山岭隧道围岩动态分级研究

以鹞子岩（山岭）隧道区域地质及基础勘察设计资料为依据,选取因素评价指标,通过综合超前地质预测预报与实际开挖情况相结合的方法,建立了隧道围岩动态化分级体系;对BQ法围岩分级进一步优化及动态调整。工程实践表明:该动态分级体系对掌子面前方围岩情况实现精准预测分级有较强的实用性。     

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。     

基于掌子面结构量化的公路隧道围岩分级方法

公路隧道围岩级别的划分是指导隧道设计、施工及地下工程岩体稳定性评价和安全风险控制的重要依据,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,且在实际隧道工程中各级围岩的稳定性情况极为复杂,即使是同一级别的围岩,隧道稳定性也不尽相同。为了实现施工阶段围岩分级的可操作性与准确性,通过研究在公路隧道开挖时采集的隧道掌子面图像,利用MATLAB编程建立了照相测量围岩分级系统。根据岩体块度指标RBI的概念,向隧道轮廓线依次布设19条虚拟测线,以掌子面径向19个方位的RBI值综合评价了掌子面岩体结构的差异性。考虑结构面分布特征,结合掌子面节理玫瑰花图获取岩体结构综合量化指标Z-RBI,对掌子面进行了综合评价,得出了Z-RBI与岩体结构类型对应关系。综合考虑岩体坚硬程度、Z-RBI、地下水条件、初始地应力状态等主要分级指标,利用层次分析法,提出了隧道围岩BT分级方法及评价标准。实际工程应用表明:与传统的BQ法相比,BT分级方法获取的围岩等级更符合开挖后掌子面围岩的实际等级,且各等级可靠指标的延续性可对隧道施工过程中地质属性的变化情况进行定量表征,有助于工程地质人员据此对围岩质量的渐变过程进行动态评估。     

地下洞室围岩分级Q值法、RMR法、BQ法相互关系研究

目前国内外围岩分级方法很多，各分级方法指标的选取及参数的取值差异性明显，导致各方法间的一致性和相互参考性较差。依托锦州地下洞库的工程实例，介绍了围岩分级Q值法、RMR法和《工程岩体分级标准》BQ法，并简单对比分析了各分级指标的差异；对分级结果进行数理分析，得到相互间数学关系；横向比较3种分级结果的可靠性。结果证明:Q值法与RMR法间相关性较好，BQ法对岩体质量的分级偏于保守，综合比选之后认为Q值法和RMR法较适用于实际工程。     

BQ围岩分级法在麻崖子隧道中的应用

由于地质条件的复杂多变,以及勘察技术缺陷等原因,使原设计的围岩级别与实际施工的围岩级别有很大差异。在现场需要快速、准确地判定出围岩分级以利于施工进度和支护参数的选取。使用BQ法对武罐高速公路麻崖子隧道围岩进行分级变更;介绍了BQ法主要考虑因素、参数的快速获取方法。结果表明:该方法能在现场快速、准确地进行围岩分级。     

邢汾高速公路隧道围岩动态分级技术探讨

以河北省邢汾(邢台—汾阳)高速公路邢台至冀晋界段隧道围岩级别快速判定技术研究项目为背景,以修正后的BQ法为技术手段,对围岩分级技术进行了研究,以L10标小戈廖隧道为例,论述了隧道围岩分级的过程,确定其围岩级别为Ⅳ级。     

岩溶隧道围岩级别修正方法研究

针对岩溶隧道围岩分级问题,依据岩溶对围岩岩石坚硬程度Rc、岩石完整程度Kv的衰减规律,提出岩溶隧道围岩岩石坚硬程度衰减值ΔRc及岩石完整程度衰减值ΔKv计算方法,进而得到岩溶发育程度对隧道围岩分级指标修正值ΔBQ_溶的计算方法;由计算得到的岩溶发育程度修正指标值ΔBQ_溶,结合隧道不同围岩亚级BQ值,提出岩溶隧道围岩定量分级方法,并基于隧道主要地质工程条件得到岩溶隧道围岩亚级定性分级方法。最后,以贵阳市轨道交通3号线一期工程及新建九景衢铁路浙江段沿线4座岩溶隧道对岩溶隧道围岩修正分级方法进行了验证。     

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。     

基于遗传-径向基函数神经网络的公路隧道围岩定级方法

围岩分级准确与否直接关系到隧道的施工安全和工程造价。针对现阶段围岩分级方法存在的主要问题,结合宁绩高速公路隧道群施工期围岩定级实践,以国标BQ分级为基准,在大量现场测试和室内试验的基础上,引入径向基函数神经网络,并以分级结果作为遗传-径向基函数神经网络的训练样本,建立了隧道围岩分级的遗传-径向基函数神经网络模型。应用实例表明,该模型分级结果与现场勘测基本一致,为隧道围岩分级提供了一种新方法。     

基于掘进性能的悬臂掘进机施工围岩分级方法

准确划分悬臂掘进机施工围岩对其广泛应用具有重要意义,传统施工围岩分级大都是基于围岩稳定性建立的,而悬臂掘进机具有施工复杂性、动态性和非线性的特点,导致传统施工围岩分级并不适用,因此本文建立了一套基于掘进性能的悬臂掘进机施工围岩分级方法。首先,以贵阳地铁1号线为工程背景,分别对前进速度的时间衰减规律及影响悬臂掘进机利用率的主要地质因素进行分析,建立地层适应性分级评分方法; 其次,在已有的Q分级系统基础上,提出悬臂掘进机围岩适应性分级的BQ机模型,采取钻掘指数RPI和刀具寿命指数CLI对模型进行修正,建立施工可掘进性分级评分方法; 最后,综合考虑施工围岩地层适应性评分方法和可掘进性评分方法,以前进速度AR为指标,建立基于掘进性能的悬臂掘进机施工围岩分级方法。结果表明,本文建立的悬臂掘进机施工围岩分级方法可以实现前进速度AR的预测,从而有效预测掘进性能、节约隧道开挖成本、提高施工效率,为建立具有普适性的悬臂掘进机施工围岩分级方法提供科学参考。     

公路隧道围岩分级中存在问题探讨

《公路隧道设计规范》JTGD70-2004采用了国标《工程岩体分级标准》GB50218-94）的围岩分级方法进行隧道围岩分级。新规范实施后,很多建设业主反应采用新规范的隧道围岩分级普遍偏高,致使工程造价普遍增加。本文对围岩分级和原围岩分类进行了比较,对围岩分级的定性与定量数据进行了对比分析,阐明了出现这一现象的原因,提出了准确使用新规范围岩分级方法的几点建议。     

中外高地应力软岩隧道大变形工程技术措施对比分析——以兰渝铁路木寨岭隧道与瑞士圣哥达基线隧道为例

为解决高地应力软岩隧道在施工过程中遇到的难以控制的围岩大变形问题,依托国内兰渝铁路木寨岭隧道与瑞士圣哥达基线隧道,采用对比分析方法,从软岩大变形机制、高地应力软岩隧道围岩分级及变形控制技术3个方面对两隧道进行对比,得出如下结论: 1）高地应力软岩隧道围岩大变形是在岩性、地下水、地应力场、围岩地质构造等多种因素共同作用下,因开挖卸荷、应力二次分布引起围岩发生塑性剪切滑移所致; 2）在高地应力软岩分级方法上,兰渝铁路木寨岭隧道与圣哥达基线隧道均采用了BQ法,但兰渝铁路木寨岭隧道分级更全面,圣哥达基线隧道分级更具针对性; 3）在高地应力软岩情况下,圣哥达基线隧道采用的新意法的全断面施工方法在施工管理和成本控制上要优于兰渝铁路木寨岭隧道采用的台阶法。     

国内隧道常用围岩分级方法的优缺点及其优化建议

介绍了三种常用的隧道围岩分级方法（RMR法、Q法和BQ法），并对比分析了各自的优缺点，针对RMR法和Q法的RQD取值，软岩中Q法的SRF取值以及BQ法的K₂，K₃修正系数取值，提出了改进方法。     

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。     

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。     

漫谈矿山法隧道技术讲座第一讲——围岩

阐述围岩的基本概念及其工程特性、围岩的分级及分类、围岩开挖后的动态、围岩的评价方法等。并对隧道开挖后周边围岩的稳定性问题进行探讨,认为曲面掌子面对确保掌子面稳定更为有利,但目前施工机械开挖曲面掌子面有一定困难,已有同行关注曲面掌子面,并进行施工试验;隧道开挖正朝着积极补强围岩的大断面开挖的方向发展。最后对设计、施工中应该关注的软弱围岩及特殊围岩的分类进行介绍。认为:大多数围岩是有自支护能力的;不良围岩是可以改造"为我所用"的;围岩荷载是可以控制的;不同的围岩其动态也是不同的。总体而言,隧道技术的发展都是围绕达到上述目的而发展的。     

RMR围岩分级方法在隧道施工现场的应用

介绍RMR围岩分级方法,将RMR法与GB50218-94《工程岩体分级标准》进行了对比分析和探讨,认为RMR法可以作为施工现场进行围岩初步分级的参考方法使用,并提出了现场应用RMR法进行围岩分级的注意事项。     

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。     

公路隧道围岩分级的物元可拓模型及其应用

基于物元可拓基本理论,建立了公路隧道围岩分级的物元可拓模型,分析了该模型用于公路隧道围岩分级的可行性。利用建立的公路隧道围岩分级的物元可拓模型,根据鸡场坪公路隧道的工程实际,选取了影响该隧道围岩稳定性的4个主要因素,对该隧道具有代表性的4段围岩进行了质量分级,得到的分级结果与实际情况相符,证明了物元可拓理论在公路隧道围岩分级中应用的有效性。     

集对变权法在公路隧道围岩分级中的应用

隧道围岩分级是通过一些实测指标,将隧道工程地质条件和岩体力学性质参数相结合,通过对围岩的地质分级,为工程设计、支护衬砌、建筑选型和施工方法选择等提供参数和依据。基于现场调查资料和室内外试验成果,对隧道围岩进行等级划分。针对公路隧道围岩分级的复杂性,以集对论为基础,进行了同、异、反分析,在确定隧道围岩分级指标和评价类别的联系度后,建立了集对分析模型。从隧道围岩分级的特点出发,给出了一种局部惩罚—激励型变权确定方法,并与所建的集对分析模型相结合,采用联系数最大原则,提出了变权综合方法,使得评价结果更加客观科学。