一种冻土隧道洞口段围岩温度测试方法技术

本发明专利技术公开了一种冻土隧道洞口段围岩温度测试方法，包括以下步骤：(1)确定隧道洞内和洞口仰坡的冻土深度；(2)确定测温组件的长度、数量、分布形式、埋设位置以及测温孔的深度；(3)在隧道洞内和洞口仰坡按照埋设位置钻孔形成测温孔；(4)将测温组件放入对应的测温孔中，采用锚固剂将测温孔封堵；(5)将测温组件与数据采集器电性连接，设置温度采集频率；(6)统计温度数据并分析，总结冻土隧道洞口段围岩温度变化规律。本发明专利技术的围岩温度测试方法全面的测试了冻土隧道洞口段不同区域围岩的温度变化，为季节冻土区隧道初期支护防寒保温和养护提供围岩温度信息，以此保证初期支护施工质量，确保冻土隧道洞口段围岩稳定和安全。确保冻土隧道洞口段围岩稳定和安全。确保冻土隧道洞口段围岩稳定和安全。

【技术实现步骤摘要】
一种冻土隧道洞口段围岩温度测试方法


[0001]本专利技术涉及隧道工程领域，特别涉及一种冻土隧道洞口段围岩温度测试方法。

技术介绍

[0002]冻土是指温度等于或低于摄氏零度、且含有冰的各类土，冻土可以增加土层的强度和稳定性，隔绝地下水，杜绝施工过程中崩塌等安全隐患，冻土分为季节冻土和多年冻土，其中季节冻土只在地表几米范围内冬季冻结，夏季消融，随着高速公路网不断完善，季节冻土区也修建了很多隧道工程，在季节冻土区隧道的施工和运营过程中，随着开挖、施作初衬等作业的进行和季节性温度的变化，开挖过程中引入了外部温度较高的空气，再加上施工期间隧道爆破、浇筑混凝土及一些施工机械都会产生较多的热量，会导致隧道内气温升高并高于围岩初始地温，热量向围岩传递，使隧道周边一定范围内原先冻结的围岩产生融化，形成冻融圈，而这种温度场的变化改变了地层中的原有热力学平衡，使季节冻土的物理力学性都能发生改变，由于隧道洞口至洞内一定长度温度变化明显，衬砌和保温层常年受到温度剧烈变化的影响，衬砌、保温层以及防水层更容易受到来自这种由温度变化对结构产生的冻融循环破坏，由此造成隧道常常出现衬砌混凝土剥落，衬砌开裂漏水等病害，严重威胁隧道施工人员和设备的安全。
[0003]由此可见，冻土隧道洞口至洞内一定长度的结构设计和保温措施要区别于隧道其他部位，有更高的要求标准。因此，有必要对冻土隧道洞口至洞内一定长度通过现场测试手段，掌握季节冻土隧道围岩温度场的变化规律。在现场施工过程中，比较常用的温度测试主要采用外挂式温度计测量洞口环境温度，无法测试季节冻土区隧道受环境温度变化较大的洞口段围岩内温度。
[0004]专利文献CN104748888A公开了一种冻土区域土壤温度监测系统，包括若干埋于土壤中的温度传感总线，温度传感总线内封装有若干数字式温度传感器，并且，温度传感总线与设置于土壤外侧的数据采集器连接，该数据采集器通过无线短传技术与设置于所述土壤外侧的数据采集仪连接，数据采集仪通过无线网络与后台数据中心进行数据传输。专利文献CN207423388U提供了一种隧道冻融圈温度监测装置，包括远程监控上位机、主机、监测终端采集器、开设在预施工土层内的多个测温孔和与测温孔一一对应的数字温度传感器，远程监控上位机通过云端与主机相连，主机通过工业总线与监测终端采集器相连，监测终端采集器与各数字温度传感器相连。上述提供的测温方法能实现对冻土隧道洞口段温度的检测，但这些测温方法都不够全面，无法获取冻土隧道洞口段的不同区域围岩的温度变化情况。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于针对季节冻土区冻土隧道洞口段围岩受环境温度变化影响，现有的测温方法都不够全面，无法获取冻土隧道洞口段的不同区域围岩的温度变化情况的问题，提供一种冻土隧道洞口段围岩温度测试方法，该测试方法在隧道洞内和洞口仰坡的围
岩内埋设测温组件，全面的测试冻土隧道洞口段不同区域围岩的温度变化，为季节冻土区隧道初期支护防寒保温和养护提供围岩温度信息，以此保证初期支护施工质量，确保冻土隧道洞口段围岩稳定和安全。
[0006]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了以下技术方案：
[0007]一种冻土隧道洞口段围岩温度测试方法，包括以下步骤：
[0008]步骤1，确定隧道洞内和洞口仰坡的冻土深度；
[0009]步骤2，根据所述冻土深度确定埋设测温组件的长度、数量、分布形式、埋设位置以及测温孔的深度；
[0010]步骤3，按照所述埋设位置，在所述隧道洞内钻孔形成所述测温孔，在所述洞口仰坡钻孔形成所述测温孔；其中所述测温孔的直径大于所述测温组件的径向尺寸；
[0011]步骤4，将所述测温组件放入对应的所述测温孔中，然后采用锚固剂将所述测温孔封堵；
[0012]步骤5，将所述测温组件与数据采集器电性连接，设置温度采集频率；
[0013]步骤6，统计所述测温组件采集的温度数据并分析，总结冻土隧道洞口段围岩温度变化规律。
[0014]本专利技术所述冻土隧道洞口段围岩温度测试方法，测试了隧道洞内和洞口仰坡不同位置的围岩温度，该测试方法在隧道洞口和洞口仰坡处均设置有测温组件，可以快速高效获取不同测温孔和不同深度位置处的温度数据，全面的测试冻土隧道洞口段不同区域围岩的温度变化，通过统计和分析得到冻土隧道洞口段围岩温度的变化规律，为季节冻土区冻土隧道洞口段初期支护施作时机的选择、初期支护保温与养护提供浅层围岩温度信息，指导隧道洞口段初期支护及时采取防寒保温措施，保证了受环境影响较大的隧道洞口段初期支护的施工质量和施工安全。
[0015]进一步，所述隧道洞内包括距离隧道洞口至少100m的隧道，也就是所述隧道洞内是指沿隧道开挖方向距离隧道洞口至少100m的这个范围的隧道，所述洞口仰坡包括进行初期支护的隧道仰坡。
[0016]在本专利技术中，所述隧道洞内沿隧道开挖方向距隧道洞口距离不同的位置处围岩的冻土深度不同，所述洞口仰坡不同位置处的冻土深度也会不同，因此，在确定隧道洞内和洞口仰坡的冻土深度时，要根绝不同位置确定对应的冻土深度，然后设计并确定埋设测温组件的长度、数量、分布形式、埋设位置以及测温孔的深度。
[0017]进一步，所述冻土深度是实测的冻土深度或对隧道洞口段历年来温度数据收集并分析，然后确定的隧道洞内和洞口仰坡不同位置的冻结深度。
[0018]进一步，所述隧道洞内的所述测温组件的分布形式为：在隧道断面上，隧道洞内至少分布有两组所述测温组件，在隧道纵向方向上，隧道洞内至少分布有三组所述测温组件。更进一步，在隧道纵向方向上，0-50m的隧道洞内至少分布有两组所述测温组件，51-100m的隧道洞内至少分布有一组所述测温组件。
[0019]进一步，所述测温孔的深度大于该所述测温孔位置处的所述冻土深度，这样可以保证所述测温组件能采集到冻土内的温度变化。更进一步，所述测温孔的深度大于1.5m。
[0020]进一步，所述测温组件包括支撑板和固定在所述支撑板上的多个温度传感器，多个所述温度传感器在所述支撑板上均匀分布，可以测试所述测温孔不同深度位置的温度数
据。
[0021]进一步，所述测温孔的深度比所述测温组件的长度大至少300mm，这样可以使测温组件完全放入测温孔内，保证测温组件测试的围岩温度不会受隧道内温度的影响。
[0022]进一步，所述步骤3中在所述隧道洞内钻孔时，采用锚杆钻机进行钻孔；在所述洞口仰坡钻孔时，采用气腿式风钻进行钻孔。
[0023]进一步，所述步骤3中在所述隧道洞内钻孔时，钻孔方向垂直于隧道壁的切线方向；在洞口仰坡钻孔时，钻孔方向竖直向下。
[0024]进一步，所述步骤4中封堵的长度大于280mm，防止孔内外空气流动，避免影响温度测试的准确性。
[0025]进一步，所述数据采集器为数字点温仪，数字点温仪设置在围岩外获取并处理所述测温组件采集的温度数据。
[0026]与现有技术相比，本专利技术的有益效果：
[0027]1、本专利技术的冻土隧道洞口段围岩温度测试方法测试本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种冻土隧道洞口段围岩温度测试方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，确定隧道洞内和洞口仰坡的冻土深度；步骤2，根据所述冻土深度确定埋设测温组件的长度、数量、分布形式、埋设位置以及测温孔的深度；步骤3，按照所述埋设位置，在所述隧道洞内钻孔形成所述测温孔，在所述洞口仰坡钻孔形成所述测温孔；其中所述测温孔的直径大于所述测温组件的径向尺寸；步骤4，将所述测温组件放入对应的所述测温孔中，然后采用锚固剂将所述测温孔封堵；步骤5，将所述测温组件与数据采集器电性连接，设置温度采集频率；步骤6，统计所述测温组件采集的温度数据并分析，总结冻土隧道洞口段围岩温度变化规律。2.根据权利要求1所述的围岩温度测试方法，其特征在于，所述隧道洞内包括距离隧道洞口至少100m的隧道，所述洞口仰坡包括进行初期支护的隧道仰坡。3.根据权利要求1所述的围岩温度测试方法，其特征在于，所述冻土深度是实测的冻土深度或者对隧道洞口段历年来温度数据收集并分析，然后确定的隧道洞内和洞口仰坡不同位置的冻土深度。4.根据权利要求1所述的围岩温度测试方法，其特征在于，所述测温组件包括支撑板和固定在所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘泽，刘星源，刘彬，蒲晓容，
申请(专利权)人：中铁二局集团有限公司，
类型：发明
国别省市：