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。     

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。     

围岩分级参数定量值的现场快速获取方法研究

在隧道施工过程中,围岩分级参数的获取方法是影响围岩分级结果是否准确的最重要因素。文章基于对当前隧道施工现场围岩分级方法局限性的分析,针对我国铁路、公路隧道围岩分级的两个基本指标——岩石坚硬程度和岩体完整程度,分别提出了利用回弹仪和数码成像技术现场快速获取其定量值的方法,并结合部分隧道的应用实例,验证该方法可获得较为良好的效果,推广应用前景较为广泛。     

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.     

隧道围岩强度及稳定性评价

围岩强度指标是隧道工程设计中不可缺少的重要参数,准确预测围岩强度对隧道支护设计和稳定性计算十分重要。文章针对富溪隧道地质条件复杂、围岩稳定性差等问题,以现场岩石点荷载试验推测岩石强度;以隧道围岩的Q指标统计为基础,利用基于Q指标的经验公式推测围岩抗压强度;按照富溪隧道各个断面围岩的抗压强度,评价各段围岩的稳定性。研究表明,采用的三个经验公式中,无论平均值还是分散度,Yudhbir公式预测结果都最接近规范标准值,说明所用方法用于隧道工程是可行的。该方法简单、实用,预测结果能够反映围岩工程特性,符合实际,可以作为隧道工程中定量评价围岩强度的有效方法,可为隧道设计、施工提供可靠依据。     

池家河隧道岩体浅表生改造及其与围岩级别的关系

为探讨池家河隧道围岩质量,文章基于隧址区浅表生改造特征和空间发育规律,初步划分了浅表生改造强度等级,建立了适用于池家河隧道地质条件的施工期围岩分级方案,探讨了浅表生改造与隧道围岩级别的关系。结果表明,池家河隧道隧址区岩体经受过较强烈的浅表生改造,主要表现为发育中缓倾角结构面和陡倾角裂隙。浅表生改造控制了池家河隧道岩体结构及围岩级别,浅表生改造强度可划分为强烈、中等和轻微。强烈改造带围岩级别一般为Ⅴ级;中等改造带围岩级别多为Ⅳ级,少部分为Ⅴ级;轻微改造带围岩级别多为Ⅲ级,少部分为Ⅳ级。池家河隧道浅表生中等改造带段落最多,控制了池家河隧道围岩级别。     

楞古水电站地下厂房围岩分级研究

围岩分级是水电工程地下洞室设计和施工重点关注的问题,因此确定合理的围岩级别对工程设计和施工具有重要意义。文章依托楞古水电站地下厂房工程,采用HC分级、[BQ]分级、Q分级和RMR分级等方法对地下洞室围岩级别进行了研究并采用回归方法对各系统分值进行了相关性分析。结果表明:对大跨度地下洞室进行围岩分级时,同时采用HC、[BQ]、Q和RMR等分级方法进行围岩级别划分,更有利于确定合理的围岩综合分级;在岩体的块度、完整性受结构面控制时,HC分级与RMR分级结果吻合度更高。     

水平旋喷桩预支护在软弱黄土隧道中的试验研究

为提高软弱黄土隧道地基承载力,针对研究项目洞口段围岩的特点,提出水平旋喷桩预支护方案.经计算分析,参考水平旋喷桩在其它工程项目中的应用情况.初步确定水平旋喷桩加固体的直径、长度、纵向间距等.结合围岩地质条件,采用不同的灰水比、注浆压力、钻机提升速度等施工控制参数开展大规模现场成桩试验.对所有成型桩体直径、长度、3 d及28 d强度进行检验.由检验结果调整预设计参数,得出了水平旋喷桩设计控制指标、施工工艺参数.工程应用表明,采用水平旋喷桩超前支护技术具有较强的适应性和可操作性,提高了软弱黄土地区公路隧道围岩稳定性和地基承载力,可为软弱黄土地区公路隧道的设计与施工提供借鉴.     

修正Q值围岩分级方法在碳酸盐地区大断裂超深埋特长隧道的应用研究

在隧道建设过程中,围岩分级的准确性直接关系着隧道施工的稳定性.文章在分析了众多的围岩分级方法以后,选择常用的Q值法作为修正对象;根据碳酸盐地区大断裂超深埋特长隧道的特殊性,提出了以断层、褶皱、地形以及岩溶的宏观影响系数对Q值法进行修正,得出了修正以后的建议Q’值法公式.以大坪山隧道为实例,进行验证分析,得出了在最深埋地段围岩级别较高、离断层最近的围岩级别较差的结论,与实际揭露的围岩级别结果基本一致.     

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。     

铁路黄土隧道变形规律及建设管理要点研究

黄土隧道施工过程中,常出现支护破坏和隧道塌方等事故。文章基于黄土隧道工程的监控量测数据,采用统计分析方法对不同围岩级别、埋深和含水率下的黄土隧道变形规律进行了研究。结果表明:(1)Ⅳ级围岩黄土隧道拱顶下沉、周边收敛的量值分别集中在50 mm和35 mm以内,Ⅴ级围岩黄土隧道拱顶下沉、周边收敛则集中在60 mm和40 mm以内;(2)Ⅳ级、Ⅴ级围岩双线黄土隧道拱顶下沉和周边收敛变形值与含水率呈正相关关系,变形速率则先增大后减小,在含水量超过16%时变形增大明显;(3)基于拱顶沉降统计,提出Ⅳ级、Ⅴ级围岩黄土隧道设计预留变形量值范围可分别取7～9 cm和12～15 cm;(4)黄土隧道工程建设管理要点是提前梳理重难点工程,施工前严格方案审核,加强地表处理,施工时强化地质预报和监控量测,严格变更设计管理,重点做好工艺管理和施工质量控制。     

铁路隧道施工阶段监测等级划分方法及应用

铁路隧道施工阶段监控量测是保障信息化施工的重要手段，目前关于隧道监控量测项目及内容主要通过围岩级别定性判定，未建立统一的定量化评价体系。基于风险分析理论，依据隧道发生风险概率指数与风险后果指数，建立铁路隧道施工阶段监测等级及划分方法。将未确知测度理论作为风险概率指数评价方法，选取岩石风化程度、岩石质量指标和单轴饱和抗压强度等8个影响指标，构建指标测度函数，结合改进层次分析法对各评价指标进行赋权，依照置信度识别准则判定风险概率指数，定量计算监测等级指数确定监控量测等级及相应的监测内容。以渝昆铁路小草坝隧道为例，对该隧道3个里程区段进行施工阶段监测等级划分，评价结果显示DK344+200～DK344+220区段监测等级为C。     

基于ASP.NET技术的围岩分级系统开发

文章介绍了开发的基于互联网的围岩分级系统。该系统以ASP.NET技术为基础,结合了数据库技术、支持向量机技术、MATLAB接口等技术,实现了掌子面围岩信息的编录存储、围岩级别的智能判别等功能,并能使设计、专家、业主等人员通过互联网就可以及时了解到掌子面的围岩状况,对围岩级别进行综合判定,提高了隧道施工的信息化程度。     

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。     

隧道震裂岩体围岩分级方法初探

汶川地震产生了大量的震裂松动山体,为合理评价在这些震裂山体中新建隧道的围岩级别,通过极震区在建隧道现场震裂岩体调查,对震裂岩体特征及其对围岩稳定性的影响进行了分析。震裂岩体是一种受强烈地震波作用后,岩体结构面更加发育,层间结合更差的一种岩体;并且硬质岩和软质岩的震裂特征不同,硬质震裂岩体易产生集中式张裂缝和松动,软质震裂岩体易产生体积式松弛变形。在此基础上,提出了岩体震裂等级,划分为轻微、中等、强烈三种级别,并建立了震裂岩体围岩分级的修正方案,即:轻微震裂岩体对围岩稳定性影响不大,可不考虑降低围岩级别,或者降低0.5级;中等震裂岩体对围岩稳定性有不利影响,围岩级别降低0.5～1级;强烈震裂岩体对围岩稳定性影响极为不利,围岩级别降低1～1.5级。     

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。     

高速铁路黄土隧道初期支护受力特性研究

支护结构的合理设计是大断面黄土隧道设计的关键环节。文章结合在建铁路黄土隧道,采用数值模拟,分析了大断面黄土隧道在不同初期支护时机情况下,支护结构、围岩受力状态和力学行为变化情况;基于控制围岩变形为核心,对大断面黄土隧道施工中初期支护施作时机的选择给出了合理的建议;根据现场监测结果,总结出了黄土隧道初期支护受力规律。黄土具有明显的流变特性,支护结构受力很大一部分承受围岩流变产生的附加荷载;另外,支护结构受力在空间上分布并不均匀对称,这些在设计中都应加以考虑。     

隧道围岩压力和锚杆轴力的特性分析

结合江西武吉高速公路隧道15个典型断面的监测信息.分析围岩压力和锚杆轴力的稳定值和稳定时间变化规律.结果表明,锚杆未能充分发挥支护作用,应加强锚杆锚固力;隧道位置、施工方法及围岩级别对围岩压力和锚杆轴力的稳定时间有影响.利用围岩压力经验公式计算值与实际监测值进行比较,分析了经验公式对实际隧道工程的适用性.结果表明,深浅埋法计算值比实测值大;系数法和普氏法计算值与实测值相近,但计算结果有赖于参数的选取;泰沙基法计算深埋隧道的围岩压力误差较大.考虑隧道埋深和围岩级别的影响,获得围岩压力与隧道埋深的乘幂关系,以及围岩压力与围岩级别的指数拟合公式.通过监测数据获得的一些规律性结论,可为隧道结构设计和结构计算提供参考.     

不同围岩级别下的隧道洞身开挖施工方法分析

文章分析了公路隧道围岩的分级标准,探讨了围岩的变形规律,介绍了全断面开挖法、台阶开挖法和分部开挖法等适用于不同围岩级别隧道的洞身开挖施工方法,并结合某公路隧道洞身开挖工程实例,分析了不同级别围岩开挖施工要点,以期为类似工程提供参考。     

大断面黄土隧道初期支护与围岩相互作用机理研究

依托已修建并投入运营的郑西高速铁路,针对开挖面积达170m2的大断面黄土隧道,进行了不同钢架形式作用机理的研究,明确了型钢拱架和格栅拱架的适用条件;采用现场对比试验等研究手段,在浅埋老黄土隧道中分别设置了型钢钢架、格栅钢架对比试验段.试验结果表明,两种钢架初期支护变形相当;两种钢架的应力均在允许值范围之内,但格栅钢架应力较小;格栅钢架的围岩-初期支护接触压力分布较均匀;两种钢架组合支护在控制大断面黄土隧道拱顶下沉方面无明显差异,水平收敛基本相等.另外,基于混凝土早期强度试验,采用围岩-结构法,根据组合支护与围岩的特征曲线,研究分析了围岩与组合支护的相互作用机制,最终得出了格栅钢架在大断面黄土隧道中的适用条件,以及在不同围岩条件下初期支护的设计参数.