【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及隧道工程技术，具体是岩体隧道开挖应力释放率测量系统及方法。
技术介绍
1、隧道在开挖前，岩土体在初始地应力作用下处于稳定状态。当隧道开挖后，新的临空面形成，岩土体在地应力作用下向隧道内变形，并最终达到新的应力平衡。这个过程中，隧道表面法向的围岩应力存在从初始应力至零不同程度的减小，也称围岩应力释放。隧道开挖支护数值模拟中，开挖后支护施加时机一般以支护施加时应力释放比例即应力释放率表达。
2、现有的开挖应力释放率多采用数值仿真方法确定，但岩体条件、施工工艺等因素难以可靠模拟，导致按此办法确定的应力释放率与真实情况的偏差难以估计。在采用现场实测方式测定应力释放率方面，由于围岩位移与应力释放率存在显著关联，现多基于位移监测数据分析间接确定应力释放程度，但在现有的位移测量手段下，难以监测开挖前和开挖瞬间的位移量，围岩总位移无法获得，因此该方法得到的释放率与真实应力释放率仍存在一定偏差，因此提出岩体隧道开挖应力释放率测量系统及方法来对上述问题进行优化和解决。
技术实现思路
1、专利技术的目的在于提供一种岩体隧道开挖应力释放率测量系统及方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
2、为实现上述目的，专利技术提供如下技术方案：
3、一种岩体隧道开挖应力释放率测量系统，包括钻孔台车，所述钻孔台车设置在已开挖隧道内，内壁为隧道围岩层，所述钻孔台车由隧道掌子面拱顶位置向进尺方向未开挖岩体处钻设有测量钻孔，所述测量钻孔内部插设有钢管，所述钢管轴向位置及其横截
4、作为专利技术进一步的方案：隧道内部分别标记有隧道开挖轮廓线、测量钻孔轮廓线和进尺边界。
5、作为专利技术再进一步的方案：所述准分布式光纤应变传感器位置与每循环进尺边界对应。
6、作为专利技术再进一步的方案：一种岩体隧道开挖应力释放率测量方法(岩体隧道开挖应力释放率测量系统的使用方法)，其方法步骤如下：
7、s1：首先，在内布准分布式光纤应变传感器的钢管内部打设浆液完毕后，隧道按设计进尺进行开挖，每环准分布式光纤应变传感器为一个监测点，每监测点对应一个开挖断面；
8、s2：其次，以某监测点为对象，在开挖面到达该监测点断面之前，钢管处的隧道围岩层未发生明显变形，该监测点所测应变值接近零；
9、s3：进而，当开挖面接近该监测点断面以及开挖完成瞬间，隧道围岩层受到扰动导致该监测点应变值迅速增大；
10、s4：进一步，当开挖面越过该监测点断面后，开挖面后方隧道围岩层逐渐产生径向变形以释放应力，位于拱顶处的钢管将与隧道围岩层协同变形，逐渐形成了以未开挖区为支座，已开挖区钢管为悬挑的梁，此时钢管受力可参照悬臂梁受力模型，悬挑部分的钢管随隧道围岩层变形产生梁内的拉压应力，且测试应变值、钢管变形量与隧道围岩层变形量线性相关；
11、s5：再进一步，开挖面后方钢管所测应变由隧道围岩层径向变形引起，根据准分布式光纤应变传感器所测应变计算可得该位置钢管应力，将其视作应力释放量；
12、s6：再进一步，开挖面后方隧道围岩层变形收敛后，可计算得到该监测点总应力释放量；
13、s7：最后，隧道某断面变形收敛前所测应力释放量与后方已变形收敛断面的总应力释放量之比即可视为该监测点应力释放率。
14、与现有技术相比，专利技术的有益效果是：
15、本专利技术采用现场实测的方法获取应力释放率，在掌子面前方未开挖岩体中钻设近水平长孔，通过设置内壁布设了准分布式光纤应变传感器的钢管，并注浆密实填充，使钢管与围岩变形协调，进而通过不同位置处钢管的应变测试结果获得对应位置处围岩应力变化，进而获得隧道断面开挖的全过程应力释放历程，包括无支护、有支护条件下，以及不同开挖工艺节点和支护节点与无支护过程的对比，从而获取全时空围岩应力释放率以评价开挖影响和支护效果，且本公开提出的系统和方法可直接对应力释放率进行量测计算，更加准确可靠。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种岩体隧道开挖应力释放率测量系统，包括钻孔台车(4)，其特征在于：所述钻孔台车(4)设置在未开挖隧道内，隧道内壁为隧道围岩层(10)，所述钻孔台车(4)由隧道掌子面拱顶位置向进尺方向未开挖岩体处钻设有测量钻孔(5)，所述测量钻孔(5)内部插设有钢管(6)，所述钢管(6)轴向位置及其横截面内壁处均布设有准分布式光纤应变传感器(7)，所述钢管(6)内注设有浆液(8)，所述钢管(6)壁上环向设置有若干注浆孔(11)，所述钢管(6)与测量钻孔(5)的间隙之间设置有管外注浆回填层(9)。
2.根据权利要求1所述的岩体隧道开挖应力释放率测量系统，其特征在于：隧道内部分别标记有隧道开挖轮廓线(1)、测量钻孔轮廓线(2)和进尺边界(3)。
3.根据权利要求1所述的岩体隧道开挖应力释放率测量系统，其特征在于：所述准分布式光纤应变传感器(7)位置与每循环进尺边界(3)对应。
4.一种岩体隧道开挖应力释放率测量方法，其特征在于：
【技术特征摘要】
1.一种岩体隧道开挖应力释放率测量系统，包括钻孔台车(4)，其特征在于：所述钻孔台车(4)设置在未开挖隧道内，隧道内壁为隧道围岩层(10)，所述钻孔台车(4)由隧道掌子面拱顶位置向进尺方向未开挖岩体处钻设有测量钻孔(5)，所述测量钻孔(5)内部插设有钢管(6)，所述钢管(6)轴向位置及其横截面内壁处均布设有准分布式光纤应变传感器(7)，所述钢管(6)内注设有浆液(8)，所述钢管(6)壁上环向设置有若干注浆孔(11)，所述钢管(...
【专利技术属性】
技术研发人员：卢珂，姜旭东，任兴涛，彭国园，王丰，赵阳，王乐，彭璐，
申请(专利权)人：西北核技术研究所，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。