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1、1 工程地质勘察 第五讲第五讲工程地质长期观测工程地质长期观测 第五章 工程地质长期观测第五章 工程地质长期观测 5 1概述概述 1 工程地质长期观测是在长期观测站上观测工程地质条 工程地质长期观测是在长期观测站上观测工程地质条 件的某些要素如水文地质条件 物理地质作用以及各种工程地件的某些要素如水文地质条件 物理地质作用以及各种工程地 质作用等随时间变化的规律 了解其变化的过程和发展趋势 质作用等随时间变化的规律 了解其变化的过程和发展趋势 以预测和评价它们对工程建筑和地质环境的影响 以预测和评价它们对工程建筑和地质环境的影响 长期观测必须在查得工程地质条件基础上进行 长期观测必须在查得工程
2、地质条件基础上进行 岩土体是一个开放 动态变化的复杂巨系统 对地质工程岩土体是一个开放 动态变化的复杂巨系统 对地质工程 采用理论分析 采用理论分析 专家群专家群体体经验经验和和监监测测信息反馈相结合信息反馈相结合的的方法方法进进 行行可可变变更设计更设计和和信息信息化化施施工 在工 在该该过程过程中中 监监测是测是不可缺少不可缺少 的 的 为保证为保证工程的长期工程的长期安全安全 也离不也离不开长期开长期监监测 测 监监测测应达到应达到 修改设计修改设计 指导施指导施工 工 验证设计验证设计和和计算方法计算方法 做专题性研究做专题性研究以以 及及运运行行监督监督的的目目的 的 重重要的是要的
3、是把把测测试数据试数据在在现场现场作作为信息来处为信息来处 理 理 监监测是测是指指在在现场现场对对原型原型的以的以获获得得可可以以反映反映岩土在岩土在 不同不同条件条件下所处下所处的的状状态和发展趋势的态和发展趋势的有关信息有关信息的的量量测 测 岩土体岩土体为人为为人为的的或自然所加或自然所加的影响 的影响 加固加固 开 开挖挖 等 等 所表现出所表现出的各种的各种反应反应 是 是可可以以量量测的测的信息信息 通通过过 对对这这些些信息信息的分析的分析处处理 预测岩土体的理 预测岩土体的状状态及态及可能可能的的 变化趋势 采变化趋势 采取取的工程的工程措施措施 通通过测过测到到的的信息信息
4、 反估反估 岩土体岩土体力学特征力学特征的的参数参数和地和地应力参数应力参数 反反分析分析法法 位移反位移反分析分析法实际法实际上是对上是对传传统的岩统的岩 石力学试验方法石力学试验方法的的突破突破 互互相关相关联联的的监监测 测 反反分析 分析 预测对岩土体预测对岩土体设计施设计施工工具具有重有重要要意义意义 2 工程地质观测 工程地质观测根根据据观测时期分观测时期分为为定期观测定期观测和和不不 定期观测定期观测 定定期观测是期观测是按按固固定定的时间间的时间间隔隔 不不定定期观期观 测是测是为为某一某一专专门门目目的的而而进行的进行的短短期观测 期观测 3 工程地质观测 工程地质观测根根据
5、性据性质质划划分分为为与与建筑物建筑物有关有关 的地的地下下水动态观测 物理地质水动态观测 物理地质现现象象观测 建筑物变观测 建筑物变形形 和和沉降沉降观测 观测 4 现场监现场监测测指指的是在工程的是在工程勘察勘察 施施工以工以至至运运营营 期间 对工程期间 对工程有有影响的影响的不不良良地质地质现现象象 岩土体 岩土体性状性状和和 地地下下水等进行水等进行监监测 其测 其目目的是的是为为了工程的了工程的正常正常施施工和工和 运运营营 确确保安全保安全 监监测工作测工作主主要要包含三包含三方方面内容 面内容 PDF created with pdfFactory Pro trial ver
6、sion 2 第一 第一 施施工和各工和各类荷载类荷载作用作用下下岩土岩土反应性状反应性状的的监监 测 测 例例如 土如 土压压力力观测 岩土体观测 岩土体中中的的应力量应力量测 岩测 岩 土体变土体变形形和和位移监位移监测 测 孔隙孔隙水水压压力力观测等 观测等 第第二二 对 对施施工工或运或运营营中结中结构构物的物的监监测 对测 对于像核于像核 电电站等站等特特别别重重大大的的结结构构物 物 则则在在整整个个运运营营期间期间都都要要 进行进行监监测 测 第第三三 对环境条件的 对环境条件的监监测 测 包括包括对工程地质和水对工程地质和水 文地质条件文地质条件中中某些要素的某些要素的监监测
7、测 尤尤其是对工程其是对工程构成构成 威胁威胁的的不不良良地质地质现现象象 在 在勘察勘察期间期间就就应应布置布置监监测测 如如 滑坡滑坡 崩塌崩塌 泥泥石石流流 土 土洞洞等等 除此之外 除此之外 还还有有对对 相相邻邻结结构构物及工程物及工程设施设施在在施施工过程工过程中可能中可能发发生生的变的变 化 化 施施工工振振动 动 噪声噪声和和污染污染等的等的监监测 测 振动位移 从位移过程看 爆破作用是瞬间完成的 爆破振动位移 从位移过程看 爆破作用是瞬间完成的 爆破 振动引起的变形呈台阶状增加 每一个台阶对应一次大的爆振动引起的变形呈台阶状增加 每一个台阶对应一次大的爆 破 一般情况下爆破活
8、动停止期间没有位移增加 大的爆破可破 一般情况下爆破活动停止期间没有位移增加 大的爆破可 直接导致坡体失稳 爆破振动的影响与爆破强度和距离有关 直接导致坡体失稳 爆破振动的影响与爆破强度和距离有关 距离越远爆破的影响越小 一次开挖爆破后若观测位移较大 距离越远爆破的影响越小 一次开挖爆破后若观测位移较大 则可能包含较多的振动位移 实测最大位移速率往往包含有振则可能包含较多的振动位移 实测最大位移速率往往包含有振 动位移 将引起坡体有害松动 动位移 将引起坡体有害松动 位移与时间关系位移与时间关系 0 5 10 15 20 25 020406080 时 间 天 时 间 天 位位 移移 爆破 爆破
9、 爆破 开挖卸荷位移 从位移过程看 开挖卸荷引起的变形开挖卸荷位移 从位移过程看 开挖卸荷引起的变形也也呈台阶状呈台阶状 增加 每一个台阶对应一次开挖和应增加 每一个台阶对应一次开挖和应力调整力调整过程 过程 但但应应力调整不力调整不是是 瞬间完成的 瞬间完成的 故在故在开挖活动停止期间开挖活动停止期间仍仍有有少量少量的位移增加 的位移增加 但但变形变形 在在开挖开挖结束结束一一段段时间 与时间 与岩性及出渣岩性及出渣过程有关 后停止 过程有关 后停止 开挖卸荷的影响与开挖强度开挖卸荷的影响与开挖强度及及测测点到点到开挖开挖面面的距离有关 距离越的距离有关 距离越 远卸荷的影响越小 远卸荷的影
10、响越小 故故卸荷引起的变形一般卸荷引起的变形一般在相同在相同时时段上部段上部测测点点的的 位移小位移小于于下下部部测测点点 水平水平位移与位移与孔深孔深的关系的关系为为 随孔深随孔深增加测增加测点点位位 移移逐步递减逐步递减 卸荷与爆破引起的变形往往卸荷与爆破引起的变形往往密不密不可可分分 但但若测若测点已点已远离开挖远离开挖面面 下下部部开挖开挖仍仍引起引起上部产生上部产生较大的台阶状位移 则可能包含较多的振较大的台阶状位移 则可能包含较多的振 动位移 动位移 也表明也表明坡体可能坡体可能存在存在位移位移异常异常 M 01测测点点位移与位移与孔深孔深的关系的关系 0 0 1 0 2 0 3
11、0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 0 005 0010 0015 0020 0025 0030 00 孔深孔深 m 位位 移移 m m 12月31日 10月30日 位移与时间关系位移与时间关系 0 5 10 15 20 25 01020304050607080 时间 天 时间 天 位位 移移 位移与时间关系位移与时间关系 0 5 10 15 20 25 01020304050607080 时间 天 时间 天 位位 移移 蠕蠕变变形 从位移过程看 坡体变形变变形 从位移过程看 坡体变形在在没有没有其它因素其它因素 如如 开挖爆破开挖爆破等等 影响的情况下 影响的情况下仍表现出随仍表现出
12、随时间增加的时间增加的趋势趋势时 可时 可 判断判断坡体坡体存在蠕存在蠕变变形 变变形 蠕蠕变变形与变变形与岩性岩性关系关系密切密切 一般 一般发生发生 在软岩在软岩坡体 坡体 但如果但如果坡体坡体存在沿软弱结构面存在沿软弱结构面的的滑滑动 坡体的变动 坡体的变 形形也表现出蠕也表现出蠕变变特征特征 蠕蠕变的变的发展发展与与地地下下水水有关 有关 地地下下水会软水会软 化岩化岩体体或地质弱面或地质弱面 水水的影响大多的影响大多以蠕以蠕变变方式方式体体现现 蠕蠕变变也也是坡体是坡体调整调整应应力力的的方式方式 若变形 若变形总量在总量在可可控范围内控范围内 只要不产生只要不产生加速过程 坡体加速
13、过程 坡体仍会随仍会随时间时间延伸而延伸而最最终趋于终趋于稳稳定定 PDF created with pdfFactory Pro trial version 3 根据根据位移位移孔深曲线判断孔深曲线判断坡体变形是坡体变形是否受结构面控否受结构面控制制 岩岩体是体是 非均非均质质的的 应应力调整力调整往往往往集中集中在软弱部在软弱部位位产生产生应变应变集中集中 M 01位移位移 计计 测测点点 位 移与位 移与 孔 深孔 深 的关 系的关 系 0 5 10 15 20 25 30 35 0510152025303540455055 孔 深孔 深 m 位位移移 mm 4月12日 9月30日 M
14、14位移位移 计计测测点点位移与位移与孔深孔深的关系的关系 0 10 20 30 40 50 60 05101520253035404550556065707580859095 孔 深孔 深 m 位位移移 mm 6月1日 9月30日 不受结构面控不受结构面控制制的坡的坡 体变形体变形表现出表现出位移位移随深随深度度 递减递减的的规律规律 开挖卸荷引起的位移开挖卸荷引起的位移及及 坡体坡体蠕蠕变变符合这符合这一一特征特征 受结构面控受结构面控制制的坡体变形的坡体变形表表 现出部分现出部分测测点同步整点同步整体移动的体移动的 特点特点 坡体 坡体存在存在应变应变集中带集中带 在在变形变形达达到到一
15、一定定程度后程度后 如如 20mm 将将产生产生裂缝裂缝 有有裂缝裂缝时应时应结结合合坡体坡体结构结构和和 位移位移孔深孔深关系关系分分析析 5 2监监测的测的原原则则 1 可可靠靠性原性原则则 仪器仪器的的可可靠靠性性 监监测测网网 设计设计 施施工的统工的统筹筹安安排排 2 多层次多层次监监测测 监监测对测对象象以以位移为位移为主主 辅辅以其它以其它项项目目 仪器 仪器上以上以多多种种仪器仪器 配配合合 补充补充 测 测点布置点布置上上 a 充充分分利利用用有有利利的工程条件的工程条件 b 地地表表 地 地下下测测点点或或三三维 维监监测用测用 c 监监测测点点覆盖覆盖面面 3 优先优先监
16、监测测关关键部键部位原位原则则 4 分期 分期监监测测原原则则 前前期 期 施施工工后后期期监监测测 5 方方便便实实用用原原则则 6 高效高效原原则则 测测清清及其和及其和信息反馈信息反馈及时及时 7 无干扰无干扰和和少少干扰干扰的的原原则则 8 地质 地质信息重信息重要要 9 经经济济合合理理原原则则 5 3 监监测测技术技术与仪器与仪器 1 收敛收敛计计 是用是用来来测测量量地地下下厂房厂房 坑道坑道 隧道隧道或或坑口坑口对对 应应的的墙墙体间体间或或顶顶面面到到地地面面间间距距的的微小微小变化 变化 也可也可以用以用于于 监监测测结结构与构与支承支承物的变物的变形形 以及测 以及测量不量不稳稳定定边边坡坡的的移移动动 性性 钢尺收敛钢尺收敛计计数数显收敛显收敛计计 2 钻钻孔孔伸伸长长量量测测 钻钻孔孔位移计位移计 测 测定定深部深部岩体岩体沿钻沿钻孔孔 轴向轴向位移位移的的装装置置 它 它由连接由连接件 件 锚锚固固器器 量量测测头头和测和测 量计量计等等部部分分组组成成 测 测量量时 用时 用锚锚固固器器将连接将连接件件固固定定在在 钻钻孔孔的一的一定定深度深度上 在上 在
