圆形TBM隧道围岩稳定性监测方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种圆形TBM隧道围岩稳定性监测方法及系统，所述方法包括以下步骤：获取圆形TBM隧道围岩稳定性待监测范围；基于所述待监测范围，确定圆形TBM隧道围岩稳定性的监测区域；基于所述监测区域，选取隧道的环向监测点；根据所述环向监测点，建立所述隧道的监测系统。本发明专利技术可以反映TBM隧道掘进质量及围岩稳定性持续性变化的现场应用技术，较为符合实际情况的TBM隧道安全性评价及反馈，可有效保证TBM的掘进质量的改善及支护结构的进一步优化，并由此降低由于稳定性引起的事故风险及带来的经济损失。来的经济损失。来的经济损失。

【技术实现步骤摘要】
圆形TBM隧道围岩稳定性监测方法及系统


[0001]本专利技术涉及土木工程现场应用
，尤其是涉及在TBM开挖掘进过程中，对TBM隧道支护结构施工的技术，具体地说，涉及一种圆形TBM隧道围岩稳定性监测方法及系统。

技术介绍

[0002]智能化设备的应用和机械化施工的发展，推动着TBM综合性能的提高。对于TBM隧道中，基于高性能机械的开挖，已掘进隧道区段的围岩稳定性逐渐成为地质情况验证和隧道掘进质量的重要衡量标准，相应为隧道开挖后的支撑结构施作提供稳定安全的施工环境，对隧道支护结构的优化提供现场监测依据；
[0003]就较为全面的TBM隧道围岩稳定性监测系统的建立较少，针对相应评价指标的动态监测，更多的反映了围岩稳定性变化情况及支护结构的力学行为，而在较差围岩稳定性监测反馈施工中，安全性的不确定性和由于围岩不稳定引起的事故处理极为棘手。
[0004]有鉴于此特提出本专利技术。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种圆形TBM隧道围岩稳定性监测方法及系统，旨在反映TBM隧道掘进质量及围岩稳定性持续性变化的现场应用技术，较为符合实际情况的TBM隧道安全性评价及反馈，可有效保证TBM的掘进质量的改善及支护结构的进一步优化，并由此降低由于稳定性引起的事故风险及带来的经济损失。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术采用技术方案的基本构思是：
[0007]第一方面，一种圆形TBM隧道围岩稳定性监测方法，所述方法包括以下步骤：r/>[0008]获取圆形TBM隧道围岩稳定性待监测范围；
[0009]基于所述待监测范围，确定圆形TBM隧道围岩稳定性的监测区域；
[0010]基于所述监测区域，选取隧道的环向监测点；
[0011]根据所述环向监测点，建立所述隧道的监测系统。
[0012]在上述任一方案中优选的实施例，基于所述待监测范围，确定圆形TBM隧道围岩稳定性的监测区域，包括：
[0013]在圆形TBM隧道中，以隧道轮廓中心为原点建立极坐标系；
[0014]基于所述极坐标系，以所述原点为中心按等差角度选取围岩稳定性监测点。
[0015]在上述任一方案中优选的实施例，所述环向监测点至少设置一个，所述围岩稳定性的评价指标为锚杆轴向应力、围岩压力、初支背后围岩内水压力、钢拱架内力以及喷射混凝土应力的动态变化量。
[0016]在上述任一方案中优选的实施例，根据所述环向监测点，建立所述隧道的监测系统，包括：
[0017]选取需进行围岩稳定性监测的区段，在该区段内对立好的拱架之间各测点位置分
别挂设并固定钢筋网片；
[0018]当监测断面处于TBM撑靴前方时，在所述区段内的环向监测点位置安装各自对应的监测仪器。
[0019]在上述任一方案中优选的实施例，所述环向监测点设置有七个，分别为第一监测点、第二监测点、第三监测点、第四监测点、第五监测点、第六监测点和第七监测点。
[0020]在上述任一方案中优选的实施例，当监测断面处于TBM撑靴前方时，在所述区段内的环向监测点位置安装各自对应的监测仪器，包括：
[0021]TBM撑靴未移动过监测断面时，分别在钢拱架附近隧道断面拱顶的第一监测点、第二监测点和第三监测点位置围岩内安装锚杆轴力计和渗压计；
[0022]在钢拱架的第一监测点、第二监测点、第三监测点、第四监测点、第五监测点、第六监测点和第七监测点位置安装钢筋应力计、土压力盒；
[0023]在第一监测点、第二监测点和第三监测点位置的钢筋网片上预先安装混凝土应变计，其中，安装顺序包括：
[0024]在第一监测点、第二监测点和第三监测点上安装锚杆轴力计，当所述锚杆轴力计安装后，在所述第四监测点安装土压力盒和钢筋应力计，当所述土压力盒和钢筋应力计安装后，在所述第二监测点安装土压力盒、钢筋应力计、渗压计和混凝土应变计，在所述第一监测点上安装土压力盒、钢筋应力计、渗压计和混凝土应变计，在所述第三监测点上安装土压力盒、钢筋应力计、渗压计和混凝土应变计，在所述第五监测点上安装土压力盒和钢筋应力计，在TBM拱底位置，在所述第六监测点上安装土压力盒和钢筋计，在所述第七监测点上安装土压力盒、钢筋计，将已安装的仪器数据线沿隧道开挖轮廓或钢拱架边缘捋顺至隧道拱底处。
[0025]在上述任一方案中优选的实施例，在所述区段内的环向监测点位置安装各自对应的监测仪器后，还包括以下步骤：
[0026]在所述环向监测点上安装监测仪器；
[0027]基于所述监测仪器，实时对TBM撑靴进行监测，当所述TBM撑靴移动通过监测断面后再次安装监测仪器；
[0028]测量已安装的监测仪器的读数，测量完毕，将所有线头包裹，以备后续围岩持续性变化的动态监测。
[0029]在上述任一方案中优选的实施例，在所述环向监测点上安装监测仪器，包括：
[0030]锚杆轴力计安装，分别在相应的环向监测点上用锚杆钻机钻孔，在钻孔内安装锚杆轴力计，将足尺短钢筋两端分别与锚杆轴力计末端和钢拱架连接；
[0031]钢筋应力计安装，在每一环向监测点的钢拱架一侧上、下翼缘分别安装一根钢筋应力计，外侧钢筋计的两端直接焊接在钢拱架上翼缘处，内侧钢筋计两端先焊接短钢筋，后将两端短钢筋焊接在钢拱架下翼缘处；
[0032]土压力盒安装，在所述第一监测点、第二监测点和第三监测点钢拱架上翼缘外侧或者钢拱架背后安装土压力盒，将土压力盒置于钢支架内，将钢支架焊接固定在钢拱架上，使土压力盒与岩壁紧贴；
[0033]混凝土应变计安装，在每一环向监测点处按隧道轴向和环向将两根混凝土应变计用扎带分别绑扎在相应测点处的钢筋网片上；
[0034]渗压计安装，将渗压计置入钻好的孔内，孔口塞入锚固剂或水泥砂浆，并使用钢垫片封堵，钢垫片焊接在钢筋网片上。
[0035]在上述任一方案中优选的实施例，当所述TBM撑靴移动通过监测断面后再次安装监测仪器，包括：
[0036]等待所述TBM撑靴移动过监测断面后，在所述第四监测点和第五监测点分别使用手工钻机钻孔安装渗压计；
[0037]在对应环向监测点处的钢筋网片上预先安装轴向和环向混凝土应变计，将安装的仪器数据线捋顺至隧道拱底已汇总的线头并捆绑。
[0038]第二方面，一种圆形TBM隧道围岩稳定性监测系统，包括：
[0039]获取模块，用于获取圆形TBM隧道围岩稳定性待监测范围；
[0040]确定模块，用于基于所述待监测范围，确定圆形TBM隧道围岩稳定性的监测区域，具体包括：在圆形TBM隧道中，以隧道轮廓中心为原点建立极坐标系，基于所述极坐标系，以所述原点为中心按等差角度选取围岩稳定性监测点；
[0041]选取模块，用于基于所述监测区域，选取隧道的环向监测点；
[0042]建立模块，用于根据所述环向监测点，建立所述隧道的监测系统，具体包括：选取需进行围岩稳定性监测的区段，在该区段内对立好的拱本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种圆形TBM隧道围岩稳定性监测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：获取圆形TBM隧道围岩稳定性待监测范围；基于所述待监测范围，确定圆形TBM隧道围岩稳定性的监测区域；基于所述监测区域，选取隧道的环向监测点；根据所述环向监测点，建立所述隧道的监测系统。2.根据权利要求1所述的圆形TBM隧道围岩稳定性监测方法，其特征在于，基于所述待监测范围，确定圆形TBM隧道围岩稳定性的监测区域，包括：在圆形TBM隧道中，以隧道轮廓中心为原点建立极坐标系；基于所述极坐标系，以所述原点为中心按等差角度选取围岩稳定性监测点。3.根据权利要求2所述的圆形TBM隧道围岩稳定性监测方法，其特征在于，所述环向监测点至少设置一个，所述围岩稳定性的评价指标为锚杆轴向应力、围岩压力、初支背后围岩内水压力、钢拱架内力以及喷射混凝土应力的动态变化量。4.根据权利要求1所述的圆形TBM隧道围岩稳定性监测方法，其特征在于，根据所述环向监测点，建立所述隧道的监测系统，包括：选取需进行围岩稳定性监测的区段，在该区段内对立好的拱架之间各测点位置分别挂设并固定钢筋网片；当监测断面处于TBM撑靴前方时，在所述区段内的环向监测点位置安装各自对应的监测仪器。5.根据权利要求4所述的圆形TBM隧道围岩稳定性监测方法，其特征在于，所述环向监测点设置有七个，分别为第一监测点、第二监测点、第三监测点、第四监测点、第五监测点、第六监测点和第七监测点。6.根据权利要求5所述的圆形TBM隧道围岩稳定性监测方法，其特征在于，当监测断面处于TBM撑靴前方时，在所述区段内的环向监测点位置安装各自对应的监测仪器，包括：TBM撑靴未移动过监测断面时，分别在钢拱架附近隧道断面拱顶的第一监测点、第二监测点和第三监测点位置围岩内安装锚杆轴力计和渗压计；在钢拱架的第一监测点、第二监测点、第三监测点、第四监测点、第五监测点、第六监测点和第七监测点位置安装钢筋应力计、土压力盒；在第一监测点、第二监测点和第三监测点位置的钢筋网片上预先安装混凝土应变计，其中，安装顺序包括：在第一监测点、第二监测点和第三监测点上安装锚杆轴力计，当所述锚杆轴力计安装后，在所述第四监测点安装土压力盒和钢筋应力计，当所述土压力盒和钢筋应力计安装后，在所述第二监测点安装土压力盒、钢筋应力计、渗压计和混凝土应变计，在所述第一监测点上安装土压力盒、钢筋应力计、渗压计和混凝土应变计，在所述第三监测点上安装土压力盒、钢筋应力计、渗压计和混凝土应变计，在所述第五监测点上安装土压力盒和钢筋应力计，在TBM拱底位置，在所述第六监测点上安装土压力盒和钢筋计，在所述第七监测点上安装土压力盒、钢筋计，将...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭忠盛，李宗林，周振梁，李林峰，李庆楼，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：