隧道围岩分级因素敏感性分析及影响水平划分方法研究

现行的铁路、公路隧道围岩分级方法的基本思想和框架体系均是沿用了1975年铁道部的科研成果,它是以单线铁路隧道围岩稳定性为基础而建立的,这与当前我国大量涌现的高速铁路双线隧道、高速公路隧道在尺寸上存在很大差别,所以现行的铁路、公路围岩分级方法是否能够适应大断面的高速铁路、高速公路隧道已经成为一个关键性的技术问题,需要深入研究。为此,文章采用正交数值试验方法研究了两个重要问题,即各隧道围岩分级影响因素对隧道尺度的敏感性以及据此进行各分级影响因素的水平划分方法。上述研究成果已作为新的铁路、公路隧道围岩分级方法的参考依据。     

基于熵权-云模型的隧道围岩分级方法研究

针对隧道围岩分级中的模糊性和随机性,文章将隧道围岩分级体系作为一个模糊系统,选取6个参数作为评价指标,基于熵权法和云模型提出了隧道围岩分级方法。利用正态正向云发生器生成了各评价指标隶属各围岩等级的云模型,并结合熵权法计算出客观权重值,得到了待评样本的综合确定度,从而确定隧道围岩等级。熵权-云模型将评价指标与围岩等级间的模糊性和随机性有机结合,实现了评价指标由定性描述到定量数值的转化,克服了传统隧道围岩分级方法固定评价模式的缺陷。最后,利用熵权-云模型对祥和隧道的5个洞段进行了围岩分级,分级结果与模糊层次分析等方法的结果相符,表明了该方法在隧道围岩分级中的可行性和可靠性,为隧道围岩分级提供了新思路。     

富水条件下板溪群板岩隧道围岩分级研究

富水板岩隧道围岩泥化、软化问题突出,目前此类隧道的围岩分级是将单轴饱和抗压强度作为分级指标之一。由于板溪群板岩具有特殊的工程地质特性,因此将单轴饱和抗压强度作为板溪群板岩隧道围岩分级指标存在一定的局限性。针对此问题,文章以沪昆客运专线长昆湖南段油坊坪隧道为工程实例,引入软化系数,并将地下水、岩体完整性系数、主要结构面与洞轴交角作为主控因素,建立富水板岩隧道围岩分级体系;基于模糊数学理论,构造各评价指标的隶属函数,利用层次分析法求取指标权重值,并根据最大隶属度原则确定围岩级别。研究结果表明:采用模糊理论对富水板岩隧道进行围岩分级,有效地处理了隧道围岩分级的模糊信息,实现了围岩分级从定性到定量的跨越;引入软化系数通过模糊理论得到的围岩级别与现场实际情况较为接近,说明引入软化系数的富水板岩隧道围岩分级方法具有较强的实用性,可为富水板岩隧道的设计和施工提供参考。     

新旧公路隧道围岩分级方法的比较

随着我国经济建设的发展,公路隧道,尤其是高速公路隧道和一、二级公路隧道的建设越来越普遍,并且呈现数量多、埋藏深、长度大的特点。因此,对隧道进行超前地质预报和围岩分级也就显得越来越重要,目前我国交通部编写的规范中详细介绍围岩分级的主要有《JTJ 064-98公路工程地质勘察规范》和《JTG D70-2004公路隧道设计规范》。以沪蓉西高速公路扁担垭隧道为例,对新旧两种公路隧道围岩分级规范进行了比较,分析了新旧规范在此隧道中的适用性,探讨了其各自的特点、不足和今后围岩分级的发展方向。     

上软下硬地层隧道围岩稳定性量化评价标准研究

针对常见围岩级别组成的5组地层,文章通过有限元数值计算对上软下硬地层隧道围岩稳定性量化评价标准进行了详细的分析和系统的研究。首先确定以拱顶位移突变判据和能够反映隧道破坏本质的安全系数作为判别隧道围岩稳定性的双重指标,然后通过大量的数值试验对5组地层组合隧道围岩的自稳性进行研究,并通过自稳曲线来划定围岩稳定性量化分组,从而建立围岩稳定量化评价体系。研究成果对土木工程领域围岩稳定性分级理论标准研究起到了细化和补充的作用,也可作为上软下硬地层隧道支护结构设计、现场施工参考之用。     

基于人工神经网络的梅关隧道围岩级别判别

隧道围岩分级是隧道结构设计的前提工作,也是确保隧道施工安全的关键技术.文章应用神经网络的联想记忆功能,以隧道围岩5个级别作为训练标本,建立隧道围岩与分级指标岩体完整性、岩块强度特性、结构面间的平均距离、结构面状态、岩体的水力条件和地应力场状态之间对应关系的BP判定模型,并将分级结果与模糊系统分级和地质勘查分级法进行对比,效果良好.利用人工神经网络模型为隧道围岩分级提供了一条新途径.     

近水平红层公路隧道围岩分级指标初探

在公路隧道设计和施工中,准确的隧道围岩分级是评价隧道稳定性、确保隧道建设与运营安全的前提。在近水平红层公路隧道的施工中,采用现行公路隧道围岩分级方法对近水平红层围岩进行分级,分级结果与围岩自稳能力所反映出的隧道实际围岩级别之间有很大差异。文章在分析近水平红层公路隧道围岩工程特性的基础上,研究了造成分级结果差异的原因,尝试对围岩分级指标中的地下水影响修正系数进行修正,增加了层厚影响系数,使现有公路隧道围岩分级方法适用于近水平红层公路隧道的围岩分级。利用实际工程对分级指标的适用性进行初步验证,采用修正后指标进行围岩分级得到的结果,能够满足近水平红层公路隧道设计与施工中对围岩稳定性评价的要求。     

高地应力地区隧道围岩分级研究

隧道围岩分级是隧道施工的重要指导依据,尤其在高地应力地区其对施工的影响是不可忽略的。文章首先介绍了地应力侧压力系数、最大水平主应力方向与洞轴线的夹角α对隧道围岩分级的影响情况,然后通过增加最大主应力方向与洞轴线夹角指标对地应力进行了修正,并且在公路隧道设计规范的基础上,对Ⅲ,Ⅳ和Ⅴ级围岩增加了亚级分级,更准确地对隧道围岩分级进行了定级。在此基础上,以谷竹高速公路大坪山隧道为工程实例,利用考虑增加地应力大小及方向的方法对其围岩分级进行了修正,得到了与实际开挖较相符的结果。     

高地应力围岩分级方法适宜性分析探讨

目前我国的隧道建设逐渐向着埋藏深、长度大、难度高等特点发展,围岩分级工作显得越来越重要.在特殊地质环境下,采用围岩分级方法其分级结果会有所偏差.文章以扁担垭隧道为例,分析了其地应力状况和围岩分级结果;总结了通常的围岩分级方法在深埋藏、高地应力隧道中的适宜性,及其产生偏差的原因,并结合其它学者的研究成果,对围岩分级方法进行了分析探讨.     

公路隧道围岩分级中存在问题的探讨

采用了国标的围岩分级方法进行隧道围岩分级.新规范实施后,很多建设业主反应采用新规范的隧道围岩分级普遍偏高,致使工程造价普遍增加.文章对围岩分级和原围岩分类进行了比较,对围岩分级的定性与定量数据进行了对比分析,阐明了出现这一现象的原因,提出了准确使用新规范围岩分级方法的几点建议.