隧道监测资处系统之研发与应用

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隧道监测智能分析可视化系统研究与应用的开题报告

隧道监测智能分析可视化系统研究与应用的开题报告

隧道监测智能分析可视化系统研究与应用的开题报告1. 研究背景隧道是现代城市中重要的交通设施,隧道的安全与畅通对城市的经济发展至关重要。

然而隧道存在着大量的安全隐患,如交通事故、火灾、塌方等,同时隧道也面临着复杂的道路环境、车辆状况和天气条件等因素的影响,这些都可能对隧道安全和交通流畅性造成影响。

传统的隧道监测方法主要采用人工巡视和手动记录数据的方式,这种方式效率低下且存在漏测和误判的情况,不能满足隧道安全监测的实时性和精度要求。

而随着计算机技术和信息处理技术的不断发展,隧道监测智能分析可视化系统逐渐成为了隧道安全监测的重要手段。

2. 研究目的本课题旨在研究隧道监测智能分析可视化系统的技术原理、应用场景和实现方法,实现对隧道内交通状况的实时监控、数据分析和辅助决策,提高隧道的安全性和交通流畅性。

3. 研究内容和方法(1)系统需求分析:针对现有隧道监测问题和需求,分析隧道监测智能分析可视化系统的技术需求和功能特点,确定系统建设目标和指标。

(2)系统设计与实现:应用计算机技术、图像处理技术和大数据分析技术,设计系统的软硬件架构,实现对隧道内交通状况的实时捕捉、数据采集和分析处理,并对监测数据进行可视化展示和报警提示。

(3)系统测试和评估:运用测试方法进行系统的功能完整性、性能稳定性、易用性和有效性等方面的测试和评估,验证系统的可行性和可靠性。

4. 预期成果本研究的预期成果为:(1)隧道监测智能分析可视化系统的设计和实现,包括软硬件架构、数据采集和分析处理算法、可视化展示和报警提示等功能。

(2)对隧道监测智能分析可视化系统的功能完整性、性能稳定性、易用性和有效性等方面进行测试和评估,证实系统的可行性和可靠性。

(3)发表相关学术论文和专利,推动隧道监测智能分析可视化系统的应用和推广。

隧道内水质监测系统的研究与应用

隧道内水质监测系统的研究与应用

隧道内水质监测系统的研究与应用一、引言隧道是交通建设中常用的地下通道,随着隧道的建设和使用,隧道内水质问题也逐渐引起人们的关注。

隧道内水质问题的产生与隧道建设过程中的地质条件、工程施工方式、隧道周边环境等因素密切相关。

在隧道内部,由于通风不畅、排水困难等原因,水质容易受到污染,严重影响隧道的使用安全以及沿线环境的健康。

二、隧道内水质监测系统的构成1.监测设备隧道内水质监测设备主要包括水质传感器、水质监测仪、数据采集器等。

水质传感器是监测水质参数的核心部件,主要用于监测水温、PH 值、溶解氧、浊度、电导率等参数。

水质监测仪是将监测数据进行处理、分析和存储的设备,通常具有实时监测、数据存储、报警等功能。

数据采集器是将水质监测仪采集到的数据传输至控制中心的设备。

2.通信系统隧道内水质监测系统通常采用无线通信方式,包括GPRS、3G、4G等通信方式,保证数据的及时传输和实时监测。

3.中心控制系统中心控制系统主要由数据处理系统和报警系统组成。

数据处理系统负责监测数据的处理和存储,并能够对监测数据进行分析和预警。

报警系统主要用于对水质异常情况进行及时报警,以便及时采取措施保证隧道使用安全。

三、隧道内水质监测系统的应用1.对隧道进行安全评估通过隧道内水质监测系统对隧道内水质参数进行监测,可以对隧道进行安全评估,及时发现水质异常情况,以便采取及时有效的措施,保证隧道的使用安全。

2.对隧道内水质进行排查通过隧道内水质监测系统对隧道内水质的监测和分析,可以对隧道内水质进行排查,及时发现水质污染源,采取有效的措施进行处理,以保证水质达到国家规定的标准。

3.对隧道周边环境进行监测隧道内水质监测系统不仅可以对隧道内水质进行监测,还可以对隧道周边环境进行监测,及时发现污染源,保护周边环境的健康和安全。

四、隧道内水质监测系统的研究进展1.传感器技术的发展传感器技术是水质监测的核心技术,随着传感器技术的不断发展,传感器的精度和敏感度不断提高,监测数据的准确性和可靠性也得到了大幅提升。

地铁隧道监控量测信息系统的应用研究

地铁隧道监控量测信息系统的应用研究

地铁隧道监控量测信息系统的应用研究随着城市化进程不断加速,地铁交通已成为大城市公共交通建设的重要组成部分,而地铁隧道作为地铁交通的必要部分,其稳定性和安全性一直是人们极为关注的问题。

为保障地铁隧道的稳定性和安全性,监测地铁隧道的运行状态和结构变化就显得尤为重要。

本文主要研究应用地铁隧道监控量测信息系统进行地铁隧道结构运行状态和性能监测。

地铁隧道监控量测信息系统是指通过安装监控设备,实时监测地铁隧道的运行状态,捕捉隧道内的变形、振动等信息,并通过数据采集,实时分析、处理相关数据,可以及时发现隧道内的异常变化,以保障隧道的安全、稳定运行。

地铁隧道监控量测信息系统主要由数据采集、分析处理、数据存储以及监控控制等多个部分组成。

1.数据采集:通过安装各种传感器,采集地铁隧道内的变形、位移、振动、温度、湿度等信息,确保数据的准确、实时和可靠性,以后续的数据分析提供基础。

2.分析处理:对采集到的数据进行分析和处理,利用图表、曲线等形式展示数据变化规律,帮助监测人员发现异常变化。

3.数据存储:将采集的数据存储到云端、数据库或专门的服务器中,以便后续分析和查询。

4.监控控制:通过数据采集和分析,对隧道内的变化进行实时监控,及时预警异常情况,并通过灯光、声音等方式进行控制指示。

1.实时监控隧道内部变化,及时预警隧道变形、振动、位移等异常情况,保障隧道的安全、稳定运行。

2.优化隧道结构设计和施工过程,通过数据的采集和分析,确定隧道的设计参数,并对施工过程进行实时监控,提高施工质量。

3.提高地铁运营效率,通过对地铁隧道的监控量测信息进行分析和处理,优化地铁运营策略,提高地铁的运营效率和客行舒适度。

1.智能化:地铁隧道监控量测信息系统将向智能化方向发展,通过人工智能、云计算等技术,实现自动化、智能化监控。

2.多元化:地铁隧道监控量测信息系统将面向更多的应用场景,不仅仅局限于地铁隧道,还可以应用到其他场所,如大桥、隧道、高楼等。

隧道在线监测系统解决方案

隧道在线监测系统解决方案

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必要的维修和更换成本。
提高运营效率
通过在线监测系统,可以实时掌握隧 道内的交通状况,优化交通调度,提 高运营效率。
提升管理决策水平
提供全面的隧道健康监测数据,为管 理决策提供科学依据,提高管理效率 和决策水平。
未来研究方向与发展趋势
多源数据融合
将不同来源的数据进行融合处理,综合分 析隧道结构的多种特征和性能指标,提高
人工智能与机器学习
人工智能和机器学习技术在隧道在线监测系统中的应用将更加 广泛,能够实现自动化预警和预测性维护,提高系统的智能化
水平。
传感器技术
新型传感器技术的研发和应用,如光纤传感器、MEMS传感器 等,将进一步提高隧道在线监测系统的精度和可靠性。
系统成本与经济效益
成本控制
随着技术的进步和规模化生产,隧道在线监测系统的成本将逐渐降低,使得更多的项目 能够享受到在线监测带来的经济效益。
标准制定
制定统一的隧道在线监测系统技术标准和规范,促进不同厂商之间的兼容性和 互操作性,推动行业的健康发展。
06
结论
隧道在线监测系统的价值与意义
保障隧道安全
实时监测隧道结构状况,及时发现潜在 隐患,有效预防安全事故发生。
降低维护成本
通过实时监测和数据分析,可以提前 预测隧道结构的损伤和老化,减少不
城市地铁隧道
监测内容
隧道结构变形、衬砌裂缝、水位变化、温度和湿度等。
监测目的
保障地铁列车的安全运行,及时发现和处理隧道结构的异常变化,确保地铁运营的稳定性和安全性。
铁路隧道
监测内容
隧道内的列车位置、速度、风速、风向 、CO浓度等。
VS
监测目的

城市公路隧道综合监测技术研究与应用

城市公路隧道综合监测技术研究与应用

城市公路隧道综合监测技术研究与应用摘要:监控量测是隧道施工中不可或缺的重要组成部分,以某城市公路隧道为例,结合项目工程特点,阐述监测区域划分及周边环境与支护结构的重点监测内容和方法,为项目安全生产提供依据,并为类似工程的监测设计提供参考。

关键词:隧道;监测;周边环境;支护结构岩土工程自身具有多异性、不均匀性和偶然性等特点,为了保证周边环境和隧道施工的安全和顺利进行,同时掌握围岩和支护的动态信息,应进行全面、系统的综合性监控量测[1],评价施工方法的可行性和设计参数的合理性,了解围岩及支护结构的受力、变形特性等,并对隧道二次衬砌的施作时间提供依据。

1 工程概况目标隧道位于城市中心区,埋深较浅,所经地段原始地貌属构造剥蚀丘陵区,构造上属于川东褶皱次一级褶曲,构造裂隙不发育。

全线多处下穿既有构筑物及居民区,并下穿或上跨既有、待建及规划轨道交通、铁路干线工程。

因此在施工期间不仅要考虑到工程自身的安全,同时也要考虑到周边环境的安全和稳定,工程难度较大。

2 隧道综合监测方法2.1监测范围与内容依据项目特点,可分为周边环境和支撑体系两大部分进行监测。

同时,从经济性、合理性方面考虑,将周边环境划分为主要影响区、次要影响区、可能影响区,以便针对受工程影响较大的周边环境对象进行重点监测。

周边环境监测内容主要包括建(构)筑物沉降与倾斜、地下管线沉降、道路及地表沉降、建(构)筑物裂缝、爆破震速测试和边坡水平位移及沉降;支护体系监测内容主要为隧道收敛及拱顶下沉。

此外,结合本工程实际,还应增加特殊地段围岩初期支护压力、锚杆轴力、喷砼应力、钢支撑内力、围岩内部位移等监测项目。

2.2监测点布置监测点需综合考虑周边环境与支护结构体系情况进行优化布设,一般首先选取影响范围内的建(构)筑物、铁路进行监测点布设,其次布设地下管线监测点,再布设市政道路监测点和地表监测点,然后结合周边环境情况及支护结构情况布设支护结构水平位移及沉降、隧道支护结构等测点。

隧道数字监测平台的研发与应用

隧道数字监测平台的研发与应用

一、前言2020年9月,国务院国资委发布《关于加快推进国有企业数字化转型工作的通知》,引导国有企业把握数字经济发展机遇,加速提升企业创新能力。

中交第二公路工程局有限公司隧道工程公司(简称“中交二公局隧道公司”)积极响应,紧盯传统施工生产和管理方式的难点、痛点,创新开展了隧道数字化监测研发与实践,加快推进隧道施工数字化转型。

公司通过统筹整合数字化资源、建立数字化专业团队、建设隧道数字化监测平台、构建数字化服务体系,并加快从试点探索到全面应用,进一步推动了隧道施工管理水平全面提升。

二、实施背景(一)推动隧道施工管理升级的需要当前,我国正处于基础设施建设大发展时期,地下工程建设的数量和规模与日俱增,交通隧道项目也呈现出持续增长的态势。

然而,在传统管理模式下,项目建设面临不少难点、痛点:1.安全质量管理难。

隧道施工是隐蔽工程,具有地质复杂多变、不可预见因素多、作业环境和条件较恶劣等特点,安全问题日益凸显。

如塌方、突泥涌水、瓦斯爆炸等安全事故时有发生。

目前,隧道施工监测多采用人工监测,存在监测频率低、工作量大、效率低、施工人员作业安全性低、监测数据真实性难以保证、无法及时预报预警等问题,给隧道项目安全、质量管理带来许多困难。

2.成本管控难。

激烈的市场竞争,给隧道施工过程成本管控提出了更高的要求。

传统的隧道施工过程成本管理方式已经不能满足快速发展的现实需要,且目前针对隧道施工成本管控的绩效考核,应用较多的是“人工考核+事后评价”的传统方式,具有一定的局限性。

3.施工标准不断提升。

近年来,国家、行业对施工质量、安全、环保的高标准、严要求,倒逼企业要对传统施工生产和管理方式进行升级,全面落实专业化、标准化、数字化、精细化管理要求,不断提质增效。

(二)加速隧道施工数字化转型的需要1.数字化转型浪潮风起云涌。

随着物联网、大数据、BIM等数字技术逐渐成熟和广泛应用,数字化已渗透到施工企业管理的方方面面。

施工企业对于技术革新、管理方式改进、信息共享等方面的管理需求也在不断提高。

隧道安全监测系统的设计与实现

隧道安全监测系统的设计与实现

隧道安全监测系统的设计与实现隧道安全一直备受关注,特别是在现代城市中,隧道是交通运输的重要工具之一。

因此,隧道安全非常重要,而隧道安全监测系统是维持隧道安全的关键所在。

隧道安全监测系统是一种用于监测隧道内部和外部变化、并及时发现故障的设备。

该系统主要涉及到几个方面的内容,分别是流量监测、空气质量监测、安全监测和视频监测等。

从这几个方面入手,来探讨如何设计和实现一套完整的隧道安全监测系统。

首先,流量监测是一项至关重要的任务。

隧道内的车流、人流和构件等流量都需要得到监测。

车流和人流量能够直接反映出交通拥堵状况和安全隐患,而构件流量则用于监测隧道内气候变化以及环境参数的变化。

通过传感器搜集数据,我们可以实时掌握隧道内的流量情况,并及时做出相应的处理。

其次,空气质量监测也同样重要。

车辆排放物和摩擦会产生大量污染物,长时间呆在污染环境下的人体健康受到威胁。

因此,对于隧道内的空气质量进行监测就显得尤为重要。

而隧道的空气状况可能会随时改变,因此空气质量监测应该是实时监测,如果发现有聚集了大量毒气的地方,在高速公路上是不利于避险的,一旦拥堵的路段多,就不能及时判断出是哪里出了问题。

接着,安全监测也是隧道安全监测系统中不能忽视的一项内容。

安全监测主要涉及到隧道内的火灾、救援情况、光学变化监测等。

这些内容的监测是由监测传感器实现的。

例如,探测器应该能够及时检测到火灾,并将报警信号发送给监测中心,减少事故发生的时间和事故造成的损失。

最后,视频监测也是隧道监测系统的关键。

视频监测主要是为了监督隧道中的交通状况,以及隧道中的人员和车辆违规行为。

当出现事故时,还可以通过视频监控来寻找更多的细节信息,以便于调查事故原因并制定相应的应急方案。

总之,隧道的安全监测非常重要。

实现一套完整的隧道安全监测系统涉及到多个方面的内容。

我们需要从流量监测、空气质量监测、安全监测和视频监测等多个方面来入手,每一项内容都需要有专门的监测设备和实验室,对每项功能都进行严谨的测试,才能够使整个系统更完善、更稳定。

隧道内部智能化施工监测系统的设计与实施探讨

隧道内部智能化施工监测系统的设计与实施探讨

隧道内部智能化施工监测系统的设计与实施探讨随着城市化的快速发展,地下交通建设变得越来越重要。

隧道作为地下交通的重要组成部分,其安全性和稳定性受到广泛关注。

为了确保隧道施工过程中的安全性和质量,采用智能化施工监测系统成为必要举措。

本文将就隧道内部智能化施工监测系统的设计与实施进行讨论。

一、传感器技术在隧道施工中的应用传感器技术在隧道施工中起到了关键作用。

通过传感器可以实时监测到隧道施工中的各项参数,如土壤位移、隧道内部温度和湿度等。

传感器的数据将实时传送到监测系统中进行处理和分析。

这种实时监测可以帮助施工人员及时发现问题并采取相应的措施,从而保证隧道施工的安全性。

二、监测系统的数据处理与分析隧道施工监测系统中的数据处理与分析是整个系统的关键环节。

隧道施工中涉及到大量的传感器,这些传感器所产生的数据需要进行有效分类和整合。

通过建立合理的数据模型和算法,可以对传感器数据进行有效的处理和分析。

这样可以实现对隧道施工过程的全面监测,确保施工的准确性和高效性。

三、智能化控制系统的设计与实施随着科技的进步,智能化控制系统在隧道施工中得到了广泛应用。

智能化控制系统可以根据传感器所监测到的数据,自动判断隧道施工中可能出现的问题,并及时采取控制措施。

例如,当土壤位移超过一定阈值时,智能化控制系统可以自动停止施工并采取相应的应急措施。

这种智能化控制系统极大地提高了隧道施工的安全性和效率。

四、监测系统的远程控制与管理为了实现对隧道施工的远程控制与管理,监测系统需要与互联网进行连接。

通过在监测系统中加入网络模块,可以实现对隧道施工过程的远程实时监控。

这样,施工人员可以随时随地获取到隧道施工的最新信息,做出相应的决策。

同时,监测系统也可以将数据上传到云端,实现对隧道施工情况的长期跟踪和分析。

五、隧道施工监测系统的数据可视化展示为了方便施工人员对监测数据的分析和决策,监测系统应提供直观的数据可视化展示功能。

通过数据可视化技术,施工人员可以直观地了解到隧道施工过程中的各项参数变化情况。

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隧道監測資料處理系統之研發與應用楊黃政1俞旗文2中興工程顧問社大地工程研究中心1研究員2副理摘要本文介紹新開發之「隧道監測資料處理系統」,此系統改進傳統記錄方式的缺點,利用個人數位助理(PDA)進行現場資料記錄,並將所記錄的資料傳輸至個人電腦(PC),將大量監測資料有系統的儲存於資料庫方便資料保存與查詢,並進行資料整合、分析與報表列印等工作,資料庫檔案透過網際網路的傳輸,業主與承包商的資料同步化,有助於溝通與決策,而詳實紀錄與保存監測資料,更有助於營運階段的工程維護及類似工程的經驗傳承。

本文並以一臺灣北部分洪隧道為工程案例介紹系統實際應用之成果。

關鍵字:隧道監測、PDA、資料庫。

一、前言隧道施工過程中,監測為唯一掌控現場施工安全的作業項目,因此隧道監測資料必須具備正確性與時效性,方可提供施工者做為安全預警的準則。

然而隨著隧道開挖長度增加,監測工作量也增加,龐大的監測資料必需耗費大量的時間及人力進行整合與分析的工作,也因此常造成資料的延遲,使得原有監測功能無法發揮,殊為可惜;另外由於執行隧道監測工作者的處理資料及報表格式無法統一,且警戒值與行動值皆品憑藉工程師的經驗訂定,並無一個較合理的準則,除增加判讀的困難度,甚至影響工程師的判斷,釀成施工災害。

有鑑於此,本研究研發『隧道監測資料處理系統』,此系統具有完善的資料處理和方便儲存管理功能系統,使龐大的監測數據可經由程式運算輸入個人電腦,建立完整的隧道監測資料庫,透過系統的查詢與分析,產生各項監測儀器的歷時曲線,即時提供施工安全資訊,提昇監測資料的利用價值。

本系統分為監測資料記錄系統(PDA端)與監測資料處理系統(PC端)兩個部分,系統運作架構如圖一所示。

本系統特色如下:(a)透過本系統可直接讀取量測儀器檔案或以PDA於現場紀錄,減少現場紀錄錯誤。

(b)改進傳統現場填表,室內又重新將資料輸入電腦重複耗費的人力。

(c)建立完整的監測資料庫,方便資料保存、查詢與管理。

(d)提供一套較合理的安全管理基準,隨時掌握隧道施工安全。

(e)資料庫透過網路傳輸,業主與承包商的資料同步化,有助於溝通與決策。

圖一系統架構圖二、系統功能隧道施工過程中常需安裝之監測儀器,包括三維變形量測(沉陷及收斂)、沉陷釘、收斂儀、伸縮儀、計測岩栓等監測儀器;隧道洞口邊坡則包括位移觀測點、荷重計、水壓計、水位計及傾斜管等監測儀器。

利用本系統可繪製各類監測儀器歷時曲線與施工進度之關係,以掌握隧道岩盤變位狀況,進行隧道岩盤穩定性研判。

本系統之功能分述如下:2.1 監測記錄系統(PDA端)監測記錄系統所記錄項目,包括監測儀器之基本資料及各儀器測讀值,並提供初始量測結果及顯示變形結果,輔助量測者判斷量測結果是否合理,圖二所顯示的為PDA端的輸入界面。

圖二監測記錄系統(PDA端)輸入界面2.2 監測資料處理系統(PC 端)監測資料處理系統功能,主要在讀取PDA 及儀器記錄檔案,自動繪製各種監測儀器歷時曲線圖表。

本系統主要功能模組包括:監測儀器安裝資料設定、監測資料資料輸入、施工進度資料建置、監測資料歷時曲線圖繪製、安全評估、周圍岩盤位移及岩栓受力分析、隧道沿線變形趨勢分析及報表輸出等,茲說明如下:2.2.1 多重輸入界面為因應目前許多監測儀器本身具有儲存資料的功能,本系統針對三維量測所使用的全方位測站儀(Total station)及傾斜管等測讀儀器,設計程式界面直接讀取其量測成果;另若採用PDA 記錄者,亦可讀取PDA 記錄檔案;為方便使用者更新資料,本系統亦保留直接由PC 端輸入資料的功能界面,使用者可依不同需求選擇資料輸入界面,參見圖三。

圖三 系統提供多重輸入界面2.2.2 施工進度資料建置與展示完整的監測資料分析除了監測資料外,還須要詳實記載施工情形,包括地質狀況、岩體評分值、隧道開挖順序及輪進長度等,如此才能分析任何導致變形之因素。

因此本研究開發適用於隧道各種開挖順序的施工進度資料建置界面,方便使用者詳實記載隧道開挖進度。

施工進度除了與監測資料合並展示外,本系統亦研發施工進度展示界面,方便使用者快速了解施工進度外,配合隧道地質剖面,亦可清楚了解監測斷面設置位置,並可直接連結至各監測斷面,查詢各監測斷面資料,參見圖四。

讀取監測儀器的檔案界面PC端的輸入界面PDA 讀取界面圖四 施工進度展示2.2.3 歷時曲線圖歷時曲線之繪製,在於瞭解隧道開挖期間各種監測儀器隨著時間的變化情形,主要是藉由多次量測,計算累計的變位(應力)值與時間的關係,並求取變位速率,檢討施工過程中岩盤的穩定情況,作為工程安全控制的依據。

此種繪製方式簡單、明瞭,可立即判斷荷重或變位的總變位量、變化速率及研判隧道是否趨於穩定;此外,並顯示其與施工進度的關係,提供開挖對周遭岩盤影響的訊息。

系統將監測資料的變化趨勢以曲線圖表示(參見圖五),且不同位置測線或測點的監測資料以不同符號表示,使用者可選擇監測儀器種類、安裝的監測斷面、安裝位置等選項繪製歷時曲線圖表,亦可輸入施工進度資料與監測記錄並列繪圖,以提供工程評估分析的參考,作為計畫修正及執行緊急應變處理措施的依據。

圖五 歷時曲線圖行動值變位曲線計測斷面與台階開挖面距離警戒值上半開挖進度2.2.4 安全評估台灣隧道工程遭遇問題者多為節理發達之破碎岩盤,目前並未有一合理之施工安全評估方法或經驗關係,以為施工之依循。

本系統安全評估方法採用陳錦清等人(1996),應用櫻井教授(1983)所建立岩石材料單壓強度與臨界應變之關係,所建立的經驗基準,此法乃利用隧道工程中最常使用之岩體評分RMR 系統、岩心單壓強度及Hoek-Brown 破壞準則估計岩體單壓強度;隧道現場之監測結果,則考量前進面效應(Head-end effect),經理論修正未測得之變位量,估計隧道實際發生之總變位量(參見圖六)。

圖六 推估總變位量由隧道監測斷面總應變(c ε)與岩體單壓強度(cm σ)之關係,可作為目前隧道變形施工之管理之重要參考(參見圖七),隧道施工安全管理基準及建議應採取之對策如下:(a )在基準線I 以下隧道安全,可繼續施工,無需採取特別措施。

(b )在基準線I 與II 之間隧道仍安全,可繼續施工。

增加監測頻率及現場目視檢查。

(c )在基準線II 與III 之間隧道有安全疑慮,施工應暫停。

增加監測頻率及現場目視檢查。

檢討隧道可能發生問題之原因,包括可能破壞機制、支撐量、開挖順序與支撐施作時機等如需要,增加支撐工或改變施工程序。

此基準簡易可行,除可作為隧道現場工程人員評估隧道安全性之參考外,亦可作為設計階段,支撐與開挖設計適當性校核之依據,因此考量未測得實測監測開始總變形使用的便利性,本系統採用此安全評估方式,並設計安全評估輸入界面,方便使用者快速進行安全評估。

此外,本系統亦提供隧道周圍岩盤位移與隧道沿線變形趨勢分析之功能,作為使用者進行隧道整體安全評估參考依據,參見圖八與圖九。

圖七安全評估功能圖八 隧道周圍岩盤位移分析三、系統實際應用成果本文以一施工完成之分洪隧道為案例,說明本系統實際應用成果,隧道全線長2483.5公尺,開挖跨徑約為14公尺,採鑽炸法施工,開挖順序包括上半斷面、台階分為二階降挖及仰拱開挖。

茲將隧道施工期間監測結果擇要分述於下:IIIIII圖九頂拱變位趨勢分析3.1 隧道監測成果隧道內空變位採用三維變形量測方式,隧道主要監測項目包括隧道頂拱沉陷量、斷面淨空收斂變化、隧道周圍岩體變形量量測及岩栓受力情形之量測,總計共安裝84組監測斷面。

本案例隧道通過一褶皺擾動帶段(參見圖十),由監測結果顯示,於隧道上半斷面開挖所測得之變位量已偏大,且隧道左、右側壁及頂拱之垂直變位量大小關係,各計測斷面監測結果並不一致,研判係受褶皺帶內高傾角之向、背斜構造劇烈變動、岩層位態不一致影響所致(參見圖十一、圖十二)。

圖十褶皺擾動帶開挖面照片圖十一隧道沉陷監測結果圖十二隧道內空收斂監測結果經由本系統安全評估顯示,隧道可能發生破壞,如需要增加支撐工或改變施工程序支撐量、開挖順序與支撐施作時機等,參見圖十三。

雖於補噴噴凝土、樹脂灌漿及加設岩栓後暫時趨於穩定,但於後續洞台及仰拱之降挖時,隧道變位仍進一步擴大,監測結果皆超過行動值,局部地區的噴凝土支撐工曾發生龜裂破壞情形,參見圖十四。

3.2 洞口邊坡監測成果洞口邊坡穩定監測,包括邊坡地表位移、地錨荷重及岩栓受力、邊坡岩盤位移(伸縮儀及傾斜管量測)、水位及水壓觀測等項目、監測時間長達兩年,資料量大且繁瑣、複雜,使用本系統管理資料,可隨時調閱不同測點及不同量測時間的資料,更大量節省資料儲存空間,利用本系統於本案例邊坡監測結果,參見圖十五。

依監測資料顯示,隧道施工期間處於安定狀態。

圖十三 隧道安全評估結果圖十四 隧道噴凝土產生龜裂情形四、結論與建議本系統經實際應用於施工中的隧道,證實可大幅縮短監測資料處理時間,改善以往資料彙整延遲的情形;透過本系統將監測資料以資料庫格式儲存,方便資料保存、查詢與管理;結合網際網路,業主與承包商使用相同的介面讀取資料庫,可於異地即時溝通,確實發揮安全監測之目的,而詳實紀錄與保存施工資料,更有利於營運階段的工程維護及工程的經驗傳承。

透過本系統所提供的安全評估功能,可快速的進行初步隧道安全評估分析及噴凝土龜裂提供施工建議,然而更有效的施工建議及更精準的評估方式,有賴於案例資料庫的建立與回饋。

圖十五傾斜管監測結果誌謝本系統已應用於台灣各施工中的隧道工程,包括國道六號埔里隧道、國姓一號隧道、東西向快速公路八里新店線觀音山隧道及曾文越域引水隧道等,感謝國道新建工程局高耀宏、中興工程顧問股份有限公司韓宇光、張源達、利德營造汪世輝、東丕營造莊耕豪及大陸工程杜榮俊等人,提供寶貴意見與指正,使本系統更加成熟完備。

參考文獻1. 土木水利工程學會(1999),隧道工程設計準則與解說。

2. 隧道協會(1999),山岳隧道工程設計與實例手冊。

3. 陳錦清、俞旗文、蕭富元(1996),「國內隧道支撐設計適當性與施工方法對隧道行為影響檢討」,中興工程顧問社工程研究基金報告,SEC/R-GT-97-01。

4. Sakurai, S. (1983),”Displacement Measurement Associated with the Design ofUnderground Openings ”,Proc. Int. Symp. Field Measurements in Geomechanics,Zurich,Vol.2,pp.1163-1178.5. Hoek,E. , P.k.Kaiser and W. F. Bawden (1994),”Support of Underground Excavations inHard Rock”,Mining Research,Canada.。

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