一种深埋柱状节理岩体隧洞松弛圈深度测量方法技术

本发明专利技术所要提供了一种深埋柱状节理岩体隧洞松弛圈深度测量方法，该方法通过在隧洞掌子面后方设孔安装布拉格光纤光栅传感器；通过各布拉格光纤光栅传感器的读数，测得柱状节理岩体隧洞松弛圈界面，即获得松弛圈深度；再通过循环的压水试验的方法，测得松弛圈界面两侧的各条柱面的破裂压力和重张压力；通过分析测得的破裂压力和重张压力差值，进一步精确确定柱状节理岩体隧洞的松弛圈深度。本发明专利技术基于联合测试手段相互矫正的方法，利用光学的原理，对光栅传感器测得数据进行监测和分析，测量数据准确，直观性强，易分辨；再通过压水试验对光栅传感器测量得出的柱状节理岩体隧洞松弛界面和深度的数据，进一步得到精准确定松弛界面和深度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，主要适用于深埋交通隧洞和水工隧洞的柱状玄武岩围岩洞段。
技术介绍
柱状节理岩体是一类比较特殊的岩体，玄武岩在火山喷发或地表溢出后，在冷凝收缩的过程中形成均匀分布的不规则六面体柱，由于大量柱面的存在，使得柱状节理岩体洞段的围岩松弛深度测量会受到不规则柱面的影响，因此常规的波速测量结构面临适用性不足的问题，而松弛深度对锚杆长度的设计显得尤为重要，需要通过合适的测量结构测量松弛深度，设计合理长度的锚杆。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种联合测试的方法准确测量埋柱状节理岩体隧洞松弛圈深度测量方法，为此，本专利技术采用以下技术方案: 所述方法包括以下步骤: (1)隧洞开挖过程中，在隧洞掌子面后方分别在隧洞顶拱、隧洞两侧的拱肩和隧洞两侧的边墙位置开设安装孔，并采用高精度的数字钻孔摄像技术识别和定位安装孔内柱面节理的位置； (2)在所述安装孔内每条柱面节理都安装一支布拉格光纤光栅传感器； (3)记录并分析隧洞掌子面向前掘进过程中，各布拉格光纤光栅传感器的读数的变化，持续监测直到读数趋于稳定，即掌子面效应消失；根据读数发生不连续变化(即度数与先前度数不成连续规律的变化，出现跳跃性变化时)的布拉格光纤光栅传感器距离洞壁的深度，初步确定单个安装孔内发生剪切滑移或张开的柱面松弛深度的位置，连接五个安装孔内发生剪切滑移或张开的最大柱面深度的位置，位置即为点，连接五个点成一个面，该面即为初步确定出的柱状节理岩体隧洞松弛圈界面，该松弛圈界面的距离洞壁的深度即为松弛圈深度； (4)在所述布拉格光纤光栅传感器监测断面两侧的边墙开设压水试验孔，采用压水试验的方法，对布拉格光纤光栅传感器初步测定的松弛圈界面两侧的各条柱面进行循环的压水试验，测得松弛圈界面两侧的各条柱面的破裂压力和重张压力； (5)通过分析测得的破裂压力和重张压力差值，确定柱面节理所在部位即为所述压水试验孔内柱状节理岩体松弛的深度，根据各压水试验孔内柱面节理的松弛测试结果，可以进一步精确确定柱状节理岩体隧洞的松弛圈深度。在采用上述技术方案的基础上，本专利技术还可采用以下进一步的技术方案: 所述步骤(2)中，考虑到深埋柱状节理玄武岩具有明显的滞后破裂特征，布拉格光纤光栅传感器的监测持续6个月，从第2个月开始，监测数据采集的频次为两周一次。所述步骤(4)中，所述压水试验孔开设在所述布拉格光纤光栅传感器监测断面2m位置的两侧边墙，每侧边墙各有两个下倾5°的压水试验孔。其特征在于，所述(4)中压水试验包括第一个压水循环试验和第二个压水循环试验，所述第一个压水循环试验，加压过程缓慢分级加载，即在30分钟左右的时间分5-8级加载到破裂压力，所述第二个压水循环试验在20分钟内分5-6级加载。所述步骤(4)中，破裂压力和重张压力相差小于10%，可判断柱面节理发生剪切滑移或张开，就判定柱面节理所在部位即为所述压水试验孔内柱状节理岩体松弛深度。所述步骤(4)中，所述压水试验孔开设在距离所述布拉格光纤光栅传感器监测的断面2m位置，所述压水试验孔开设在所述断面两侧的边墙处。步骤(I)中在所述隧洞掌子面后方l_2m钻设孔深12m的安装孔。本专利技术所要解决的另一个技术问题是提供一种深埋柱状节理岩体隧洞松弛度测量结构，能够测量柱状节理岩体隧洞松弛度。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案是:紧靠隧洞掌子面后方l-2m钻有安装孔，一种深埋柱状节理岩体隧洞松弛度测量结构，紧靠隧洞掌子面后方l-2m钻有安装孔，所述安装孔孔深12m，所述安装孔设置在隧洞顶拱、隧洞两侧的拱肩和隧洞两侧的边墙，所述布拉格光纤光栅传感器距离隧洞壁I米后的安装孔内，所述安装孔内每条柱面节理都安装一支布拉格光纤光栅传感器，所述布拉格光纤光栅传感器的两个端点位于柱面节理两侧；所述布拉格光纤光栅传感器监测断面两侧的边墙开设有压水试验孔，所述压水试验孔开设在距离所述布拉格光纤光栅传感器监测的断面2m位置，所述压水试验孔开设在所述断面8两侧的边墙处。由于采用本专利技术的技术方案，本专利技术的有益效果为:本专利技术基于联合测试手段相互矫正的方法，测量柱状节理岩体松弛深度和界面范围，本专利技术深入的考虑了柱状节理岩体的特性，通过光栅传感器合理排布，测量不规则深埋柱状节理岩体隧洞松弛深度，大大提高了测量的精准性；同时利用光学的原理，对光栅传感器测得数据进行监测和分析，测量数据准确，直观性强，易分辨；再通过压水试验对光栅传感器测量得出的柱状节理岩体隧洞松弛界面和深度的数据，进一步得到精准确定松弛界面和深度；本专利技术压水试验的过程适用于柱状节理岩体，为了避免除柱面节理之外的部位的围岩在压水试验中发生破裂，采用缓慢、分级加压的方法对封隔段进行加压。【附图说明】图1为本专利技术提供的布拉格光纤光栅传感器在隧洞中的安装结构示意图。图2为本专利技术提供的一种深埋柱状节理岩体隧洞松弛度测量方法的布拉格光栅安装竖剖图。图3为本专利技术提供的压水试验孔示意图。图4为本专利技术提供的的布拉格光纤光栅传感器在安装孔内的示意图。图5为本专利技术提供的的压水试验的压力-时间曲线示意图1。图6为本专利技术提供的的压水试验的压力-时间曲线示意图2。【具体实施方式】当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种深埋柱状节理岩体隧洞松弛圈深度测量方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：（1）隧洞开挖过程中，在隧洞掌子面后方开设安装孔，所述安装孔分别开设在隧洞顶拱、隧洞两侧的拱肩和隧洞两侧的边墙位置，并采用数字钻孔摄像技术识别和定位安装孔内柱面节理的位置；（2）在所述安装孔内每条柱面节理都安装一支布拉格光纤光栅传感器，每条传感器穿过柱面节理；（3）记录并分析隧洞掌子面向前掘进过程中，各布拉格光纤光栅传感器的读数的变化，持续监测直到读数趋于稳定，即掌子面效应消失；根据读数发生不连续变化的布拉格光纤光栅传感器距离洞壁的深度，初步确定单个安装孔内发生剪切滑移或张开的柱面松弛深度的位置，连接五个安装孔内发生剪切滑移或张开的最大柱面深度的位置，可以初步确定出柱状节理岩体隧洞松弛圈界面，即获得松弛圈深度；（4）在所述布拉格光纤光栅传感器监测断面两侧的边墙开设压水试验孔，采用压水试验的方法，对布拉格光纤光栅传感器初步测定的松弛圈界面两侧的各条柱面节理进行循环的压水试验，测得松弛圈界面两侧的各条柱面节理的破裂压力和重张压力；（5）通过分析测得的破裂压力和重张压力差值，确定柱面节理所在部位即为所述压水试验孔内柱状节理岩体松弛的深度，根据各压水试验孔内柱面节理的松弛测试结果，可以进一步精确确定柱状节理岩体隧洞的松弛圈深度。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：褚卫江，侯靖，周勇，陈平志，
申请(专利权)人：中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33