一种TBM掘进时围岩应力变化测量方法

摘要

本发明涉及TBM掘进时围岩应力变化测量方法。本发明所要解决的技术问题是提供一种TBM掘进时围岩应力变化测量方法，测量TBM开挖洞段围岩中某点的三维应力变化，判断围岩损伤范围，优化支护设计，保证洞室整体稳定和工作人员安全。解决该问题的技术方案是：TBM掘进时围岩应力变化测量方法，步骤如下，a、确定空心包体应力计的埋设位置和测点数量；b、挖辅助洞或利用已有洞室向TBM待开挖洞段钻孔并埋设空心包体应力计；c、TBM掘进，监测并记录空心包体应力计的应变变化；d、确定测量段岩石的弹性模量、泊松比；e、列方程，Eεk＝Ak1σx+Ak2σy+Ak3σz+Ak4τxy+Ak5τyz+Ak6τzx，求解地应力的六个分量σx、σy、σz、τxy、τyz、τxz，本发明主要用于隧洞等施工期的支护优化设计和洞室整体稳定性评价。

主权项

1.一种TBM掘进时围岩应力变化测量方法，其特征在于：通过预先埋设空心包体应力计(1)来监测掘进过程中围岩的应力变化，其步骤如下，a、综合考虑数值计算的应力结果、地形地貌、岩体强度、断层的影响，确定空心包体应力计(1)的埋设位置和测点数量，保证扰动区内外至少各安装一个；b、开挖辅助洞(2)或利用已有洞室向TBM待开挖洞段(3)钻安装孔(5)并埋设空心包体应力计(1)，辅助洞(2)或已有洞室到TBM待开挖洞段(3)的垂直距离为2-3倍的TBM洞段洞径；c、对TBM待开挖洞段(3)进行开挖掘进，同时监测并记录空心包体应力计(1)在TBM通过监测断面的全程应变变化；d、通过试验确定测量段岩石的弹性模量、泊松比；e、空心包体应力计(1)三组应变花可得12个不同位置和方向的应变值，列12个方程，其通式如下，Eε_k＝A_k1σ_x+A_k2σ_y+A_k3σ_z+A_k4τ_xy+A_k5τ_yz+A_k6τ_zx利用数理统计的最小二乘法原理，采用Matlab求解方程，利用测得的岩体参数求解出地应力的六个分量σ_x、σ_y、σ_z、τ_xy、τ_yz、τ_xz，式中E为弹性模量，ε_k为每个应变片所测得的应变值，k＝4(i-1)+j，i＝1～3，j＝1～4，3个应变花序号用i表示，对应的极角为θ_i，每个应变花由4个应变片组成，序号用j表示，对应的角度为A_k1～A_k6包含了应变片并非直接粘贴在安装孔(5)岩壁上的修正系数。