隧道施工动态管理.ppt

1、隧道施工动态管理,谈三个问题1、动态管理的基本概念2、实现动态管理的基本条件3、量测技术的几个问题,一、动态管理的概念,“动态管理”的概念，很早就已经出现了，过去我们在隧道施工中，也提“动态管理，实际上，由于种种原因，如获取信息手段发展的迟缓、信息传输系统的不完善以及隧道施工环境和管理体制的限制等等原因，并没有实现，也不可能实现真正意义上的“动态管理”。但最近一段时期，由于数字化技术、信息技术、通信技术以及各种获取信息手段和方法的迅速发展，给真正实现隧道的“动态管理”创造了良好的条件和基础。谈到动态管理，就必须了解和认识“动态”的概念和意义。所谓“动态”是指围岩和支护结构的力学状态,在施工过程

2、中，不是静态的，而是动态的。动态管理就是要根据围岩和支护结构的动态变化过程，进行设计和施工过程的管理。因此，了解和认识隧道开挖后围岩围岩和支护结构力学状态的变化，是实施动态管理的基础，不了解这一点，就很难谈到设计和施工的动态管理。这是我要谈的第一个问题。,既然，动态管理就是要根据围岩和支护结构的动态变化过程，进行设计和施工过程的管理。那么，围岩和支护构件的动态是什么？，其动态又是如何变化的？大家知道，隧道开挖后围岩的应力状态发生了变化，其直接的表现，就是位移状态的变化。那么，应力状态是如何变化的？，这是首先要解决的问题。,隧道开挖后的应力状态的变化 从工程结构的角度看，隧道开挖后的应力状态的变

3、化与施工过程或者说是一定的力学过程，密切相关。这个过程大体上可作如下表达。与之相适应的力学过程如下,简单地说，这个过程是动态的，力学状态的变化过程。隧道施工也就是一个应力释放与应力控制的过程。应力释放到什么程度？，是可以通过一定的人为的干涉手段(支护)加以控制的。因此，施工过程就是利用和控制围岩动态变形（应力）的过程。认识这一点是非常重要的。,与应力状态相对应，隧道开挖后的位移动态可用下图表示。其中一个是二维的，一个是三维的。,开挖后位移的二维显示,开挖后位移的三维显示,由图可知，隧道开挖后隧道的变形可分为 1、掌子面前方的先行位移；2、掌子面位移；3、掌子面后方的位移三种。这三种位移是同时产

4、生的，而且也是“动态”的。所谓动态管理实质上就是对这三种位移的发生和发展进行的控制管理。在复杂地形、地质条件下，支护的主要目的就是要抑制这些位移的发展，也就是抑制由这些位移引起的围岩松弛。因此，对设计、施工来说就是要搞清楚这三种位移（变形）的产生条件和发展规律，并通过什么手段来控制其发展。,掌子面前方的先行位移,掌子面前方的位移，是随开挖与掌子面位移、掌子面后方位移，同时出现的，在实际量测中，这部分的位移过去是量测不到的，大多数是通过掌子面后方位移的反分析求出的。此部分位移的量值和范围对采用什么样的控制措施至关重要。实际上如果控制掌子面前方的先行位移，就可以大大缓解掌子面位移和掌子面后方位移的

5、发展。因此，意大利法，在确保大断面开挖的前提下，直接用长掌子面锚杆补强掌子面前方的围岩，取得了良好的控制围岩围岩的效果。,掌子面位移,掌子面位移如图所示，是指掌子面挤出位移。实际上能够控制掌子面前方的先行位移，同时也就控制了掌子面的挤出位移。掌子面前方先行位移和掌子面挤出位移，直接影响到隧道围岩的稳定性。可惜的是，我们过去一直是以掌子面后方位移，来谈围岩的稳定性，这显然是不充分的。,掌子面后方位移,这是我们目前位移量测的主要内容。在没有解决掌子面前方先行位移和掌子面挤出位移的量测技术的前提下，我们只能用量测掌子面后方位移的方法，来推测掌子面前方先行位移。或者是事先设定掌子面先行位移的量值，如设

6、定为全位移的2030，求出全位移。,上述的分析，对地表面下沉也是同样。由于地表面下沉的量测，可以从地表面进行，因此就能够获得掌子面前方先行位移和掌子面后方位移的量测结果。在浅埋隧道中以及软弱破碎的围岩中，采用台阶法施工时，日本在新的“指南”中，增加了拱脚下沉的量测。我们在类似施工条件下，也发现拱脚下沉量测的重要性。因为拱脚下沉、拱顶下沉与地表面下沉三者是直接相关的，是判定隧道是否发生整体下沉的重要数据。这也是隧道开挖后的一个重要的位移动态。由此可见，目前我们的位移量测主要针对掌子面后方的位移，从掌握隧道开挖后的位移动态来说，是不充分的，也是不完善的。这一点，必须引起我们的高度关注。,二、动态管理必须具备的条件,实现动态管理的前提条件是要有能够充分表现隧道开挖后围岩和支护构件动态的“动态数据”；其次是获得这些“数据”的可靠“方法”。这2个条件缺一不可。这里所谓的数据，主要是反映围岩和支护构件的位移和应力、应变等数据。而获得这些数据的方法，就是观察、量测、试验和前方围岩的探查方法。在具备“数据”和“方法”的前提条件下，就是如何处理数据，“整理数据”、“分析数据”、“评价数据”，进而“利用数