Q值与围岩力学参数的相关性分析与工程应用

为了验证Q系统围岩分级及支护设计方法在大型地下洞室的适用性,文章依托锦州大型地下储油洞库工程,基于现场Q值统计数据与地质素描成果,并结合Q值相关的经验公式,建立了Q值与RMR值、BQ值的数学函数关系,得到了Q值与围岩主要力学参数的相关性,并提出了现场Q值快速获取的方法。研究结果表明,Q值与RMR值成对数函数关系,相关系数高达0.99,两种方法得到的围岩分级基本相同;Q值与BQ值成线性函数关系,相关系数高达0.92;在Q值及RMR值较小时,由BQ法得到的围岩分级与上述两者基本相同,但当Q值及RMR值较大,由此得到的围岩级别较高时,由BQ值得到的围岩级别大约相差一个级别。文章建立了Q值相关常用数据定量表,在无法取得现场实测值的情况下,可通过查表得到相对较为准确的参数值。     

基于Q系统的地下洞库中台阶最佳开挖高度研究

为了确定基于Q系统的洞库中台阶最佳开挖高度,文章依托锦州大型地下储油洞库工程,首先根据现场的Q值、RMR值和BQ值统计资料,比较了Q值法与其它围岩分级方法,建立了Q值与RMR值、BQ值的数学函数关系。然后采用数值模拟和现场监测方法,分析不同围岩条件下不同台阶高度对洞室变形和应力的影响及其最大值分布区域。研究结果表明,中台阶开挖高度相同时,随着Q值的减小,竖向位移和水平位移值越来越大;同一Q值范围条件下,中台阶的开挖高度对竖向位移和水平位移的影响较小,不起主导作用;不同Q值范围下中台阶开挖高度不同,对最大水平应力及竖向应力的最大值及其发生的位置影响显著。最后根据最大应力值及其位置提出了中台阶合理高度范围。     

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.     

基于遗传算法的地下洞室围岩力学参数反分析

围岩是地下洞室的主要承载结构,设计分析时采用的围岩力学参数是否合理直接影响计算结果的可靠性。文章结合某水电站引水隧洞工程,根据围岩监测数据,基于遗传算法,对ABAQUS商业软件进行二次开发,编写了遗传算法程序,对地下洞室围岩力学参数进行反分析,利用反分析得到的参数与工程设计采用的参数进行对比,分析讨论设计采用参数的合理性。结果表明,围岩参数反演值大于设计值,利用反演得到的参数进行计算,位移值小于初始参数的计算值,说明设计采用的参数取值偏安全。类似洞段的分析结果表明,文章采用的方法在类似工程的参数分析中具有很好的适用性。     

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。     

两步分级法在公路隧道动态施工围岩分级中的应用

《JTG D70-2004公路隧道设计规范》中定性与定量[BQ]值相结合的两步分级法从定性和定量两个角度出发,互相校验和检验,采用多因素指标进行评判,对影响围岩稳定性的分析较为全面,该方法在安徽六潜高速公路隧道中应用效果较好,为调整优化相应工程措施提供了重要依据。     

基于修正Q值的武当群片岩岩体质量分级方法研究

地下工程建设中经常会遇到地质背景条件特殊的围岩,需要建立与之相适应的岩体质量分级方法。文章结合Q分级方法的特点和不足,以鄂西北地区武当群片岩为例,分析了武当群片岩水敏性、各向异性、构造偏压、水平构造应力等特征;并在此基础上提出了考虑岩块强度、岩体完整性、地下水、地应力、片理面产状等因素的修正Q分级方法,得到了以地下水(出露情况、水压)、地应力(大小、与洞室轴线夹角)、片理倾角等为修正系数的Q′分级方法的计算公式。以十房高速通省隧道为例进行分析验证,分级结果与围岩的实际质量等级基本一致。研究结果可为复杂工程岩体质量分级方法的建立提供参考。     

TBM施工深埋隧洞围岩分类方法初探

文章针对TBM施工隧洞的围岩分类问题,分析了西南某水电站深埋隧洞影响洞室稳定性的因素,以<水利水电工程地质勘察规范>中的围岩分类方法(HC分类)为基础,依据岩石单轴抗压强度、岩体的完整性系数、岩体结构为主要因素来探讨适合TBM施工深埋隧洞的围岩分类.     

随机块体对泰山抽水蓄能电站地下厂房稳定性的影响分析

关键块体的稳定性决定着岩体地下洞室的整体稳定性,因此确定洞室围岩关键块体的位置、大小以及关键块体失稳模式对控制及预测洞室的安全性至关重要。泰山抽水蓄能电站地下厂房围岩受到不连续面切割,存在稳定性问题,故对其长期稳定性进行了深入研究。在获得研究区节理裂隙产状概率特征的基础上,采用赤平极射投影法确定该区地下厂房概率最大失效模式,搜索厂房区关键块体的位置,并对其长期稳定性进行分析预测,给出关键块体安全性的定量指标。同时将强度折减法与关键块体理论相结合,对地下厂房长期稳定性及风险进行了有效预测,研究成果可为泰山抽水蓄能电站后续加固方案的制定提供借鉴与依据。     

宝塔山隧道地下风机房设计与调整

在特长隧道修建中,地下风机房洞室群是整个隧道施工中的难点.文章通过宝塔山隧道地下通风系统洞室群的布置设计、风机房洞室群施工时面临的问题,在满足了通风需要的断面净空要求的前提条件下,并考虑施工方便性,对地下通风系统洞室群布置和洞室断面进行了调整,分析了各方案的优缺点,以及隧道洞室群的设计及洞室的施工方便性相结合的重要性.     

地震动参数对地下洞室安全系数的影响分析

为解决地震作用下地下洞室围岩安全的定量评价问题,文章建立了一种基于整体安全系数和点安全系数的围岩稳定综合评判方法。首先给出了基于岩体抗剪强度折减原理的洞室整体安全系数计算方法,该方法以主厂房和主变洞之间的塑性区恰好贯通作为洞室整体失稳的临界判据,整体安全系数通过搜索折减系数而得到;然后给出了基于Mohr-Coulomb屈服准则的点安全系数计算方法。结合西南某水电站地下厂房洞室工程,研究了不同地震动输入参数对洞室整体安全系数和关键部位的点安全系数的影响规律。计算结果表明,基于安全系数的地下洞室围岩稳定定量评价方法是可行的,能够反映不同工况下洞室整体安全程度和不同部位的局部安全程度。研究发现,洞室整体安全系数和关键点安全系数均随地震波振幅、持时的增加而减小;随入射角的增加而增大;地震波低频对洞室影响较大,高频则影响较小。     

黄土公路隧道围岩级别划分浅论

围岩分级是隧道设计中的重要内容,也是新奥法隧道设计的基础资料.目前隧道设计规范中对岩石隧道的围岩分级有明确的参数指标,可以方便地确定岩石围岩的级别,但黄土围岩的级别划分没有相应的参数指标,而岩石围岩的参数指标几乎完全不适用黄土围岩.通过查阅大量的国内黄土工程资料,并对其在黄土隧道方面的适用性做了具体的分析,提出了黄土隧道围岩级别划分的参数指标,对黄土隧道的设计和施工具有重要的参考意义.     

深部巷道围岩支护阻力确定及其应用

文章通过理论计算获取围岩压力与位移,通过绘制P-U图分析支护与位移的关系,以此确定深部巷道围岩支护阻力。分析认为:在对深部巷道围岩压力和位移进行量化计算的基础上,可以确定深部巷道围岩支护阻力范围;利用P-U图中围岩与支护的关系,可选择合理的支护技术方案和支护时间。该方法在龙固煤矿主泵房洞室支护中进行了应用,结果表明:(1)采用实际围岩力学参数计算出的巷道围岩压力和位移符合工程实际,深部主泵房洞室围岩支护阻力的合理范围为4~6 MPa;(2)深部巷道的支护技术方案和支护时间可以依据支护阻力和P-U图确定;(3)该研究成果已成功用于煤矿工程实践。     

泥质软岩地层洞室变形分析及对策

文章以兰渝铁路胡家湾隧道进口和东扎沟隧道进口施工为例,阐述在如泥岩、页岩等软岩地层洞室开挖时出现的围岩变形特点;从地质、施工等方面分析其变形原因;并从施工时机、施工方法等施工角度分析,制定控制变形的应对措施。以期在类似地层洞室施工时,在控制围岩变形中起到一定的指导、借鉴作用,并确保工程质量及安全。     

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。     

锦屏二级水电站交叉隧洞模型试验研究

多洞室交叉处围岩力学状况目前国内外研究相对较少。文章以锦屏二级水电站3#引水隧洞三洞交叉段为工程背景,为了解交叉洞室对围岩的影响,进行了三维地质力学模型试验;通过两组试验,有效地揭露了交叉洞室间的相互影响,以及开挖与支护方法对围岩稳定性的影响。最后通过超载试验,确定了交叉洞室的破坏模式及其破坏过程;试验结果为指导施工提供了依据。     

大型地下车站洞室结构设计施工技术

红旗河沟车站是重庆轻轨3号线与地铁6号线的地下换乘车站,也是当前全亚洲建设规模最大的地下暗挖车站.依托该工程,介绍了大型浅埋暗挖洞室主体结构设计方法、支护衬砌设计与施工技术,包括洞群组成、主洞与附属洞的衔接方式、埋置深度确定、主洞断面设计、高边墙式大断面主洞开挖工法、支护类型等;着重研究了十字交叉节点的结构设计方法,并采用有限元方法进行了结构受力特征分析与开挖过程施工力学计算.通过施工过程的力学分析与精细化设计,红旗河沟车站成功建成,相关设计施工方法对今后类似超大型地下洞室工程具有一定参考价值.     

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。     

大跨度地下洞室集成化围岩分类体系构建及可视化程序实现

文章通过整合目前国内外常用的围岩分类方法,对各分类方法评价指标、评价标准进行了相关性分析研究,从内核建立了分类方法等效换算公式、经验性关联图表;且针对大跨度地下洞室工程扰动影响作用的显著特征,依据"有限性劣化"处理思路,提出了工程因素对围岩质量劣化效应的定量表示法,藉此构建了可反映工程因素影响的集成化围岩分类体系;应用VB.Net语言编制了"大跨度地下洞室集成化围岩分类体系(IRMCS)"可视化程序。该程序可实现"一次输入,多种分类方法评价结果输出";最后,以大岗山水电站主厂房顶拱厂横0-60~0+166m围岩为例,应用该程序对其围岩分类、稳定性结果、支护建议予以综合评价,分析结果与实际情况吻合度较好。