洪 俊 光

(中交路橋技術(shù)有限公司，北京 100011)

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公路隧道監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)處理與回歸分析

洪 俊 光

(中交路橋技術(shù)有限公司，北京 100011)

以山西某高速公路隧道為背景，介紹了隧道監(jiān)控量測(cè)的工作內(nèi)容，通過(guò)對(duì)拱頂沉降和周邊位移監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的回歸分析，比較了幾種常用回歸分析函數(shù)的回歸精度，提出了增加隧道圍巖穩(wěn)定性的一些建議。

隧道監(jiān)控量測(cè)，拱頂沉降，回歸分析，穩(wěn)定性

0 引言

監(jiān)控量測(cè)是隧道新奧法施工的重要組成部分。監(jiān)控量測(cè)是在隧道施工過(guò)程中對(duì)隧道圍巖的動(dòng)態(tài)變化，支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。通過(guò)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的處理與分析，調(diào)整支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)，對(duì)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)依據(jù)。通過(guò)異常數(shù)據(jù)的分析，對(duì)事故和險(xiǎn)情進(jìn)行預(yù)警。

1 測(cè)線布置與監(jiān)測(cè)頻率

1.1 監(jiān)控量測(cè)的內(nèi)容

監(jiān)控量測(cè)必測(cè)項(xiàng)目主要有：地質(zhì)和支護(hù)觀察、周邊位移、拱頂下沉等。

在開挖面每次進(jìn)尺后，在錨噴覆蓋之前，及時(shí)對(duì)開挖面、拱頂、兩幫圍巖產(chǎn)狀、地下水發(fā)育、構(gòu)造、破碎情況進(jìn)行描述，填寫開挖面地質(zhì)記錄表。同時(shí)對(duì)開挖面附近的初期支護(hù)尤其是噴層是否開裂、鋼架是否變形過(guò)大等異常現(xiàn)象給予重點(diǎn)觀察并描述，填入記錄表中。

周邊位移用收斂計(jì)量測(cè)。拱頂下沉用精密水準(zhǔn)儀、倒掛銦鋼尺量測(cè)。在量測(cè)斷面測(cè)點(diǎn)埋設(shè)時(shí)，測(cè)點(diǎn)距開挖面應(yīng)小于2 m，第一次量測(cè)應(yīng)在上次爆破后24 h內(nèi)進(jìn)行。

1.2 測(cè)線布置與監(jiān)測(cè)頻率

周邊位移和拱頂下沉測(cè)點(diǎn)應(yīng)布設(shè)在同一斷面上。測(cè)線布置與監(jiān)測(cè)頻率見表1～表4[1]。

表1 周邊位移測(cè)線數(shù)量

表2 拱頂下沉測(cè)點(diǎn)數(shù)量

表3 監(jiān)測(cè)斷面間距

表4 監(jiān)測(cè)頻率

2 數(shù)據(jù)處理

根據(jù)監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)可以繪制位移—時(shí)間曲線、速率—時(shí)間曲線，通過(guò)兩種曲線可以較直觀地看出圍巖的位移變化情況。

兩邊同取自然對(duì)數(shù)：

(1)

Y=lnA+BT

(2)

對(duì)數(shù)函數(shù)可以換算為如下的一元線性方程：

(3)

雙曲函數(shù)可以換算為如下的一元線性方程：

(4)

3 回歸分析

3.1 現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)實(shí)例

表5為山西某隧道ZK14+544斷面量測(cè)數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)繪制了位移—時(shí)間曲線、速率—時(shí)間曲線(見圖1，圖2)。

3.2 拱頂沉降回歸分析

將拱頂沉降數(shù)據(jù)分別代入三種函數(shù)后，可以得到回歸曲線(見圖3)，并計(jì)算出A,B值，以及相關(guān)系數(shù)R。根據(jù)回歸分析結(jié)果，可以得出最大拱頂沉降量，判斷拱頂下沉穩(wěn)定時(shí)間。

表5 山西某隧道ZK14+544斷面現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)數(shù)據(jù)

表6 拱頂沉降回歸分析結(jié)果

3.3 周邊位移回歸分析

同理，可以得到周邊位移的回歸曲線(見圖4)，并計(jì)算出A，B值，以及相關(guān)系數(shù)R。根據(jù)回歸分析結(jié)果，可以得出周邊位移最大變形量，判斷周邊位移穩(wěn)定時(shí)間。

表7 周邊位移回歸分析結(jié)果

函數(shù)ABR指數(shù)函數(shù)13.0242.3700.968對(duì)數(shù)函數(shù)12.98319.3200.937雙曲函數(shù)0.4650.0570.997

綜上所述，通過(guò)拱頂沉降回歸分析和周邊位移回歸分析可以得出，在第31天后，此斷面圍巖變形基本穩(wěn)定，下一步可以進(jìn)行二襯的施作。

4 綜合分析

通過(guò)圖2及表5中的數(shù)據(jù)，可以看出前期拱頂沉降速率大于1mm/d，圍巖變形較大，圍巖壓力對(duì)初支結(jié)構(gòu)的影響較大。隨著開挖面的掘進(jìn)，開挖面逐漸遠(yuǎn)離監(jiān)測(cè)斷面，這種影響逐漸減弱，拱頂沉降的變化速度降低，表明監(jiān)測(cè)斷面進(jìn)入相對(duì)穩(wěn)定期，監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)直接反映了圍巖變形情況。如果采用兩臺(tái)階開挖法，當(dāng)下臺(tái)階開挖到監(jiān)測(cè)斷面時(shí)，圍巖壓力又會(huì)對(duì)初支結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定的影響，如果支護(hù)不及時(shí)，會(huì)加大這種不利影響。所以在隧道施工時(shí)，一定要及時(shí)支護(hù)，縮短圍巖的自穩(wěn)期。在監(jiān)測(cè)過(guò)程中，如果發(fā)現(xiàn)監(jiān)控量測(cè)異常數(shù)據(jù)，應(yīng)觀察監(jiān)測(cè)斷面附近的支護(hù)結(jié)構(gòu)有無(wú)裂縫以及裂縫的走向、寬度等；鋼架有無(wú)變形；噴層有無(wú)脫落、掉塊；有無(wú)滲水、滴水以及水量大?。槐匾獣r(shí)可以使用地質(zhì)雷達(dá)對(duì)支護(hù)上方及背后進(jìn)行掃描探測(cè)，找出并分析監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)異常的原因，以便對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的加固、支護(hù)參數(shù)的優(yōu)化提供參考。

由于隧道多個(gè)里程段埋深較淺，又逢雨季，并且Ⅳ級(jí)圍巖較多，圍巖風(fēng)化松軟，這些因素增加了施工難度。因此，在施工過(guò)程中，應(yīng)增加監(jiān)測(cè)頻率，對(duì)特殊段落增加監(jiān)測(cè)斷面。同時(shí)，應(yīng)縮短開挖、支護(hù)、噴漿時(shí)間，提高各個(gè)施工環(huán)節(jié)的工作銜接效率，要做到“人等工作”，而不是“工作等人”，將圍巖的暴露時(shí)間盡可能縮短[4]。從各個(gè)環(huán)節(jié)入手，提高隧道圍巖的穩(wěn)定性，降低安全風(fēng)險(xiǎn)。

5 結(jié)語(yǔ)

隧道監(jiān)控量測(cè)是隧道施工過(guò)程中非常重要的一環(huán)，正確分析監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)隧道施工有著科學(xué)的指導(dǎo)意義。在數(shù)據(jù)回歸分析采用函數(shù)選擇上，要對(duì)指數(shù)函數(shù)、對(duì)數(shù)函數(shù)、雙曲函數(shù)分別計(jì)算，采用相關(guān)系數(shù)高的回歸函數(shù)，這樣更能代表圍巖的變形情況，以便更好的指導(dǎo)施工。對(duì)異常數(shù)據(jù)要科學(xué)分析，找出異常原因，并提出合理性建議。

[1] JTG F60—2009，公路隧道施工技術(shù)規(guī)范[S].

[2] 惠明闊.隧道監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用[J].安徽建筑，2008(2):73-75.

[3] 王勝濤，梁小勇，周亦濤.隧道監(jiān)控量測(cè)的數(shù)據(jù)回歸分析探討[J].隧道建設(shè)，2009,29(6):629-663.

[4] 王成橋，韓晶晶，余金松.隧道圍巖監(jiān)控量測(cè)與穩(wěn)定性分析[J].西華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2011,30(1):107-110.Highway tunnel monitoring measurement data processing and regression analysis

Hong Junguang

(ChinaCommunicationHighway&BridgeTechnologyCo.,Ltd,Beijing100011,China)

Taking the highway tunnel in Shanxi province as the background, the paper introduces tunnel monitoring measurement contents. Through aggression analysis of arch top subsidence and surrounding displacement monitoring data, it compares regression accuracy of common regression analysis functions, and finally puts forward some suggestions of increasing tunnel surrounding rock stability.

tunnel monitoring measurement, arch top subsidence, regression analysis, stability

1009-6825(2016)20-0168-03

2016-05-08

洪俊光(1980- )，男，工程師

U456.3

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