第6部分修正设计.ppt

在位移量测测中，目前所能提供的信息有：坑道周边位移及拱顶下沉值；围岩内位移；地表下沉。 信息进行反馈有两种方法： 第一个是从确定性的立场出发，利用量测结果修正主要设计参数，即反分析出与现测结果一致的设计参数，再把它用于以后的设计计算中。 第二个方法是从随机性的立场出发，推求出设计参数的方法。此法回避了围岩中种种复杂的因素，而把它变为最简单的信息，再用概率、统计分析的方法来推求围岩和结构物的安全状态等。这两种方法各有所长,但目前第二种方法应用较多。 1）确定性的方法 实质上这是一种理论反分析方法。例如在弹性围岩中开挖一圆形坑道（半径为a），在静水初始应力场σy条件下，坑道周边位移Ua可由下式决定： u=（1+μ）/E·σy·a2 式中：μ—围岩泊桑比，取0.5；E—围岩弹性系数；σy—初始应力场的应力值；a—坑道半径。 取不同E值进行计算可得下图的理论曲线。 图9 反推围岩弹性系数的方法 同样地，在弹塑性围岩中，例如以单线铁路隧道的Ⅲ级围岩为例。根据计算，在埋深600m时，ua/a-pi及pi-r0/a之间的关系示于下图。（r0为坑道围岩的塑性区半径；pi;为支护阻力；ua为坑道周边位移）。 通过量测已知ua/a时，即可推求出所需的支护阻力pa，尚可进一步推出围岩内塑性区r0的大小。这样，即可根据pa决定支护结构参数，并可由r0来决定锚杆的长度。 图10 ua/a-pi及pi-ro/a的关系 上图的曲线，亦可根据φ的变化绘制，如下图所示(φ 为围岩的内摩擦角)。 图11 φ和pi、ua、ro的关系 现以圆形隧道为例，设最测出的拱顶下沉为δs侧璧位移为δh，试反推出坑道围岩的初始应力场, 即侧压力系数λ值。 图12 位移测点 根据上述格式，已知δh、δs、 μ后，即可按上式求出λ、E值。 2）随机性的方法 这种方法也就是数理统计分析的方法。即把量测数据进行相关分析，找出各变量之间的相关性并模式化为量测曲线或数学方程，以此进行预估或判定。 当以坑道周边位移作为反馈信息时, 首先要对Ua的发生、发展的全过程及其内涵有一个正确的了解。量测实践指出：坑道开挖面前后的位移状态如下图所示。 图13 开挖面前后的位移状况 坑道开挖后，即开始产生位移，位移零点约在开挖面前方(1.5—2.0)D附近。在开挖处已产生总位移的（0.25—0.35）ua左右，在距开挖面后方（2.5—3.0）D左右达最大值，即相应于弹塑性分析中的位移值。 由此可知，随着开挖面的向前推进，位移逐渐增大。因此，周边位移值直接与开挖面的距离有关。可以把坑道周边位移用下式表达： ua=u1+u2+u3 式中：u1—坑道开挖面处的位移值；u2—量测开始前已发生的位移；u3—位移的量测值。 由此可见，实际量测到的位移值仅是总位移的一部分。 在变形预测中可以把u2视为初始位移，通过量测值反推出来，而把u1视为定值。 其次，坑道周边位移与时间有关，即随时间而增长。这种位移是由于围岩的流变性质所造成的，谓之粘性位移。在实际量测中，如果要考虑这种位移的影响，通常是把开挖停止一段时间，然后用这段时间的变形规律，把它从总量测值中分离出来，即量测值由弹塑性位移Uep和粘性位移Uc组成。 Ua=Uep十Uc 图14 分离粘性位移u 方法 前者可视为开挖面距离L的函数，后者则视为与时间t有关的函数。在实际量测中，ua与开挖面距离的关系，或与时间的关系，一般情况下可用下式表达： uc=A(1-e-Bt) (5-6) uep=C(1-e-DL) (5-7) 式中：L—量测点与开挖面的距离(m)；t—量测时间(d);A、B、C、D—由最测值决定的系数，其中A、 C分别相应于可能出现的最大位移值。 在实际最测中，如不考虑粘性位移Uc的影响，则上述两式是等价的。但应注意，t和L之间的关系，当日进度为l.0m时，t=L；日进度为2.0m时，t=2L，依此类推。 为了可靠地预估位移值，还必须决定出初始位移u2。设量测前的位移按（5-6）和(5-7)式中同一规律变化，则: 式中，u、u为L2(t2)和L1(t1)时的量测值，A、C为(