一種深埋柱狀節(jié)理巖體隧洞松弛圈深度測量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種深埋柱狀節(jié)理巖體隧洞松弛圈深度測量方法，主要適用于深埋交通隧洞和水工隧洞的柱狀玄武巖圍巖洞段。
【背景技術(shù)】
[0002]柱狀節(jié)理巖體是一類比較特殊的巖體，玄武巖在火山噴發(fā)或地表溢出后，在冷凝收縮的過程中形成均勻分布的不規(guī)則六面體柱，由于大量柱面的存在，使得柱狀節(jié)理巖體洞段的圍巖松弛深度測量會受到不規(guī)則柱面的影響，因此常規(guī)的波速測量結(jié)構(gòu)面臨適用性不足的問題，而松弛深度對錨桿長度的設(shè)計顯得尤為重要，需要通過合適的測量結(jié)構(gòu)測量松弛深度，設(shè)計合理長度的錨桿。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種聯(lián)合測試的方法準(zhǔn)確測量埋柱狀節(jié)理巖體隧洞松弛圈深度測量方法，為此，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
所述方法包括以下步驟:
(1)隧洞開挖過程中，在隧洞掌子面后方分別在隧洞頂拱、隧洞兩側(cè)的拱肩和隧洞兩側(cè)的邊墻位置開設(shè)安裝孔，并采用高精度的數(shù)字鉆孔攝像技術(shù)識別和定位安裝孔內(nèi)柱面節(jié)理的位置；
(2)在所述安裝孔內(nèi)每條柱面節(jié)理都安裝一支布拉格光纖光柵傳感器；
(3)記錄并分析隧洞掌子面向前掘進(jìn)過程中，各布拉格光纖光柵傳感器的讀數(shù)的變化，持續(xù)監(jiān)測直到讀數(shù)趨于穩(wěn)定，即掌子面效應(yīng)消失；根據(jù)讀數(shù)發(fā)生不連續(xù)變化(即度數(shù)與先前度數(shù)不成連續(xù)規(guī)律的變化，出現(xiàn)跳躍性變化時)的布拉格光纖光柵傳感器距離洞壁的深度，初步確定單個安裝孔內(nèi)發(fā)生剪切滑移或張開的柱面松弛深度的位置，連接五個安裝孔內(nèi)發(fā)生剪切滑移或張開的最大柱面深度的位置，位置即為點，連接五個點成一個面，該面即為初步確定出的柱狀節(jié)理巖體隧洞松弛圈界面，該松弛圈界面的距離洞壁的深度即為松弛圈深度；
(4)在所述布拉格光纖光柵傳感器監(jiān)測斷面兩側(cè)的邊墻開設(shè)壓水試驗孔，采用壓水試驗的方法，對布拉格光纖光柵傳感器初步測定的松弛圈界面兩側(cè)的各條柱面進(jìn)行循環(huán)的壓水試驗，測得松弛圈界面兩側(cè)的各條柱面的破裂壓力和重張壓力；
(5)通過分析測得的破裂壓力和重張壓力差值，確定柱面節(jié)理所在部位即為所述壓水試驗孔內(nèi)柱狀節(jié)理巖體松弛的深度，根據(jù)各壓水試驗孔內(nèi)柱面節(jié)理的松弛測試結(jié)果，可以進(jìn)一步精確確定柱狀節(jié)理巖體隧洞的松弛圈深度。
[0004]在采用上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可采用以下進(jìn)一步的技術(shù)方案:
所述步驟(2)中，考慮到深埋柱狀節(jié)理玄武巖具有明顯的滯后破裂特征，布拉格光纖光柵傳感器的監(jiān)測持續(xù)6個月，從第2個月開始，監(jiān)測數(shù)據(jù)采集的頻次為兩周一次。
[0005]所述步驟(4)中，所述壓水試驗孔開設(shè)在所述布拉格光纖光柵傳感器監(jiān)測斷面2m位置的兩側(cè)邊墻，每側(cè)邊墻各有兩個下傾5°的壓水試驗孔。
[0006]其特征在于，所述(4)中壓水試驗包括第一個壓水循環(huán)試驗和第二個壓水循環(huán)試驗，所述第一個壓水循環(huán)試驗，加壓過程緩慢分級加載，即在30分鐘左右的時間分5-8級加載到破裂壓力，所述第二個壓水循環(huán)試驗在20分鐘內(nèi)分5-6級加載。
[0007]所述步驟(4)中，破裂壓力和重張壓力相差小于10%，可判斷柱面節(jié)理發(fā)生剪切滑移或張開，就判定柱面節(jié)理所在部位即為所述壓水試驗孔內(nèi)柱狀節(jié)理巖體松弛深度。
[0008]所述步驟(4)中，所述壓水試驗孔開設(shè)在距離所述布拉格光纖光柵傳感器監(jiān)測的斷面2m位置，所述壓水試驗孔開設(shè)在所述斷面兩側(cè)的邊墻處。
[0009]步驟(I)中在所述隧洞掌子面后方l_2m鉆設(shè)孔深12m的安裝孔。
[0010]本發(fā)明所要解決的另一個技術(shù)問題是提供一種深埋柱狀節(jié)理巖體隧洞松弛度測量結(jié)構(gòu)，能夠測量柱狀節(jié)理巖體隧洞松弛度。
[0011]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:緊靠隧洞掌子面后方l-2m鉆有安裝孔，一種深埋柱狀節(jié)理巖體隧洞松弛度測量結(jié)構(gòu)，緊靠隧洞掌子面后方l-2m鉆有安裝孔，所述安裝孔孔深12m，所述安裝孔設(shè)置在隧洞頂拱、隧洞兩側(cè)的拱肩和隧洞兩側(cè)的邊墻，所述布拉格光纖光柵傳感器距離隧洞壁I米后的安裝孔內(nèi)，所述安裝孔內(nèi)每條柱面節(jié)理都安裝一支布拉格光纖光柵傳感器，所述布拉格光纖光柵傳感器的兩個端點位于柱面節(jié)理兩側(cè)；所述布拉格光纖光柵傳感器監(jiān)測斷面兩側(cè)的邊墻開設(shè)有壓水試驗孔，所述壓水試驗孔開設(shè)在距離所述布拉格光纖光柵傳感器監(jiān)測的斷面2m位置，所述壓水試驗孔開設(shè)在所述斷面8兩側(cè)的邊墻處。
[0012]由于采用本發(fā)明的技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明基于聯(lián)合測試手段相互矯正的方法，測量柱狀節(jié)理巖體松弛深度和界面范圍，本發(fā)明深入的考慮了柱狀節(jié)理巖體的特性，通過光柵傳感器合理排布，測量不規(guī)則深埋柱狀節(jié)理巖體隧洞松弛深度，大大提高了測量的精準(zhǔn)性；同時利用光學(xué)的原理，對光柵傳感器測得數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測和分析，測量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，直觀性強(qiáng)，易分辨；再通過壓水試驗對光柵傳感器測量得出的柱狀節(jié)理巖體隧洞松弛界面和深度的數(shù)據(jù)，進(jìn)一步得到精準(zhǔn)確定松弛界面和深度；本發(fā)明壓水試驗的過程適用于柱狀節(jié)理巖體，為了避免除柱面節(jié)理之外的部位的圍巖在壓水試驗中發(fā)生破裂，采用緩慢、分級加壓的方法對封隔段進(jìn)行加壓。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明提供的布拉格光纖光柵傳感器在隧洞中的安裝結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖2為本發(fā)明提供的一種深埋柱狀節(jié)理巖體隧洞松弛度測量方法的布拉格光柵安裝豎剖圖。
[0015]圖3為本發(fā)明提供的壓水試驗孔示意圖。
[0016]圖4為本發(fā)明提供的一種深埋柱狀節(jié)理巖體隧洞松弛圈深度測量方法的布拉格光纖光柵傳感器在安裝孔內(nèi)的示意圖。
[0017]圖5為本發(fā)明提供的一種深埋柱狀節(jié)理巖體隧洞松弛圈深度測量方法的壓水試驗的壓力-時間曲線示意圖1。
[0018]圖6為本發(fā)明提供的一種深埋柱狀節(jié)理巖體隧洞松弛圈深度測量方法的壓水試驗的壓力-時間曲線示意圖2。
【具體實施方式】