全风化蚀变岩超大断面圆形隧道施工变形监测布置方法与流程

本发明涉及隧道施工，尤其涉及全风化蚀变岩超大断面圆形隧道施工变形监测布置方法。

背景技术：

1、蚀变岩作为一种特殊的变质软岩，给地下工程的修建带来了严峻的挑战。引水隧洞工程，最大开挖断面可达182m2，属于超大断面开挖，但由于围岩的蚀变问题导致隧洞在修建初期容易产生塌方、大变形等事故，极大影响施工安全与进度。

2、新奥法施工已广泛应用于地下隧道工程，它将隧道围岩视为支护结构体系一项重要组成部分，通过现场监测技术实现对隧道围岩变形情况的实时监测，根据监测结果调整支护措施来控制变形，在此基础之上实现了隧道信息化监测与信息化施工。

3、现场监测主要有必测项目和选测项目两大类，洞周变形监测作为隧道施工的必测项目，具有直观、结果可靠、数据获取简单等特点，在隧道施工的整个过程中，能够确保隧道结构的安全与稳定。现有监测方案由于不能掌握重点监测位置，需广泛、大量布置监测设备，需花费较大的人力物力成本。

4、目前，隧道工程在修建中遇见软岩工程问题较多，但对于全风化蚀变岩超大断面圆形隧道施工过程变形监测方法的研究较少，在隧道的各阶段开挖过程中未确立监测的重点部位。大量工程实践表明，隧道围岩在各开挖阶段的变形非毫无规律。因此提出一种针对全风化蚀变岩大断面圆形隧道围岩施工期变形监测的方式是有必要的。

技术实现思路

1、针对现有监测方法的繁琐、盲目等问题，本发明提供全风化蚀变岩超大断面圆形隧道施工过程变形监测方法。

2、全风化蚀变岩超大断面圆形隧道施工过程变形监测方法，具体包括以下步骤：

3、步骤1、将全风化蚀变岩超大圆形断面按照开挖顺序分为上台阶、中台阶、下台阶，根据不同工程的施工方案，选取不同台阶层数,并采取左右幅分部开挖方式；

4、步骤2、通过flac3d有限差分软件，建立工程区地层—结构模型，将模型赋予摩尔-库伦本构模型并施加自重应力，形成初始地应力场，按照步骤1中的开挖顺序和方式对结构模型进行模拟开挖，充分还原隧道的实际开挖过程；

5、所述结构模型进行模拟开挖的过程，具体为：

6、步骤2-1、根据围岩的力学本构方程，将结构模型赋予相应的本构模型并施加自重应力，形成初始地应力场；

7、步骤2-2、按照步骤1中的开挖顺序和方式对结构模型进行模拟开挖；

8、步骤2-3、开挖后施加工程现场的初期支护，其中初期支护采用弹性等效的方式进行模拟，锚杆采用flac3d中的cable单元进行模拟，充分还原隧道的实际开挖过程；

9、步骤3、为了消除边界效应的影响，导出中间截面的位移云图，观察结构模型中间截面的变形情况；

10、步骤4、根据隧道拱顶、左右边墙三个重点位置的径向位移随隧道开挖的变形情况，与该断面其他位置相比变形较大处，则为隧道在各施工阶段应该进行重点监测的位置；

11、采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

12、本发明提供一种全风化蚀变岩超大断面圆形隧道施工过程变形监测方法，根据隧道不同范围开挖后洞周的变形特点，明确了隧道在不同开挖阶段的监测重点，进而提高变形监测的效率，达到经济安全的目的。

技术特征：

1.全风化蚀变岩超大断面圆形隧道施工变形监测布置方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的全风化蚀变岩超大断面圆形隧道施工变形监测布置方法，其特征在于，步骤1所述将全风化蚀变岩超大圆形断面按照开挖顺序分进行划分为上台阶、中台阶、下台阶。

3.根据权利要求1所述的全风化蚀变岩超大断面圆形隧道施工变形监测布置方法，其特征在于，步骤2对结构模型进行模拟开挖具体是按照步骤1中的开挖顺序和方式。

4.根据权利要求1所述的全风化蚀变岩超大断面圆形隧道施工变形监测布置方法，其特征在于，步骤2所述结构模型进行模拟开挖的过程，具体为：

5.根据权利要求4所述的全风化蚀变岩超大断面圆形隧道施工变形监测布置方法，其特征在于，步骤2-2按照步骤1中的开挖顺序和方式对结构模型进行模拟开挖。

6.根据权利要求4所述的全风化蚀变岩超大断面圆形隧道施工变形监测布置方法，其特征在于，步骤2-3所述初期支护采用弹性等效的方式进行模拟。

7.根据权利要求4所述的全风化蚀变岩超大断面圆形隧道施工变形监测布置方法，其特征在于，步骤2-3中锚杆采用flac3d中的cable单元进行模拟。

技术总结
本发明提供全风化蚀变岩超大断面圆形隧道施工变形监测布置方法；首先将全风化蚀变岩超大圆形断面按照开挖顺序分为上台阶、中台阶、下台阶，并采取左右幅分部开挖方式；通过有限差分软件，建立工程区地层—结构模型，将模型赋予摩尔‑库伦本构并施加自重应力，按照预设开挖顺序和方式对结构模型进行模拟开挖；导出中间截面的位移云图，观察变形情况；根据隧道拱顶、左右边墙三个重点位置径向位移随隧道开挖变形情况，与该断面其他位置相比变形较大处，则为隧道在各施工阶段应该进行重点监测的位置；本发明通过数值模拟、综合分析和现场监测，能够高效地反应超大断面蚀变岩圆形隧道在开挖全过程的稳定性，可为今后施工过程中变形监测优化提供借鉴。

技术研发人员：陈涛,佟强,樊菊平,闫生存,何本国,蒲平新,王梓鉴,李萌
受保护的技术使用者：四川华能泸定水电有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/22