基于围岩亚级分级的浅埋偏压隧道初期支护优化方法研究

现行公路隧道岩质围岩分级方法采用岩石坚硬程度、岩体完整程度等常规的指标,且分级结果跨度较大,不能满足工程需要。在实际工程中,许多公路隧道会受到浅埋和偏压的影响。依托广西南宁玉象隧道,考虑采用埋深和偏压两个指标,用数值模拟的方法,根据隧道开挖后毛洞的自稳性对围岩进行亚级分级,在此基础上对不同亚级提出对应的初期支护方案。结果表明,该隧道围岩级别可以再分为3个亚级,研究结果对类似受到浅埋偏压影响隧道的初期支护设计和施工具有参考意义。     

公路隧道高水压围岩级别修正探索

隧道围岩分级是正确进行隧道设计与施工的基础.采用规范规定的围岩分级方法,根据岩石强度程度、岩体完整程度两个基本因素进行初步分级,提出高水压下围岩级别的修正,为隧道结构设计与施工提供合理参数.     

郑万高铁大断面岩质隧道掌子面稳定性评价及控制措施

为建立施工阶段大断面隧道掌子面稳定性评价方法,结合郑万高铁大型机械化特点,对郑万高铁湖北段隧道掌子面地质信息进行统计分析,将掌子面稳定性分为A整体稳定、B局部掉块、C上半断面不稳定和D全断面不稳定4个级别,并建立以岩石坚硬程度、岩体完整程度和地下水状态3个指标的掌子面稳定性定性分级方法,得出围岩级别与掌子面稳定性的对应关系。研究结果表明： 1）岩石坚硬程度、岩体完整程度和地下水状态是围岩分级指标中使用率最高的3个指标; 2）Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级围岩的掌子面稳定性为A级。     

昆河铁路新碧鸡关隧道进口段围岩分级研究

新碧鸡关隧道地质条件复杂,断层、滑坡等不良地质发育,对围岩分级设计影响较大。介绍的分级程序是首先作出隧道进口段节理玫瑰花图和赤平投影图,再结合岩性、构造、地下水及地应力等方面的分析研究,依据现行规范进行详细分级:隧道进口段基本分级为Ⅴ级,地下水修正维持基本分级,地应力修正降一级,无隧道浅埋修正,最后得出新碧鸡关隧道进口段围岩为Ⅵ级围岩。     

大跨度岩溶隧道施工工法比选

随着我国高速公路的发展,在岩溶地区修建隧道工程日益增多,选择合理施工工法是隧道施工安全稳定的重要一环。根据大跨度岩溶隧道中溶腔的发育程度、发育位置以及溶腔内充填物性质的不同,隧道需采用不同施工工法。以乐昌至广州高速公路段某大跨度岩溶隧道为例,采用有限元软件对其进行了三台阶法、单侧壁导坑法和双侧壁导坑法等3种施工工法的比选。最后得出结论：双侧壁导坑法在岩溶隧道施工中能有效的控制围岩塑性区的发展和洞周位移,并且能够有效改善围岩的受力状态,适当提高衬砌的应力水平,是较为合理的施工工法。可为岩溶地区高速公路隧道设计施工提供一定的参考。     

岩溶隧道侧部溶腔偏压效应及信息化处治研究

隧道围岩偏压性通常认为体现在地形上,而工程上对地应力、水压力、溶腔与采空区等造成围岩的偏压效应重视不足。该文以罗依溪隧道为例,采用有限差分法软件FLAC3D数值方法,计算存在侧部溶腔的隧道围岩的位移场及应力场。结果表明:侧部溶腔可对隧道围岩稳定性产生较大的影响,表现出一定的偏压效应。根据岩溶隧道偏压效应,采用排水隔水、弃碴回填溶腔、横衬施作、小导管注浆及喷锚支护综合治理方法,并在处治中加强监测及信息反馈,做到岩溶隧道工程的动态设计与信息化处治相结合。     

特大跨度连拱隧道仰拱设置研究

福州长乐国际机场高速二期金鸡山隧道、罗汉山隧道均设计为双向8车道连拱隧道,在国内几乎没有可借鉴的工程。本文针对拱部位于Ⅳ级围岩而边墙以下为坚硬整体岩石的情况,对仰拱设置进行了计算分析。计算结果表明,这种情况下是否设置仰拱对围岩稳定、初支及二衬受力影响不大。     

公路隧道围岩分级岩体基本质量指标修正方法探讨

通过对影响围岩安全性因素进行分析,在《公路隧道设计规范》(JTG 3370.1-2018)岩体基本质量指标计算公式中引入考虑岩层节理发育程度,分别对地下水和结构面两个因素,导致岩体基本质量指标变化情况影响系数,以及主要结构面类型及延伸性因素导致岩体基本质量指标变化情况影响系数,3个方面量化参数,建立建议的公式计算修正后的岩体基本质量指标,能够提高围岩分级准确性,对于合理进行隧道设计、确保隧道施工和运营安全具有重要作用。工程实例计算验证了该建议公式可作为方法的补充,用于公路隧道围岩详细分级。     

岩溶隧道围岩位移场解析解研究

利用复变函数并结合Schwarz交替法推导了半无限平面内隧道与岩溶之间相互影响的位移和应力解析解。结合实际工程计算得到如下结论：随着岩溶与隧道的净距不断增大,岩溶对隧道的影响越来越小,当溶洞半径是净距的5倍时,可认为岩溶对隧道不产生影响。利用本文得到的岩溶隧道围岩的解析解,可计算得到岩溶影响下隧道围岩的应力和位移值,并且计算结果有较高的精度。     

大断裂区深埋特长隧道围岩分级方法研究

隧道围岩分级的准确与否对隧道建设有着重大意义,直接关系到隧道施工的安全与稳定。针对大断裂区深埋特长隧道施工中出现的断层带、褶皱区、高地应力区以及软弱夹层带等不良工程地质问题,对BQ围岩分级方法中的结构面及地应力影响因子进行了修正和细化,同时根据隧道施工中出现的软弱夹层的工程问题,新增加了软弱夹层影响因素K4这一修正指标,并据此修正BQ围岩分级方法计算公式。在此基础上,以郧十高速公路上的大华山隧道作为实例,利用修正后的围岩分级方法对其进行围岩分级,得到了与实际开挖较相符的结果,为相关隧道建设提供了指导依据。     

底部隐伏空腔隧道施工过程中的围岩变形分析

岩溶区隧道因受岩溶发育程度、岩溶位置等影响,其围岩变形特征与一般隧道存在较大区别.以某岩溶隧道为工程背景,对隧道仰拱底部存在隐伏空腔的围岩变形进行现场监测研究,并运用有限差分软件进行仿真分析,现场监测和仿真分析所得围岩变形规律基本一致.研究结果表明:随着隧道施工接近并通过空腔顶部,隧道拱顶处围岩向下沉降,其值不断增大;...     

岩溶区河流下小断面隧道施工

依据西南成品油管线隧道穿越岩溶区河流施工的工程实践，介绍了岩溶区河流下隧道施工时特殊情况下的岩石爆破方法，提供了隧道发生涌水、围岩变形和穿越溶洞时的施工办法和有关措施。提出了岩溶区河流下隧道施工的建议。     

点荷载仪在优化红层隧道围岩级别中的应用

目前，在划分隧道围岩级别时，多是采用岩石饱和抗压强度来计算围岩BQ值，致使红层地区的隧道Ⅴ级围岩偏长，PPP高速公路项目的投资压力偏大。按照岩石中“砂质含量”从低到高的顺序，将红层岩石主要分为“泥岩、砂质泥岩、泥质砂岩、砂岩”四类，分析红层隧道的工程地质特征，判断出“岩石强度Rc是影响红层隧道围岩BQ值的关键因子”；分析了“样品失真”是导致常规抗压试验数据偏于保守的根本原因；归纳了点荷载试验具备“设备轻便、取样快捷、离散性小”等优点，阐明采用天然状态下的岩石点荷载强度来计算BQ值更贴合红层隧道实际水文地质条件的原理；建立了采用“点荷载强度”来优化红层隧道围岩的方法。     

云桂线富宁隧道围岩分级变更分析

为提高隧道勘察围岩分级的准确性,减小施工阶段围岩变更率,对云桂线富宁隧道围岩分级变更进行分析,主要结论与建议如下： 1）造成该隧道围岩分级变更的主要原因是物探解译不准、岩溶发育、岩体层间挤压破碎和地下水发育,其中物探解译不准的原因有异常段飘移、断层破碎带解译过宽及解译错误等; 2）岩溶发育造成的变更量也较大,应重视可溶岩段围岩分级的确定,避免出现长段高围岩分级; 3）因岩体层间挤压破碎及地下水发育造成的围岩变更率一般较小,需在施工阶段结合超前地质预报进行变更; 4）地质条件复杂的长大深埋隧道采用可控源音频大地电磁法是适宜的,但应解决物探解译过程中存在的问题,布置钻孔对物探异常区进行验证,提高解译精度; 5）目前采用的综合勘察手段仍是确定铁路隧道围岩分级的主要方法,施工中应重视超前地质预报及施工地质工作。     

公路隧道施工监测在围岩动态分级中的应用研究

介绍了在设计阶段常用的围岩分级方法并提出了在施工阶段对围岩进行动态分级的概念。通过对隧道监测数据的统计分析,得出了用于Ⅳ级、Ⅴ级围岩分类的围岩压力、钢支撑内力及弹性波速等指标的取值范围。并以鹤上隧道ZK6 370断面为例,对上述指标进行了监测和回归分析,结果表明采用围岩动态分级方法得到的围岩级别与实际情况相符,可用于指导施工阶段的隧道围岩动态分级、隧道的反馈设计和施工过程中的预测预报。     

裂隙岩体隧道支护受力变形分析及锚杆参数设计建议

隧道穿越节理裂隙发育岩体时,支护形式、参数与节理发育产状密切相关,宜针对性设计,而不是简单的套用规范推荐参数。依托贵州独平高速公路在建隧道工程,通过数值计算分析了不同节理发育程度下结构受力变形特性,结合现场试验及监测提出了锚杆支护参数的设计建议。研究表明,对于独平高度公路控制性隧道工程,Ⅲ、Ⅳ级围岩可采取局部锚杆,V级围岩可取消系统锚杆,但必须施作超前小导管和锁脚锚杆。     

基于三维重建与Unet神经网络的隧道掌子面围岩快速分级技术

围岩等级是确定和调整隧道施工方案的重要依据,为减少由于施工实际围岩等级与地勘不符造成的经济损失、安全事故等问题,可对传统围岩分级方法进行改进。依托云南文麻高速大法郎隧道,采用三维重建、图像拼接、Unet神经网络等技术,结合围岩单轴抗压强度等特性,实现基于岩体完整性和强度特征的掌子面围岩结构面特征识别和围岩级别快速评价。先采用数码相机对隧道掌子面及周边硐壁进行图像信息采集,建立完整的三维模型,后通过投影和图像拼接得到掌子面高清拼接图像; 基于Unet神经网络对掌子面图像进行节理迹线自动识别,对节理评价指标计算后得到隧道掌子面完整性信息; 最后结合其他围岩特征信息,基于BQ分级方法进行掌子面围岩分级。研究结果表明： 该围岩分级方法可获得清晰的掌子面图像,在依托工程现场较原始设计分级更符合现场实际情况,具有良好的应用性。     

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。     

考虑水影响的关角隧道断层区围岩亚分级研究

在断裂构造发育区段围岩情况变化频繁,如何根据现场揭露的围岩情况采取相应的支护措施防止坍塌和大变形是这类区段施工的难点。以关角隧道断层区隧道施工为研究对象,对有水和无水条件下的支护结构受力进行了计算。计算结果表明围岩越差,在有水和无水时,衬砌内力相差越大,即恶化越严重。结合该工区围岩特征、受断层影响情况和地下水发育情况将关角隧道断层区围岩等级划分为Ⅳ1、Ⅳ2、Ⅴ1、Ⅴ2级,提出了相应的现场定性判别标准。为了应对断层区围岩可能发生坍塌、大变形,同时应对的工法转换带来的设备、工序变化,加快断层破碎带区段的施工进度,结合断层区围岩亚分级提出对应的开挖方法为上下台阶和上下台阶预留核心土法。     

基于集对分析联系数的公路隧道围岩综合分级方法及其应用

由于公路隧道围岩分级的复杂性和不确定性以及人类思维的模糊性,其分级标准及待分级围岩指标常用区间数形式来表示。针对围岩分级标准及待分级围岩指标区间数不能直接进行大小比较的问题,根据区间数的误差分布形式,沟通区间数与联系数的关系,提出一种基于集对分析联系数的公路隧道围岩分级方法。该方法定义了两个联系数之间的相对Hamming距离,用围岩分级标准指标联系数组成被比较数列,待分级围岩联系数指标组成参考数列,通过计算参考数列与比较数列的联系数相对Hamming距离,根据a+bi型联系数大小比较法则,综合判定待分级围岩级别。以云岭隧道工程的2个典型段围岩和西河潭隧洞围岩分级为例进行计算对比,得到的结果与其他方法一致。