体性态爆破震动声发射弹性波,形变电阻法弹性波,超前钻,探达测震仪声发射检测仪7.10.1、洞内观察洞内观察是不借助于任何量测仪器,而用肉眼凭经验判断围岩、锚杆、衬砌和隧道安全性的最直观方法,对于个别现象和特殊情况的发现尤其重要。
其目的是核对地质资料,判别围岩和支护系统的稳定性,为施工管理和工序安排提供依据,并检验支护参数。因此,监测人员在用仪器监测之前,首先是细致地观察隧道内地质条件的变化情况,裂隙的发育和扩展情况,渗漏水情况,观察隧道两边及顶部有无松动岩石,锚杆有无松动,喷层有无开裂以及中墙衬砌上有无裂隙出现,尤其是中墙衬砌上的裂缝,如发现有裂缝则要用裂缝观察仪密切观测记录裂缝的开展情况。隧道内观察这项工作应与施工单位的工程技术人员配合进行,并及时交流信息和资料。此项工作贯穿于隧道施工的全过程,以便为施工提供直观的信息。
7.10.2、位移监测在隧洞入洞口一定范围内及埋深较浅的隧洞,需监测地表沉降和水平位移。拱顶沉降通常采用水准仪监测,隧洞拱顶一般较高,用通常使用的标尺不能测量,可在拱顶用短锚杆设置挂钩,悬挂长度略小于隧洞高度的铟钢丝,下面悬挂标尺的方法监测。
1、单点位移计单点位移计实际上是端部固定于钻孔底部的一根锚杆加上孔口的测读装置,位移计安装在钻孔中,锚杆体可用直径22mm的钢筋制作,锚固端用楔子与钻孔壁楔紧,自由端装有测头,可自由伸缩,测头平整光滑。定位器固定于钻孔孔口的外壳上,测量时将测环插入定位器,测环和定位器上都有刻痕,插入测量时将两者的刻痕对准,测环上安装有百分表、千分表或深度测微计以测取读数。测头、定位器和测环用不锈钢制作。单点位移计结构简单,制作容易,测试精度高,以及钻孔直径小。受外界因素影响小,容易保护,因而可紧跟爆破开挖面安设,目前应用较多。
由单点位称计测得的位移量是洞壁与锚杆固定点之间的相对位移,若钻孔足够深,则孔底可视为位移很小的不动点,故可视测量值为绝对位移。不动点的深度与围岩工程地质条件、断面尺寸、开挖方法和支护时间等因素有关。在同一测点处,若设置不同深度的位移计,可测得不同深度的岩层相对于洞壁的位移量,据此可画出距洞壁不同深度的位移量的变化曲线。单点位移计通常与多点位移计配合使用。
2、多点位移计多点位移计按位移监测仪器的不同有机械式和电测式两类。机械式位移计一般采用深度测微计、千分表或百分表,电测式位移计采用的位移传感器常用的有电阻式、电感式、差动式、变压式和钢弦式等多种。