某铁路隧道高地应力、高水压围岩级别修正探索

研究目的:高速铁路的修建涉及大量深埋长隧道,施工阶段围岩详细分级时,涉及到一些在对原围岩分级进行修正时的问题,其中,高地应力、高水压的修正是主要要内容. 研究结果:提出了高水压下围岩级别的修正,采用[Q]=[BQ] Jw (Jw=0.1～0.05)对基本分级进行修正;TB法在地应力等级划分标准值附近将产生较大的定级误差,现场地应力评价指标研究及其现场获取技术研究是进行施工阶段围岩分级地应力修正的一个有效途径.     

基于监控量测的隧道围岩分级方法及其应用研究

以建设中的渝万高速铁路孙家湾隧道为例,通过现场实测获取了岩石单轴饱和抗压强度、岩体完整性系数、地下水影响修正系数、主要软弱结构面产状影响修正系数。运用监控量测和扩张卡尔曼滤波非确定性反分析技术,获得了围岩初始地应力状态影响系数。在此基础上计算了修正后的岩体基本质量指标[BQ]值,并对隧道掌子面附近围岩进行了分级。结果表明:采用基于现场监控量测的分级方法,能够快速获得围岩的真实等级,为修正设计阶段的围岩等级和优化施工方法提供依据。     

椿树垭隧道围岩分级的基本参数现场获取方法研究

隧道围岩分级是确定和修改隧道设计参数的重要依据,也是确定隧道施工方法的重要依据.现行的设计规范确定的围岩分级参数在施工现场很难快速获取,而目前系统地进行这方面的研究较少.本文以武神公路椿树垭隧道为例,以公路隧道设计规范中的围岩分级方法为基础,提出了隧道施工围岩综合动态分级方法的基本思路,重点研究了BQ法中基本参数的现场快速获取方法.应用表明,该方法是可行的,可为修改和完善设计提供参考,并指导施工.     

隧道围岩分级的模糊信息分析模型及应用研究

铁路隧道围岩级别的划分是指导隧道设计和施工的重要依据、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。本文引入模糊信息的概念，以大量既有隧道围岩分级的信息提取为基础，建立了隧道围岩分级的模糊信息分析模型，其中应用层次分析方法，确定各个影响因素在围岩分级中的权重分配。通过工程实践应用，取得了良好效果。     

黄龙山隧道围岩分级方法研究

采用RMR法、Q法和《公路隧道规范》中的二级分级法对黄龙滩隧道围岩质量进行分级,然后对其相关性进行比较。结果表明,对同一工程,三种方法有很好的相关性。     

铁路隧道围岩分级方法研究及发展

铁路隧道围岩分级研究在我国展开试验研究最早且较为系统深入,对我国地下工程围岩分级方法的发展颇有影响.本文着重介绍了从上世纪60年代至本世纪初3个阶段铁路隧道围岩分级的发展.从过去的定性划分为主逐步过渡到当前的以定性为主,辅以岩石强度、岩体纵波强度等量化指标的新分级方法向国家标准化<工程岩体分级标准>靠拢,将围岩类别改为围岩级别,序次上颠倒成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ级.     

隧道围岩级别快捷判定技术及配套仪器研究

目前缺乏施工期隧道围岩快速分级方法。在总结前人研究成果的基础上,进行隧道施工期围岩级别快捷判定技术及配套装置的研究,可一次性快速获取3个定量指标R_c、V_(pm)和V_(pr)值,通过手动输入修正系数K_1、K_2和K_3,自动对隧道围岩级别进行快速判定,提高了隧道施工期围岩级别的判定速度,减少了人为判定误差,为施工期围岩级别划分、动态设计、施工提供依据。     

隧道围岩分级的遗传-支持向量分类耦合模型

针对现阶段围岩分级方法存在的主要问题,提出隧道围岩分级的遗传-支持向量分类方法。结合佛岭隧道施工期围岩分级实践,以公路隧道设计规范BQ分级为基准,分别采用岩石回弹强度和掌子面状态替代饱和单轴抗压强度和地应力状态,并增加节理延展性观察的定性指标,在大量现场测试和室内试验的基础上,给出每个分级指标的现场快速测试方法,并以分级结果作为遗传-支持向量分类算法的训练样本,建立隧道围岩分级的遗传-支持向量分类智能模型。佛岭隧道围岩分级实例表明:该模型分级结果与现场勘测基本一致,且较遗传-神经网络模型有更高的分级准确性,为隧道围岩分级提供一种方法。     

铁路隧道围岩分级的知识挖掘

从国内外各种围岩分类方法中可以看出,结构面与隧道围岩分级密切相关,不同的围岩分级具有不同的结构面特性。通过分析结构面与隧道围岩分级之间的关系,提出隧道围岩分级知识挖掘方法。根据数据挖掘原理,在结构面众多属性中首先剔除明显不合适的力学和岩性属性,然后按信息增益大小进一步选择挖掘所需的结构面属性,同时提出结构面权度概念表示结构面相互切割程度。信息增益分析结果表明,一般结构面和断层的各个属性在围岩分级中所起作用差别较大,因而采用的属性也不同。以表格形式表达概念描述和概念对比描述结果,反映出结构面各个属性对围岩分级的贡献大小及作用的程度;根据后者提出了围岩分级预测方法,应用结果是可行的,而且一般结构面和断层分别预测,效果会更好。     

基于凿岩台车钻进速度的隧道围岩基本质量指标计算方法

为保证隧道施工中岩体识别的准确性，针对冲击-旋转耦合式破岩的凿岩机提出1种基于钻进速度的隧道围岩基本质量指标（BQ）计算方法，包括基于钻进速度的BQ拟合计算式和钻进速度分级模式。首先，从能量角度分析冲击-旋转式凿岩机的破岩机理，推导由钻进参数和BQ值表达的凿岩机破岩功能关系计算式；其次，依托郑万高铁湖北段隧道工程获得92组样本，通过现场试验和室内试验，采集样本的钻进速度和可用于计算BQ值的岩石坚硬程度和岩体完整程度数据；最后，采用数理统计方法建立钻进速度与BQ值之间的关系，并在此基础上提出钻进速度分级模式。结果表明：钻进速度和BQ值之间具有良好的响应关系，当钻进压力一定时，可直接用钻进速度表示围岩BQ值；基于钻进速度的BQ值计算方法，包括中值拟合计算式及可覆盖95%数据的上、下限值计算式；钻进速度分级模式及选择原则可直接用于现场围岩级别的快速判定。     

基于两步分级法和现场监控量测的隧道围岩稳定性研究

围岩分级是隧道稳定性评价的基础,采用两步分级法从定性和定量两个角度出发,综合多因素指标评判分级,为调整优化相应工程措施提供重要依据.通过现场监控量测,获得反映围岩和支护结构状态的数据,对其进行回归分析,根据围岩变形量和变形速率判据,对围岩稳定性进行评价,为确保靖宇隧道安全提供可靠依据,为二次衬砌提供合理的支护时机.     

用TSP预报数据划分铁路隧道围岩级别

研究目的:在铁路隧道施工过程中,当隧道围岩地质情况与设计不符时,经常会对隧道围岩分级进行变更。实践中,应用地震纵波速度对隧道围岩进行分级存在许多问题。目前隧道围岩分级仍然以定性为主。由于隧道围岩分级涉及隧道施工参建各方的切身经济利益,以及隧道施工进度和安全,因此参建各方都高度关注隧道围岩分级变更。当前,使用地震波反射法进行隧道超前地质预报(TSP)已是标配方法,TSP预报数据包含隧道围岩的各项物理力学参数及其空间变化。通过分析总结,本文据此对隧道围岩进行定量分级,可以解决由定性围岩分级造成的矛盾。研究结论:(1)使用TSP预报数据,以岩性、动态杨氏模量为隧道围岩基本分级指标,以泊松比及其变化为隧道围岩分级修正指标,结合反射界面密集程度,通过本文的表1及其使用说明,可以定量划分铁路隧道围岩分级;(2)理论上,这一分级与铁路隧道围岩分级体系是一致的;(3)本文提出的铁路隧道围岩分级定量指标还需在实践中不断统计修正。     

考虑相关性的铁路隧道围岩概率分级方法研究

研究目的:以现行《铁路隧道设计规范》(TB10003—2005)围岩分级方法为基础,将概率分析原理引入铁路隧道围岩分级工作中,并对分级指标相关性进行研究,建立考虑围岩分级指标相关性的、定量分析铁路隧道围岩等级的概率模型,为铁路隧道勘察、设计及施工提供参考。研究结论:通过采用考虑相关性的铁路隧道围岩概率分级模型对石太客运专线南梁隧道、太行山隧道部分里程的围岩进行分级计算,并将计算结果与围岩实际开挖情况对比;结果表明,考虑相关性的铁路隧道围岩概率分级方法预测结果与实际开挖情况吻合,比较客观地反映了隧道围岩实际情况,是铁路隧道围岩分级的一种有效方法。     

中英钻爆法铁路隧道设计方法比较研究

针对钻爆法铁路隧道围岩分级、初期支护及二次衬砌设计方法等内容,对比分析了中英两国在隧道设计方法和理念方面的差异。对比分析表明,英国隧道设计基于巴顿的Q系统,该系统用表征岩体的RQD值,节理组数、粗糙度系数、地下水折减系数、蚀变系数及地应力折减系数来反映围岩整体力学性质,英国铁路隧道初期支护采用经验设计法,根据Q图谱进行预设计,采用有限元程序进行检算。二次衬砌采用极限状态理论进行设计,衬砌承受围岩压力的标准值由巴顿公式计算得出,二次衬砌设计时不考虑初期支护的作用。中国铁路隧道初期支护多采用类比法进行设计,并采用有限元法进行校核,二次衬砌普遍按破损阶段法设计,围岩压力根据统计回归公式计算,采用安全系数K控制结构安全性。相比而言,英国隧道设计方法和理念与围岩参数联系较为紧密和直观,而中国隧道设计方法基于定性与定量结合的围岩分级标准,两者差异明显。     

牡绥线初测综合物探

牡绥线初测阶段综合物探选用地震折射波法和电测深法查找隧道进出口的土石分界；在无玄武岩盖的区域用地震折射波法探测基岩纵波，结合其他资料评定隧道围岩分级；在地形陡峻区域，采用可控源大地电磁和EH4大地电磁法探测断层。钻探揭示的地层、岩性、断层及地下水等情况与物探结果比较吻合。     

隧道围岩分级的距离判别分析模型及应用

隧道围岩的分级是隧道工程中的一项重要研究工作.将距离判别分析方法应用于隧道围岩分级问题中,建立隧道围岩分级的距离判别分析模型,选用岩石等级、风化程度、岩体弹性纵波波速、岩体结构、地质构造影响程度、节理裂隙发育程度和地下水情况7项指标作为距离判别分析模型的判别因子,以工程岩体实测数据作为学习样本进行训练,建立相应判别函数对待判样本进行分级,并利用回代估计方法进行检验.并将建立的模型运用到实际隧道工程的围岩分级判别中.研究结果表明距离判别分析模型分级性能良好,预测精度高,回代估计的误判率很低,是隧道围岩分级的一种有效方法,可以在实际工程中进行推广.     

基于模糊概率理论岩质围岩基本分级细化研究

以青岛地铁岩质围岩为研究对象,制订以定性鉴别、BQ、岩芯状态和围岩弹性纵波速度为基础的岩质围岩基本分级细化方法,并将模糊概率理论引入围岩分级中。研究结果表明:对Ⅲ和Ⅳ级围岩进行亚级划分,岩质围岩等级由原来的5级增加到7级,降低了围岩质量之间的跨度,并给出各级围岩的物理力学参数;在定性鉴别的基础上,得到BQ、岩芯状态、围岩弹性纵波速度与围岩等级之间的对应关系,进而建立以定性鉴别、BQ、岩芯状态和围岩弹性纵波速度为基础的岩质围岩基本分级细化方法;获得不同围岩分级方式的判别精度以及围岩等级与各分级指标的隶属函数,以此为基础引入模糊概率理论,建立围岩分级的模糊综合评定方法;通过现场的应用得出,该方法能降低围岩分级中的主观因素,提高围岩分级的精确度,丰富围岩分级体系。     

基于统计分析的隧道围岩压力分布规律研究

围岩压力和支护荷载的确定是隧道支护结构设计的关键问题。利用调研和统计分析等方法,通过对54座已建隧道的174个监测断面的围岩压力实测数据进行统计分析,探明了深埋隧道围岩压力的总体分布特征,给出了深埋隧道围岩压力与围岩级别和跨度的关系,修正了铁路隧规深埋荷载宽度影响系数计算公式,并修正了《铁路隧道设计规范》深埋隧道荷载计算公式。研究结果对分析隧道围岩压力作用机制和完善支护结构设计方法提供一定的参考价值。     

高地应力软岩隧道大变形分级标准研究

针对兰渝铁路黑山隧道二叠系板岩大变形特征,展开了拱顶下沉、水平收敛、初支围岩压力、初支混凝土应力及初支钢架应力等测试,对该隧道的大变形进行了研究。结合国内外大变形分级标准和采用的措施,提出了该软岩隧道具有工程特性、应力状态和所处地质构造背景特殊复杂的特点,在这些因素共同作用下,产生了围岩变形特征复杂的大变形。施工中除了按照围岩级别对应的支护措施,还要结合大变形等级综合考虑,采取加强措施才能控制变形,确保施工安全顺利。     

大地电磁测深进行隧道围岩分级的可行性研究

研究目的:以往工作中,物探专业通过开展浅层地震折射法取得岩体纵波速度,但浅层地震折射法受理论以及震源能量限制无法取得深埋隧道洞身附近的岩体速度,使得围岩等级的划分缺少依据。寻求利用电性差异即应用大地电磁测深技术进行隧道围岩分级的研究是十分必要和迫切的。研究结论:浅层地震折射法在取得深埋隧道围岩的纵波速度方面存在很大限制;大地电磁测深法在铁路地质勘察中已成为主要方法,在电阻率区分上是有效的,其成果可以成为判断岩石完整性的依据,应用大地电磁测深技术进行隧道围岩分级是可行的。