一种隧道围岩变形监测仪及监测方法技术

本发明专利技术公开了一种隧道围岩变形监测仪及监测方法，监测仪的位移传递杆为一根钢筋和套在钢筋外的逐层变短的若干层钢管；在钢筋顶端10cm处、在各层钢管顶端、及距顶端10cm均焊接有钢圈；未被相邻层钢管嵌套的裸露部分均套有PVC塑料管，PVC塑料管顶住嵌套层钢管的顶部；在最外层钢管的PVC塑料管末端设置有外接套筒，在外接套筒顶部焊接一个测头，在测头上设置有测孔，所述测孔的个数与位移传递杆的数量相等，测孔的大小与电子百分表的测杆大小一致。本发明专利技术的各位移传递杆与岩体是点接触，既能够保证各接触点的牢固，防止传递杆与岩体脱离，又可以最大程度减小实验仪器本身对岩体位移结果的影响。本发明专利技术的环境适应性好，操作简单。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。
技术介绍
随着我国经济的高速发展，隧道开挖越来越多，隧道围岩的变形是隧道工程建设中最关心的问题之一。隧道在开挖后，由于其所处的应力状态发生改变，打破了开挖前的应力平衡状态，围岩会通过变形和应力的调整来达到一个新的平衡。这个调整是一个动态的过程，因此围岩的变形也是一个动态过程，应该通过围岩变形动态信息来掌握围岩的变形趋势，即由量测获得位移一时间曲线，对各时刻的总位移量、位移速度以及位移加速度的变化趋势加以分析，从而把握围岩的变形状况。隧道的监测在隧道工程中占有重要的位置。隧道的监控量测就是在隧道开挖过程中，使用各种仪器设备和量测器材，对隧道的各种位移，应力等等进行量测。隧道由于其自身的特殊性，其现场监测具有特殊的重要作用。1、设备精度要求高 由于隧道的开挖多数是在岩体中进行，而岩体的变形有其自身的特点，即变形时间长，短时间内变形量不大。这就要求对岩体变形进行监测的仪器精度要高。特别是对硬质岩的位移监测，短时间的位移量非常小，如果仪器精度不够，就会造成监测的结果不准确。2、自动化程度要求高 隧道的监测是在开挖的同时就进行的，隧道内工作环境的限制，对监测设备的自动化程度要求就高，由于隧道刚开挖后应力释放，这时候的围岩变形比较快，施工进行中，预留给监测的时间不长，如果监测仪器自动化程度较低，会直接影响监测仪器的安装、测试，从而影响监测结果。3、环境适应性强 隧道开挖，工作环境比较差，同时还要受到施工的影响，特别是爆破的影响。位移监测仪器的保护是个很大的问题。在实际操作中经常有监测仪器被施工人员破坏的情况。所以，监测仪器的环境适应性一定要比较强。4、操作性强 复杂的监测仪器在隧道监测中常常不实用，隧道的位移监测仪器更是要力求操作简单，一般的工程技术人员都能够操作。特别是在长大隧道中，测点较多的时候，可以很大程度上节省人力。同时，在二衬跟的较紧的隧道中，便于经过指点就能操作的施工人员在监测人员不在的情况下，能自己拆卸安装测试。目前工程中经常采用位移计的基本原理是将岩体内部某一点的位移状态通过与之固定的某种传递介质(杆、弦)引至岩体外部，以便进行量测。理论上，位移计量测时都是假定某一点是固定的，通过与固定点相联的某种介质(杆，弦)引到岩体外部，测其相对位移。实际测量时，都是将固定点假定在不受开挖影响的岩石中，这里面有人为的因素，影响测量结果。更重要的是，由于多数介质是与岩体全孔接触，介质与岩体的物理性质不同，变形也就不同，直接影响测量结果。当采用多点位移计的时候，各测点杆件相互影响，累计误差，造成测量结果偏离真实值。存在的具体问题如下: (I)监测实效性局限 由于隧道施工开挖断面一般都不大，开挖、爆破、喷浆、打锚等工序连接比较紧密，加上一些人为的因素，施工现场位移监控量测往往滞后于施工开挖。不能及时快速地获取到相关信息，有时甚至采集不到或未等采集到信息，灾害事故已经发生，导致隧道变形监测失去了意义。(2)监测仪器的保护 隧道的变形监测是与隧道的开挖同时进行的，围岩的卸荷回弹也是有实效性的。要及时获得最准确的变形参数，就要尽量靠近隧道的掌子面。而施工的工人时常忽视对监测仪器的保护，造成监测仪器经常被损坏。如何保护监测仪器是个重要的问题。(3)变形监测信息的反馈问题 隧道的变形监测一个重要的作用是通过已经开挖的围岩的变形情况对设计进行修正和对未开挖部分进行预测。在应用于支护时间的选择上，变形监测资料可以发挥重要作用。但目前，由于各种原因，在支护时间选择上，监测资料往往没有发挥其应有的作用。因此，如何及时、快速地获取信息，如何综合分析信息以及如何快速地把监测信息反馈给其他各方，如何使信息得到切实有效的应用，是目前需要从施工、管理体制上急需解决的问题。
技术实现思路
为了克服现有技术的上述缺点，本专利技术提供了，具有监测设备安装简便、监测准确及时、工程造价低廉等显著优点。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是:一种隧道围岩变形监测仪，位移传递杆为一根钢筋和套在钢筋外的若干层钢管；各层钢管的长度从里到外逐层变短、直径从里到外逐层变大；在钢筋顶端IOcm处焊接有钢圈，在钢圈和钢筋顶端之间为轰药包区；在各层钢管顶端、及距顶端IOcm均焊接有钢圈；未被相邻层钢管嵌套的裸露部分均套有PVC塑料管，PVC塑料管顶住嵌套层钢管的顶部；在最外层钢管的PVC塑料管末端设置有外接套筒，在外接套筒顶部焊接一个测头，在测头上设置有测孔，所述测孔的个数与位移传递杆的数量相等，测孔的大小与电子百分表的测杆大小一致。本专利技术还提供了一种隧道围岩变形监测方法，包括如下步骤: (1)选取钢筋和各层钢管，按尺寸切割，各接触点分别焊接一个钢圈； (2)现场套接钢筋、各层钢管、PVC塑料管和外接套筒； (3)设置药包的时候，首先将药包用细线绑扎稳固，绑扎好的药包大小与钻孔孔径一致，在安装的时候给药包浇水湿透； (4)用固定的电子百分表测读，测量时根据需要测读，一般一天一测。与现有技术相比，本专利技术的积极效果是: 相对于其他的多点位移计，本专利技术的一个重要的特点是各位移传递杆与岩体是点接触，而不是通常采用的全孔灌浆接触。全孔接触对变形的影响非常显著，特别是在软弱岩体中。通常采用全长灌浆时，对所测的数据进行分析时都要充分考虑到砂浆对围岩的加固作用，在软岩中更是不可忽视。但是这种加固作用到底有多大的影响，目前只能依靠经验来进行判断。本专利技术采用的点接触，既能够保证各接触点的牢固，防止传递杆与岩体脱离，又可以最大程度减小实验仪器本身对岩体位移结果的影响。本专利技术的环境适应性好，操作简单。相对于其他的同类型的位移监测仪器，本专利技术只需要打一个钻孔，可以测不同深度的岩体的位移情况。在施工条件比较恶劣的隧道工程环境中，可以节省时间和工作量。本专利技术的测试装置简单易操作。仪器的保护也非常容易，外面加一个小的保护盖，面积非常小，不容易被破坏。本专利技术利用电子百分表，所读数据准确到1/100毫米，即使在变形较小的硬质岩体中同样适用。独特的外接盖钻孔，保证每次测读位置都在传递杆的同一位置，具有精度高的优点。【附图说明】本专利技术将通过例子并参照附图的方式说明，其中: 图1是隧道围岩变形监测仪的结构示意图。【具体实施方式】一种隧道围岩变形监测仪，如图1所示，包括一根钢筋和套在钢筋外的若干层钢管，最里层的钢管的长度比钢筋的长度短，钢管的长度从里到外逐层变短，钢管的直径从里到外逐层变长。在钢筋顶端IOcm处焊接有钢圈1，在钢圈和钢筋顶端之间为轰药包区2，用于绑粘结药包；最里层的钢管顶端与距顶端IOcm处各焊接一个钢圈，也是为了绑粘结药包用的，钢筋的裸露在最里层钢管外的部分套有PVC塑料管3，PVC塑料管顶住最里层钢管的顶部。跟最里层钢管一样:其余各层钢管的顶端、及距顶端IOcm处同样各焊接一个钢圈；相邻两层钢管之间的裸露部分均套有PVC塑料管，PVC塑料管顶住外层钢管的顶部。在钢筋与各层钢管之间设置有软木塞，用于将各位移传递杆(即钢筋和各层钢管)固定在相应的位置。在最外层钢管的PVC塑料管末端设置有外接套筒4，其作用是保护各传递杆。在外接套筒顶部焊接一个供测读数据用的测头。在测头上设置有测孔，测孔的个数与传递杆的数量相等，测孔的大小是根据电子百分表本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种隧道围岩变形监测仪，其特征在于：位移传递杆为一根钢筋和套在钢筋外的若干层钢管；各层钢管的长度从里到外逐层变短、直径从里到外逐层变大；在钢筋顶端10cm处焊接有钢圈，在钢圈和钢筋顶端之间为轰药包区；在各层钢管顶端、及距顶端10cm均焊接有钢圈；未被相邻层钢管嵌套的裸露部分均套有PVC塑料管，PVC塑料管顶住嵌套层钢管的顶部；在最外层钢管的PVC塑料管末端设置有外接套筒，在外接套筒顶部焊接一个测头，在测头上设置有测孔，所述测孔的个数与位移传递杆的数量相等，测孔的大小与电子百分表的测杆大小一致。

【技术特征摘要】
1.一种隧道围岩变形监测仪,其特征在于:位移传递杆为一根钢筋和套在钢筋外的若干层钢管；各层钢管的长度从里到外逐层变短、直径从里到外逐层变大；在钢筋顶端IOcm处焊接有钢圈，在钢圈和钢筋顶端之间为轰药包区；在各层钢管顶端、及距顶端IOcm均焊接有钢圈；未被相邻层钢管嵌套的裸露部分均套有PVC塑料管，PVC塑料管顶住嵌套层钢管的顶部；在最外层钢管的PVC塑料管末端设置有外接套筒，在外接套筒顶部焊接一个测头，在测头上设置有测孔，所述测孔的个数与位移传递杆的数量相等，测孔的大小与电子百分表的测杆大小一致。2.根据权利要求1所述的一种隧道围岩变形监测仪，其特征在于:在钢筋与各层钢管之间设置有软木塞。3.根据权利要求1所述的一种隧道围岩变形监测仪，其特征在于:在所述测头外设置有保护盖。4.一种隧道围岩变形监...

【专利技术属性】
技术研发人员：辜利江，亢会明，郭涵宇，康胜，卿春和，吴有亮，于长杰，邓艳，潘如升，柴国良，曹昱，刘玉国，梁国卿，李欣，张晓光，王彬全，赵普，向阳，符枝华，何德伟，李志为，宋文平，邹勇，袁朝银，王海兰，
申请(专利权)人：中国石油集团工程设计有限责任公司，
类型：发明
国别省市：