一种隧道管棚支护变形测量装置及支护效果评价方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种隧道管棚支护变形测量装置及支护效果评价方法，通过光纤光栅应变传感器进行隧道管棚变形测量，同时依据管棚变形进行管棚支护效果的评价。本发明专利技术的隧道管棚支护效果评价方法，能够弥补传统方法中以净空收敛作为管棚支护效果评价指标时包含初期支护的评价、未能单独对管棚的作用效果进行评价、不能评价管棚是否过量使用的问题，可以体现出管棚的变形过程并单独进行管棚支护作用效果评价，判断管棚作为超前支护在围岩中发挥的效果，增加管棚支护作用效果的反馈，为同类工程提供借鉴。提供借鉴。提供借鉴。

【技术实现步骤摘要】
一种隧道管棚支护变形测量装置及支护效果评价方法


[0001]本专利技术涉及公路隧道建设
，具体为一种隧道管棚支护变形测量装置及支护效果评价方法。

技术介绍

[0002]隧道洞口围岩通常较差，为保障施工安全，通常以管棚作为支护进行预加固。通常以净空收敛作为管棚支护效果对评价指标，但净空收敛是支护下初期支护安全性的评价指标，是对管棚支护和初期支护共同作用进行评价，而未能单独对管棚的作用效果进行评价，不能评价管棚是否过量使用，因此也无法对支护中管棚支护参数进行优化。

技术实现思路

[0003]针对目前管棚支护效果评价方法未能单独对管棚的作用效果进行评价，本专利技术提供一种能够进行管棚施工后，在隧道施工中管棚支护变形的测量方法及管棚支护效果的评价方法。
[0004]本专利技术是通过以下技术方案来实现：
[0005]一种管棚支护的支护效果评价方法，包括以下步骤：
[0006]步骤1、管棚支护施工完成后，获取拱顶钢管上各监测点的初始位置；
[0007]步骤2、获取隧道掘进至拱顶钢管各监测点时，各监测点的第一位置；
[0008]步骤3、当隧道掘进长度超过拱顶钢管各监测点至设定距离时，获取各监测点的第二位置；
[0009]步骤4、获取隧道开挖后拱顶钢管各监测点对应断面的初期支护拱顶沉降；
[0010]步骤5、根据各监测点的初始位置和第一位置，确定各监测点围岩内部竖向变形；
[0011]步骤6、根据各监测点的初始位置和第二位置，确定各监测点的拱顶钢管竖向变形；
[0012]步骤7、根据监测点对应断面的初期支护拱顶沉降、围岩内部竖向变形以及拱顶钢管竖向变形，确定监测点对应断面的管棚支护效果值，根据管棚支护效果值评价管棚支护的支护效果。
[0013]优选的，步骤1中所述拱顶钢管沿其轴向等距设置多个监测点，每个监测点设置位移监测装置。
[0014]优选的，所述位移监测装置为光纤光栅应变传感器。
[0015]优选的，步骤1中所述监测点设置在隧道拱顶中心的拱顶钢管上。
[0016]优选的，步骤5中根据初始位置和第一位置的差值，确定围岩内部竖向变形。
[0017]优选的，步骤6中根据初始位置和第二位置的差值，确定拱顶钢管竖向变形。
[0018]优选的，步骤7中计算各监测点管棚支护效果值的均值，根据管棚支护效果均值评价管棚支护的支护效果。
[0019]优选的，所述管棚支护效果值的计算方法如下：
[0020]wi＝xi/(yi+zi)
×
100％
[0021]其中，xi为第i个监测点对应的围岩内部竖向变形，yi为第i个监测点对应的钢管竖向变形，zi第i个监测点对应的初期支护拱顶沉降。
[0022]优选的，步骤7中还包括以下过程，根据支护效果优化管棚支护的结构。
[0023]一种管棚支护的支护效果评价方法的管棚支护变形测量装置，包括拱顶钢管以及沿其轴向等距设置的多个光纤光栅应变传感器，光纤光栅应变传感器贴于拱顶钢管的外壁上，该拱顶钢管位于隧道拱顶中心的顶部。
[0024]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
[0025]本专利技术提供的一种管棚支护的支护效果评价方法，在拱顶钢管上设置多个监测点，获取每个监测点对应断面的初期支护拱顶沉降的竖向变形、围岩内部竖向变形以及钢管竖向变形，进而监测点对应断面的管棚支护效果值，根据管棚支护效果值评价管棚支护的支护效果，能够弥补传统方法中以净空收敛作为管棚支护效果评价指标，该评价指标包含初期支护的评价，因此不能够对管棚的作用效果进行客观评价，进而导致不能对管棚支护的优化依据，本专利技术的评价方法通过对管棚的变形过程进行测量，实现管棚支护作用效果评价，判断管棚作为超前支护在围岩中发挥的效果，增加管棚支护作用效果的反馈，同时对管棚支护结构提供优化依据。
附图说明
[0026]图1为本专利技术隧道管棚布置正视图。
[0027]图2为本专利技术隧道管棚布置侧视图。
[0028]图3为光纤光栅应变传感器布设图。
[0029]图中：1
‑
套拱，2
‑
隧道轮廓，3
‑
隧道洞口，4
‑
隧道掌子面，5
‑
拱顶钢管，6
‑
第一监测点，7
‑
监测点，8
‑
光纤光栅应变传感器，9
‑
初期支护监测点。
具体实施方式
[0030]下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明，所述是对本专利技术的解释而不是限定。
[0031]参阅图1
‑
3，一种管棚支护的支护效果评价方法，包括以下步骤：
[0032]步骤1、管棚支护施工完成后，获取拱顶钢管5上各监测点7的初始位置。
[0033]具体的，管棚支护作为隧道支护的一种，一般用于隧道洞口3的支护，避免隧道洞口在掘进时因为围岩较弱导致塌方事故，能有有效提高施工的安全性，管棚支护有多个平行设置的拱顶钢管组成，在隧道洞口的拱顶设置拱套1，拱顶钢管穿过拱套1并沿隧道的掘进方向插入隧道拱顶的岩体中，多个拱顶钢管并沿隧道拱顶断面形状间隔平行排列，由于拱顶钢管的长度的较长，拱顶钢管的长度一般大于40m，因此在拱顶钢管上沿其轴向设置多个监测点，每个监测点设置光纤光栅应变传感器8并进行编号，A0、A1、
…
An。多个变形监测点等间距排列，第一监测点6距离隧道洞口具有一定的距离，将带有测量装置的拱顶钢管沿隧道的掘进方法插入隧道的岩体中，并位于隧道的拱顶上方。
[0034]隧道轮廓2的顶部为弧形拱顶结构，因此隧道变形最大区域为隧道拱顶的中心，因此将带有光纤光栅应变传感器8的拱顶钢管设置在隧道拱顶中心的顶部，并获取各监测点
的初始位置a0、a1、
…
an。
[0035]在本实施中，拱顶钢管上等距设置多个监测点，相邻监测点的间距小于或等于5倍的钢管直径。
[0036]步骤2、获取隧道掘进至拱顶钢管各监测点时，各监测点的第一位置b0、b1、
…
bn。
[0037]具体的，进行隧道掘进施工时，自隧道洞口3进行掘进施工，当隧道掌子面4(监测断面)与监测点位于垂直平面时，获取该拱顶钢管对应监测点的位置。
[0038]步骤3、当隧道掘进长度超过拱顶钢管各监测点至设定距离时，获取各监测点的第二位置c0、c1、
…
cn；
[0039]具体的，在隧道施工过程中各监测点对应断面的管棚支护效果是动态变化的，在掘进断面位于监测断面前及监测断面后1倍隧道洞径范围时变化较为显著，因此，获取隧道长度超过监测点设定后，获取该监测点的位置。
[0040]例如，第一监测点距离隧道洞口的距离为10m，当隧道掘进至10m时，获取第一监测点的第一位置，设定距离为8m，当隧道掘进至18m时，即超过第一监测点至设定距离，获取第一监本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种管棚支护的支护效果评价方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、管棚支护施工完成后，获取拱顶钢管上各监测点的初始位置；步骤2、获取隧道掘进至拱顶钢管各监测点时，各监测点的第一位置；步骤3、当隧道掘进长度超过拱顶钢管各监测点至设定距离时，获取各监测点的第二位置；步骤4、获取隧道开挖后拱顶钢管各监测点对应断面的初期支护拱顶沉降；步骤5、根据各监测点的初始位置和第一位置，确定各监测点围岩内部竖向变形；步骤6、根据各监测点的初始位置和第二位置，确定各监测点的拱顶钢管竖向变形；步骤7、根据监测点对应断面的初期支护拱顶沉降、围岩内部竖向变形以及拱顶钢管竖向变形，确定监测点对应断面的管棚支护效果值，根据管棚支护效果值评价管棚支护的支护效果。2.根据权利要求1所述的一种管棚支护的支护效果评价方法，其特征在于，步骤1中所述拱顶钢管沿其轴向等距设置多个监测点，每个监测点设置位移监测装置。3.根据权利要求2所述的一种管棚支护的支护效果评价方法，其特征在于，所述位移监测装置为光纤光栅应变传感器。4.根据权利要求1所述的一种管棚支护的支护效果评价方法，其特征在于，步骤1中所述监测点设置在隧道拱顶中心的拱顶钢管上。5.根据权利要求1所述的一种管棚支护的支护效...

【专利技术属性】
技术研发人员：王玉文，谢永利，胡昭，华开成，岳夏冰，王亚琼，来弘鹏，颜小虎，刘欢，牛远清，邱军领，
申请(专利权)人：广东省路桥建设发展有限公司，
类型：发明
国别省市：