基于声波测试原理的爆破荷载对地铁隧道围岩扰动研究

基于声波测试原理,利用RSM-SY5（T）非金属声波检测仪对广州地铁隧道围岩在爆破荷载作用下产生的扰动进行现场试验。研究结果表明:非光面爆破方案爆破后,隧道围岩的松动圈范围约0.6～0.7 m,光面爆破方案爆破后,围岩的松动圈范围约0.3～0.5 m;岩体声波速度随着深度的增加而增加,达到某一深度后趋于平稳;岩体波速在平稳深度存在小范围的波动现象,说明岩体本身存在着不良地质结构,对波速产生了影响;炮孔装药结构和装药量对围岩的扰动程度具有一定的影响,空气间隔装药能明显降低扰动程度,装药量越大对围岩扰动程度越大。     

层状岩体大跨度隧道围岩松动圈实测分析及应用

基于超声波在层状岩体中传播速度的差异性,改变传统的钻孔布置,测试了某层状岩体大跨度隧道Ⅳ、Ⅴ级围岩松动圈,并分析波速-孔深曲线的变化规律。结果表明:不同测点松动圈厚度存在明显差异;不同围岩级别,松动圈范围也存在一定差异。钻孔波速测定对隧道设计支护参数的合理性进行了验证,进而结合该大跨度隧道结构力学特性和实测围岩松动圈,对锚杆支护参数进行优化设计,为隧道施工建设提供技术指导。     

基于玻璃纤维锚杆微应变测试的软岩隧道松动圈测试技术及应用

为解决软弱破碎围岩地层隧道松动圈测试的难题,分析现有松动圈测试技术现状,以全长黏结型玻纤锚杆为载体,提出一种适用于破碎软岩隧道的围岩松动圈测试技术。该测试技术以锚杆微应变变化趋势为基础,结合锚杆中性点理论,可大致确定围岩松动圈范围。将该技术应用在大（理）临（沧）铁路杏子山隧道破碎炭质板岩大变形地段进行验证,结果表明： 全长黏结型玻璃纤维锚杆在松动区可与软弱破碎围岩有效协调变形,锚杆微应变变化趋势与中性点理论相符,采用锚杆微应变变化趋势表征围岩松动圈范围合理可行。同时该技术测试精度可通过调整沿锚杆长度粘贴应变片的密度来控制,有效弥补传统物探松动圈测试技术对岩体要求高的问题,在软弱破碎围岩地层中具有较好的操作性和适用性。     

曾家垭隧道围岩松弛圈的判定研究

利用弹塑性理论对曾家垭隧道的围岩松动圈进行计算分析，并结合现场声波测试结果，合理确定围岩松动范围，为隧道围岩支护提供了可靠依据。     

姜路岭炭质页岩隧道围岩松动圈测试与分析

国道G214线姜路岭隧道为典型的高海拔炭质页岩隧道,隧道开挖和初期支护施作后,变形快、变形大、持续时间长,本文以该隧道为依托工程开展研究,通过声波法和埋设多点位移计法测试深部围岩波速分布规律以及深部围岩位移变化分布规律,进而获得炭质页岩隧道围岩松动圈,以达到指导炭质页岩隧道围岩压力计算、系统锚杆设计以及控制变形的目的,对类似工程具有借鉴和指导意义。     

基于GA-SVM的隧道围岩分类研究

隧道工程围岩的类别是评价隧道工程地质条件的一个综合性量化指标,是进行隧道工程建设的基础。为快速、有效地判别围岩类型,提出了将因子分析(FA)与改进的支持向量机(GA-SVM)相结合的隧洞围岩分类模型。首先,根据岩体岩性、地质构造、岩体结构等特性,选取岩石质量指标、完整性系数、单轴饱和抗压强度、纵波波速、弹性抗力系数和结构面摩擦系数6个指标作为隧洞围岩分类的初始判别指标。其次,采用因子分析理论对原始指标变量进行属性约简,提取了公共因子,减少了判别指标之间信息冗余。最后,利用遗传算法(GA)优化支持向量机(SVM)的惩罚因子C和核函数参数σ,并将提取出的公共因子作为GA-SVM模型的输入变量,建立了基于因子分析的GA-SVM隧洞围岩分类模型。将现场勘测的29组围岩数据作为训练数据,另用7组数据作为测试数据,同时将该模型分类结果与SVM、BPNN、FDA模型分类结果进行了对比。结果表明:因子分析可以有效地提取围岩分类指标,降低指标间信息重复度;利用GA优化参数可以提高SVM模型的精度与泛化能力;用该模型预测隧洞围岩的类别与实际分类相吻合,其错误预测率为0,研究成果可为隧洞围岩快速分类提供一种新思路。     

310国道宝鸡-天水二级公路隧道围岩类别变更分析

通过论证比较,按照隧道围岩主要工程地质特征、围岩岩体结构及结构面特征、水文地质特征、围岩弹性纵波波速、变形系数、泊松比、内摩擦角、软化系数等指标,重新划分和确定了围岩类别;分析了产生围岩类别判定偏差的原因,以期对同类工程勘察起到借鉴和参考作用。     

浅埋偏压隧道围岩松动圈的影响因素分析

浅埋偏压隧道存在较为不利的非对称压力,易造成隧道发生塌方等事故,建设过程中采用合理的隧道支护力学参数显得尤为重要。围岩松动圈理论为隧道支护提供了可靠依据,但浅埋偏压隧道围岩松动圈的影响因素较多、原因复杂;通过对隧道现场充分的调查分析,遴选4个主要的影响因素:地下水、隧道岩层产状、隧道地形偏压情况以及隧道埋深;基于二次正交组合设计原理,采用4因素5水平试验方案,通过声波测试,按照对应设计水平进行了17次隧道现场围岩松动圈测试。经过计算分析得出显著性最大者为围岩含水情况,其次为隧道埋深和偏压率,岩层产状对围岩松动圈影响最小。     

炭质千枚岩隧道围岩松动圈现场测试

研究松动圈的方法可以分为现场探测方法和理论方法。二者相比,现场实测数据更加能反映出围岩松动圈实际情况。为研究炭质千枚岩隧道松动圈范围,考虑到隧道所处的变质软岩环境,在参考以往松动圈相关研究的基础上,采用多点位移计和地质雷达对依托工程的围岩松动圈进行了现场测试。多点位移计位移量随时间变化大说明该测点以内的岩体呈现破裂状态,反之岩体所受扰动较小,因此可找到松动围岩与完整围岩的分界区间。地质雷达发射的电磁波经过松动围岩与完整围岩的分界面时必然发生强烈反射,因此从收集处理的雷达探测剖面图上即可确定围岩松动范围。同时,采用数值模拟的手段对现场测试结果进行了验证,探明了不同施工条件下炭质千枚岩隧道围岩松动圈的分布特征。现场测试结果显示:施工方法对炭质千枚岩隧道围岩松动圈范围影响显著;采用"上下台阶法"施工时,多点位移计法测得围岩松动圈范围在6~8 m左右,地质雷达法测得范围在4.0~6.5 m左右;采用"上下台阶预留核心土法"施工时,多点位移计法测得围岩松动圈范围在4~6 m左右,地质雷达法测得范围在2.5~5.0 m左右。对于炭质千枚岩隧道,其锚杆支护长度应不小于8 m。研究结果可为汶马高速鹧鸪山隧道及其他类似隧道支护参数的设计、施工方法的选择提供一定参考。     

黑石岭岩石公路隧道围岩松动圈的测定

按"新奥法"施工的河北张石高速黑石岭隧道全长7 560 m,为上、下行分离的双洞单行车双车道,属于长大岩石高速公路隧道.隧道施工期围岩松动圈的测试与判定,对于施工支护设计具有重要作用,文中对利用超声波探测技术对隧道进行了松动圈测试与分析,明确了爆破开挖对围岩的影响范围,优化了隧道的开挖支护施工.     

基于BP神经网络高风险隧道围岩判定模型的研究

针对铁路高风险隧道地质围岩复杂性、突变性的问题,基于BP神经网络构造了以岩体完整性系数、岩体质量指标、结构面强度系数、岩石单轴饱和抗压强度和地下水渗流量5个参数,进行高风险隧道围岩级别判定模型的研究。通过该模型对相关数据进行学习、训练以及回判和预测,实现判定围岩级别和实际围岩级别基本一致。     

关于岩石评价中RQD与Kv统一性的探讨

岩体完整性评价对隧道工程具有重要的意义,岩体完整程度的定量分类除体积节理数外,主要依托波速测试,获取Kv进行定量分类。RQD作为评价岩体好坏的一种统计方法,其本质上也是一种岩体完整程度的定量分析手段。本文重点通过某矿区3个钻孔岩体的声波测试及岩芯实测RQD的对比分析,提出了Kv与RQD的统一性问题,并提出了两者统一的建议指标值,对于岩石的评价的理论研究与生产实践具有一定的指导意义和参考价值。     

不同初始地应力条件下节理岩体隧道稳定性分析

围岩稳定性评价是隧道工程建设中最重要的内容,现有的稳定性判据多是针对均质岩石或土体而言的,尚缺少针对节理岩体隧道提出的判别指标。文章采用离散元数值模拟方法,以探索合理稳定性判据为目标,对不同地应力条件下节理岩体隧道的稳定性进行了深入研究。研究结果表明:(1)均匀应力场条件下,隧道围岩受拉屈服塑性区与节理张开区的分布相似,岩体节理滑移破坏区明显大于围岩塑性区和节理张开区;(2)侧向压力系数对围岩屈服区的影响较小,而对节理剪切滑移破坏区的影响却非常显著,因此以节理滑移破坏区作为节理岩体隧道稳定性的判别指标更加科学合理。     

基于因子分析与Fisher判别分析法的隧洞围岩分类研究

为快速有效地预测隧洞围岩的类别,提高地下工程的稳定性和安全性,应用因子分析与Fisher判别分析理论,选取岩石质量指标、完整性指标、饱和单轴抗压强度、纵波波速、弹性抗力系数和结构面摩擦因数等6个指标作为Fisher判别分析的判别因子。建立基于因子分析的隧洞围岩分类的Fisher预测模型。将现场勘测的30组隧洞围岩数据作为学习样本进行训练。利用回代估计法对模型效果进行检验,正确率为96.7%。将建立的判别模型应用于工程实例,以6组工程数据作为预测样本,进行隧洞围岩的分类预测,并与神经网络方法和Bayes方法进行对比。结果表明:因子分析可以有效提取围岩分类指标,去除冗余影响因素,基于因子分析的Fisher判别模型可有效地预测隧洞围岩的类别,所得预测结果的正确率为100%。     

小净距隧道围岩松动圈测试与分析

围岩松动圈是小净距隧道设计施工和评价围岩稳定性的重要参数之一。京福高速公路福州段里洋、鸿尾Ⅰ号小净距隧道采用非金属超声波技术进行了围岩松动圈检测,本简要介绍了此项测试技术的测试与分析过程,以期为同类工程提供借鉴参考。     

碾压膨胀土波速变化规律及声波技术应用探讨

针对百色地区膨胀土,利用TH204非金属超声波测试系统,对以最佳含水率和塑限含水率为控制含水率下的碾压膨胀土进行声波测试,得到了等幅度干湿循环作用后的纵波速度的变化规律。试验研究结果表明,随着循环次数的增加,不同控制含水率下碾压膨胀土试件的平均纵波速度呈非线性衰减,其0～1次循环,衰减程度最大。循环幅度对膨胀土的波速衰减有较大的影响,循环幅度越大,纵波速度衰减越大。结合声波技术在岩体材料中的应用,探讨了声波技术在路基膨胀土中的应用问题。     

基于Fisher判别准则的公路隧道围岩分级评价

该文借鉴Fisher判别理论,建立公路隧道围岩评价模型,以期取得较好的效果。该项研究借助Fisher判别明显的统计优势,综合国内外大量岩体围岩分级指标资料及工程实际,建立了公路隧道围岩识别的Fisher判别分析模型,选用隧道洞室围岩岩石单轴饱和抗压强度σc、节理平均间距d、岩石质量指标RQD、地下水情况W等方面的综合指标作为围岩类别判定的评价因子,以21组公路隧道围岩实测样本数据进行学习训练和检验,并建立了相应的线性判别函数对13组待判隧道围岩类别情况进行了预测,判别结果与实际一致。研究结果表明,FDA模型回判估计误判率为0,交叉确认估计误判率为4.8%,判别性能稳健可靠,对现有评价公路隧道围岩分级方法进行了有效的验证和补充。     

隧道松动圈影响因素的权值分析

在研究隧道松动圈大小时,综合考虑围岩级别、埋深、跨度、高跨比及侧压系数等影响因素,按照正交试验方案设计16组试验,利用有限元软件进行数值模拟,得到各个工况下的最大松动圈厚度和松动圈系数(隧道松动区面积与开挖断面面积之比).根据层次分析法理论建立松动圈大小的层次分析模型,对影响松动圈大小的各个因素进行判断矩阵构造、特征向量求解以及一致性检验.结果显示,对松动圈大小影响最大的因素为分别为围岩级别、高跨比、侧压系数以及跨度,为现场控制松动圈大小提供必要依据.     

基于尺寸效应的节理岩体隧道开挖稳定性分析

节理岩体的开挖力学响应具有显著的尺寸效应,这对于研究隧道稳定性非常重要。运用离散单元法,模拟了相同隧道尺度条件下不同节理间距的4组情况。研究结果表明:①随着岩体节理间距减小,围岩结构类型由整体块状逐步转化为碎裂状,随之出现岩块松动脱落;②围岩塑性区、应力松动区以及节理张开区具有相似的分布规律,均随着节理间距减小而增大,但发生岩块松动脱落之前的尺寸效应不明显;③节理剪切滑移破坏区比张开区和岩体塑性区更大,且具有更加明显的尺寸效应,适合作为节理岩体隧道稳定性的判别指标。     

高黎贡山隧道TBM掘进卡机段TSP法物性参数响应特征分析

高黎贡山隧道工程地质条件复杂,断层破碎带、节理密集带等不良地质易造成TBM卡机事故。为有效避免TBM卡机事故的发生,以TBM穿越高黎贡山隧道燕山期花岗岩地层为背景,提取卡机段采用TSP法(tunnel seismic prediction)获取的围岩力学参数,通过分析TSP参数的相关性以及对比分析卡机段和正常掘进V级围岩段的TSP参数,获取TSP参数与围岩的相关性及卡机段TSP参数的波动规律。研究结果表明:1)随着泊松比的增大,卡机段的围岩纵波速度呈下降趋势,岩体的静态弹性模量总体呈现降低的趋势;2)对比正常掘进V级围岩段,卡机段TSP法获取的围岩纵波速度、静态弹性模量、波阻抗均有不同程度的下降,而泊松比则有增大的趋势。通过层次分析法理论,对围岩纵波速度、泊松比、静态弹性模量和波阻抗进行定量分析,一定程度上可作为TBM掘进过程中卡机判别的依据。