TBM施工隧洞围岩分类方法的探讨

针对TBM施工隧洞中的围岩分类问题,指出TBM施工条件下的隧洞围岩分类应针对围岩的可钻掘性,充分考虑影响TBM掘进效率的主要工程地质因素,提出了在《工程岩体分级标准》围岩稳定性基本分级的基础上,依据岩石的单轴抗压强度、岩石的耐磨性和岩体的完整性,将TBM施工条件下的隧洞围岩分为A(好)、B(一般)、C(差)3个级别,对于当今隧洞围岩分级方法的进一步发展,以及提高我国TBM施工隧洞的设计和施工水平具有一定的实用价值。     

TBM施工条件下隧洞围岩分级方法研究与应用

隧洞围岩如何分级(或称分类),才能满足TBM施工条件下的隧洞施工需要,是一值得研究的问题。结合大伙房输水工程对TBM施工条件下的隧洞围岩分级,主要针对工程岩体的可掘进性进行研究,并在此基础上进行支护结构设计,这对TBM隧洞围岩的分级方法进一步研究和TBM隧洞施工都有利。     

层状岩体地下洞室施工阶段围岩精细化分级

围岩分级方法在实际应用中存在结果处理复杂、围岩分级量化数值范围交叉及围岩分级精度较低等问题，为了对层状岩体地下洞室施工阶段的围岩进行精细化分级，基于HC分类法，重点考虑层状岩体的层厚与产状对围岩稳定的影响，通过有限元软件Midas GTS对25种由正交试验方法得到的代表性工况进行了数值模拟，并将位移计算结果进行了极差分析。结果表明：层状岩体隧洞位移分布方向主要取决于结构面走向与洞轴线夹角α及结构面倾角β,而位移分布范围的大小主要取决于岩层厚度h;对层状岩体隧洞稳定性影响的大小排序为，饱和单轴抗压强度R_c>结构面走向与洞轴线夹角α>张开度W>层状岩体层厚h>结构面倾角β,因此，层状岩体隧洞围岩分级时，应充分考虑结构面产状的影响；饱和单轴抗压强度R_c、结构面走向与洞轴线夹角α均与层状岩体隧洞的稳定性近似呈正比，张开度W则与层状岩体隧洞的稳定性近似呈反比；层状岩体层厚h=0.6 m时，层状岩体隧洞稳定性最差，结构面倾角β=60°时，层状岩体隧洞稳定最差。基于HC分类法提出了基于隧道相对变形的修正分级区间，并分别采用了模糊物元...     

公路隧道高水压围岩级别修正探索

隧道围岩分级是正确进行隧道设计与施工的基础.采用规范规定的围岩分级方法,根据岩石强度程度、岩体完整程度两个基本因素进行初步分级,提出高水压下围岩级别的修正,为隧道结构设计与施工提供合理参数.     

对现行工程岩体及隧道围岩分级标准的探讨

《工程岩体分级标准》（GB50218—94）是国家基础标准,行业标准在与之接轨后,有效地改变了行业之间标准的差异,但在实际使用中,还存在一些问题和矛盾。文中对比分析了该分级标准中岩体基本质量定性特征和岩体基本质量指标之间对应程度,以及铁路隧道设计规范在与之接轨后的矛盾、差异,并对标准的修订提出了建议。     

H-B准则及其在某公路隧洞支护设计中的应用

针对隧洞工程设计过程中岩体力学参数取值难的问题，将能综合考虑岩块力学特性及岩体地质条件的改进H-B准则引入某公路隧洞的支护设计过程，在介绍这一准则使用条件、使用方法的基础上，应用这一准则对某公路隧洞考虑和不考虑爆破影响的岩体力学参数进行了确定，并应用大型岩土工程数值分析软件FINAL进行了模拟施工过程的仿真分析，最后对H-B准则应用过程中的几个关键问题进行了探讨。     

RMR围岩分级方法在隧道施工现场的应用

介绍RMR围岩分级方法,将RMR法与GB50218-94《工程岩体分级标准》进行了对比分析和探讨,认为RMR法可以作为施工现场进行围岩初步分级的参考方法使用,并提出了现场应用RMR法进行围岩分级的注意事项。     

中欧规范岩体抗剪强度参数确定方法比较研究

对我国岩体分级常用规范《工程岩体分级标准》（GB/T 50218—2014）中的BQ分级系统与国外岩体地质力学RMR分类方法、巴顿Q系统分类方法进行比较分析，阐明三种方法在岩体分级评价时的评价过程和评价特性；结合国外在建某高铁项目，对项目某段路堑边坡岩体的分级和强度参数进行评价。结果表明：岩体质量分级（BQ）和RMR分类方法为定性与定量相结合的方法，而巴顿Q系统分类方法主要为定性分析方法。三种方法对砂岩夹泥岩岩体评价结果分别为Ⅱ级、Ⅱ级和Ⅲ级，对砾岩夹泥岩岩体评价结果分别为Ⅱ级、Ⅲ级和Ⅲ级。在对路堑边坡岩体强度参数进行评价时，岩体质量分级法（BQ）所得岩体黏聚力与最终采用值相近，而岩体地质力学RMR分类法和巴顿Q系统分类法确定的岩体黏聚力分别为最终采用值1.4～2.7倍和0.4～0.6倍；岩体内摩擦角与最终采用值相比分别偏大8.7%～52.2%、偏小9.4%～43.5%。     

地下洞室围岩分级Q值法、RMR法、BQ法相互关系研究

目前国内外围岩分级方法很多，各分级方法指标的选取及参数的取值差异性明显，导致各方法间的一致性和相互参考性较差。依托锦州地下洞库的工程实例，介绍了围岩分级Q值法、RMR法和《工程岩体分级标准》BQ法，并简单对比分析了各分级指标的差异；对分级结果进行数理分析，得到相互间数学关系；横向比较3种分级结果的可靠性。结果证明:Q值法与RMR法间相关性较好，BQ法对岩体质量的分级偏于保守，综合比选之后认为Q值法和RMR法较适用于实际工程。     

H-B准则及其在某公路隧洞支护设计中的应用

针对隧洞工程设计过程中岩体力学参数取值难的问题,将能综合考虑岩块力学特性及岩体地质条件的改进H-B准则引入某公路隧洞的支护设计过程,在介绍这一准则使用条件、使用方法的基础上,应用这一准则对某公路隧洞考虑和不考虑爆破影响的岩体力学参数进行了确定,并应用大型岩土工程数值分析软件FINAL进行了模拟施工过程的仿真分析,最后对H-B准则应用过程中的几个关键问题进行了探讨.     

TBM掘进岩渣图像分割与识别方法研究

为促进TBM在掘岩体的智能化识别及安全高效施工,依托朱溪水库引水隧洞等TBM施工工程,现场采集岩渣图像,首先,总结分析岩渣特征与岩体完整程度的对应关系;然后,根据TBM岩渣图像特点,提出基于改进标记分水岭的岩渣图像分割算法,对岩渣图像进行特征提取与分类识别;最后,对现场采集的不同岩体完整程度下的160张岩渣图像进行工程应用,验证方法的准确性。结果表明:A、B、C类岩体对应的岩渣图像分类结果准确率分别为96.3%、94%、86.7%。该方法可以有效实现TBM掘进岩渣的自动分析与识别,可为不良地质TBM安全施工预警提供保障。     

禹登高速公路槐树坪隧道岩体质量评价研究

为选择合理的开挖、支护方式,对禹登高速公路槐树坪隧道进行岩体质量评价。在阐述该隧道工程地质条件的基础上,先后用BQ分级法、RMR分级法和Q分级法对岩体参数进行评分及岩体级别确定。通过岩体声波测试和岩石力学试验,基于Hoek-Brown准则从而预测岩体的力学参数,为岩石工程设计和施工提供了依据。     

软岩地区三叠系中统巴东组岩体完整性评价方法

依托奉节地区某试验场地三叠系中统巴东组(T₂b)岩体，通过抽样法布点取芯，统计岩芯获得率，并与传统波速测试方法进行相关性分析，研究岩芯获得率与岩体完整程度间关系，评价工程地质勘察中的岩体完整性。根据岩芯获得率指标将岩体完整程度分为5级，结果表明：岩芯获得率法能直观并量化的反映岩体完整程度，尤其对于岩体完整程度变异性大，或岩体完整程度难以判定的工程场地较为适用。     

基于AHP-EWM和云模型的岩体可致裂性分级评价

依托西藏林芝市公路改造工程,借鉴工程爆破中可爆性分级理论,提出了一种适用于CO₂相变致裂作用下岩体可致裂性分级的层次分析法(AHP)-熵权法(EWM)和云模型分级方法,并利用该方法对某工程岩体进行可致裂性分级评价。研究结果表明:该方法克服了传统分级方法固定评价模式的缺陷;根据可致裂性特点将拟建区域岩体分为二、三、四级。     

新建钻爆法隧道穿越既有输水隧洞实施方案

以某钻爆法市政隧道项目穿越既有输水隧洞为例，阐述了市政隧道实施方案中关于设计、施工、监测等方面的应对措施。市政隧道采用全包防水+CD法分部开挖，可有效减少隧道施工期及运营期对输水隧洞的变形影响，通过三维数值模拟，输水隧洞在隧道施工期最大隆起量为3.57 mm，在隧道运营期基本无变形；隧道施工过程中对洞室内坚硬岩体采用“水磨钻取芯+静态破碎”的施工方式，避免了爆破振动对输水隧洞结构的损伤；除加强隧道施工期的监控量测外，在隧道内布设了健康监测点，为隧道及输水隧洞的健康状态评估提供了可靠依据。     

滇中引水工程白云岩砂化分级体系研究

依托滇中玉溪段砂化白云岩洞段引水工程，经过现场勘探，结合岩体质量指标和声波测试分析，从地质主要特征、质量指标、围岩等级等方面区分不同砂化程度，将白云岩砂化程度划分为轻微砂化、中等砂化、强烈砂化、剧烈砂化四个等级。建立较完整的白云岩砂化程度分级体系，以指导工程设计和施工。     

厄瓜多尔CCS水电站输水隧洞优化设计总结及体会

24.8 km输水隧洞工程是厄瓜多尔CCS水电站工程控制工期的关键项目，由2台双护盾TBM施工。从工程概念设计、基本设计、详细设计直至现场施工，设计工程师转变依照规范进行工程设计的传统设计模式，分析梳理原设计方案，依据工程合同、工程地质及水文地质、现场施工环境条件及其变化等，并结合TBM施工隧洞工程技术特点，将TBM设备特性和TBM施工技术高度融合于隧洞工程设计中，对输水隧洞设计方案、隧洞施工规划方案及TBM管片类型等进行全过程动态优化设计，为TBM快速掘进，高效成洞，安全、环保施工提供便利的隧洞设计施工方案。该方案的实施，能保证CCS水电站工程质量和工期， 并有效控制EPC模式下的CCS水电站工程投资。     

吉林引松工程超长有压隧洞关键技术

目前国内输水工程线路穿越浅埋沟谷段进行后张法无黏结预应力环锚隧洞结构和涵洞结构的现场原位试验工程实例不多,节省工程投资和加快施工进度采用TBM开挖的Ⅰ、Ⅱ类花岗岩隧洞不衬砌技术的成功案例较少。吉林引松工程在规模大、地质条件复杂、技术难度高建设条件下采用超长有压引水隧洞,利用BQ法进行长大隧洞岩石质量分级对比分析,通过理论研究、数值计算、模型试验和生产性原位试验,解决了超长有压隧洞关键技术问题。工程建设中采用的岩溶地质勘察和可靠的技术手段,可为大直径TBM穿越灰岩岩溶地区方案布置提供借鉴意义。     

基于掌子面结构量化的公路隧道围岩分级方法

公路隧道围岩级别的划分是指导隧道设计、施工及地下工程岩体稳定性评价和安全风险控制的重要依据,目前在设计和施工中对隧道围岩级别的判定方法具有较多的经验性因素,且在实际隧道工程中各级围岩的稳定性情况极为复杂,即使是同一级别的围岩,隧道稳定性也不尽相同。为了实现施工阶段围岩分级的可操作性与准确性,通过研究在公路隧道开挖时采集的隧道掌子面图像,利用MATLAB编程建立了照相测量围岩分级系统。根据岩体块度指标RBI的概念,向隧道轮廓线依次布设19条虚拟测线,以掌子面径向19个方位的RBI值综合评价了掌子面岩体结构的差异性。考虑结构面分布特征,结合掌子面节理玫瑰花图获取岩体结构综合量化指标Z-RBI,对掌子面进行了综合评价,得出了Z-RBI与岩体结构类型对应关系。综合考虑岩体坚硬程度、Z-RBI、地下水条件、初始地应力状态等主要分级指标,利用层次分析法,提出了隧道围岩BT分级方法及评价标准。实际工程应用表明:与传统的BQ法相比,BT分级方法获取的围岩等级更符合开挖后掌子面围岩的实际等级,且各等级可靠指标的延续性可对隧道施工过程中地质属性的变化情况进行定量表征,有助于工程地质人员据此对围岩质量的渐变过程进行动态评估。     

考虑围岩应变强化及扩容的深埋软岩隧洞时变位移解

为描述深埋软岩隧洞围岩时变位移受岩石应变强化与扩容协同影响的复杂力学过程,假设岩体为符合Burgers体与Drucker-Prager屈服准则组合的黏弹塑性模型,在考虑应变强化及扩容效应影响的初始应力场下,推导得到深埋软岩隧洞的黏弹塑性时变位移解析解并进行分析。结果表明:该解析解能较好地描述软岩隧洞蠕变位移受岩体应变强化和扩容的影响。随着幂强化指数或剪胀角的增大,隧洞围岩的时效变形逐渐增大,且发展变快。隧洞围岩在应变强化和扩容效应的共同影响下,幂强化指数与剪胀角越大,其位移越敏感,且幂强化指数对围岩位移的敏感性更高。为验证该解析解的实用价值,与工程实测数据进行对比,结果显示计算值与实测值吻合较好,表明该解析解对深埋软岩隧洞时变位移预测具有一定的借鉴意义。