隧洞圍巖應力測試系統(tǒng)

由于TBM掘進不同于鉆爆法,其對圍巖的損傷程度較輕,不會破壞預埋的空心包體應力計,因此可以在現(xiàn)場預先設計位置埋設空心包體應力計,監(jiān)測TBM掘進過程中圍巖的應力變化。首先利用數(shù)值方法計算隧洞開挖后的二次應力分布,分析掌子面效應以及圍巖的起裂強度,初步確定圍巖的松弛區(qū)和損傷區(qū)范圍,在此基礎上確定空心包體應力計的埋設位置和開始監(jiān)測的時間。然后通過試驗洞向TBM掘進隧洞鉆孔的方法在松弛區(qū)和損傷區(qū)分別預埋空心包體應力計,并監(jiān)測從應力開始變化到最后趨于穩(wěn)定的整個過程。監(jiān)測結果證明掌子面效應的存在,應力變化開始于掌子面前大約1倍的開挖洞徑,掌子面后0.5倍洞徑范圍內是應力調整最劇烈的區(qū)域,并利用空心包體應力計針對裂紋擴展的敏感性分析圍巖損傷區(qū)范圍,最后根據(jù)應力計的監(jiān)測成果驗證此處圍巖的起裂強度,監(jiān)測成果和數(shù)值計算結果比較吻合。本文的研究成果可以為現(xiàn)場確定損傷區(qū)范圍和巖體的起裂強度提供參考,為支護設計和支護時機的選擇提供科學依據(jù)。

文中介紹了水壓致裂法地應力測量原理,并對水壓致裂法測定的東山供水工程9#隧洞天然地應力大小及方向進行了分析計算。結合隧洞工程實際,應用圍巖應力理論,計算隧洞開挖后洞壁重分布應力,評價了隧洞圍巖穩(wěn)定。依據(jù)強度應力比判定了隧洞巖爆問題。對工程方案的可靠性及設計開挖和支護處理措施具有指導意義。