公路隧道监控量测数据处理与回归分析

洪 俊 光

(中交路桥技术有限公司，北京 100011)



公路隧道监控量测数据处理与回归分析

洪 俊 光

(中交路桥技术有限公司，北京 100011)

以山西某高速公路隧道为背景，介绍了隧道监控量测的工作内容，通过对拱顶沉降和周边位移监控数据的回归分析，比较了几种常用回归分析函数的回归精度，提出了增加隧道围岩稳定性的一些建议。

隧道监控量测，拱顶沉降，回归分析，稳定性

0 引言

监控量测是隧道新奥法施工的重要组成部分。监控量测是在隧道施工过程中对隧道围岩的动态变化，支护结构的受力情况进行监测。通过对监测数据的处理与分析，调整支护设计参数，对优化设计提供数据依据。通过异常数据的分析，对事故和险情进行预警。

1 测线布置与监测频率

1.1 监控量测的内容

监控量测必测项目主要有：地质和支护观察、周边位移、拱顶下沉等。

在开挖面每次进尺后，在锚喷覆盖之前，及时对开挖面、拱顶、两帮围岩产状、地下水发育、构造、破碎情况进行描述，填写开挖面地质记录表。同时对开挖面附近的初期支护尤其是喷层是否开裂、钢架是否变形过大等异常现象给予重点观察并描述，填入记录表中。

周边位移用收敛计量测。拱顶下沉用精密水准仪、倒挂铟钢尺量测。在量测断面测点埋设时，测点距开挖面应小于2 m，第一次量测应在上次爆破后24 h内进行。

1.2 测线布置与监测频率

周边位移和拱顶下沉测点应布设在同一断面上。测线布置与监测频率见表1～表4[1]。

表1 周边位移测线数量

表2 拱顶下沉测点数量

表3 监测断面间距

表4 监测频率

2 数据处理

根据监控量测数据可以绘制位移—时间曲线、速率—时间曲线，通过两种曲线可以较直观地看出围岩的位移变化情况。

两边同取自然对数：

(1)

Y=lnA+BT

(2)

对数函数可以换算为如下的一元线性方程：

(3)

双曲函数可以换算为如下的一元线性方程：

(4)

3 回归分析

3.1 现场量测实例

表5为山西某隧道ZK14+544断面量测数据，根据数据绘制了位移—时间曲线、速率—时间曲线(见图1，图2)。

3.2 拱顶沉降回归分析

将拱顶沉降数据分别代入三种函数后，可以得到回归曲线(见图3)，并计算出A,B值，以及相关系数R。根据回归分析结果，可以得出最大拱顶沉降量，判断拱顶下沉稳定时间。

表5 山西某隧道ZK14+544断面现场量测数据

表6 拱顶沉降回归分析结果

3.3 周边位移回归分析

同理，可以得到周边位移的回归曲线(见图4)，并计算出A，B值，以及相关系数R。根据回归分析结果，可以得出周边位移最大变形量，判断周边位移稳定时间。

表7 周边位移回归分析结果

函数ABR指数函数13.0242.3700.968对数函数12.98319.3200.937双曲函数0.4650.0570.997

综上所述，通过拱顶沉降回归分析和周边位移回归分析可以得出，在第31天后，此断面围岩变形基本稳定，下一步可以进行二衬的施作。

4 综合分析

通过图2及表5中的数据，可以看出前期拱顶沉降速率大于1mm/d，围岩变形较大，围岩压力对初支结构的影响较大。随着开挖面的掘进，开挖面逐渐远离监测断面，这种影响逐渐减弱，拱顶沉降的变化速度降低，表明监测断面进入相对稳定期，监控量测数据直接反映了围岩变形情况。如果采用两台阶开挖法，当下台阶开挖到监测断面时，围岩压力又会对初支结构产生一定的影响，如果支护不及时，会加大这种不利影响。所以在隧道施工时，一定要及时支护，缩短围岩的自稳期。在监测过程中，如果发现监控量测异常数据，应观察监测断面附近的支护结构有无裂缝以及裂缝的走向、宽度等；钢架有无变形；喷层有无脱落、掉块；有无渗水、滴水以及水量大小；必要时可以使用地质雷达对支护上方及背后进行扫描探测，找出并分析监控量测数据异常的原因，以便对支护结构的加固、支护参数的优化提供参考。

由于隧道多个里程段埋深较浅，又逢雨季，并且Ⅳ级围岩较多，围岩风化松软，这些因素增加了施工难度。因此，在施工过程中，应增加监测频率，对特殊段落增加监测断面。同时，应缩短开挖、支护、喷浆时间，提高各个施工环节的工作衔接效率，要做到“人等工作”，而不是“工作等人”，将围岩的暴露时间尽可能缩短[4]。从各个环节入手，提高隧道围岩的稳定性，降低安全风险。

5 结语

隧道监控量测是隧道施工过程中非常重要的一环，正确分析监控量测数据，对隧道施工有着科学的指导意义。在数据回归分析采用函数选择上，要对指数函数、对数函数、双曲函数分别计算，采用相关系数高的回归函数，这样更能代表围岩的变形情况，以便更好的指导施工。对异常数据要科学分析，找出异常原因，并提出合理性建议。

[1] JTG F60—2009，公路隧道施工技术规范[S].

[2] 惠明阔.隧道监控量测数据分析与应用[J].安徽建筑，2008(2):73-75.

[3] 王胜涛，梁小勇，周亦涛.隧道监控量测的数据回归分析探讨[J].隧道建设，2009,29(6):629-663.

[4] 王成桥，韩晶晶，余金松.隧道围岩监控量测与稳定性分析[J].西华大学学报(自然科学版)，2011,30(1):107-110.Highway tunnel monitoring measurement data processing and regression analysis

Hong Junguang

(ChinaCommunicationHighway&BridgeTechnologyCo.,Ltd,Beijing100011,China)

Taking the highway tunnel in Shanxi province as the background, the paper introduces tunnel monitoring measurement contents. Through aggression analysis of arch top subsidence and surrounding displacement monitoring data, it compares regression accuracy of common regression analysis functions, and finally puts forward some suggestions of increasing tunnel surrounding rock stability.

tunnel monitoring measurement, arch top subsidence, regression analysis, stability

1009-6825(2016)20-0168-03

2016-05-08

洪俊光(1980- )，男，工程师

U456.3

A