CN102788870B - 用于软弱土质围岩隧道内的原位测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出的是一种用于软弱土质围岩隧道内的原位试验方法，通过在掌子面（9）沿隧道开挖方向水平贯入扁铲（11）的方式，以达到快速、简便、准确地测试掌子面（9）前方一定范围内土体的物理力学参数，为施工过程中的场地地质情况评价和围岩稳定性分析提供依据。

Description

用于软弱土质围岩隧道内的原位测试方法

技术领域

本发明属于岩土工程原位测试技术，主要提出一种用于洞内测试软弱土质隧道围岩物理力学参数的方法。

背景技术

对隧道在规划阶段的地质勘察，人们经常是通过局部少数几个钻孔的勘探，就将其获得的资料数据视为设计的依据。在地质情况较复杂的地方，隧道施工就有较大的风险。尤其是土质围岩隧道，开挖后易发生大变形或者塌方破坏，所以在施工过程中，有必要进行一定原位测试，以充分了解和掌握土体的物理和力学性质，对原设计和施工的方案进行必要的调整和修正。

传统针对隧道工程的都是地面的原位测试，主要采用触探试验和标准贯入试验，从地表竖直贯入土层进行测试。这种测试方法存在以下不足：第一，由于山岭隧道埋深较大，贯入深度大，原位测试工程量大，周期较长，费用较高；第二，测点孔位布置间距较大，不够精细，所获得岩土参数时效性不够强，不能对开挖面影响范围内的岩土参数进行实时测试，了解开挖面影响区域内的岩土工程特性。

发明内容

本发明的目的是提出一种用于隧道内的原位测试方法，使其能达到快速、简便、准确地测试土质围岩掌子面前方一定范围内土体的物理力学参数。

本发明为完成上述发明任务采用以下技术方案：

一种用于软弱土质围岩隧道内的原位测试方法，本测试方法使用的仪器是扁铲侧胀仪。在隧道的上部进行开挖形成上台阶后，沿隧道开挖的方向，在上台阶的掌子面布设3个测孔，连接好试验设备，铲头垂直放置，采用锤击或静力水平向压入测孔内一定深度，对掌子面前方土体进行测试，其具体步骤如下：

a、先对隧道开挖面的上部进行开挖形成上台阶，然后对上台阶进行平整；

b、在所述的上台阶上进行立拱、钻设锚杆、喷射混凝土的初期支护工序，以确保探杆贯入时隧道的安全；

c、连接试验仪器，对扁铲铲头进行率定，保证率定值在容许范围内，记录率定值；

d、沿隧道开挖的方向，根据测试需要在上台阶的掌子面选取3个测点位置，正三角形布置，测点间距为2000mm；

d、探杆连接好铲头，在自然状态下，铲头上的膜片是处于离基座0.05～1.10mm之间，此时接通电源，蜂鸣器无声。保持铲头竖直放置，采用静力，沿平行于隧道轴线的方向，将扁铲铲头水平压入掌子面前方，达到一定深度后，铲头上的钢膜片因受土压力作用而逐渐回缩，当膜片离基座小于0.05mm，蜂鸣器开始响起，随即加压进行测试，间隔500mm深度布置一个测点，记录试验数据，每个孔位的测试总长度为5000mm；

e、测试完一个孔位后，拔出探杆，再次对铲头进行率定，保证率定值在容许范围内，记录率定值；

f、重复c、d、e的操作步骤，对下一孔位进行测试，如此反复，至三个孔位完成。

g、三个孔位测试完后，拆卸试验仪器。

由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下优越性：

本发明提出的是一种用于软弱土质围岩隧道内的原位测试方法，通过在掌子面沿隧道开挖方向水平贯入扁铲的方式，以达到快速、简便、准确地对开挖面范围内的岩土参数进行实时测试，测试掌子面前方一定范围内土体的物理力学参数，了解开挖面区域内的岩土工程特性。对所获得岩土参数时效性强，测试工程周期短，费用低，为施工过程中的场地地质情况评价和围岩稳定性分析提供依据。

附图说明

图1为本发明测孔布置示意图。

图2为扁铲贯入掌子面的示意图。

图3为测孔内测点布置的示意图。

图4为扁铲铲头示意图。

图中：1、上台阶，2、中台阶，3、下台阶4、仰拱，5、测孔位置，6、高压氮气瓶，7、扁铲测控箱，8、气电管路，9、上台阶掌子面，10、探杆，11、铲头，12、测点位置，13、高压膜片。

具体实施方式

结合附图和具体实施例对本发明进行说明：

如图1、2、3、4所示，一种用于隧道内的原位试验方法，在隧道施工形成上台阶1后，沿隧道开挖的方向，在上台阶的掌子面9布设测孔5，连接好扁铲探杆10，铲头11垂直放置，采用锤击或静力压入测孔内一定深度，对掌子面9前方土体进行测试，即在掌子面（9）沿隧道开挖方向水平贯入扁铲侧胀仪的方式（如图2），以达到快速、简便、准确地测试掌子面（9）前方一定范围内土体的物理力学参数，其具体步骤如下：

a、先对隧道开挖面的上部进行开挖形成上台阶1，然后对上台阶1进行平整；

b、在所述的上台阶1上进行立拱、钻设锚杆、喷射混凝土的初期支护工序，以确保探杆10贯入时隧道的安全；

c、连接试验仪器，对扁铲铲头11进行率定，保证率定值在容许范围内，记录率定值，按扁铲侧胀仪提供的说明书进行率定，率定值取80±2；

d、沿隧道开挖的方向，根据测试需要在上台阶1的掌子面9选取3个测孔位置5，正三角形布置（如图1），测孔间距为2000mm；

d、探杆10连接好铲头11，保持铲头11竖直放置，采用静力，沿平行于隧道轴线的方向，将扁铲铲头11水平压入掌子面9前方一定深度直至蜂鸣器发声，加压进行测试，间隔500mm深度（如图3所示），测试一次，记录试验数据，每个孔位的测试总长度为5000mm；

e、测试完一个孔位后，拔出探杆10，再次对铲头进行率定，保证率定值在容许范围内，记录率定值；

f、重复b、c、d、e的操作步骤，对下一孔位进行测试，如此反复，至三个孔位完成。

g、三个孔位测试完后，拆卸试验仪器。

所述气电管路由厚壁、小直径、耐高压的尼龙管，内贯穿铜质导线，两端装有专用连通的接头组成。一头接在扁铲测头上，另一头接在测控箱上，系测试时输送气压和传电信号用。

如图4所示，蜂鸣器触发机制：在自然状态下，铲头上的膜片是处于离基座0.05～1.10mm之间，此时接通电源，蜂鸣器无声。贯入土层一段深度后，铲头上的钢膜片因受土压力作用而逐渐回缩，当膜片离基座小于0.05mm，蜂鸣器开始响起。

Claims (1)

1.一种用于软弱土质围岩隧道内的原位试验方法，其具体步骤如下：

a、先对隧道开挖面的上部进行开挖形成上台阶（1），然后对上台阶（1）进行平整；

b、在所述的上台阶（1）上进行立拱、钻设锚杆、喷射混凝土的初期支护工序，以确保探杆（10）贯入时隧道的安全；其特征在于：

c、连接试验仪器，对扁铲铲头（11）进行率定，保证率定值在容许范围内，记录率定值；

d、沿隧道开挖的方向，根据测试需要在上台阶（1）的掌子面（9）选取3个测孔位置（5），3个测孔位置为正三角形布置，测孔间距为2000mm；

d、探杆（10）连接好铲头（11），保持铲头（11）竖直放置，采用静力，沿平行于隧道轴线的方向，将扁铲铲头（11）水平压入掌子面（9）前方，达到一段深度后，铲头上的钢膜片因受土压力作用而逐渐回缩，当膜片离基座小于0.05mm，蜂鸣器开始响起，随即加压进行测试，间隔500mm深度布置一个测点，记录试验数据，每个孔位的测试总长度为5000mm；

e、测试完一个孔位后，拔出探杆（10），再次对铲头进行率定，保证率定值在容许范围内，记录率定值；

f、重复步骤b、步骤c、步骤d、步骤e的操作步骤，对下一孔位进行测试，如此反复，至正三角形布置的三个测孔孔位测试完成；

g、三个孔位测试完后，拆卸试验仪器，测试结束；

在隧道的上部进行开挖形成上台阶（1）后，沿隧道开挖方向，在上台阶的掌子面（9）水平贯入扁铲侧胀仪的方式，以达到快速、简便、准确地测试掌子面（9）前方土体的物理力学参数。