专利名称：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參数的方法。
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，所获得岩土參数时效性不够强，不能对开挖面影响范围内的岩土參数进行实时测试，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參数。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エ序，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 I. IOmm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縮，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深度布置ー个测点，记录试验数据，每个孔位的测试总长度为5000_ ；
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
本发明提出的是ー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參数进行实时测试，测试掌子面前方一定范围内土体的物理力学參数，了解开挖面区域内的岩土工程特性。对所获得岩土參数时效性强，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。
图I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。
具体实施例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I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，采用锤击或静カ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參数，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I进行平整；
b、在所述的上台阶I上进行立拱、钻设锚杆、喷射混凝土的初期支护エ序，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I的掌子面9选取3个测孔位置5，正三角形布置(如图I)，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500_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5000_ ；
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。ー头接在扁铲测头上，另ー头接在测控箱上，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 I. IOmm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縮，当膜片离基座小于0. 05mm,蜂鸣器开始响起。·
权利要求
1.一种用于软弱土质围岩隧道内的原位试验方法，其特征在于在隧道的上部进行开挖形成上台阶(I)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，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(I)进行平整； b、在所述的上台阶(I)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； d、沿隧道开挖的方向，根据测试需要在上台阶(I)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O. 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。
全文摘要
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。
文档编号G01N33/24GK102788870SQ20121027104
公开日2012年11月21日 申请日期2012年7月31日 优先权日2012年7月31日
发明者于少辉, 常翔, 朱得华, 李治国, 李辉, 杨朝帅, 杨立新, 洪开荣, 王光辉, 白中坤 申请人:中铁隧道集团有限公司