隧道围岩扰动应力测试方法技术

本发明专利技术提供了一种隧道围岩扰动应力测试方法，包括：获取待监测隧道的隧道围岩的岩体基本质量等级；根据隧道围岩的岩体基本质量等级，在隧道围岩上开设多个扰动应力测试钻孔；在各个扰动应力测试钻孔内间隔布置多个应力传感器；获取各个应力传感器的应力监测信息。该方法通过获取隧道围岩的岩体基本质量等级，可以了解到待监测隧道围岩的岩体力学性质，从而根据隧道围岩的岩体基本质量级等级，进行扰动应力测试钻孔的布置，在隧道围岩上开设多个扰动应力测试钻孔，进而保证扰动应力测试钻孔的布置方式能够对隧道围岩的岩体力学性质具备较高的适应性和针对性，降低隧道岩体力学性质对监测成本的影响，提高关键区域应力监测结果的精度，为隧道围岩的稳定性评价提供可靠依据。据。据。

【技术实现步骤摘要】
隧道围岩扰动应力测试方法


[0001]本专利技术涉及围岩应力测试
，尤其涉及一种隧道围岩扰动应力测试方法。

技术介绍

[0002]相关技术中，为对隧道围岩所受的扰动应力进行监测，以基于监测数据分析和评价隧道围岩的稳定性，通常依据隧道断面的结构参数，在隧道周向的围岩上均匀布置测孔和应力传感器的方式进行应力监测，然而前述测试方式容易造成测试成本的显著增加，或导致稳定性评价结果失准。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。
[0004]有鉴于此，根据本申请实施例提出了一种隧道围岩扰动应力测试方法，包括：
[0005]获取待监测隧道的隧道围岩的岩体基本质量等级；
[0006]根据隧道围岩的岩体基本质量等级，在隧道围岩上开设多个扰动应力测试钻孔；
[0007]在各个扰动应力测试钻孔内间隔布置多个应力传感器；
[0008]获取各个应力传感器的应力监测信息。
[0009]在一种可行的实施方式中，前述根据隧道围岩的岩体基本质量等级，在隧道围岩上开设多个扰动应力测试钻孔的步骤，包括：
[0010]选取应力监测断面，应力监测断面垂直于隧道的轴线方向；
[0011]根据隧道围岩的岩体基本质量等级，确定多个扰动应力测试钻孔的布孔形式；
[0012]根据布孔形式和应力监测断面，在隧道围岩上开设多个扰动应力测试钻孔，其中，多个扰动应力测试钻孔的轴线均位于应力监测断面内。
[0013]在一种可行的实施方式中，前述根据隧道围岩的岩体基本质量等级，确定多个扰动应力测试钻孔的布孔形式的步骤，包括：
[0014]根据应力监测断面，确定待监测隧道的高度线和待监测隧道的跨度线；
[0015]获取待监测隧道高度h和待监测隧道跨度l；
[0016]以高度线和跨度线的交点为极点，以由极点出发且经过待监测隧道的顶点的射线为极轴，以顺时针方向为正方向，建立极坐标系；
[0017]在隧道围岩的岩体基本质量等级为Ⅰ级或Ⅱ级或Ⅲ级的情况下，以第一布孔形式在隧道围岩上开设多个扰动应力测试钻孔；
[0018]其中，多个扰动应力测试钻孔包括顶部测孔、第一帮部测孔和第一肩部测孔，第一布孔形式为：
[0019]沿第一预设角度方向，在隧道围岩上开设孔深为3h的顶部测孔，第一预设角度方向大于或等于
‑
10
°
且小于或等于10
°
；
[0020]沿第二预设角度方向，在隧道围岩上开设孔深为4l的第一帮部测孔，第二预设角度方向大于或等于85
°
且小于或等于95
°
；
[0021]沿第三预设角度方向，在隧道围岩上开设孔深为1.5(l+h)的第一肩部测孔，第三预设角度方向大于或等于
‑
45
°
且小于或等于
‑
30
°
。
[0022]在一种可行的实施方式中，前述根据隧道围岩的岩体基本质量等级，确定多个扰动应力测试钻孔的布孔形式的步骤，还包括：
[0023]在隧道围岩的岩体基本质量等级为Ⅳ级的情况下，以第一布孔形式和第二布孔形式在隧道围岩上开设多个扰动应力测试钻孔；
[0024]其中，多个扰动应力测试钻孔还包括第二帮部测孔和第二肩部测孔，第二布孔形式为：
[0025]沿第四预设角度方向，在隧道围岩上开设孔深为1.5(l+h)的第二肩部测孔，第四预设角度大于或等于30
°
且小于或等于45
°
；
[0026]沿第五预设角度方向，在隧道围岩上开设孔深为4l的第二帮部测孔，第五预设角度方向大于或等于
‑
95
°
且小于或等于
‑
85
°
。
[0027]在一种可行的实施方式中，前述根据隧道围岩的岩体基本质量等级，确定多个扰动应力测试钻孔的布孔形式的步骤，还包括：
[0028]在隧道围岩的岩体基本质量等级为
Ⅴ
级的情况下，以第一布孔形式、第二布孔形式和第三布孔形式在隧道围岩上开设多个扰动应力测试钻孔；
[0029]其中，多个扰动应力测试钻孔还包括第一底部测孔和第二底部测孔，第三布孔形式为：
[0030]沿第六预设角度方向，在隧道围岩上开设孔深为(l+h)的第一底部测孔，第六预设角度方向大于或等于135
°
且小于或等于150
°
；
[0031]沿第七预设角度方向，在隧道围岩上开设孔深为(l+h)的第二底部测孔，第七预设角度方向大于或等于
‑
150
°
且小于或等于
‑
135
°
。
[0032]在一种可行的实施方式中，沿每个扰动应力测试钻孔的孔口至孔底方向，应力传感器的间隔增大。
[0033]在一种可行的实施方式中，隧道围岩扰动应力测试方法还包括：
[0034]获取各个应力传感器的监测时间信息；
[0035]根据应力监测信息和监测时间信息，确定围岩应力与监测时长之间的第一关系。
[0036]在一种可行的实施方式中，隧道围岩扰动应力测试方法还包括：
[0037]获取各个应力传感器的测点位置信息；
[0038]根据应力监测信息和测点位置信息，确定围岩应力与扰动应力测试钻孔的孔深位置之间的第二关系。
[0039]在一种可行的实施方式中，隧道围岩扰动应力测试方法还包括：
[0040]根据每个应力传感器的应力监测信息和监测时间信息，确定各个应力传感器的应力时长曲线，应力时长曲线用于确定第一关系；
[0041]根据应力监测信息和测点位置信息，建立各个扰动应力测试钻孔的应力孔深曲线，应力孔深曲线用于确定第二关系。
[0042]在一种可行的实施方式中，隧道围岩扰动应力测试方法还包括：
[0043]根据应力孔深曲线，确定隧道围岩的临界应力点，临界应力点为应力孔深曲线中沿孔深增大方向上的首个峰值点；
[0044]根据临界应力点，确定隧道围岩的损伤破裂区和隧道围岩的弹性区；
[0045]根据应力时长曲线，确定隧道围岩的围岩自稳时长和隧道围岩的支护稳定时长。
[0046]相比现有技术，本专利技术至少包括以下有益效果：本申请实施例提供的隧道围岩扰动应力测试方法，通过获取待监测隧道的隧道围岩的岩体基本质量等级；根据隧道围岩的岩体基本质量等级，在隧道围岩上开设多个扰动应力测试钻孔；在各个扰动应力测试钻孔内间隔布置多个应力传感器；获取各个应力传感器的应力监测信息的方式，在进行隧道围岩的应力监测之前，通过获取隧道围岩的岩体基本质量等级，可以了解到待监测隧道围岩的岩体力学性质，从而根据隧道围岩的岩体基本质量等级，进行扰动应力测试钻孔的布置，在隧道围岩上开设多个扰动应力测试钻孔，进而保证扰动应力测试钻孔的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种隧道围岩扰动应力测试方法，其特征在于，包括：获取待监测隧道的隧道围岩的岩体基本质量等级；根据所述隧道围岩的岩体基本质量等级，在隧道围岩上开设多个扰动应力测试钻孔；在各个所述扰动应力测试钻孔内间隔布置多个应力传感器；获取各个所述应力传感器的应力监测信息。2.根据权利要求1所述的隧道围岩扰动应力测试方法，其特征在于，所述根据所述隧道围岩的岩体基本质量等级，在隧道围岩上开设多个扰动应力测试钻孔的步骤，包括：选取应力监测断面，所述应力监测断面垂直于所述隧道的轴线方向；根据所述隧道围岩的岩体基本质量等级，确定所述多个扰动应力测试钻孔的布孔形式；根据所述布孔形式和所述应力监测断面，在所述隧道围岩上开设多个所述扰动应力测试钻孔，其中，多个所述扰动应力测试钻孔的轴线均位于所述应力监测断面内。3.根据权利要求2所述的隧道围岩扰动应力测试方法，其特征在于，所述根据所述隧道围岩的岩体基本质量等级，确定所述多个扰动应力测试钻孔的布孔形式的步骤，包括：根据所述应力监测断面，确定所述待监测隧道的高度线和所述待监测隧道的跨度线；获取待监测隧道高度h和待监测隧道跨度l；以所述高度线和所述跨度线的交点为极点，以由所述极点出发且经过所述待监测隧道的顶点的射线为极轴，以顺时针方向为正方向，建立极坐标系；在所述隧道围岩的岩体基本质量等级为Ⅰ级或Ⅱ级或Ⅲ级的情况下，以第一布孔形式在所述隧道围岩上开设多个扰动应力测试钻孔；其中，多个所述扰动应力测试钻孔包括顶部测孔、第一帮部测孔和第一肩部测孔，所述第一布孔形式为：沿第一预设角度方向，在所述隧道围岩上开设孔深为3h的所述顶部测孔，所述第一预设角度方向大于或等于
‑
10
°
且小于或等于10
°
；沿第二预设角度方向，在所述隧道围岩上开设孔深为4l的所述第一帮部测孔，所述第二预设角度方向大于或等于85
°
且小于或等于95
°
；沿第三预设角度方向，在所述隧道围岩上开设孔深为1.5(l+h)的所述第一肩部测孔，所述第三预设角度方向大于或等于
‑
45
°
且小于或等于
‑
30
°
。4.根据权利要求3所述的隧道围岩扰动应力测试方法，其特征在于，所述根据所述隧道围岩的岩体基本质量等级，确定所述多个扰动应力测试钻孔的布孔形式的步骤，还包括：在所述隧道围岩的岩体基本质量等级为Ⅳ级的情况下，以所述第一布孔形式和第二布孔形式在所述隧道围岩上开设多个扰动应力测试钻孔；其中，多个所述扰动应力测试钻孔还包括第二帮部测孔和第二肩部测孔，所述第二布孔形式为：沿第四预设角度方向，在所述隧道围岩上开设孔深为1.5(l+h)的所述第二肩部测孔，所述第四预设角度大于或等于3...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱元广，徐正宣，王栋，刘滨，刘俊飞，贾哲强，陈明浩，张营旭，张敏，林之恒，袁东，欧阳吉，贾杰，舒杨，张小林，
申请(专利权)人：中铁二院工程集团有限责任公司中国科学院武汉岩土力学研究所，
类型：发明
国别省市：