用於軟弱土質圍巖隧道內的原位測試方法
2023-10-24 14:53:42 2
專利名稱：用於軟弱土質圍巖隧道內的原位測試方法
技術領域：
本發明屬於巖土工程原位測試技術，主要提出一種用於洞內測試軟弱土質隧道圍巖物理力學參數的方法。
背景技術：
對隧道在規劃階段的地質勘察，人們經常是通過局部少數幾個鑽孔的勘探，就將其獲得的資料數據視為設計的依據。在地質情況較複雜的地方，隧道施工就有較大的風險。尤其是土質圍巖隧道，開挖後易發生大變形或者塌方破壞，所以在施工過程中，有必要進行一定原位測試，以充分了解和掌握土體的物理和力學性質，對原設計和施工的方案進行必要的調整和修正。·傳統針對隧道工程的都是地面的原位測試，主要採用觸探試驗和標準貫入試驗，從地表豎直貫入土層進行測試。這種測試方法存在以下不足第一，由於山嶺隧道埋深較大，貫入深度大，原位測試工程量大，周期較長，費用較高；第二，測點孔位布置間距較大，不夠精細，所獲得巖土參數時效性不夠強，不能對開挖面影響範圍內的巖土參數進行實時測試，了解開挖面影響區域內的巖土工程特性。
發明內容
本發明的目的是提出一種用於隧道內的原位測試方法，使其能達到快速、簡便、準確地測試土質圍巖掌子面前方一定範圍內土體的物理力學參數。本發明為完成上述發明任務採用以下技術方案
一種用於軟弱土質圍巖隧道內的原位測試方法，本測試方法使用的儀器是扁鏟側脹儀。在隧道的上部進行開挖形成上臺階後，沿隧道開挖的方向，在上臺階的掌子面布設3個測孔，連接好試驗設備，剷頭垂直放置，採用錘擊或靜力水平向壓入測孔內一定深度，對掌子面前方土體進行測試，其具體步驟如下
a、先對隧道開挖面的上部進行開挖形成上臺階，然後對上臺階進行平整；
b、在所述的上臺階上進行立拱、鑽設錨杆、噴射混凝土的初期支護エ序，以確保探杆貫入時隧道的安全；
C、連接試驗儀器，對扁鏟剷頭進行率定，保證率定值在容許範圍內，記錄率定值；
d、沿隧道開挖的方向，根據測試需要在上臺階的掌子面選取3個測點位置，正三角形布置，測點間距為2000mm ；
d、探杆連接好剷頭，在自然狀態下，剷頭上的膜片是處於離基座0. 05 I. IOmm之間，此時接通電源，蜂鳴器無聲。保持剷頭豎直放置，採用靜力，沿平行於隧道軸線的方向，將扁鏟剷頭水平壓入掌子面前方，達到一定深度後，剷頭上的鋼膜片因受土壓力作用而逐漸回縮，當膜片離基座小於0. 05mm,蜂鳴器開始響起，隨即加壓進行測試，間隔500mm深度布置ー個測點，記錄試驗數據，每個孔位的測試總長度為5000_ ；
e、測試完一個孔位後，拔出探杆，再次對剷頭進行率定，保證率定值在容許範圍內，記錄率定值；
f、重複C、d、e的操作步驟，對下一孔位進行測試，如此反覆，至三個孔位完成。g、三個孔位測試完後，拆卸試驗儀器。由於採用如上所述的技術方案，本發明 具有如下優越性
本發明提出的是ー種用於軟弱土質圍巖隧道內的原位測試方法，通過在掌子面沿隧道開挖方向水平貫入扁鏟的方式，以達到快速、簡便、準確地對開挖面範圍內的巖土參數進行實時測試，測試掌子面前方一定範圍內土體的物理力學參數，了解開挖面區域內的巖土工程特性。對所獲得巖土參數時效性強，測試工程周期短，費用低，為施工過程中的場地地質情況評價和圍巖穩定性分析提供依據。
圖I為本發明測孔布置示意圖。圖2為扁鏟貫入掌子面的示意圖。圖3為測孔內測點布置的示意圖。圖4為扁鏟剷頭示意圖。圖中1、上臺階，2、中臺階，3、下臺階4、仰拱，5、測孔位置，6、高壓氮氣瓶，7、扁鏟測控箱，8、氣電管路，9、上臺階掌子面，10、探杆，11、剷頭，12、測點位置，13、高壓膜片。
具體實施例方式結合附圖和具體實施例對本發明進行說明
如圖1、2、3、4所示，一種用於隧道內的原位試驗方法，在隧道施工形成上臺階I後，沿隧道開挖的方向，在上臺階的掌子面9布設測孔5，連接好扁鏟探杆10，剷頭11垂直放置，採用錘擊或靜カ壓入測孔內一定深度，對掌子面9前方土體進行測試，即在掌子面(9)沿隧道開挖方向水平貫入扁鏟側脹儀的方式(如圖2)，以達到快速、簡便、準確地測試掌子面
(9)前方一定範圍內土體的物理力學參數，其具體步驟如下
a、先對隧道開挖面的上部進行開挖形成上臺階1，然後對上臺階I進行平整；
b、在所述的上臺階I上進行立拱、鑽設錨杆、噴射混凝土的初期支護エ序，以確保探杆10貫入時隧道的安全；
C、連接試驗儀器，對扁鏟剷頭11進行率定，保證率定值在容許範圍內，記錄率定值，按扁鏟側脹儀提供的說明書進行率定，率定值取80±2 ;
d、沿隧道開挖的方向，根據測試需要在上臺階I的掌子面9選取3個測孔位置5，正三角形布置(如圖I)，測孔間距為2000mm ；
d、探杆10連接好剷頭11，保持剷頭11豎直放置，採用靜力，沿平行於隧道軸線的方向，將扁鏟剷頭11水平壓入掌子面9前方一定深度直至蜂鳴器發聲，加壓進行測試，間隔500_深度(如圖3所示)，測試一次，記錄試驗數據，每個孔位的測試總長度為5000_ ；
e、測試完一個孔位後，拔出探杆10，再次對剷頭進行率定，保證率定值在容許範圍內，記錄率定值；f、重複b、C、d、e的操作步驟，對下一孔位進行測試，如此反覆，至三個孔位完成。g、三個孔位測試完後，拆卸試驗儀器。所述氣電管路由厚壁、小直徑、耐高壓的尼龍管，內貫穿銅質導線，兩端裝有專用連通的接頭組成。ー頭接在扁鏟測頭上，另ー頭接在測控箱上，系測試時輸送氣壓和傳電信號用。如圖4所示，蜂鳴器觸發機制在自然狀態下，剷頭上的膜片是處於離基座0. 05 I. IOmm之間，此時接通電源，蜂鳴器無聲。貫入土層一段深度後，剷頭上的鋼膜片因受土壓力作用而逐漸回縮，當膜片離基座小於0. 05mm,蜂鳴器開始響起。·
權利要求
1.一種用於軟弱土質圍巖隧道內的原位試驗方法，其特徵在於在隧道的上部進行開挖形成上臺階(I)後，沿隧道開挖方向，在上臺階的掌子面(9)水平貫入扁鏟側脹儀的方式，以達到快速、簡便、準確地測試掌子面(9)前方土體的物理力學參數，其具體步驟如下 a、先對隧道開挖面的上部進行開挖形成上臺階(1)，然後對上臺階(I)進行平整； b、在所述的上臺階(I)上進行立拱、鑽設錨杆、噴射混凝土的初期支護工序，以確保探杆(10)貫入時隧道的安全； C、連接試驗儀器，對扁鏟剷頭(11)進行率定，保證率定值在容許範圍內，記錄率定值； d、沿隧道開挖的方向，根據測試需要在上臺階(I)的掌子面(9)選取3個測孔位置(5)，3個測孔位置為正三角形布置，測孔間距為2000mm ； d、探杆(10)連接好剷頭(11)，保持剷頭(11)豎直放置，採用靜力，沿平行於隧道軸線的方向，將扁鏟剷頭(11)水平壓入掌子面(9)前方，達到一段深度後，剷頭上的鋼膜片因受土壓力作用而逐漸回縮，當膜片離基座小於O. 05mm,蜂鳴器開始響起，隨即加壓進行測試，間隔500mm深度布置一個測點，記錄試驗數據,每個孔位的測試總長度為5000mm ； e、測試完一個孔位後，拔出探杆(10)，再次對剷頭進行率定，保證率定值在容許範圍內，記錄率定值； f、重複步驟b、步驟C、步驟d、步驟e的操作步驟，對下一孔位進行測試，如此反覆，至正三角形布置的三個測孔孔位測試完成； g、三個孔位測試完後，拆卸試驗儀器，測試結束。
全文摘要
本發明提出的是一種用於軟弱土質圍巖隧道內的原位試驗方法，通過在掌子面(9)沿隧道開挖方向水平貫入扁鏟(11)的方式，以達到快速、簡便、準確地測試掌子面(9)前方一定範圍內土體的物理力學參數，為施工過程中的場地地質情況評價和圍巖穩定性分析提供依據。
文檔編號G01N33/24GK102788870SQ20121027104
公開日2012年11月21日 申請日期2012年7月31日 優先權日2012年7月31日
發明者於少輝, 常翔, 朱得華, 李治國, 李輝, 楊朝帥, 楊立新, 洪開榮, 王光輝, 白中坤 申請人:中鐵隧道集團有限公司