隧道监测系统研究现状及其发展趋势.pdf

第3 3卷 第6期 吉首大学学报 自然科学版 V o l . 3 3 N o . 6 2 0 1 2年1 1月J o u r n a l o f J i s h o uU n i v e r s i t yN a t u r a lS c i e n c eE d i t i o nN o v . 2 0 1 2 文章编号 1 0 0 7 2 9 8 52 0 1 20 6 0 0 7 0 0 7 隧道监测系统研究现状及其发展趋势 ∗ 吴忠杰1, 罗根传1, 刘新喜2 1.广西高速公路投资公司, 广西 南宁 5 3 0 0 2 1;2.长沙理工大学土木与建筑学院, 湖南 长沙 4 1 0 1 1 4 摘 要 信息化施工是隧道安全施工的重要思想, 其中数据采集和信息管理是实现信息化施工的主要内容, 也是隧道监 测系统的核心部分.现场监控量测是数据获取的主要方式, 阐述了其作用、 内容、 使用的仪器及在工程中的应用.根据监测数 据管理及处理方式的不同, 把信息管理大致分为传统的监测数据管理和监测数据分析处理信息系统管理2种, 并分别描述 了它们各自的特点.最后对于险情预报标准的研究现状也作了简要的阐述, 指出了隧道监测系统的不足及其发展趋势. 关键词 隧道; 监控量测; 信息管理; 预报标准 中图分类号U 4 5 6. 3 文献标志码 AD O I1 0. 3 9 6 9/ j . i s s n . 1 0 0 7 2 9 8 5. 2 0 1 2. 0 6. 0 1 7 随着经济和科学技术的不断提高, 隧道工程的建设得到了空前的发展.例如, 中国公路隧道的建设规模从2 0世纪5 0年 代的3 0多座发展至2 0 0 6年的28 8 9座, 其中, 已通车西安至祚水间秦岭终南山公路隧道, 单洞总长1 8. 2k m, 长度居世界第 2位 [12]. 近几年, 武汉、 南京等地已开始建设过江隧道, 厦门、 青岛、 港珠澳等地正在或预建设跨海隧道, 这些隧道的建设无 疑又把中国的隧道建设规模和技术都提上一个新的台阶. 但由于隧道工程所处地质条件复杂多变, 尤其是长大隧道的地质信息更是难以掌握, 施工条件比地面建筑物要差得多, 施工人员生命及财产都受到极大的威胁.因此, 在隧道施工期, 需要采用一系列高效率、 高精度的观测与测试方法, 获得新的 资料信息, 并将其反馈于设计和施工, 以修改施工参数和调整施工措施及对施工的变形进行分析和预测.具体实现过程 通 过现场监控量测获取隧道变形数据 即进行数据采集 , 并采用统计学等方法对数据进行处理和分析 即进行信息管理 , 最 后把分析结果及时反馈于隧道的设计与施工, 以保证隧道施工安全及降低工程成本.由此可见, 数据采集和信息管理是实现 信息化施工的主要内容, 也是建立隧道监测系统的核心部分. 1 现场监控量测 目前, 国内外数据采集的主要方式是在施工现场采用一些监测仪器对隧道的变形进行跟踪量测, 也就是现场监控量测. 1. 1现场监控量测概述 1. 1. 1监控量测作用 现场监控量测作为新奥法NA TM 的3大支柱之一, 对于它在地下工程中的作用, 很多专家与学者 对其作了大量的研究.监控量测的作用主要有[ 3] ①为选择合适的支护时间提供依据;②掌握围岩动态和支护结构的工作 状态, 利用量测结果修改设计, 指导施工;③预见事故和险情, 以便及时采取措施, 防患于未然;④为隧道的安全提供可靠的 信息;⑤量测数据经过分析处理与必要的计算和判断之后, 进行预测和反馈, 以保证施工的安全和隧道的稳定; ⑥积累资料, 为以后的相似工程提供可靠的依据. ∗收稿日期2 0 1 2 0 6 2 0 基金项目 国家自然科学基金资助项目 5 0 9 7 4 0 2 4 ; 国家交通部西部科技资助项目2 0 0 9 3 1 8 0 0 0 0 4 8 ; 广西交通科技 资助项目 2 0 0 9 9 5 作者简介 吴忠杰 1 9 6 9 , 男, 广西南宁人, 广西高速公路投资公司高级工程师, 硕士, 主要从事交通运输规划与管 理研究 通讯作者 刘新喜,E - m a i l L i u x i n x i 1 9 6 31 2 6. c o m. 1. 1. 2监控量测内容 国内外隧道施工监控量测的内容包括位移、 应力、 应变、 压力量测等, 涵盖了隧道围岩与支护结构力 学体系的各个方面, 具体的量测项目分为必测项目和选测项目2大类.必测项目是隧道施工过程必须进行的测量项目, 主要 包括 地质和支护状况观察、 拱项下沉、 洞周收敛、 锚杆或锚索内力及抗拔力; 选测项目是对一些具有特殊意义和代表性意义 的区段进行的补充量测, 是以判断隧道围岩松动状态、 喷锚支护效果和为以后设计积累资料为目的的量测[ 4], 这类项目内 容包括地表下沉、 围岩内部位移、 围岩应力、 围岩弹性波测试、 支护结构压力等. 1. 1. 3监测仪器的选用 根据监控量测的内容, 监测仪器主要有位移量测器、 应力应变及压力计.位移量测器是用来测量隧 道位移变形的, 主要包括经纬仪、 水准仪、 收敛计、 百分表、 塔尺、 刚尺等量测设备, 其中, 水准仪和塔尺是国内外进行拱顶下 沉的主要仪器.围岩内部的应力应变和支护结构的压力可通过各种应力应变及压力计来测量, 根据应力应变及压力计传感 器的种类可以分为电测式和机械式.目前应用比较多的常规围岩变形监测仪器[ 5]如表1所示. 表1 常规围岩变形监测仪器 监测内容 常用监测仪器 收敛位移监测带式收敛计和杆式收敛计 场位 深部位移 监测 单点式或多点式位移计, 机械式多点位移计BM1型、 两点杆式位移计WY J 2型、 杆式钻孔多点位移计G DW 4 2 1型和机械式八点伸长仪等 扰动应力包本应力计法、 压力盒法及压磁应力计探头测量法等 接触应力钢弦式压力盒 表面应变电阻应变片和千分表、 域内应变电阻应变片和量测锚杆 1. 2现场监控量测在隧道中的应用 随着新奥法NA TM 的出现, 世界许多国家都把它应用到隧道工程的建设当中来, 并得到了较好的效果. 2 0世纪6 0年 代, 新奥法的思想和理念被引入中国, 并在7 0年代初得到迅速的发展.在科技高度发展的2 1世纪, 新奥法在地下工程的应 用更为广泛, 几乎涵盖了所有的重点难点工程.然而, 不论是采用新奥法施工还是采用盾构法或钻爆法施工, 隧道围岩及支 护结构的形变监测都是时刻必须重视的问题, 因而, 现场监控量测成为国内外地下工程施工的重点内容. 现场监控量测已广泛应用于公路、 铁路、 水电站、 海底隧道等的施工中, 如刘绍堂等[ 6]采用精密水准测量方法和静力水 准仪法、 三角高程刚量法进行了隧道拱顶下沉的监测; 姜晨光等[ 7]结合陆地隧道安全监测经验和海底隧道的环境特点, 提 出了海底隧道安全监测的基本原则和技术方法, 包括海水渗透超前探测、 岩层岩性超前探测、 围压监测、 隧道形变监测、 隧道 空间位置导向与定位监测等; 夏松涛[ 5]应用改进型门塞式测试法在怒江某水电站隧道典型地段系统测试了洞壁的二次应 力, 研究了隧道围岩表面二次应力场随时间的变化情况; 岳向红等[ 8]针对浅埋暗挖公路隧道的特点, 对厦门高崎互通下穿 嘉禾路隧道进行地表下沉、 拱顶下沉、 洞内收敛、 支撑应力等项目的监测工作; 李玉宝等[ 9]在厦门翔安海底隧道结构监测设 计中运用光纤光栅传感器对隧道结构进行实时在线监测. 现场监控量测在隧道中的应用实例不胜枚举, 总之, 隧道有施工就有扰动, 有扰动就有变形, 有变形就需对其进行监控 量测, 它已经是隧道施工中必不可少的一个组成部分[ 1 0]. 隧道的现场监控量测技术由不成熟走向成熟, 由单一的测量逐渐 形成一个有机的监测系统.监测系统也由人工值守监测到自动监测, 如巴赛特系统、 自动化全站仪动态监测系统或者断面仪 动态监测系统、G e o A u t o自动化实时监测软件系统都可以实现数据自动采集和计算结果自动显示. 2 信息管理研究现状 通过对隧道变形的监测, 监测部门可以得到很多围岩和支护的实际受力、 变形等动态信息.这些数据一般比较庞大, 要 想及时地反馈于设计和施工, 确保施工的安全, 需对这些数据进行及时地整理和分析并得到较为直观的结果.实际工程中, 一般将实测数据做成试验曲线或经验公式的形式表示出来, 以确认测量结果的可靠程度, 得到围岩变形、 支护受力等随时空 变化的规律及趋势.根据监测数据管理及处理方式的不同, 把信息管理大致分为传统的监测数据管理方法和监测数据分析 处理信息系统管理方法2种. 2. 1传统的监测数据管理方法 传统的监测数据管理方法主要是把数据存储于E x c e l等文件中, 采用回归分析等统计方法、 灰色理论、B P神经网络、 时 间序列分析法等对监测数据进行整理与分析, 从而掌握围岩及支护结构的变形规律及趋势, 以确保隧道的稳定性与施工的 安全性.对此, 很多专家与学者作了大量的研究.徐兮[ 1 1]根据施工现场的第一手资料, 将隧道拱部沉降的变化规律回归为有 效的数模, 较好地指导了施工; 敬亚萍[ 1 2]根据某隧道的监测数据, 制作了变形与时间关系曲线图, 在此基础上, 建立了与之 对应的趋势方程, 以对隧道的变形进行趋势分析; 王国博等[ 1 3]利用数学方法对量测所得的周边收敛和拱顶下沉数据进行回 17 第6期 吴忠杰, 等 隧道监测系统研究现状及其发展趋势 归分析, 并指出不同断面由于开挖方法、 支护方式、 围岩级别、 埋深等方面的不同, 应采用不同的回归函数进行分析; 林敏[ 1 4] 在对复杂隧道结构受力进行有限元分析的基础上, 应用B P神经网络技术建立预测模型, 实现了隧道变形趋势的预测, 弥补 了传统数理统计方法的不足; 王丹微等[ 1 5]通过应用S P S S统计软件, 对研究区隧道围岩监测数据进行了系统的回归分析研 究; 喻伟[ 1 6]通过对监测数据与数值模拟结果的对比分析, 得出了施工过程中初期支护的变形规律; 徐世强等[1 7]认为双曲函 数回归法适用于塑性围岩, 指数函数回归法适用于脆性围岩. 这些以统计学为主的分析法, 在很多工程中得到了较好的应用.但回归分析法需要充足的数据资料才能得到较好的预 测结果, 灰色理论、B P神经网络、 时间序列分析法等目前还停留于研究阶段, 在实际中应用的可靠性还需要进一步研究.由 于隧道是一种狭长的线状建筑物, 监测断面多、 监测周期长, 采集的数据量非常多而复杂.传统的监测数据管理基本处于人 工管理阶段, 仍停留在数据的存储和简单检索上, 存在数据显示不直观、 信息采集及反馈不及时、 数据分析及处理自动化程 度较低、 数据不能共享等缺点, 难以实现快速、 准确地获取变形信息并对其进行分析、 判断及信息化施工的目的[ 1 82 2]. 2. 2监测数据分析处理信息系统 针对传统的监测数据管理方法的不足, 集数据输入、 管理、 应用等功能于一体的监测数据分析处理信息系统不断被应用 到监测数据的管理与分析中来.例如 意大利的微机辅助监测系统MAM S , 可实现数据采集、 校验、 存储和传输, 并具有快 速在线判断和报警功能[ 2 3]; 李晓虹等[2 4]利用计算机信息技术, 在计算机网络、 单机环境下建立铁路隧道动态设计地质信息 系统软件; 孙雪兵等[ 2 5]基于数据库、 三维建模、 可视化查询技术, 在 A u t o C A D平台上了研究了隧道数字化工程中的监测方 面, 实现了监测数据查询和三维隧道实体的可视化查询; 王海英等[ 2 6]结合数据库和d e l p h i语言开发了一套集数据修改、 存 储、 删除、 数据查询、 数据处理、 可视化图像分析及限值预警等功能的信息管理系统; 杨绍战等[ 2 7]采用 V B6. 0和E x c e l数据 库, 开发了隧道监控量测数据分析处理系统, 实现了计算的前台可视化界面与监测信息存储的后台数据库的结合. 但目前国内外大多数隧道监测管理信息系统的研究主要还停留在对监测数据的管理和分析上, 即主要应用V B或V F 等作为平台, 通过编制程序对隧道围岩变形监测值进行回归分析, 并将分析结果与预报标准值对比, 从而判断隧道的稳定性 与安全性.这种方法的缺点是脱离了隧道的具体情况而做单纯的数据处理与分析, 不能与隧道测点的位置、 仪器的埋藏深度 围岩类别的实际情况结合起来, 更不能将数据和图形同时分析和显示出来[ 2 8]. 随着计算机技术的迅速发展, 地理信息系统应运而生.地理信息系统G e o g r a p h i cI n f o r m a t i o nS y s t e m, 简称G I S 是在 计算机软硬件平台的支持下对空间数据进行输入、 存储、 检索查询、 分析、 建模、 显示、 输出的计算机系统[ 2 9], 具有数据采集、 监测与编辑、 处理、 存储与组织、 空间分析与查询、 图形与交互显示等功能, 尤其在图形管理、 定位查询和统计分析方面具有 明显的优势, 可以较好地实现监测数据和图形位置的双向快速查询以及空间统计分析工作, 为用户提供可视化的决策支 持[ 1 9]. 基于G I S的这些优点, 无疑给监测数据管理问题的处理提供了很好的条件.在G I S平台下进行系统的二次开发, 可以 省去很多基础功能的开发, 使系统的建立周期比其他方法短很多.因而, 基于G I S的隧道监测信息管理系统不断被应用到 隧道监测数据的管理和处理中来[ 1 82 2,2 8,3 03 7]. 这些隧道监测管理信息系统都考虑了监测数据管理的基本功能需求, 如数据 存储与查、 数据计算、 监测点时态曲线的绘制、 预测预报及评价结果显示等, 主要区别集中于系统的开发方法、 结构与功能、 运行环境、 可视化程度高低及实用性等方面. 由上述可知, 监测数据分析处理信息系统软件比传统的监测数据管理方法具有明显的优势, 但目前仍存在一些不足, 限 制了它在工程中的应用, 如 开发周期比较长, 费用比较高, 对开发人员的能力要求较高, 三维可视化程度较低, 实用性低等. 3 险情预报标准研究现状 监控量测数据分析结束后, 如何把分析结果准确地反馈于设计和施工, 以避免一些工程事故, 是监控量测工作和信息管 理系统不可缺少的内容.这就需要工程人员确定一个险情预报标准, 也就是变形界限值.到底标准定成多大才是合理、 可靠 的, 一直是工程界研究的难点, 目前隧道施工规范也还没有明确作出规定.如果险情预报标砖定得过高 即容许变形速率过 小 , 可能会对不需要加固的围岩采取加固措施, 导致工程费用的增加; 如果过低, 则有可能对需要加固的地方没有采取相应 的加固措施, 从而引发安全事故[ 1 7]. 3. 1预报标准的指标 从国内外的研究情况来看, 隧道预报标准的确定一般可以通过理论反馈法和经验反馈法.目前, 实际工程中以经验反馈 法用得比较多, 此法是以现场监测为基础, 其核心是根据工程经验建立一些预报标准来直接以变形量测结果或经过预测分 析变形数据来判断围岩的稳定性和支护结构的工作状态.在施工监测过程中, 调整支护参数和采取相应的施工技术措施的 依据是变形数据“ 异常” 现象的出现.具体施工过程中, 位移监测一般作为施工监控的依据, 故位移量和位移速率或与位移有 关的量来判断围岩和支护结构的稳定性.目前, 隧道施工常以围岩位移容许值、 围岩变形速率容许值、 隧道围岩变形位移加 速度、 隧道围岩变形速率比值作为险情预报标准确定的指标. 3. 1. 1以围岩位移容许值为预报指标 目前, 已有不少国家或学者对围岩位移容许值或极限值的确定作了相关的研究, 如 27 吉首大学学报 自然科学版第3 3卷 法国M. L o u i s认为最大容许位移随埋深而异, 大约为埋深的1‰[ 3 8]; 奥地利的阿尔贝格隧道以隧道半径的1 0或锚杆长度 的1 0为净空变化的允许值, 并认为控制在3 0mm以内为最佳[ 3 9]; 表2为法国工业部在1 9 7 4年对横断面面积为5 01 0 0 m 2 的坑道制定的拱顶下沉控制值[ 4 0]; 表3为中国制定的锚杆喷射混凝土支护技术规范 G B 5 0 0 8 6 2 0 0 1 中提出的隧道周 边允许相对位移值.其是相对收敛值系指实测收敛 监测值 与两测点间距离之比, 或拱顶下沉实测值与隧道宽度之比.总体 而言, 国内外容许极限位移值的确定尚未达成统一的标准. 表2 法国工业部1 9 7 4制定的拱顶下沉容许值 隧道埋深/m 拱顶下沉/c m 硬岩软岩 1 05 01225 5 05 0 0261 02 0 5 0 061 22 04 0 表3 规范规定的隧道周边允许相对位移 围岩类别 埋深/m 3 0 0 I V0. 1 00. 3 0 0. 2 00. 5 0 0. 4 01. 2 0 I I I0. 1 50. 5 0 0. 4 01. 2 0 0. 8 02. 0 0 I I0. 2 00. 8 0 0. 6 01. 6 0 1. 0 03. 0 0 3. 1. 2以围岩变形速率容许值为预报指标 它与围岩位移容许值一样也没有统一的标准.美国有些工程对容许速率的规定 是在开挖后的第1天围岩位移量不能超过容许位移量的1/51/4, 第1周内平均每天的位移量不大于容许位移量的1/2 约0. 6 3mm [4 1]; 在日本国隧道标准规范中规定, 采用短台阶开挖时, 不论复线隧道还是单线隧道, 最大位移速率为2 0 mm/d [4 2]; 西坪隧道和金竹林隧道及麻栗场隧道以1 0mm /d作为失稳的初步预报值[ 4 3]; 徐世强等[1 7]认为ⅠⅢ级围岩的 周边收敛值在开挖1周内 后 的变形速率界限值为1 5mm/d7mm/d , 拱顶下沉值开挖1周内 后 的变形速率界限值为 7mm/d3mm/d. 3. 1. 3以围岩变形位移加速度分析 位移时态曲线分析 为预报指标 1 当位移速率逐渐变小 加速度为负 , 即d 2 u/dt 20, 时态曲线出现反弯点, 表明围岩已处于不稳定状态, 应停止掘进, 及时采取加固措施 危险阶段. 3. 1. 4以围岩变形速率比值为预报指标 围岩变形速率比值指预设计的初期支护全部施加后的围岩变形速率v与本断面 实测围岩变形速率最大值v0的比值, 由李世辉提出[ 4 4]. 以围岩变形速率比值为预报指标制定预报标准, 也即是在施工监测 工程中控制其值不大于由典型工程监控量测统计得出的阀值.肖勃[ 4 3]通过对一些量测资料进行分析后得出围岩稳定的阀 值大约为1 0, 并在此基础上建立了隧道围岩施工变形监测基准. 3. 2预报指标的选择 由于每种指标都有各自的特点, 不同的工程所处的地质环境条件及施工与监测方法都不尽相同, 不可能所有的隧道都 采用一种指标作为确定预报标准的指标, 也不可能采用同一预报标准来反映围岩和支护结构的稳定状态.即便是通过典型 工程施工监测所得到的围岩变形值统计资料, 也不可能直接应用到其他工程中去, 最多能为某个量测断面围岩和支护的稳 定性判别提供重要的参考值.在实际应用中, 需要根据具体的工程施工状况, 结合以往的工程经验共同确定. 根据力学原理, 以加速度为围岩监测预报标准最能反映围岩变形的实际情况, 但加速度比较难以测量和表达, 变形速率 比值指标虽含有加速度因素, 但不太全面, 故目前监测预报标准多以围岩变形值或变形速率为主, 即当围岩变形量或变形速 率超过某一数值时岩体即发生破坏.但从已有的工程实例来看, 用围岩变形值或变形速率指标确定预报标准还存在几点不 足①对于软弱围岩常效果不佳; ②在隧道开挖与支护初期, 围岩稳定性主要由围岩变形加速度决定.因此, 在具体的工程 中, 采用一个预报标准一般不能满足信息反馈的准确性要求, 对这些指标进行综合分析具有重要的意义. 另外, 由于地质条件、 操作误差等多种因素的影响, 有些监测点所在监测断面的稳定状况很有可能与所制定的预报标准 不相符, 此时需对具体的原因进行调查研究并对预报标准加以调整, 使之更好地服务于设计和施工. 4 存在的不足及发展趋势 4. 1存在的不足 4. 1. 1监控量测方面 1监控量测的意识不高.有很多施工单位在进行施工的过程中, 少作或不作监控量测, 有时即便有 出现危险的可能也置之不理, 人为认定没有什么大的问题, 最后导致隧道安全事故的发生, 这样的事例不计其数.这样导致 隧道监控量测数据却很少的被应用于修改施工参数和调整施工措施及修改支护参数, 使隧道设计、 施工很难与监控量测有 机的结合在一起. 2监测仪器和测试方法有待进一步提高.目前大多数监测仪器精度较低、 环境适应能力差、 自动化程度低、 可操作性 不强, 一些传感器在埋入地下之后常会出现数据紊乱等质量问题, 从而导致监测数据的可靠性较低.同时, 测试方法更新过 37 第6期 吴忠杰, 等 隧道监测系统研究现状及其发展趋势 慢, 基本上是人工值守监测, 这不仅会因监测人员的操作引起误差, 还对其人身安全造成较大的威胁, 虽然目前也有如巴赛 特系统、 自动化全站仪动态监测系统或者断面仪动态监测系统、G e o A u t o自动化实时监测软件系统等隧道实时监测系统, 但 在工程实际中的普及率还比较低. 3特殊路段的监测方法较少.特殊路段包括穿越河流、 湖泊、 海洋以及岩溶等地段.目前中国在河流、 湖泊、 海洋修建 隧道的工程还刚刚起步, 施工技术还不成熟, 监测难度大, 陆域地段的监测方法能否直接应用到这些地方还有待商榷.在岩 溶地段进行施工监测安全无法得到保障, 由突水涌水等原因造成的围岩应力变化很难预测, 而普通的现场监测不能做到实 时监控, 最终导致工程抢险过程中无法进行监控量测或者是治理过后才能进行量测[ 4]. 4. 1. 2信息管理方面 1数据处理与分析技术有待提高.不论是采用传统的数据管理方法还是通过监测数据信息管理系 统方法进行数据处理, 基本上都是采用回归分析法、 灰色理论、B P神经网络、 时间序列分析法等进行预测分析, 但回归分析 法需要充足的数据资料才能得到较好的预测结果, 灰色理论、B P神经网络、 时间序列分析法等目前还停留于研究阶段, 在实 际中应用的可靠性还需要进一步研究. 2监测信息管理系统需进一步完善.目前, 隧道施工监测信息管理系统具有3维可视化平台的并不多见, 尤其是3维 G I S和虚拟现实技术的开发与应用, 还处于初步研究阶段.很多系统的研发最多还处于试用型阶段, 有的甚至还在研究阶 段, 由于一些原因 如开发周期比较长, 费用比较高, 对开发人员的能力要求较高 而不能得到改进、 完善和推广.同时, 隧道 监测信息系统在软件功能的完备性、 易用性、 健壮性和安全性等实用性方面距离成熟商业软件标准还存在明显差距[ 2 1]. 4. 1. 3预报标准方面 目前国内外还没有统一的预报标准, 采用一个预报标准一般不能满足信息反馈的准确性要求, 且隧 道受地质条件、 操作误差等多种因素的影响, 要想监测信息能够更好地反馈于设计和施工, 有必要对预报标准进行综合 分析. 4. 2发展趋势 针对目前隧道监测系统存在的不足, 未来的发展趋势主要体现在以下几个方面 1采用高精度、 环境适应能力强、 自动化程度高、 可操作性强的测量仪器和自动化的隧道实时监测系统; 2对穿越河流、 湖泊、 海洋以及岩溶等特殊地段, 研发出更多更好的方法进行地质预报与施工监测, 如多种超前地质 预报技术的联合应用; 3研究出实用性强、 可靠性高的数据处理方法, 以提高预测结果的准确度; 4充分利用信息技术、 计算机技术、 数据库技术、 网络技术和虚拟现实技术, 开发出功能完备、 安全性高、 实用性强、 可 视化程度高、 可维护性好、 可移植性强等的隧道监测信息管理系统, 包括3维可视化平台和虚拟现实平台; 5理论反馈法和经验反馈法综合应用, 制定出准确度高的预报标准, 以便及时准确地反馈于设计和施工. 5 结语 建立隧道监测系统的工作主要有数据采集和信息管理2个方面 数据采集通过监测仪器在施工现场监控量测得到, 测 试方法从人工值守监测到自动化监测系统演变; 信息管理由传统的管理方式逐渐过渡到数据处理分析信息系统方式.目前 大多数隧道监测系统还存在数据采集周期长、 数据管理紊乱、 预测结果可靠性低、 预报标准难以确定、 3维可视化程度低、 实 用范围小等不足, 需要进一步探讨和研究.多种监测方法、 预测理论的联合应用, 信息技术、 计算机技术、 数据库技术、 网络技 术和虚拟现实技术的充分组合, 适用范围广、 准确度高的预报标准的制定, 都是隧道监测系统未来发展的主要趋势. 参考文献 [ 1] 罗衍俭.隧道工程世纪之梦 [J].世界隧道,1 9 9 76 2 3. [ 2] 王梦恕.对2 1世纪我国隧道工程建设的建议 [J].现代隧道技术,2 0 0 1,3 81 2 4. [ 3] 周传波, 陈建平, 罗学东, 等.地下建筑工程施工技术 [M].北京 人民交通出版社,2 0 0 8. [ 4] 徐 飞.大跨浅埋公路隧道监测技术研究与分析 [D].南京 东南大学,2 0 0 7. [ 5] 夏松涛.水电站隧道围岩变形监测及其应用 [J].山西建筑,2 0 0 9,3 51 1 3 0 0 3 0 3. [ 6] 刘绍堂, 肖海文.隧道拱顶下沉监测 [J].地下空间与工程学报,2 0 0 7,38 13 9 7 13 9 9. [ 7] 姜晨光.海底隧道安全监测问题的几点思考 [J].公路,2 0 0 83 2 1 2 2 1 6. [ 8] 岳向红, 杨永波, 李 祺, 等.松软地层浅埋暗挖公路隧道现场监测分析研究 [J].岩土力学,2 0 1 0,3 1 增 刊1 3 3 7 3 4 2. [ 9] 李玉宝, 刘胜春, 李玉才.应用F B G S的海底隧道结构监测系统设计 [J].武汉理工大学报,2 0 0 9,3 11 5 8 4 8 6. [ 1 0] 李根照, 张学雷.隧道监控量测方法及数据处理分析 [J].建筑与工程,2 0 1 19 6 3 9 6 4 0. 47 吉首大学学报 自然科学版第3 3卷 [ 1 1] 徐 兮.隧道拱部沉降施工监测与分析研究 [J].路基工程,2 0 0 85 6 2 6 3. [ 1 2] 敬亚萍.某隧道B标施工监测预警分析 [J]贵州工业大学学报 自然科学版,2 0 0 8,3 76 1 5 8 1 6 1. [ 1 3] 王国博, 王美芳, 姚 丽, 等.隧道位移监控量测成果分析 [J].辽宁省交通高等专科学校学报,2 0 0 9,1 11 2 0 2 3. [ 1 4] 林 敏.基于人工神经网络的隧道监测数据预测模型仿真研究 [D].陕西 长安大学,2 0 1 0. [ 1 5] 王丹微, 陈剑平, 庞大鹏. S P S S软件在隧道围岩监控量测数据分析中的应用 [J].路基工程,2 0 1 06 1 0 1 3. [ 1 6] 喻 伟.基于现场监控量测的隧道围岩稳定性研究 [J].中国科技信息,2 0 1 12 0 6 6 6 7. [ 1 7] 徐世强, 屈战辉.隧道监控量测相关标准 [J].桥隧机械与施工技术,2 0 1 11 6 6 7 9. [ 1 8] 王 浩, 葛修润, 邓建辉, 丰定祥.隧道施工期监测信息管理系统的研制 [J].岩石力学与工程学报,2 0 0 1,2 0 增刊 16 8 4 16 8 6. [ 1 9] 谢 伟, 孟 岩.基于G I S的地铁隧道安全监测信息系统设计 [J].铁路计算机应用,2 0 0 6,1 53 1 5 1 7. [ 2 0] 陈 翔.变形监测信息管理及施工安全预警系统的设计和应用 [D].长沙 中南大学,2 0 0 7. [ 2 1] 林 志, 李元海, 刘庆方.公路隧道施工安全监测可视化信息系统分析与设计[C] / /2 0 0 8年全国隧道监控量测与反分 析专题研讨会论文集.重庆 重庆大学出版社,2 0 0 82 3 1 2 3 5. [ 2 2] 李元海, 靖洪文, 王文龙.隧道工程施工监测信息管理系统研究现状与发展趋势 [J].中国科技论文在线,2 0 1 1, 61 1 8 6 3 8 7 0. [ 2 3] 王永年, 殷世华.岩土工程安全监测手册[M].北京 中国水利水电出版社,1 9 9 9. [ 2 4] 李晓虹, 汪 平, 李苍松.动态设计地质信息系统软件开发 [J].重庆师范大学学报 自然科学版,2 0 0 4,2 14 2 3 2 6. [ 2 5] 孙雪兵, 曾 磊, 李晓军, 等.龙头山隧道监测可视化查询技术研究[C] / /第六届全国青年岩土力学与工程会议暨岩 土工程系列学术研讨会.上海 同济大学出版社,2 0 0 7. [ 2 6] 王海英, 程 瑶, 金晓臻, 等.基于d e l p h i的隧道监测信息管理系统研究 [J].公路隧道,2 0 1 02 5 8. [ 2 7] 杨绍战, 陈建勋, 赵超志, 等.隧道监控量测数据分析处理系统的研发与应用 [J].公路隧道,2 0 1 11 5 5 5 8. [ 2 8] 徐晓核, 张永兴, 欧 敏, 等.基于G I S的公路隧道监控管理信息开发及应用 [J].地下空间与工程学报,2 0 0 7,31 7 8 8 2. [ 2 9] 边馥荃.地理信息系统原理与方法[M].北京 测绘出版社,1 9 9 6. [ 3 0] 朱合华, 姜 勇, 夏才初, 等.复杂地质条件下隧道信息化施工综合技术研究 [J]. 2 0 0 2,2 1 增2 25 4 8 25 5 3. [ 3 1] 索文斌, 王宝军, 施 斌, 等.基于G I S的大型工程分布式光纤传感监测系统研究 [J].水文地质工程地质,2 0 0 54 8 8 9 1. [ 3 2] 张 刚, 张 平, 蒋春杭, 等.公路隧道信息管理系统G I S应用研究 [J].中国交通信息产业,2 0 0 71 0 1 0 4 1 0 6. [ 3 3] 林 志, 李元海, 刘庆方.公路隧道施工安全监测可视化信息系统分析与设计[C] / /2 0 0 8年全国隧道监控量测与反分 析专题研讨会论文集.重庆 重庆大学出版社,2 0 0 82 3 1 2 3 5. [ 3 4] 孙中伟.基于G I S的公路隧道监控量测管理信息系统开发及应用 [J].西部探矿工程,2 0 0 81 1 1 8 4 1 8 7. [ 3 5] 解福奇.数字化隧道工程关键技术研究及应用 [D].上海 同济大学,2 0 0 9. [ 3 6] 陈园园.长大铁路隧道多源数据管理研究 [D].成都 成都理工大学,2 0 1 0. [ 3 7] 阴 鹏.基于W e b G l S的铁路隧道监测信息系统 [J].技术与市场,2 0 1 1,1 86 3 4. [ 3 8] K I T AG AWAT,KUME T AT,I CH I Z YOT,e ta l . A p p l i c a t i o no fC o n v e r g e n c eC o n f i n e m e n tA n a l y s i st ot h eS t u d yo f P r e c e d i n gD i s p l a c e m e n t o f aS q u e e z i n gR o c kT u n n e l[J]. R o c kM e c h a n i c s a n dR o c kE n g i n e e r i n g,1 9 9 1,2 41 3 1 3 5. [ 3 9] J A E G E RJC. B r i t t l eF r a c t u r eo fR o c k s[C] / /P r o c e e d i n go ft h eE i g h t hS y m p o s i u mo nR o c k M e c h a n i c s . B a l t i m o r e P o r tC i t yP r e s s,1 9 6 72 8 3 0. [ 4 0] GA L L IG SG R I MA L D IA,L E ONA R D IA. T h r e e - D i m e n s i o n a lM o d e l i n go fT u n n e lE x c a v a t i o na n dl i n - i n g[J]. C o m - p u t e r sa n dG e o t e c h i n c s,2 0 0 4,3 11 7 1 1 8 3 [ 4 1] YA S S A GH IA,S A L A R I - R A D H. S q u e e z i n gR o c kC o n d i t i o n sa ta nI g n e o u sC o n t a c tZ o n ei nt h eT a l o u nT u n n e l s, T e h r a n - S h o m a lF r e e w a y,I r a naC a s eS t u d y[J]. I n t . J . R o c kM e c h .2. S c h o o l o fC i v i lE n g i n e e r i n ga n d A r c h i t e c t u r e,C h a n g s h aU n i v e r s i t yo fS c i e n c eT e c h n o l o g y,C h a n g s h a4 1 0 1 1 4,C h i n a A b s t r a c tT h e i n f o r m a t i o n i z e dc o n s t r u c t i o n i s t h em a j o r c o n s t r u c t i o n i d e ao f t u n n e l s a f e t y,a n dd a t a c o l l e c - t i o na n d i n f o r m a t i o nm a n a g e m e n t a r e t h em a i nc o n t e n t o f t h e i n f o r m a t i o n i z e dc o n s t r u c t i o n,w h i c ha r ea l - s ot h ec o r ep a r to f t h e t u n n e lm o n i t o r i n gs y s t e m. M o n i t o r i n gi st h em a i nw a yo fd a t ac o l l e c t i o n . Ab r i e f i n t r o d u c t i o no f i t sr o l e,c o n t e n t,i n s t r u m e n t sa n da p p l i c a t i o n si ne n g i n e e r i n gi sg i