引言：岩体变形监测技术对隧道施工的安全性和稳定性至关重要。本文探讨了该技术的基本原理，包括直接和间接监测方法，以及在隧道施工中的应用。案例研究表明，这些技术能够有效预测和控制潜在的风险，从而提高施工过程的安全性。文章还讨论了目前技术面临的挑战以及未来发展的可能方向，预示着监测技术在提高精度和降低成本方面的潜力。

一_丶岩体变形监测技术

（一）岩体变形监测技术的基本原理

岩体变形监测技术采用了一系列的物理、化学、电子和光学原理，通过各式传感器或仪器来测量岩体的位移、应力和温度等关键参数，进而捕捉到岩体变形的详细信息。这项技术根据监测方式的不同，主要分为直接监测和间接监测两大类。直接监测关注的是岩体位移或应变的直接测量，以确定岩体的具体变形量或变形速率。这种监测涉及多种方法，如使用测量杆、线、网、片、环、锚杆，以及孔隙压力和应变计等。与此相对的是间接监测，它通过测定岩体的应力、温度、电阻、电磁和声波等参数，间接推断岩体的变形情况。间接监测技术包括应力计、温度计、电阻应变计、电磁应变计和声波应变计等方法。每种监测手段都是为了精确掌握岩体在自然界或人工作用下的变化态势，确保相关工程和环境的安全。

（二）岩体变形监测技术的常用设备和方法

岩体变形监测技术的实施依赖于一系列高精度的设备与方法，它们是隧道施工稳定性与安全性的保障。在此技术领域中，设备的精确性至关重要。常用的设备有倾斜仪、伸缩计和应变计等，它们能敏锐地捕捉岩石移动与微小变形。倾斜仪能探测三维空间内岩体微妙的倾斜变化，这对预防滑坡或塌陷具有重大意义。伸缩计测量岩体或其支撑结构中的相对位移，使工程师能够评估隧道周边岩石的稳定性。应变计则监测材料受力时的形变，提供关键的岩石应力状态信息，这对支撑结构的设计和施工计划至关重要。除了这些传统的物理测量工具，地质雷达与激光扫描等先进技术也被频繁运用。地质雷达透视岩石内部，识别裂缝、空洞及其它结构缺陷，而激光扫描则以高速且精准的方式测绘岩面的几何形态，对监控隧道开挖进度和施工精度发挥着重要作用。

（三）岩体变形监测数据的处理和分析

岩体变形监测数据的处理与分析涉及一系列精细化操作，目的在于提炼出岩体变形的特性、规律与发展趋势。此过程启始于数据的审查，确保其完整性、一致性、准确性及有效性，并剔除任何异常、错误或重复的数据，以提升数据质量。随后，需考虑设备误差、测量条件及基准的变化，进行必要的数据校正操作，以消除系统误差并增强数据可信度。数据稳定性的增强则通过选用合适的滤波技术来实现，旨在去除随机误差。数据优化则通过平差方法进行，该过程依据数据的相关性、冗余度及权重因素来调整。数据完整性的增强则需要适当的插值技术，以补充数据的空缺。最后，基于数据的形态、变化及其内在规律，拟合方法被采用来模拟数据的行为，从而得出具有决策价值的信息^[1]。

二_丶岩体变形监测技术在施工中的应用

（一）岩体变形监测技术在隧道施工中的具体应用案例

茅山隧道，一座位于江苏省苏州市的宏大跨度与浅埋结构相结合的公路隧道，全长2.2公里，最大跨度达32.5米，穿越了地质结构复杂的地层，其中包含多条断裂带与软弱带，使得围岩变形与破坏的风险显著增加。面对此一挑战，施工团队采取了多元化的监测策略，运用了测量杆、测量片、测量锚杆、应变计、应力计、温度计等监测方法，并辅以三维激光扫描技术，对隧道围岩的变形进行了精确的监测与分析。这些监测手段的数据反馈使施工团队能够及时调整支护结构与施工细节，从而有效地控制了围岩的变形，确保了隧道施工的安全与工程质量。

（二）岩体变形监测数据如何指导施工

在施工设计阶段，岩体变形监测数据的综合评估是至关重要的。这些数据不仅提供了岩体稳定性和破坏风险的评估，还为隧道断面形状、支护结构类型和支护参数的确定提供了依据，从而优化施工设计，提升施工效率与质量。监测数据的指导下，施工团队可以选择与岩体变形特性相匹配的施工方法，例如全断面法、分步法、超前支护法等，以控制开挖进度和保证支护结构的时效性，降低施工风险和成本。同时，实时跟踪岩体变形的趋势与模式，对异常变形和潜在危险的及时发现至关重要，这样可以迅速采取措施，如增强支护、调整开挖参数或暂停开挖操作，确保施工的安全性和质量标准。

（三）岩体变形监测技术对隧道施工安全性的影响

岩体变形监测技术显著增强了隧道施工的可预测性，为施工团队提供了关于岩体变形的实时、持续、全面及准确的信息。这使得施工过程中岩体变化的监控成为可能，进而预测变形趋势，评估破坏风险，并为施工决策提供了科学依据。岩体变形监测技术还提升了施工的可控性，指导施工团队制定合理的施工设计、方法和控制策略。根据岩体变形特性的监测数据，选择合适的支护结构和参数，调整开挖进度和支护时效，从而有效控制岩体变形，确保隧道的稳定性与完整性。此外，该技术通过实时监测岩体变形的异常现象和潜在危险，及时提供预警和报警，促使施工团队迅速采取应急措施，如加强支护或停止开挖等，以此降低风险，防止或减少由岩体变形引发的隧道坍塌和衬砌开裂等事故的发生^[2]。

三_、挑战与未来发展方向

（一）当前岩体变形监测技术面临的挑战

当前岩体变形监测技术在实践中遇到了诸多挑战。这些技术依赖于电磁波、声波、光波等物理信号的传感器或仪器，其信号在岩体内的传播会受到结构异质性、温度变化等多种因素的影响，进而出现衰减、干扰和反射等问题。这些现象会对监测数据的真实性和连续性造成不利影响，进而降低监测结果的精度和可靠性。此外，现有的监测方法主要基于对岩体位移、应力和应变等参数的测量，而这些参数往往仅能揭示岩体表面或局部的变形情况，而无法深入洞察岩体内部的变形机制和整体的变形规律。

（二）岩体变形监测技术的未来发展趋势和方向

岩体变形监测技术的未来发展将着眼于采用新型传感器和仪器，例如纳米传感器、微机电系统、分布式光纤传感器以及无线传感网络。这些技术的进步预计将提升监测设备的灵敏度和耐久性，同时降低成本和功耗，从而实现对岩体变形的监测更高的精确度、效率、密度和分辨率。未来的监测还将融合多种物理信号，如电磁波和重力波，以多角度、多层次和多维度探测岩体变形，揭示其内在机制和整体规律。此外，通过引入动力学模型、混沌模型等多种数学模型，未来的监测技术将能动态模拟岩体变形的非线性和非稳定状态，有效捕捉岩体变形的突变和可能导致灾变的现象。

结论：岩体变形监测技术已成为隧道施工不可或缺的部分，它通过精确的数据收集和分析，显著提高了施工安全性和效率。尽管当前技术存在一定挑战，但未来发展方向指向了更高级的传感器技术和多维度监测方法的应用。随着技术的进步，预计将更有效地应对复杂地质条件带来的风险，为隧道施工领域带来革命性的变化。

参考文献：

[1]宋文正,马利明.现代测绘技术在地铁隧道变形监测中的应用[J].科学与信息化, 2023.

[2]刘辉,喻成.变形监测技术在基坑施工中的应用[J].2021.