CN107703055A - 围岩松弛监测装置及其松弛深度判别方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种围岩松弛深度判别方法，它岩体开挖前，通过打设钻孔、埋设保护管、安装传感光缆、钻孔内注水泥砂浆、连接传感光缆和传感光缆应变解调仪，形成围岩松弛监测装置，测试钻孔深度范围内各深度测点的传感光缆的应变值，岩体开挖过程中或结束后，再测试若干次钻孔深度范围内各深度测点的传感光缆的应变值，计算各深度测点的应变变化量和应变变化率，绘制εj,i～hi关系曲线和关系曲线，综合分析判别围岩松弛深度。本发明通过围岩松弛监测装置，准确测得各测点的应变变化，并有效判别围岩松弛深度。本发明方法具有原理简单，安装埋设和测试方便，测试数据准确，判别方法简单、实用等优点，可有效提高围岩松弛测试精度，具有良好的经济效益和社会效益。
Description
技术领域
本发明涉及一种围岩松弛监测装置及其松弛深度判别方法。适用于岩土工程技术领域。
背景技术
隧道、边坡、大坝建基面、地下洞室等岩体开挖后，围岩要产生应力和变形变化，在工程支护结构设计和安全稳定计算时，均需要了解岩体开挖后围岩的松弛深度，以便确定如锚杆长度等参数。目前，围岩松弛深度一般采用声波法测试围岩在岩体开挖前后的声波波速变化来确定围岩松弛深度。但工程实践中，声波法测试围岩波速也存在一些问题，如测点不够密(一般测点间距为20cm)、有些围岩声波波速变化不敏感、松弛严重时无法测出波速等。另外，围岩声波波速变化与围岩应力变化不是唯一的对应关系，与围岩变形变化没有直接关系，而围岩应力变化和位移变化与围岩应变变化成唯一关系，若能找到在原位能测出围岩应变变化，则能弥补声波法的不足。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种围岩松弛深度判别方法，以原位测试获得围岩应变分布，以较准确判别围岩松弛深度。为此，本发明采用以下技术方案：
一种围岩松弛深度判别方法，其特征在于它包括以下步骤：
(1)、岩体开挖前，通过打设钻孔、埋设保护管、安装传感光缆、钻孔内注水泥砂浆、连接传感光缆和传感光缆应变解调仪，形成围岩松弛监测装置，所述钻孔深度和测试深度相匹配，所述传感光缆一直通到测试深度,测试深度范围内各测点间隔距离为20mm～500mm；
(2)、岩体开挖前，等所述钻孔内水泥砂浆固化后，测试钻孔深度范围内各深度测点的传感光缆的应变值，并记为应变初始值ε0,i，i为测点序号；
(3)、岩体开挖过程中或结束后，再测试若干次钻孔深度范围内各深度测点的传感光缆的应变值，并记为应变初始值εj,i，j为测次序号；
(4)、计算各深度测点的应变变化量Δεj,i和应变变化率绘制εj,i～hi关系曲线和εj,i～hi关系曲线，hi为测点的深度；
(5)、根据步骤(4)得到的曲线，综合分析判别围岩松弛深度。
进一步地，应变变化量Δεj,i的计算公式为Δεj,i＝εj,i-ε0,i；的计算公式为
进一步地，步骤(5)中根据步骤(4)得到的曲线，综合分析判别围岩松弛深度，将其分为主要松弛深度范围、次要松弛深度范围和最大松弛深度。
进一步地，所述传感光缆可以采用准分布式光纤光栅串或分布式传感光纤；所述传感光缆应变解调仪可以采用光纤光栅解调仪或布里渊解调仪(BOTDR/BOTDA)。
本发明的有益效果是：本发明通过围岩松弛监测装置，准确测得各测点的应变变化，并有效判别围岩松弛深度。本发明方法具有原理简单，安装埋设和测试方便，测试数据准确，判别方法简单、实用等优点，可有效提高围岩松弛测试精度，具有良好的经济效益和社会效益。
附图说明
图1为本发明围岩松弛监测装置示意图。
图2为本发明围岩应变变化量～深度关系曲线示意图。
图3为本发明围岩应变变化率～深度关系曲线示意图。
具体实施方式
以大坝建基面开挖为例，具体实施如下：
(1)在原基面5上，用钻机打设传感光缆1安装钻孔3至非松弛岩体。钻孔3直径可选56mm～76mm。
(2)在钻孔孔口处安装保护管4，保护管4埋设至建基面6下10～20mm，保护管4直径可选76mm～108mm。
(3)在钻孔3中放置传感光缆1，并用水泥砂浆2将钻孔3灌密实。
(4)传感光缆1与光纤传感应变解调仪7连接。传感光缆1为准分布式光纤光栅串或分布式传感光纤；所述传感光缆应变解调仪7为光纤光栅解调仪或布里渊解调仪(BOTDR/BOTDA)。
(5)等钻孔3内的水泥砂浆2固化后，测试钻孔3深度范围内各深度测点的传感光缆1的应变值，并记为应变初始值ε0,i，i为测点序号。
(6)建基面6开挖过程中或结束后，再测试若干次钻孔3深度范围内各深度测点的传感光缆1的应变值，并记为应变初始值εj,i，j为测次序号。
(7)按式(1)和式(2)分别计算各深度hi测点的应变变化量Δεj,i和应变变化率
Δεj,i＝εj,i-ε0,i (1)
(8)绘制εj,i～hi关系曲线(图2)和关系曲线(图3)。
(9)根据图2和图3的关系曲线，综合分析判别围岩松弛深度，并可将其分为主要松弛深度范围、次要松弛深度范围和最大松弛深度等。如深度0～1.5m范围内应变变化量Δεj,i为463～1500με、最大应变变化率为2500，该深度范围为主要松弛范围；深度1.5～2.0m范围内应变变化量Δεj,i为98～493με、最大应变变化率为1000，该深度范围为次要松弛范围；深度5.0m时Δεj,i为4με，接近于零，其最大松弛深度为5.0m。
以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明的结构特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的保护范围之中。
Claims (4)
1.一种围岩松弛深度判别方法，其特征在于它包括以下步骤：
(1)、岩体开挖前，通过打设钻孔、埋设保护管、安装传感光缆、钻孔内注水泥砂浆、连接传感光缆和传感光缆应变解调仪，形成围岩松弛监测装置，所述钻孔深度和测试深度相匹配，所述传感光缆一直通到测试深度,测试深度范围内各测点间隔距离为20mm～500mm；
(2)、岩体开挖前，等所述钻孔内水泥砂浆固化后，测试钻孔深度范围内各深度测点的传感光缆的应变值，并记为应变初始值ε0,i，i为测点序号；
(3)、岩体开挖过程中或结束后，再测试若干次钻孔深度范围内各深度测点的传感光缆的应变值，并记为应变初始值εj,i，j为测次序号；
(4)、计算各深度测点的应变变化量Δεj,i和应变变化率绘制εj,i～hi关系曲线和εj,i～hi关系曲线，hi为测点的深度；
(5)、根据步骤(4)得到的曲线，综合分析判别围岩松弛深度。
2.根据权利要求1所述的一种围岩松弛深度判别方法，其特征在于：应变变化量Δεj,i的计算公式为Δεj,i＝εj,i-ε0,i；的计算公式为
3.根据权利要求1所述的一种围岩松弛深度判别方法，其特征在于：步骤(5)中根据步骤(4)得到的曲线，综合分析判别围岩松弛深度，将其分为主要松弛深度范围、次要松弛深度范围和最大松弛深度。
4.根据权利要求1所述的一种围岩松弛深度判别方法，其特征在于：所述传感光缆为准分布式光纤光栅串或分布式传感光纤；所述传感光缆应变解调仪为光纤光栅解调仪或布里渊解调仪(BOTDR/BOTDA)。
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