18.3 量测数据整理与反馈

    监控量测数据分析整理时，注明开挖方法和施工工序以及开挖面距监控量测点距离等信息，如发现数据异常要及时补测。监控量测数据分析一般采用散点图和回归分析方法。

    监控量测数据的计算分析具体包括以下内容：①分析拱顶下沉、净空收敛的位移量，绘制时态曲线。②分析围岩压力与支护间接触压力值，绘制时态曲线和断面压力分布图。③分析初期支护、二次衬砌应力(应变)值，绘制时态曲线，反算结构内力并绘制断面内力分布图。④分析地表沉降值，绘制横向和纵向时态曲线。⑤分析孔隙水压力值，绘制孔隙水压力的时态曲线及孔隙水压力与深度的关系曲线。⑥分析爆破振动速度，绘制振动速度与测点至震源距离关系曲线。

    常用的回归函数包括以下几类：

    (1)地表沉降横向分布规律采用Peck公式：

    式中：S(x)——距洞库中线x处的沉降值(mm)；

              S_max——洞库中线处最大沉降值(mm)；

              V₁——地下工程单位长度地层损失(m³/m)；

              i——沉降曲线对称中心到沉降曲线变曲点的距离(m)；

              H——洞库埋深(m)。

    (2)位移历时回归分析，如地表沉降、拱顶下沉、净空收敛等变形的历时曲线一般采用指数模型函数进行回归。其计算公式如下：

    式中：U——变形值(或应力值)；

              A、B——回归系数；

              t₀——测点选取时间段开始时间至初始值采集的时间(d)；

              t——测点选取时间段结束时至初始值采集的时间(d)。

    (3)由于地下工程开挖过程中地表纵向沉降、拱顶下沉及净空收敛等位移受开挖工作面的时空效应的影响，多采用指数函数进行回归分析。多数情况下，单个曲线进行回归时不能全面反映沉降历程，通常采用以拐点为对称的两条分段指数函数进行回归分析。其计算公式如下：

    式中：A，B——回归参数；

              x——距开挖面的距离(m)；

              S——距开挖面x处的地表沉降(mm)；

              x₀——初始测设时距离开挖面的距离(m)；

              U₀——初始沉降值(mm)。

    根据经验，对于地表纵向沉降回归分析一般采用式(5)；拱顶下沉、净空收敛变一般采用式(6)。对式(6)，理论上讲，当x较小时，S趋于0；若S不趋于0，需考虑监测结果的可靠性。

    回归时应注意以下几点：

    (1)回归分析要有足够多的数据，一般应在一个月的连续测试以后进行；

    (2)实际发生位移的时间t0都在埋设测点前(地表沉降除外)，t₀是未知的，为考虑t₀的影响，使函数拟合得更真实，可选择后三种函数回归；

    (3)实际回归分析时，还应考虑爆破开挖造成的位移突变台阶的影响。

18.3.2  围岩稳定时间应根据所测得位移量或回归分析所得最终位移量、位移速度及其变化趋势、洞库埋深、开挖断面大小、围岩等级、支护所受压力、应力、应变等进行综合分析判定。本条列出的围岩稳定判定标准是参考国家现行标准《锚杆喷射混凝土支护技术规范》GB50086和《铁路隧道施工规范》TB10204的相关规定制定的。

    由于岩体结构的复杂性和多样性，围岩稳定性的判断比较复杂，方法也比较多。主要有理论分析法、数值计算和经验类比方法等。

    围岩稳定性判断是一项很复杂也是非常重要的工作，应结合具体工程情况，根据所测得的位移量或回归分析所得的最终位移量、位移速度及其变化趋势、洞库埋深、开挖断面大小、围岩等级、支护所受的压力、应力应变等进行综合分析判断。

    围岩位移变化速率和速率变化趋势的判定标准，是通过对国内下坑、金家岩、大瑶山、军都山、云台山、五指山、圆梁山等几十座隧道的位移观测记录进行总结得到的规律。实际监测结果表明：

    变形速率是由大变小的递减过程，变形时程曲线可分为三个阶段：

    (1)变形急剧增长阶段：变形速率大于1.0mm/d时；

    (2)变形缓慢增长阶段：变形速率1mm/d～0.2mm/d时；

    (3)基本稳定阶段：变形速率小于0.2mm/d时。

    由于岩体的流变特性，岩体破坏前变形时态曲线可分为三个阶段：

    (1)破坏区：位移速率逐渐增大，即位移速率变化趋势大于0，表明围岩进入危险状态，必须立即停止施工，采取有效手段，控制其变形。

    (2)过渡区：位移速率保持不变，即位移速率变化趋势等于0，表明围岩向不稳定状态发展，需发出警告，加强支护系统。

    (3)基本稳定区：主要标志为位移速率逐渐下降，即位移速率变化趋势小于0，围岩处于稳定状态。

18.3.3  开挖巷道、竖井、储库后，由于地下水的流失，造成水头压力下降，为保持水幕水封作用，避免地下水流失，因此洞库应必须保持最低水头，水幕水位上方一般维持20m静水水位，最低水位控制示意见图9。

图9  最低水位控制示意图