第六章 隧道监控量测与数据分析
隧道监控量测实施细则
目录第一章总则............................................................................................. - 1 - 第二章管理目标 ........................................................................................ - 1 - 第三章管理机构及职责............................................................................ - 2 - 第四章监控量测数据采集记录上传....................................................... - 7 - 第五章仪器设备管理................................................................................ - 8 - 第六章隧道监控量测实施计划 ............................................................... - 9 - 第七章监控量测基本规定及工作程序................................................ - 10 - 第八章监控量测管理等级和工作流程................................................ - 20 - 第九章监控量测信息分析与反馈........................................................ - 22 - 第十章质量保证措施............................................................................. - 24 - 第十一章量测工作注意事项................................................................. - 25 - 第十二章监督考核................................................................................. - 28 - 第十三章附则 ..................................................................................... - 30 -隧道施工监控量测实施细则第一章总则第一条为了加强隧道施工监控量测管理，加快施工进度，使隧道施工监控量测工作规范化、制度化，更好地服务施工生产，指导施工，特制定本细则。
隧道工程中的智能化监测：实时监控与数据分析
物联网与大数据技术在隧道监测中的应用
物联网技术在隧道监测中的深化应用
大数据技术在隧道监测中的创新应用
• 设备之间的互联互通
• 海量数据的存储与管理
• • 远程监控与预警
• 预测与决策支持
人工智能与机器学习在隧道监测中的应用
人工智能技术在隧道监测中的普及应用
• 自动化监测与报警系统
• 智能分析与诊断
• 机器人与无人驾驶技术在施工中的应用
机器学习技术在隧道监测中的创新发展
• 模型训练与优化
• 算法研究与改进
• 实际工程应用与验证
隧道工程智能化监测的法规与标准完善
法规与标准的制定与完善
监管与认证体系的建立
隧道工程智能化监测的
与完善
可持续发展
• 隧道工程智能化监测的法规框架
数据采集与传输技术
传感器与检测设备的选择与应用
• 应力、应变、变形等传感器
• 温度、湿度、空气质量等传感器
• 地震、滑坡、岩爆等监测设备
数据传输技术
• 无线通信技术：如Wi-Fi、蓝牙等
• 有线通信技术：如光纤、电缆等
• 卫星通信技术：如GPS、北斗等
数据采集与传输系统的设计与实施
• 系统架构与设备布局
• 工程地质不确定性：如地下水、软弱地层等
• 施工过程中的安全问题：如支护结构、施工方法等
隧道工程智能化监测的必要性
• 提高工程质量和安全性
• 降低施工成本和时间
• 促进隧道工程技术的创新与发展
智能化监测在隧道工程中的重要性
01
02
03
实时监测隧道结构安全
实时监测隧道环境
提高隧道施工效率和质量
• 监测隧道应力、应变、变形等关
隧道工程-监控量测与数据分析
(e)六条测线
(f)七条测线
隧道施工工艺及施工技术
2.围岩内部位移测孔的布置
围岩内部位移测孔布置，一般应与净空位移测线相 应布设，以便使两项测试结果能够相互印证，协同分 析与应用。一般每100~500m设一个量测断面。
1
2
岩石(体)
3
4
5
1-振荡器；2-发射换能器；3-接收换能器；4-放大器；5-显示器 声波测试原理示意图
隧道施工工艺及施工技术
一般有以下规律：
(1)岩体风化、破碎、结构面发育则波速低、衰 减快、频谱复杂；
(2)岩体充水或应力增加则波速高、衰减小、频 谱简化；
(3)岩体不均匀和各向异性则其波速与频谱也相 应表现出不均一和各向异性。
隧道施工工艺及施工技术
• 围岩预支护(预加固) • 隧道爆破施工技术 • 装渣与运输 • 初期支护
• 监控量测与数据分析
• 防排水施工工艺 • 二次衬砌 • 辅助坑道
隧道施工工艺及施工技术
第五节 监控量测与数据分析
一、现场量测
(一)量测目的 (1)掌握围岩力学形态的变化和规律； (2)掌握支护结构的工作状态；评价围岩和支 护系统的稳定性、安全性 。 (3)为理论解析、数据分析提供计算数据与对比 指标；
(5)位移测试： (6)温度测试：
(7)物理探测：
隧道施工工艺及施工技术
隧道工程的量测项目：
应测项目
地质和支护状态观察 周边位移 拱顶下沉 地表下沉
隧道施工工艺及施工技术
选测项目
围岩内部位移(地表设点) 围岩内部位移(洞内设点) 围岩压力及两层支护间压力 钢支撑内力及外力 支护、衬砌内应力、表面应力及裂缝测量 锚杆或锚索内力及抗拔力 围岩弹性波测试 爆破震动监测
隧道施工监控量测项目和方法
隧道施工监控量测项目和方法一、监控量测的内容隧道监控量测的项目应根据工程特点、规模大小和设计要求综合选定。
量测项目可分为必测项目A和选测项目B两大类。
隧道施工过程中应进行洞内、外观察，洞内观察可分开挖工作面观察和已施工地段观察两部分。
浅埋暗挖法各种监控量测项目的简介见表10-1。
（1）洞内观察：开挖工作面观察应在每次开挖后进行。
观察中发现围岩条件恶化时，应立即采取相应处理措施；观察后应及时绘制开挖工作面地质素描图、填写开挖工作面地质状态记录表和施工阶段围岩级别判定卡。
对已施工地段的观察每天至少应进行1次，主要观察围岩、喷射混凝土、锚杆和钢架等的工作状态。
（2）洞外观察重点应在洞口段、岩溶发育区段地表和洞身埋置深度较浅地段，其观察内容应包括地表开裂、地表沉陷、边坡及仰坡稳定状态、地表水渗透情况、地表植被变化等。
表10-1 隧道现场监控量测项目注：b—隧道开挖宽度；h—隧道埋深。
二、监控量测的方法（一）目测观察1.目的在地下工程施工中，开挖前的地质勘探工作很难提供非常准确的地质资料，所以在施工过程中对开挖面附近围岩的性质、状态进行目测。
另外，对开挖后初期支护稳定状态进行目测，也是监控量测中的重要项目。
2.目测观察的内容开挖后对无支护围岩的目测内容包括：（1）围岩类型及分布特征、结构面位置和产状、节理裂隙发育程度和几何特性、节理裂隙的填充物的性质和状态等。
（2）开挖工作面的围岩稳定状态，顶板有无剥落掉块现象。
（3）是否有涌水、涌水量大小、涌水位置、地下水的物理性质（颜色、气味、色度等）。
开挖后对已支护段的目测内容包括：（1）有无锚杆被拉断或垫板陷入围岩内部的现象。
（2）喷射混凝土是否产生裂隙或剥离，要特别注意喷射混凝土是否发生剪切破坏。
（3）钢拱架有无被压屈现象。
（4）是否有底鼓现象。
3.目测结果如果发现异常现象，要详细记录发现的时间、距开挖工作面的距离以及附近监控量测点的各项监控量测数据，及时综合观察测量数据并分析原因，采取相应措施。
隧道施工监控量测数据分析处理和信息管理系统研究与应用
隧道施工监控量测数据分析处理和信息管理系统研究与应用隧道施工监控量测数据分析处理和信息管理系统研究与应用随着现代交通建设的快速发展，隧道在城市基础设施建设中扮演着重要的角色。
然而，隧道施工过程中常常伴随着一系列的风险和安全隐患。
为了保证隧道施工的安全和有效进行，施工监控和数据量测成为了必不可少的环节。
本文将探讨隧道施工监控量测数据的分析处理和信息管理系统的研究与应用。
隧道施工监控量测数据的分析处理是确保隧道工程安全的关键环节之一。
隧道施工中常常需要对施工现场的各项数据进行监控和量测，包括地表沉降、水位变化、地下水位、应力和位移等。
这些数据对于隧道工程的安全运行和设计具有重要意义。
通过对这些数据的分析处理，可以及时识别潜在的风险和问题，并采取相应措施进行纠正和改进。
首先，隧道施工监控量测数据的分析处理可以帮助工程管理人员及时发现工程质量问题。
通过对施工现场数据的分析，可以判断隧道工程的稳定性和质量是否满足设计要求。
如果出现了沉降过大、裂缝扩张等异常情况，就需要及时进行调整和修复，以避免工程质量问题的进一步扩大。
其次，隧道施工监控量测数据的分析处理可以帮助工程管理人员及时预警潜在的安全隐患。
通过对施工现场数据的监测和分析，可以判断是否存在地质灾害隐患，如地铁施工中的地层冲击等。
一旦发现存在潜在的安全隐患，就需要采取相应措施确保施工过程的安全性，如合理控制工程进度、加强监测设备的使用等。
此外，隧道施工监控量测数据的分析处理还可以为隧道工程的设计和改进提供参考依据。
通过对施工现场数据的分析，可以识别和研究隧道工程的薄弱环节和问题所在，从而为以后类似工程的设计和改进提供经验和思路。
比如，通过对地下水位数据和应力数据的分析，可以优化隧道的排水系统和支护结构，提高隧道的稳定性和安全性。
为了更好地管理和利用隧道施工监控量测数据，必须建立完善的信息管理系统。
该系统应包括数据采集、数据预处理、数据存储和数据分析等功能。
隧道监控测量方案
隧道监控测量方案1. 引言隧道是一个封闭的道路系统，通常位于地下或山脉中，连接两个地点。
由于隧道的特殊性，其监控和测量是非常重要的。
监控隧道可以帮助确保隧道的安全性和可靠性，并提供实时的数据以便进行维护和改进。
本文档提出了一个隧道监控测量方案，旨在提供一种有效的方法来监控和测量隧道的关键参数。
2. 监控设备2.1 摄像头为了实现对隧道的实时监控，我们建议安装摄像头。
摄像头可以用于监测隧道的交通状况和行人活动。
建议在出入口和重要位置安装摄像头以获得最佳监控效果。
摄像头应具备高分辨率和低光照下的良好表现，以确保清晰的图像质量。
2.2 温度传感器温度是隧道内部环境的一个重要参数。
安装温度传感器可以实时监测隧道内的温度变化。
这对于检测火灾或其他温度异常非常有用。
温度传感器应该具有高精度和可靠性，并能够与监控系统实时通信。
2.3 烟雾传感器烟雾是隧道内部可能发生的火灾的一个重要指标。
安装烟雾传感器可以及时检测到隧道内的烟雾，并发出警报。
烟雾传感器应具有高度敏感性和可靠性，以确保在火灾发生之前及时发出警报。
2.4 气体传感器隧道中的气体浓度是另一个需要监控的重要参数。
高浓度的有害气体会对隧道使用者的健康产生危害。
安装气体传感器可以实时监测隧道中气体浓度的变化，并及时采取措施。
气体传感器应具有高灵敏度和稳定性，能够准确地测量各种气体。
3. 数据采集和存储为了实现对隧道的监控和测量，采集和存储数据是至关重要的。
采集传感器数据可以通过有线或无线方式进行。
建议使用无线传感器网络来收集传感器数据，并配备数据收集节点。
数据收集节点可以将采集到的数据传输到中央服务器进行存储和分析。
4. 数据分析和展示隧道监控数据的分析和展示对于及时发现问题和做出决策非常重要。
建议使用数据分析和可视化工具来对采集到的传感器数据进行处理。
通过分析数据，可以识别出潜在的问题和异常，并通过可视化界面向用户呈现。
5. 报警系统隧道监控中的报警系统是一项关键功能。
隧道控制测量和监控量测
一、洞内外控制测量
2、隧道洞外控制测量
按《工程测量规范》要求，隧道施工独立控制网旳边长投影变形值 要不大于2.5cm/km。从上表能够看出该隧道控制网达不到精度要求，为 了减小投影需建立独立网。
该隧道独立网采用既变化投影面又变化投影带旳措施。该独立网是 在北京54椭球下，以勘测网中隧道进口GPS9201点作为约束点起算，以 GPS9201-GPS9209方向作为约束方向，中央子午线 ，投影面高程H=332.10m。
一、洞内外控制测量
一、洞内外控制测量
2、隧道洞外控制测量
以某一长大隧道为例，该隧道东西走向，长约8km，中间设一斜井。该 区布设了勘测网（北京54参照椭球，0米投影面，中央子午线经度为 1 1 8 ° 1 5 ′ ） ， 在测区共加密12个点GPS9201-GPS9212.
一、洞内外控制测量
2、隧道洞外控制测量
二、隧道监控量测
5、监测资料整顿及数据分析
回归分析是量测数据数学处理旳主要措施，经过对量测数据回归分 析预测最终位移值和各阶段旳位移速率。详细措施如下： 1 将量测统计及时输入计算机系统，根据统计绘制纵横断面地表下 沉曲线和洞内各测点旳位移u-时间t 旳关系曲线。 2 若位移-时间关系曲线出现反常，表白围岩和支护已呈不稳定状态， 加强监控量测频率，必要时将暂停开挖并进行加强支护处理。 3 当位移-时间关系曲线趋于平缓时，进行数据处理或回归分析，从 而推算最终位移值和掌握位移变化规律。 4 各测试项目旳位移速率明显收敛，围岩基本稳定后，进行二次衬 砌旳施作。
从上表能够看出，地面全站仪旳测量数据与独立网 GPS 坐标反算旳 数据吻合程度很好，能够验证独立网测量成果旳精度和可靠性，用该独 立网能够到达该隧道贯穿误差精度旳要求，所以该平面独立网能够作为 该隧道施工测量控制旳基准。
高速铁路隧道监控量测方法与分析
高速铁路隧道监控量测方法与分析摘要：本文主要是讨论高速铁路隧道修建中监控量测技术在施工时的具体操作及对周围环境的测量。
已完成对施工环境中地表、围岩、支护结构及周围环境动态进行频繁的量测，以随时了解当时时刻施工环境情况，以保障施工安全稳定。
关键词：监控量测；隧道断面；测量如今，我国高速铁路迅速发展，不论是其铁路规模，还是行驶速度方面都位于世界前列。
我国正逐步完善隧道修建体系，以保障其安全性，但是，如塌方碎石等等一些不确定因素依然存在，严重威胁铁路系统建设安全。
目前使用超前大管棚、超前小导管以及拱架支护等众多有效的防护系统，但事故还是时有发生。
为了进一步缩小事故发生的概率，应在有安全保障的前提下，对外围岩石进行检测和监控，以提高隧道施工的安全性。
1 隧道工程环境第四系全新统残坡积层中主要以花岗岩为主的隧道地层岩性，在华力西期的印支期花岗岩，隧道口前后主要有中粗粒的，块状的岩石类型。
2 隧道监控量测的内容及目的2.1内容观察地质和支护情况，以参数形式测试岩体力学，测试岩体应力、支护反应，测试围岩、渗水压力，测试施工环境各方面的温度，测试声波及支护结构位移，周围的气体也应做安全的测试，随时反映即时气体检验情况，以做到安全施工。
2.2目的（1）监控量测可以精准的对围岩和拱架支护的属性做出评价。
（2）为后续的施工积累经验。
（3）指导施工顺序，做到安全有效，开挖预留变形量及二次衬砌时间。
(4)预测围岩险情，及时向施工人员发出警报。
(5)掌握围岩形态的变化规律。
(6)对未来隧道做出预测。
(7)有助于确定事故发生的原因。
3 断面的具体要求和测点的具体位置3.1按照国家《铁路隧道监控两侧技术规定》中第4.3.2条规定，结合成昆铁路米攀项目工程MPZQ-2标实际情况，在相应的位置设立安全的监测点。
监控量测按围岩级别布置如图表：3.2测点布置在围岩的上部应设置净空变化和拱顶下沉沉测点，之间并保持一定距离。
通过观察浅埋隧道的地表沉降，在开挖隧道口出应设置测点，并且洞口的测点与洞内的测点范围应不小于H0+B,观测范围若还要进一步加大，主要取决于地表内是否还有其他建筑物，其建筑物的位置也不能发生大规模的移动。
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5）测试频率应视围岩条件、工程结构条件及施工情
况而定，一般应按表6-1的要求而定；
6）整个量测过程中，应作好详细记录，并随时检查
有没有错误。记录内容应包括断面位置、测点编
号、初始读数、各次测试读数、当时温度以及开
挖面距量测断面的距离等（列表）。
（4）坑道周边相对位移计算
ui Ri R0
式中 R0 ——初始观测值；
Ri ——第i次观测值；
u i ——第i次量测时，该两测点之间相对位移
（四）围岩内部位移
1、量测原理 围岩内部各点的位移同坑道周边位移一样，是 围岩动态的表现，它不仅反映了围岩内部的松
弛程度，而且更能反映围岩松弛范围的大小，
也是判断围岩稳定性的一个重要参考指标。在 实际量测工作中，先是向围岩钻孔，然后用位 移计测量钻孔内各点相对于孔口一点的相对位 移。
2、位移计 （1）类型：位移计有两种类型，一类是机械 式，另一类是电测式。其构造由定位装置、 位移传递装置、孔口固定装置、、量测原理 声波测试是地球物理探测方法的一种。它是在岩体 的一端激发弹性波，而在另一端接收通过岩体传递 过来的波，弹性波通过岩体传递后，其波速、波幅 波频均发生改变。对于同一种激发弹性波，穿过不 同的岩层后，发生的改变各不相同，这主要是由于 岩体的物理力学性质不同引起的。因此，弹性波在 岩体中的传播特征就反映了岩体的物理力学性质， 如动弹性模量、岩体强度、完整性或破碎程度、密 实度等。因此，可以进一步判别围岩的工程性质、 岩体的结构特征，并对围岩进行工程分类。
（2）岩体（岩石）力学参数测试：抗压强度、
变形模量、粘聚力、内摩擦角、泊松比等。
（3）应力应变测试：岩体原岩应力、围岩应
力、应变、支护结构的应力、应变。
（4）压力测试：支护体上的围岩压力、渗水 压力。 （5）位移测试：围岩位移、支护结构位移。
（6）温度测试：岩体温度，洞内、洞外温度。
（7）物理探测：弹性波测试（纵波和横波速
产品名称：振弦式多点位移计 产品型号：BGK-A3/A6；GK-A3/A6(进口) 应用范围：公路桥梁及民用建筑、水利水电工程
BGK-A3/A6型单点、多点位移计可直接安装在钻 孔里，灌浆锚固施工便捷。在孔径76mm的孔中， 最多可在不同深度安装6个锚头，以监测不同深度 多个滑动面和区域的变形或沉降位移。 配套BGK-4450型振弦式位移传感器可实现远程 遥测。基座内的温度传感器可同时监测该处的环境 温度。 振弦式位移计具有很高的精度和灵敏度、卓越的 防水性能和长期稳定性，适合在恶劣的环境下长期 监测建筑物、地基、边坡的分层位移变化。 BGK-A3-B在传感器端装有一个沉降盘，适用于 公路路基、铁路路基、填土或其它类似结构的土体 沉降监测。
度）、动弹性模量和动泊松比。
二、量测方法 （一）地质素描
是对洞内围岩地质和支护状况的观察及描述， 地质素描是隧道设计和施工过程中不可缺少 的一项重要地质详勘工作，是围岩工程地质 特性和支护措施的合理性的最直观、最简单、 最经济的描述和评价。 描述的内容见（P-118），共11项内容。
（二）拱顶下沉和地表沉降
百分表
定位装置
位移传递装置
孔口固定装置
（2）定位装置是将位移传递装置固定于钻孔中的某
一点，则定位装置的位移就代表该点的位移。定位
装置多采用机械式锚头，其形式有楔缝式、支撑式 压缩木式等。 （3）位移传递装置是将锚固点的位移以某种方式传 递至孔口外，以便测取读数。 （4）孔口固定装置：一般测试的是孔内各点相对于 孔口一点的相对位移，所以需要在孔口设固定点或
第六章 隧道监控量测与数据分析
一、现场量测
1、量测目的
（1）掌握围岩力学形态的变化规律；
（2）掌握支护结构的工作状态；
（3）为理论解析、数据分析提供计算数据与对比 指标；
（4）为隧道工程设计与施工积累资料。
2、监测项目与内容
（1）地质和支护状态现场观察：开挖面附近 的围岩稳定性，围岩构造情况，支护变形与 稳定情况，准确掌握围岩情况。
基准面。
2、位移计
数字 显示 配接 1 支 传感 器位 移计
位移计是由差动变压器式位移传感器和数显仪组成， 数显仪内部由振荡电路、整流电路、放大电路组成， 既可为传感器初级线圈提供稳幅正弦波激励，又可 将传感器次级线圈输出交流电压信号进行整流放大， 把信号输送到数字表头显示, 可以显示当前值,也可 以根据要求设定上下限报警功能.设定显示最大值, 最小值.多支传感器可以通过琴键开关进行通道转换， 满量程由用户设定，可以显示位移值，也可以显示 电压值或体积值，一台变送器最多可以配接20支位 移传感器，相互之间不干扰，具有传输距离远（最 长可以达到500m）等优点。
1.发射换能器 2.接收换能器 3.放大器 4.声波发射仪 5.计时装置
弹性波测试原理图
在工程测试中，普遍应用声波在岩体中传播的 纵波速度来作为评价岩体物理力学性质的指标。一 般有以下规律： （1）岩体风化、破碎、结构面发育则波速低、衰减 快、频谱复杂； （2）岩体充水或应力增加则波速高、衰减小、频谱 简单； （3）岩体不均匀和各向异性则其波速与频谱也相应 表现出不均一和各向异性。
（1）使用精度较高的水准仪，利用已知高程 的临时或永久水准点（通常借用隧道高程控 制点），就可观测隧道拱顶的下沉量，隧道 上方地表各点的下沉量，以及随时间的变化 情况。 （2）用收敛计测拱顶相对于隧道底的相对位 移。
（三）坑道周边相对位移
1、量测概述 隧道开挖后，围岩向坑道方向的位移最能反 映围岩和支护的稳定性。为量测方便起见， 除了拱顶、地表下沉及底鼓量测绝对位移外， 坑道周边其它各点一般均用收敛计量测其中 两点之间的相对位移值。
2、收敛计
（1）量测原理：在相同的收紧程度或张拉应力下， 隔一定时间的两次读数的差值，即为坑道周边两点 的相对位移值。 （2）组成：一般由带孔钢尺、测微百分表、张力调 节器、测点连接器组成。 带孔钢尺——粗读位移值
测微百分表——细读位移值
张力调节器——保证相同收紧程度的装置
数 显 收 敛 计
（3）测试方法及注意事项