基于Hoek-Brown模型鐵路隧道圍巖分級

呂梁山西麓地區(qū)三趾馬紅土地層沉積厚度大、連續(xù)性好、典型剖面多,歷來為三趾馬紅土研究的熱點地區(qū),但有關(guān)其工程地質(zhì)特征及巖土力學(xué)性質(zhì)方面的研究非常薄弱。三趾馬紅土圍巖分級是山西中南部鐵路通道工程呂梁段隧道建設(shè)面臨的一項工程地質(zhì)新問題。通過現(xiàn)場監(jiān)測、室內(nèi)試驗研究及工程實踐經(jīng)驗,研究三趾馬紅土的物理力學(xué)指標(biāo)及強(qiáng)度特性,對影響三趾馬紅土圍巖穩(wěn)定性的地下水作用、裂隙作用、砂土夾層作用及各因素耦合作用進(jìn)行分析,最后對三趾馬紅土在均質(zhì)和多因素條件下圍巖分級進(jìn)行定量化探討。

通過太中銀鐵路的工程實踐,結(jié)合現(xiàn)有鐵路隧道確定圍巖分級的方法,提出了在西北黃土地區(qū)鐵路隧道勘察中應(yīng)特別注意的幾個問題,以確保圍巖分級合理,工程保質(zhì)保量按期完成。

鐵路隧道圍巖量測方法——為了準(zhǔn)確了解隧道開挖后圍巖變化情況，防止隧道塌方，為施工安全做出預(yù)警，圍巖量測是隧道施工工序中一項必不可少的環(huán)節(jié)，是隧道安全貫通的重要保障本文對襄渝線煙蹬坡隧道圍巖量測的使用方法進(jìn)行了分析。

將圍巖巖體分級系統(tǒng)(q系統(tǒng))引入到hoek-brown強(qiáng)度準(zhǔn)則中,引入節(jié)理粗糙度、節(jié)理充填物的抗剪強(qiáng)度及巖石所受應(yīng)力3個指標(biāo),對地質(zhì)強(qiáng)度指標(biāo)(gsi)進(jìn)行定量化修正,并基于圍巖基本質(zhì)量指標(biāo)bq、裂隙組數(shù)、圍巖節(jié)理條件以及q系統(tǒng)評分值,重新構(gòu)建一種gsi的定量化分析方法,通過測量擾動前后圍巖的縱波波速優(yōu)化巖體的擾動參數(shù)d.基于修正后的hoek-brown強(qiáng)度準(zhǔn)則與mohr-coulomb強(qiáng)度準(zhǔn)則進(jìn)行等效轉(zhuǎn)化,估算巖體的力學(xué)參數(shù),通過與實例工程中試驗結(jié)果進(jìn)行對比,得知此方法是合理、可行的.

針對隧道圍巖分級中的模糊性和隨機(jī)性,文章將隧道圍巖分級體系作為一個模糊系統(tǒng),選取6個參數(shù)作為評價指標(biāo),基于熵權(quán)法和云模型提出了隧道圍巖分級方法.利用正態(tài)正向云發(fā)生器生成了各評價指標(biāo)隸屬各圍巖等級的云模型,并結(jié)合熵權(quán)法計算出客觀權(quán)重值,得到了待評樣本的綜合確定度,從而確定隧道圍巖等級.熵權(quán)-云模型將評價指標(biāo)與圍巖等級間的模糊性和隨機(jī)性有機(jī)結(jié)合,實現(xiàn)了評價指標(biāo)由定性描述到定量數(shù)值的轉(zhuǎn)化,克服了傳統(tǒng)隧道圍巖分級方法固定評價模式的缺陷.最后,利用熵權(quán)-云模型對祥和隧道的5個洞段進(jìn)行了圍巖分級,分級結(jié)果與模糊層次分析等方法的結(jié)果相符,表明了該方法在隧道圍巖分級中的可行性和可靠性,為隧道圍巖分級提供了新思路.

針對隧道圍巖分級中的模糊性和隨機(jī)性,文章將隧道圍巖分級體系作為一個模糊系統(tǒng),選取6個參數(shù)作為評價指標(biāo),基于熵權(quán)法和云模型提出了隧道圍巖分級方法。利用正態(tài)正向云發(fā)生器生成了各評價指標(biāo)隸屬各圍巖等級的云模型,并結(jié)合熵權(quán)法計算出客觀權(quán)重值,得到了待評樣本的綜合確定度,從而確定隧道圍巖等級。熵權(quán)-云模型將評價指標(biāo)與圍巖等級間的模糊性和隨機(jī)性有機(jī)結(jié)合,實現(xiàn)了評價指標(biāo)由定性描述到定量數(shù)值的轉(zhuǎn)化,克服了傳統(tǒng)隧道圍巖分級方法固定評價模式的缺陷。最后,利用熵權(quán)-云模型對祥和隧道的5個洞段進(jìn)行了圍巖分級,分級結(jié)果與模糊層次分析等方法的結(jié)果相符,表明了該方法在隧道圍巖分級中的可行性和可靠性,為隧道圍巖分級提供了新思路。

針對隧道圍巖分級問題的復(fù)雜性,基于集對分析理論,選取巖石單軸抗壓強(qiáng)度rc、巖體完整性指數(shù)kv、洞軸線與主要結(jié)構(gòu)面的夾角θ、結(jié)構(gòu)面狀況ss和地下水流量w5個因子建立隧道圍巖分級的評價指標(biāo)體系,將圍巖分級的各個評價指標(biāo)與評價標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)筑成一個集對,建立隧道圍巖分級的集對分析模型,并引用圍巖實測樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行模型檢驗,運用集對分析法以實際的圍巖為例進(jìn)行級別判別.研究表明:集對分析法判斷結(jié)果與實際圍巖級別相符,由此證明該方法用于隧道圍巖判別是可行的,具有較高的準(zhǔn)確度.集對分析法原理簡單、算法簡捷、可操作性強(qiáng),可作為一種有效的圍巖分級方法.

隧道圍巖分級的距離判別分析模型及應(yīng)用——隧道圍巖的分級是隧道工程中的一項重要研究工作。將距離判別分析方法應(yīng)用于隧道圍巖分級問題中，建立隧道圍巖分級的距離判別分析模型，選用巖石等級、風(fēng)化程度、巖體彈性縱波波速、巖體結(jié)構(gòu)、地質(zhì)構(gòu)造影響程度、節(jié)理裂...

隧道圍巖分級是選擇支護(hù)形式和施工方法的重要依據(jù),科學(xué)、準(zhǔn)確的圍巖分級是控制變形、節(jié)約成本、指導(dǎo)施工的重要基礎(chǔ)。由于黃土的特殊性,黃土隧道與一般巖體的隧道不同,因此用于圍巖分級的指標(biāo)也大不相同。本文選取含水率、黏聚力、內(nèi)摩擦角、彈性模量和泊松比5個分類指標(biāo),對現(xiàn)場測量的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理簡化,得出ⅳ_a、ⅳ_b、ⅴ_a、ⅴ_b、ⅵ五個分類等級對蒙華鐵路蒙陜段黃土隧道的各測設(shè)段進(jìn)行圍巖穩(wěn)定性劃分,結(jié)果顯示,五個圍巖劃分等級與實際設(shè)計圍巖等級基本一致,可以用于黃土隧道圍巖分級。

寒區(qū)鐵路隧道凍害影響到結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和運營安全,而且減少了隧道的使用壽命,也增加了養(yǎng)護(hù)維修工作量,造成不良的社會影響。準(zhǔn)池鐵路共有隧道24座,位于華北北部地區(qū),最冷月平均氣溫-12.8℃,極端最低氣溫-27.9℃,工程凍害現(xiàn)象顯著。為此開展科研攻關(guān),研究了寒區(qū)鐵路隧道凍害形成機(jī)理、凍害防治技術(shù),形成了寒冷地區(qū)鐵路隧道圍巖注漿堵水施工工法。該工法設(shè)備簡單、施工效率高,給類似工程施工提供參考。

寒區(qū)鐵路隧道凍害影響到結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和運營安全,而且減少了隧道的使用壽命,也增加了養(yǎng)護(hù)維修工作量,造成不良的社會影響.準(zhǔn)池鐵路共有隧道24座,位于華北北部地區(qū),最冷月平均氣溫-12.8℃,極端最低氣溫-27.9℃,工程凍害現(xiàn)象顯著.為此開展科研攻關(guān),研究了寒區(qū)鐵路隧道凍害形成機(jī)理、凍害防治技術(shù),形成了寒冷地區(qū)鐵路隧道圍巖注漿堵水施工工法.該工法設(shè)備簡單、施工效率高,給類似工程施工提供參考.

巖體質(zhì)量q系統(tǒng)未考慮隧道上覆不同地質(zhì)條件巖土體位置關(guān)系的相互影響。闡述了巖體質(zhì)量q系統(tǒng)在進(jìn)行圍巖分級時存在的問題,基于摩爾-庫倫強(qiáng)度準(zhǔn)則,提出了計算隧道圍巖松動區(qū)和承載區(qū)的公式,得出當(dāng)隧道圍巖等級越高,即圍巖穩(wěn)定性越差時,松動區(qū)外半徑、承載區(qū)外半徑以及塑性區(qū)外半徑越大；通過將理論分析方法與數(shù)值模擬方法相結(jié)合,求出了隧道圍巖重要性系數(shù),提出了一種隧道圍巖分級新計算公式。

公路隧道圍巖分級 工程2010-03-0515:24:46閱讀630評論0字號：大中小 公路隧道圍巖分級將圍巖分為六級，給出了各級圍巖的主要工程地質(zhì)特 征、結(jié)構(gòu)特征和完整性等指標(biāo)并預(yù)測了隧道開挖后，可能出現(xiàn)的坍方、滑動、膨 脹、擠出、巖爆、突然涌水及瓦斯突出等失穩(wěn)的部位和地段，給出了相應(yīng)的工程 措施。見表 公路隧道圍巖分類 級 別 圍巖主要工程地質(zhì)條件圍巖開挖 后的穩(wěn)定狀態(tài) 主要工程地質(zhì)條件結(jié)構(gòu)特征和完 整狀態(tài) v1 硬質(zhì)巖石(飽和抗壓極限強(qiáng) 度rb＞60mpa)，受地質(zhì)構(gòu)造影響 輕微，節(jié)理不發(fā)育，無軟弱面(或 夾層)；層狀巖層為厚層，層間結(jié) 合良好呈巨塊狀整體 結(jié)構(gòu) 圍巖穩(wěn) 定、無坍塌， 可能產(chǎn)少巖爆 v 硬質(zhì)巖石(rb＞30mpa)，受地 質(zhì)構(gòu)造影響較重，節(jié)理較發(fā)育，有 少量軟弱面(或夾層)和貫通微張 節(jié)理，但其產(chǎn)狀及組合關(guān)系不致產(chǎn) 生滑動，

基于物元可拓基本理論,建立了公路隧道圍巖分級的物元可拓模型,分析了該模型用于公路隧道圍巖分級的可行性。利用建立的公路隧道圍巖分級的物元可拓模型,根據(jù)雞場坪公路隧道的工程實際,選取了影響該隧道圍巖穩(wěn)定性的4個主要因素,對該隧道具有代表性的4段圍巖進(jìn)行了質(zhì)量分級,得到的分級結(jié)果與實際情況相符,證明了物元可拓理論在公路隧道圍巖分級中應(yīng)用的有效性。

該文借鑒fisher判別理論,建立公路隧道圍巖評價模型,以期取得較好的效果。該項研究借助fisher判別明顯的統(tǒng)計優(yōu)勢,綜合國內(nèi)外大量巖體圍巖分級指標(biāo)資料及工程實際,建立了公路隧道圍巖識別的fisher判別分析模型,選用隧道洞室圍巖巖石單軸飽和抗壓強(qiáng)度σc、節(jié)理平均間距d、巖石質(zhì)量指標(biāo)rqd、地下水情況w等方面的綜合指標(biāo)作為圍巖類別判定的評價因子,以21組公路隧道圍巖實測樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行學(xué)習(xí)訓(xùn)練和檢驗,并建立了相應(yīng)的線性判別函數(shù)對13組待判隧道圍巖類別情況進(jìn)行了預(yù)測,判別結(jié)果與實際一致。研究結(jié)果表明,fda模型回判估計誤判率為0,交叉確認(rèn)估計誤判率為4.8%,判別性能穩(wěn)健可靠,對現(xiàn)有評價公路隧道圍巖分級方法進(jìn)行了有效的驗證和補(bǔ)充。

以十天高速漢中東段大包梁公路隧道為例,通過分析隧道圍巖穩(wěn)定性的各項影響因素,采用bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立隧道圍巖分級模型,并對模型進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計,將訓(xùn)練好的分級模型運用到該隧道,為公路隧道圍巖分級提供了一種有效方法和參考價值.

鐵路隧道圍巖分級在各分級指標(biāo)對圍巖級別判定不一致時,很難得到一個確切的圍巖級別,論文首先分析了圍巖穩(wěn)定性分級,然后在量化鐵路隧道圍巖分級各主要指標(biāo)的基礎(chǔ)上,通過運用模糊數(shù)學(xué)及概率論方法,建立了鐵路隧道圍巖分級中各級別圍巖的隸屬度函數(shù),并分析了根據(jù)隸屬度大小實現(xiàn)模糊判斷圍巖級別的依據(jù);最后以具體實例驗證了該法的可行性。

黏質(zhì)土隧道圍巖分級指標(biāo)的選取研究——以長序列黏質(zhì)土圍巖物理力學(xué)指標(biāo)及埋深數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，運用數(shù)理統(tǒng)計學(xué)原理和灰色關(guān)聯(lián)度理論從定量的角度分析了黏質(zhì)土圍巖分級的指標(biāo)選取。研究結(jié)果表明：選用力學(xué)指標(biāo)的影響因素作為分級的基本指標(biāo)是可行的：黏質(zhì)土圍巖分級預(yù)...

國標(biāo)《工程巖體分級標(biāo)準(zhǔn)》（gb50218—94）在隧道設(shè)計階段應(yīng)用廣泛,但是由于地質(zhì)條件的復(fù)雜性及巖體各向異性的影響,不能精準(zhǔn)預(yù)測施工階段隧道圍巖等級。本文基于統(tǒng)計巖體力學(xué)提出了針對隧道施工階段的圍巖分級方法,即通過現(xiàn)場巖體結(jié)構(gòu)面統(tǒng)計和巖石力學(xué)試驗,獲取結(jié)構(gòu)面參數(shù)和巖石力學(xué)參數(shù),應(yīng)用統(tǒng)計巖體力學(xué)強(qiáng)度理論及本構(gòu)理論,獲得具有各向異性特征的巖體彈性模量參數(shù)e_m,進(jìn)而應(yīng)用經(jīng)驗公式換算得到bq值,從而確定隧道圍巖基本分級。在實例中,小盤嶺2號隧道gdk347＋360里程處圍巖設(shè)計分級為ⅲ級;應(yīng)用此方法重新分級的結(jié)果為ⅳ級,低于設(shè)計分級,這與現(xiàn)場觀察和監(jiān)測的圍巖性狀吻合,說明本方法在隧道施工階段能較為客觀地反映圍巖性質(zhì)。以上研究結(jié)果表明,在含碳泥質(zhì)板巖隧道圍巖施工階段巖體分級過程中,本方法具有良好地適用性。

-1- 蘭渝鐵路隧道圍巖監(jiān)控量測管理實施細(xì)則 第一章總則 第一條為規(guī)范蘭渝鐵路隧道圍巖監(jiān)控量測工作，使監(jiān)控量 測的管理更科學(xué)合理，根據(jù)《鐵路隧道監(jiān)控量測技術(shù)規(guī)程》 (tb10121-2007)編制本實施細(xì)則。 第二條監(jiān)控量測應(yīng)作為關(guān)鍵工序列入現(xiàn)場施工組織，施工 中應(yīng)認(rèn)真實施。 第三條監(jiān)控量測工作納入施工單位、監(jiān)理單位的企業(yè)信用 評價考核。 第二章管理機(jī)構(gòu)及職責(zé) 第四條施工單位 １、現(xiàn)場施工量測由施工單位負(fù)責(zé)，施工單位應(yīng)成立現(xiàn)場監(jiān) 控量測小組，配備專業(yè)的監(jiān)控量測人員和設(shè)備，人員要求相對穩(wěn) 定。 ２、編制監(jiān)控量測實施細(xì)則，報監(jiān)理批準(zhǔn)后實施，并報蘭渝 公司安質(zhì)部核備。 ３、隧道圍巖監(jiān)控量測應(yīng)按規(guī)程認(rèn)真組織實施。每次現(xiàn)場量 -2- 測的原始記錄應(yīng)及時統(tǒng)計分析，并向施工、技術(shù)負(fù)責(zé)人提供變化 情況，為施工方式提供參考數(shù)據(jù)。 4、洞口技術(shù)負(fù)責(zé)人應(yīng)根據(jù)隧道圍巖位

本文對新建南廣鐵路隧道正洞圍巖段采取全斷面法、臺階法、三臺階七步法和雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工技術(shù)作闡述，通過監(jiān)．測論證其施工科學(xué)性．確保隧道的穩(wěn)固。

目前一些國家在隧道及地下工程中,通過采用數(shù)值像機(jī)、全站儀等儀器攝取掌子面及隧道斷面的有關(guān)數(shù)據(jù),如地質(zhì)數(shù)據(jù)、變形數(shù)據(jù),就可以比較方便、可靠地推定圍巖的級別、進(jìn)行3維地質(zhì)分析以及進(jìn)行隧道凈空變形的觀測等。文章重點介紹了利用全站儀進(jìn)行圍巖凈空位移觀測的量測技術(shù),采用這項技術(shù)可自動采集隧道圍巖凈空位移的外業(yè)量測數(shù)據(jù),通過計算機(jī)對數(shù)據(jù)進(jìn)行自動分析處理,并以準(zhǔn)確、直觀的圖形或報表形式將數(shù)據(jù)分析結(jié)果輸出,及時為圍巖穩(wěn)定性判斷和指導(dǎo)施工提供數(shù)據(jù)依據(jù)。