CN215213597U - 一种隧洞掌子面拱效应测试结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种隧洞掌子面拱效应测试结构，包括试验洞、第一测试洞和第二测试洞，所述第一测试洞与试验洞相平行布置，所述第二测试洞与试验洞相垂直布置且处于试验洞的掌子面掘进方向前；所述第一测试洞向试验洞的侧壁方向布置边墙侧孔，所述边墙侧孔在靠近试验洞的位置处布置测点，所述第二测试洞向试验洞的掌子面方向布置前方侧孔，所述前方侧孔内布置多个测点。本实用新型通过针对性的布置监测断面(包括边墙侧孔内的测点和前方侧孔内测点布置)，并控制掘进速度，对掌子面引起的拱效应进行全方位、全过程监测，能够对掌子面拱效应影响范围、影响程度进行合理判断，为隧洞开挖、支护设计等提供合理有效的隧洞掌子面拱效应测试结构。
Description
技术领域
本实用新型属于交通隧道、水工隧洞、地下管廊等隧洞工程领域，尤其是涉及一种隧洞掌子面拱效应测试结构。
背景技术
隧洞工程都需要在地下围岩中开挖，隧洞的开挖、掘进将使掌子面附近围岩出现新的临空面，并导致临空面的围岩应力出现释放，破坏了围岩中的初始地应力场平衡，引起围岩应力的重新调整，直至达到新的平衡状态，在这个过程中，围岩应力是连续变化的。由于在隧洞掌子面附近应力场处于三维状态，掌子面附近的围岩对已开挖区域具有一定程度的支撑作用，也就是所谓的“掌子面拱效应”。
隧洞掌子面拱效应是控制隧洞稳定的关键，但目前掌子面拱效应是不能通过肉眼直接观察到的，拱效应是一个应力集中且稳定的区域，存在于掌子面附近，开挖后围岩应力的重新分布调整直至最终成拱稳定，由于拱效应的存在，隧洞能够依靠自身的承载能力保持稳定。但拱效应是一种客观存在的现象，难以凭肉眼直接辨识，目前的研究也多停留在理论层面的认识，对于拱效应的有效距离、影响程度都无法准确识别，导致对隧洞自身稳定性、支护时机认识不足，影响了工程安全性。
实用新型内容
本实用新型的目的在于，针对现有技术中存在的不足，提供一种隧洞掌子面拱效应测试结构。
为此，本实用新型的上述目的通过以下技术方案来实现：
一种隧洞掌子面拱效应测试结构，其特征在于：所述隧洞掌子面拱效应测试结构包括试验洞、第一测试洞和第二测试洞，所述第一测试洞与试验洞相平行布置，所述第二测试洞与试验洞相垂直布置且处于试验洞的掌子面掘进方向前；所述第一测试洞向试验洞的侧壁方向布置多个相互平行的边墙侧孔，所述边墙侧孔在靠近试验洞的位置处布置测点，所述第二测试洞向试验洞的掌子面方向布置前方侧孔，所述前方侧孔内布置多个测点。
在采用上述技术方案的同时，本实用新型还可以采用或者组合采用如下技术方案：
作为本实用新型的优选技术方案：所述第一测试洞和第二测试洞相连通。
作为本实用新型的优选技术方案：所述第一测试洞和第二测试洞与试验洞的开挖轮廓线之间的距离超过1倍试验洞的洞径。
作为本实用新型的优选技术方案：所述边墙侧孔内的测点位于距离试验洞的开挖轮廓线0.2～0.5倍试验洞洞径范围内。
作为本实用新型的优选技术方案：所述边墙侧孔相互之间的间距为0.5倍试验洞洞径。
作为本实用新型的优选技术方案：所述边墙侧孔的布置范围覆盖试验洞的掌子面掘进方向前3倍的试验洞洞径和掌子面掘进方向后3倍的试验洞洞径。
作为本实用新型的优选技术方案：所述第二测试洞内测点之间的间距为0.5倍试验洞洞径。
作为本实用新型的优选技术方案：所述测点上安装应力计。
本实用新型提供一种隧洞掌子面拱效应测试结构，通过针对性的布置监测断面(包括边墙侧孔内的测点和前方侧孔内测点布置)，并控制掘进速度，对掌子面引起的拱效应进行全方位、全过程监测，能够对掌子面拱效应影响范围、影响程度进行合理判断，为隧洞开挖、支护设计等提供合理有效的隧洞掌子面拱效应测试结构。
附图说明
图1为本实用新型所提供的碳酸水环境下混凝土劣化试验系统的图示。
具体实施方式
参照附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细地描述。
一种隧洞掌子面111拱效应测试结构，包括试验洞110、第一测试洞120和第二测试洞130，第一测试洞120与试验洞110相平行布置，第二测试洞130与试验洞110相垂直布置且处于试验洞110的掌子面111掘进方向前；第一测试洞120向试验洞110的侧壁方向布置多个相互平行的边墙侧孔121，边墙侧孔121在靠近试验洞110的位置处布置测点101，第二测试洞130向试验洞110的掌子面111方向布置前方侧孔131，前方侧孔131内布置多个测点101，测点101上安装应力计。
在本实施例中：为了方便，将第一测试洞120和第二测试洞130相连通。
在本实施例中：第一测试洞120和第二测试洞130与试验洞110的开挖轮廓线之间的距离超过1倍试验洞110的洞径。
在本实施例中：边墙侧孔121内的测点101位于距离试验洞110的开挖轮廓线0.2～0.5倍试验洞110洞径范围内。
在本实施例中：边墙侧孔121相互之间的间距为0.5倍试验洞110洞径。
在本实施例中：边墙侧孔121的布置范围覆盖试验洞110的掌子面111掘进方向前3倍的试验洞110洞径和掌子面111掘进方向后3倍的试验洞110洞径。
在本实施例中：第二测试洞130内测点101之间的间距为0.5倍试验洞110洞径。
(1)布置测试洞
在试验洞一侧和前方开挖测试洞，测试洞距离试验洞开挖轮廓线，要求超过1倍试验洞洞径。
(2)布置测孔
在试验洞边墙一侧布置测孔，测点应布置在试验洞开挖扰动区范围之内，破裂松弛区之外，一般要求在0.2倍～0.5倍试验洞洞径范围之内；
在试验洞边墙布置的测孔间距为0.5倍的试验洞开挖洞径，以保证试验洞在开挖过程中，掌子面拱效应对围岩的扰动影响能够有效监测到；
边墙测孔应布置在不少于掌子面前3倍洞径到掌子面后3倍洞径范围，确保掌子面掘进过程中的围岩响应都能够被监测到；
在试验洞掌子面前方利用测试洞布置同样提前布置前方测孔，并在测孔中布置多个测点(不少于5个)，以保证在掌子面掘进通过一个测点后，后方测点能够继续发挥作用；掌子面前方测点宜布置在边墙测点之间，每个测点之间的间隔仍然是0.5倍的试验洞开挖洞径；
所有测孔均采用平行布置，边墙测孔对应于试验洞边墙中部，前方测孔对应于掌子面中部，
在所有测孔测点位置均安装应力计，以监测应力变化过程。
(3)掌子面掘进
为了监测拱效应的影响，降低爆破开挖对隧洞周边围岩造成损伤，建议采用机械式开挖方式；
掌子面每次以0.5倍速度掘进，掘进完成后停留7天，以保证拱效应能够完全表现出来。
(4)分析数据
根据掌子面边墙测孔和前方测孔中应力计的变化，可以评价掌子面拱效应的有效距离：如果数据出现明显的增加，说明该部分围岩处于应力集中区，拱效应发挥了作用；如果应力出现明显的降低，说明该部分围岩处于应力松弛区，拱效应没有发挥作用。
上述具体实施方式用来解释说明本实用新型，仅为本实用新型的优选实施例，而不是对本实用新型进行限制，在本实用新型的精神和权利要求的保护范围内，对本实用新型做出的任何修改、等同替换、改进等，都落入本实用新型的保护范围。
Claims (8)
1.一种隧洞掌子面拱效应测试结构，其特征在于：所述隧洞掌子面拱效应测试结构包括试验洞、第一测试洞和第二测试洞，所述第一测试洞与试验洞相平行布置，所述第二测试洞与试验洞相垂直布置且处于试验洞的掌子面掘进方向前；所述第一测试洞向试验洞的侧壁方向布置多个相互平行的边墙侧孔，所述边墙侧孔在靠近试验洞的位置处布置测点，所述第二测试洞向试验洞的掌子面方向布置前方侧孔，所述前方侧孔内布置多个测点。
2.根据权利要求1所述的隧洞掌子面拱效应测试结构，其特征在于：所述第一测试洞和第二测试洞相连通。
3.根据权利要求1所述的隧洞掌子面拱效应测试结构，其特征在于：所述第一测试洞和第二测试洞与试验洞的开挖轮廓线之间的距离超过1倍试验洞的洞径。
4.根据权利要求1所述的隧洞掌子面拱效应测试结构，其特征在于：所述边墙侧孔内的测点位于距离试验洞的开挖轮廓线0.2～0.5倍试验洞洞径范围内。
5.根据权利要求1所述的隧洞掌子面拱效应测试结构，其特征在于：所述边墙侧孔相互之间的间距为0.5倍试验洞洞径。
6.根据权利要求1所述的隧洞掌子面拱效应测试结构，其特征在于：所述边墙侧孔的布置范围覆盖试验洞的掌子面掘进方向前3倍的试验洞洞径和掌子面掘进方向后3倍的试验洞洞径。
7.根据权利要求1所述的隧洞掌子面拱效应测试结构，其特征在于：所述第二测试洞内测点之间的间距为0.5倍试验洞洞径。
8.根据权利要求1所述的隧洞掌子面拱效应测试结构，其特征在于：所述测点上安装应力计。
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2021
- 2021-04-14 CN CN202120760450.6U patent/CN215213597U/zh active Active
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