董明明
(山西省交通建設工程監(jiān)理總公司,山西太原 030001)
監(jiān)控量測是隧道施工中不可缺少的一部分,它通過對隧道的初期支護進行監(jiān)測,及時掌握圍巖的動態(tài)信息,為隧道的施工提供準確的數(shù)據(jù),不僅可以預報險情,確保安全,而且還可以為二次襯砌的襯砌時間提供依據(jù)。同時對修正和確定初期支護的參數(shù),具有一定的指導作用。由此可見,監(jiān)控量測在隧道施工中占有極其重要的地位。
1)地質和支護狀況觀察:目視觀察的方法,對圍巖和支護進行觀察。2)地表沉降觀測。a.監(jiān)測位置的設置。b.洞外地表沉降觀測點布設原則。c.觀測儀器的選擇及操作步驟。d.量測數(shù)據(jù)的整理。3)周邊位移。a.量測斷面的設置。b.洞內(nèi)測點布設原則。c.周邊位移的觀測。d.量測數(shù)據(jù)的處理及應用。4)拱頂下沉。a.量測斷面:同周邊位移一致。b.洞內(nèi)測點布設原則:同周邊位移一致。c.拱頂下沉量測。d.量測數(shù)據(jù)處理及應用。5)錨桿抗拔力。a.試驗斷面位置的選擇。b.試驗設備:錨桿測力計及拉拔儀。c.數(shù)據(jù)處理。
下面就西家塔隧道ZK25+770斷面水平收斂數(shù)據(jù)簡要分析一下。根據(jù)我們對隧道初期支護布點采集的數(shù)據(jù),利用下面的函數(shù)關系式,采用回歸分析的方法進行分析。
對數(shù)函數(shù):
指數(shù)函數(shù):
雙曲函數(shù):
其中,a,b均為常數(shù);t為初讀數(shù)后的時間;u為位移數(shù)值,mm。
將西家塔隧道ZK25+770斷面水平收斂實測數(shù)據(jù)輸入Excel工作表中,如圖1所示。
選擇區(qū)域A1:B34,選擇Excel工具欄中的圖表向導,在“圖表類型”中選擇“折線圖”,即可得到圖2實測值曲線圖。
根據(jù)圖2的實測值收斂曲線,我們選用指數(shù)函數(shù)u=a×e-b/t,作為我們監(jiān)控量測數(shù)據(jù)分析的函數(shù)。
圖1 實測數(shù)據(jù)
圖2 實測值曲線
該指數(shù)函數(shù)為非線性函數(shù),首先我們要將其進行線性化處理,處理方法如下:
對指數(shù)函數(shù):
兩邊取自然對數(shù)后,得到下式:
,則:
通過轉變,式(2)則是式(1)的線性化方程,因此可按線性回歸的方法確定其參數(shù)。
根據(jù) u'=lnu,t'= -1/t,求出 u',t'的值,代入 Excel表格中,如圖3所示。
圖3 u′,t′數(shù)據(jù)值
根據(jù)圖3中的u'和t'的計算結果,點擊Excel菜單中的“工具”中的“數(shù)據(jù)分析”功能,選擇“回歸”分析,在分析窗口的Y值輸入?yún)^(qū)域選擇$D$2:$D$34;在X值輸入?yún)^(qū)域選擇$C$2:$C$34,得到回歸分析結果,見圖4。
圖4 回歸分析結果
由圖4回歸分析結果可知截距(intercept)lna=3.09,則a=21.98,變量(variable)b=5.22,代入式(1)則得到水平收斂觀測數(shù)據(jù)的回歸方程:u=21.98 × e-5.22/t;判定系數(shù):r2=0.981 588 6;取t=∞,可得收斂位移值的終值u=21.98 mm。根據(jù)求得的a值和b值,同時可以得到表1數(shù)據(jù)。
表1 水平收斂數(shù)據(jù)處理表
根據(jù)表1數(shù)據(jù)可得圖5~圖8各關系圖。
圖5 回歸后收斂差值—時間關系圖
圖6 當日收斂速率—時間關系圖
圖7 平均收斂速率—時間關系圖
圖8 收斂回歸曲線圖
通過以上數(shù)據(jù)和圖表分析,得出表2量測數(shù)據(jù)。
表2 量測結果
處理結果如下:
推算出基本穩(wěn)定時間:第33天以后,圍巖收斂值19.68 mm,收斂率 89.5% >80%;位移速度為 0.09 mm/d <0.1 mm/d,故圍巖基本穩(wěn)定。
通過以上方法可以做出地表沉降、水平收斂、拱頂下沉等監(jiān)控量測數(shù)據(jù)的分析和處理,操作簡單,分析準確,只需利用Excel辦公軟件即可較快、較好的完成監(jiān)控量測數(shù)據(jù)的分析處理,使隧道的監(jiān)控量測更加的常規(guī)化,簡單化。因此,利用該方法進行隧道監(jiān)控量測分析,是值得推廣和發(fā)展的。
[1]JTG F60-2009,公路隧道施工技術規(guī)范[S].
[2]JTG/T F60-2009,公路隧道施工技術細則[S].