專利名稱：用于軟弱土質(zhì)圍巖隧道內(nèi)的原位測試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于巖土工程原位測試技術(shù)，主要提出一種用于洞內(nèi)測試軟弱土質(zhì)隧道圍巖物理力學(xué)參數(shù)的方法。
背景技術(shù)：
對隧道在規(guī)劃階段的地質(zhì)勘察，人們經(jīng)常是通過局部少數(shù)幾個鉆孔的勘探，就將其獲得的資料數(shù)據(jù)視為設(shè)計的依據(jù)。在地質(zhì)情況較復(fù)雜的地方，隧道施工就有較大的風(fēng)險。尤其是土質(zhì)圍巖隧道，開挖后易發(fā)生大變形或者塌方破壞，所以在施工過程中，有必要進行一定原位測試，以充分了解和掌握土體的物理和力學(xué)性質(zhì)，對原設(shè)計和施工的方案進行必要的調(diào)整和修正。·傳統(tǒng)針對隧道工程的都是地面的原位測試，主要采用觸探試驗和標準貫入試驗，從地表豎直貫入土層進行測試。這種測試方法存在以下不足第一，由于山嶺隧道埋深較大，貫入深度大，原位測試工程量大，周期較長，費用較高；第二，測點孔位布置間距較大，不夠精細，所獲得巖土參數(shù)時效性不夠強，不能對開挖面影響范圍內(nèi)的巖土參數(shù)進行實時測試，了解開挖面影響區(qū)域內(nèi)的巖土工程特性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種用于隧道內(nèi)的原位測試方法，使其能達到快速、簡便、準確地測試土質(zhì)圍巖掌子面前方一定范圍內(nèi)土體的物理力學(xué)參數(shù)。本發(fā)明為完成上述發(fā)明任務(wù)采用以下技術(shù)方案
一種用于軟弱土質(zhì)圍巖隧道內(nèi)的原位測試方法，本測試方法使用的儀器是扁鏟側(cè)脹儀。在隧道的上部進行開挖形成上臺階后，沿隧道開挖的方向，在上臺階的掌子面布設(shè)3個測孔，連接好試驗設(shè)備，鏟頭垂直放置，采用錘擊或靜力水平向壓入測孔內(nèi)一定深度，對掌子面前方土體進行測試，其具體步驟如下
a、先對隧道開挖面的上部進行開挖形成上臺階，然后對上臺階進行平整；
b、在所述的上臺階上進行立拱、鉆設(shè)錨桿、噴射混凝土的初期支護エ序，以確保探桿貫入時隧道的安全；
C、連接試驗儀器，對扁鏟鏟頭進行率定，保證率定值在容許范圍內(nèi)，記錄率定值；
d、沿隧道開挖的方向，根據(jù)測試需要在上臺階的掌子面選取3個測點位置，正三角形布置，測點間距為2000mm ；
d、探桿連接好鏟頭，在自然狀態(tài)下，鏟頭上的膜片是處于離基座0. 05 I. IOmm之間，此時接通電源，蜂鳴器無聲。保持鏟頭豎直放置，采用靜力，沿平行于隧道軸線的方向，將扁鏟鏟頭水平壓入掌子面前方，達到一定深度后，鏟頭上的鋼膜片因受土壓力作用而逐漸回縮，當(dāng)膜片離基座小于0. 05mm,蜂鳴器開始響起，隨即加壓進行測試，間隔500mm深度布置ー個測點，記錄試驗數(shù)據(jù)，每個孔位的測試總長度為5000_ ；
e、測試完一個孔位后，拔出探桿，再次對鏟頭進行率定，保證率定值在容許范圍內(nèi)，記錄率定值；
f、重復(fù)C、d、e的操作步驟，對下一孔位進行測試，如此反復(fù)，至三個孔位完成。g、三個孔位測試完后，拆卸試驗儀器。由于采用如上所述的技術(shù)方案，本發(fā)明 具有如下優(yōu)越性
本發(fā)明提出的是ー種用于軟弱土質(zhì)圍巖隧道內(nèi)的原位測試方法，通過在掌子面沿隧道開挖方向水平貫入扁鏟的方式，以達到快速、簡便、準確地對開挖面范圍內(nèi)的巖土參數(shù)進行實時測試，測試掌子面前方一定范圍內(nèi)土體的物理力學(xué)參數(shù)，了解開挖面區(qū)域內(nèi)的巖土工程特性。對所獲得巖土參數(shù)時效性強，測試工程周期短，費用低，為施工過程中的場地地質(zhì)情況評價和圍巖穩(wěn)定性分析提供依據(jù)。


圖I為本發(fā)明測孔布置示意圖。圖2為扁鏟貫入掌子面的示意圖。圖3為測孔內(nèi)測點布置的示意圖。圖4為扁鏟鏟頭示意圖。圖中1、上臺階，2、中臺階，3、下臺階4、仰拱，5、測孔位置，6、高壓氮氣瓶，7、扁鏟測控箱，8、氣電管路，9、上臺階掌子面，10、探桿，11、鏟頭，12、測點位置，13、高壓膜片。
具體實施例方式結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行說明
如圖1、2、3、4所示，一種用于隧道內(nèi)的原位試驗方法，在隧道施工形成上臺階I后，沿隧道開挖的方向，在上臺階的掌子面9布設(shè)測孔5，連接好扁鏟探桿10，鏟頭11垂直放置，采用錘擊或靜カ壓入測孔內(nèi)一定深度，對掌子面9前方土體進行測試，即在掌子面(9)沿隧道開挖方向水平貫入扁鏟側(cè)脹儀的方式(如圖2)，以達到快速、簡便、準確地測試掌子面
(9)前方一定范圍內(nèi)土體的物理力學(xué)參數(shù)，其具體步驟如下
a、先對隧道開挖面的上部進行開挖形成上臺階1，然后對上臺階I進行平整；
b、在所述的上臺階I上進行立拱、鉆設(shè)錨桿、噴射混凝土的初期支護エ序，以確保探桿10貫入時隧道的安全；
C、連接試驗儀器，對扁鏟鏟頭11進行率定，保證率定值在容許范圍內(nèi)，記錄率定值，按扁鏟側(cè)脹儀提供的說明書進行率定，率定值取80±2 ;
d、沿隧道開挖的方向，根據(jù)測試需要在上臺階I的掌子面9選取3個測孔位置5，正三角形布置(如圖I)，測孔間距為2000mm ；
d、探桿10連接好鏟頭11，保持鏟頭11豎直放置，采用靜力，沿平行于隧道軸線的方向，將扁鏟鏟頭11水平壓入掌子面9前方一定深度直至蜂鳴器發(fā)聲，加壓進行測試，間隔500_深度(如圖3所示)，測試一次，記錄試驗數(shù)據(jù)，每個孔位的測試總長度為5000_ ；
e、測試完一個孔位后，拔出探桿10，再次對鏟頭進行率定，保證率定值在容許范圍內(nèi)，記錄率定值；f、重復(fù)b、C、d、e的操作步驟，對下一孔位進行測試，如此反復(fù)，至三個孔位完成。g、三個孔位測試完后，拆卸試驗儀器。所述氣電管路由厚壁、小直徑、耐高壓的尼龍管，內(nèi)貫穿銅質(zhì)導(dǎo)線，兩端裝有專用連通的接頭組成。ー頭接在扁鏟測頭上，另ー頭接在測控箱上，系測試時輸送氣壓和傳電信號用。如圖4所示，蜂鳴器觸發(fā)機制在自然狀態(tài)下，鏟頭上的膜片是處于離基座0. 05 I. IOmm之間，此時接通電源，蜂鳴器無聲。貫入土層一段深度后，鏟頭上的鋼膜片因受土壓力作用而逐漸回縮，當(dāng)膜片離基座小于0. 05mm,蜂鳴器開始響起?！?br> 權(quán)利要求
1.一種用于軟弱土質(zhì)圍巖隧道內(nèi)的原位試驗方法，其特征在于在隧道的上部進行開挖形成上臺階(I)后，沿隧道開挖方向，在上臺階的掌子面(9)水平貫入扁鏟側(cè)脹儀的方式，以達到快速、簡便、準確地測試掌子面(9)前方土體的物理力學(xué)參數(shù)，其具體步驟如下 a、先對隧道開挖面的上部進行開挖形成上臺階(1)，然后對上臺階(I)進行平整； b、在所述的上臺階(I)上進行立拱、鉆設(shè)錨桿、噴射混凝土的初期支護工序，以確保探桿(10)貫入時隧道的安全； C、連接試驗儀器，對扁鏟鏟頭(11)進行率定，保證率定值在容許范圍內(nèi)，記錄率定值； d、沿隧道開挖的方向，根據(jù)測試需要在上臺階(I)的掌子面(9)選取3個測孔位置(5)，3個測孔位置為正三角形布置，測孔間距為2000mm ； d、探桿(10)連接好鏟頭(11)，保持鏟頭(11)豎直放置，采用靜力，沿平行于隧道軸線的方向，將扁鏟鏟頭(11)水平壓入掌子面(9)前方，達到一段深度后，鏟頭上的鋼膜片因受土壓力作用而逐漸回縮，當(dāng)膜片離基座小于O. 05mm,蜂鳴器開始響起，隨即加壓進行測試，間隔500mm深度布置一個測點，記錄試驗數(shù)據(jù),每個孔位的測試總長度為5000mm ； e、測試完一個孔位后，拔出探桿(10)，再次對鏟頭進行率定，保證率定值在容許范圍內(nèi)，記錄率定值； f、重復(fù)步驟b、步驟C、步驟d、步驟e的操作步驟，對下一孔位進行測試，如此反復(fù)，至正三角形布置的三個測孔孔位測試完成； g、三個孔位測試完后，拆卸試驗儀器，測試結(jié)束。
全文摘要
本發(fā)明提出的是一種用于軟弱土質(zhì)圍巖隧道內(nèi)的原位試驗方法，通過在掌子面(9)沿隧道開挖方向水平貫入扁鏟(11)的方式，以達到快速、簡便、準確地測試掌子面(9)前方一定范圍內(nèi)土體的物理力學(xué)參數(shù)，為施工過程中的場地地質(zhì)情況評價和圍巖穩(wěn)定性分析提供依據(jù)。
文檔編號G01N33/24GK102788870SQ20121027104
公開日2012年11月21日 申請日期2012年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月31日
發(fā)明者于少輝, 常翔, 朱得華, 李治國, 李輝, 楊朝帥, 楊立新, 洪開榮, 王光輝, 白中坤 申請人:中鐵隧道集團有限公司