可拓理論在高等級(jí)公路隧道圍巖分級(jí)中的應(yīng)用研究

利用灰色統(tǒng)計(jì)原理,對(duì)現(xiàn)行公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范中影響圍巖分級(jí)的主要因素進(jìn)行了討論并定量化分級(jí),給出了各分級(jí)指標(biāo)對(duì)應(yīng)的白化權(quán)函數(shù),提出應(yīng)用灰色統(tǒng)計(jì)原理進(jìn)行圍巖分級(jí)的方法及基本步驟。結(jié)合工程實(shí)例說明了該方法的應(yīng)用,并將結(jié)果與規(guī)范法評(píng)判結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。

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

闡述了國內(nèi)外公路隧道圍巖分級(jí)的主要方法,并結(jié)合貴州某高速公路隧道圍巖分級(jí)實(shí)例,對(duì)某隧道各區(qū)段進(jìn)行圍巖分級(jí),為同類隧道工程提供參考。

該文借鑒fisher判別理論,建立公路隧道圍巖評(píng)價(jià)模型,以期取得較好的效果。該項(xiàng)研究借助fisher判別明顯的統(tǒng)計(jì)優(yōu)勢(shì),綜合國內(nèi)外大量巖體圍巖分級(jí)指標(biāo)資料及工程實(shí)際,建立了公路隧道圍巖識(shí)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(píng)價(jià)因子,以21組公路隧道圍巖實(shí)測(cè)樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行學(xué)習(xí)訓(xùn)練和檢驗(yàn),并建立了相應(yīng)的線性判別函數(shù)對(duì)13組待判隧道圍巖類別情況進(jìn)行了預(yù)測(cè),判別結(jié)果與實(shí)際一致。研究結(jié)果表明,fda模型回判估計(jì)誤判率為0,交叉確認(rèn)估計(jì)誤判率為4.8%,判別性能穩(wěn)健可靠,對(duì)現(xiàn)有評(píng)價(jià)公路隧道圍巖分級(jí)方法進(jìn)行了有效的驗(yàn)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(xiàng)影響因素,采用bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立隧道圍巖分級(jí)模型,并對(duì)模型進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì),將訓(xùn)練好的分級(jí)模型運(yùn)用到該隧道,為公路隧道圍巖分級(jí)提供了一種有效方法和參考價(jià)值.

針對(duì)隧道圍巖分級(jí)問題的復(fù)雜性,基于集對(duì)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(gè)因子建立隧道圍巖分級(jí)的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,將圍巖分級(jí)的各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)筑成一個(gè)集對(duì),建立隧道圍巖分級(jí)的集對(duì)分析模型,并引用圍巖實(shí)測(cè)樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行模型檢驗(yàn),運(yùn)用集對(duì)分析法以實(shí)際的圍巖為例進(jìn)行級(jí)別判別.研究表明:集對(duì)分析法判斷結(jié)果與實(shí)際圍巖級(jí)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(duì)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(jí)方法.

隨著國家公路交通建設(shè)的飛速發(fā)展,公路隧道建設(shè)需求隨之加大,尤其西部開發(fā)進(jìn)一步有力拉動(dòng)公路建設(shè)項(xiàng)目的加速實(shí)施,大批公路隧道建設(shè)項(xiàng)目被列入了基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)劃。公路隧道建設(shè)工程需要面對(duì)眾多山嶺重丘區(qū)地帶,所處地理地質(zhì)環(huán)境條件復(fù)雜,無疑將增加公路隧道勘察、設(shè)計(jì)及施工難度。作為指導(dǎo)隧道設(shè)計(jì)、施工的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)——隧道圍巖分級(jí)在隧道建設(shè)中決定其設(shè)計(jì)質(zhì)量的高低及隧道施工的成敗。文章結(jié)合工程實(shí)際,淺顯分析了隧道圍巖分級(jí)在公路隧道建設(shè)中的工程作用與意義,供同行參考。

圍巖分級(jí)是公路隧道工程建設(shè)的勘察、設(shè)計(jì)、施工和編制定額的基本依據(jù)。日本在《日本隧道標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范(山嶺篇)及解釋》中所采用的公路隧道圍巖分級(jí)方法與我國現(xiàn)行的《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》所規(guī)定的圍巖分級(jí)方法有著很大的不同。因而,探究兩國不同分級(jí)方法的差異,思考差異所帶來的啟發(fā),無疑會(huì)對(duì)我們巖體性質(zhì)的認(rèn)知與隧道工程建設(shè)的發(fā)展有所裨益。

在隧道建設(shè)過程中,準(zhǔn)確的圍巖分級(jí)對(duì)保證隧道施工的穩(wěn)定性有重要意義。通過對(duì)典型絹云母石英片巖隧道巖石樣本進(jìn)行分析,得出與之相適應(yīng)的bq優(yōu)化公式。針對(duì)絹云母石英片巖的特性,對(duì)bq分級(jí)法中地下水修正系數(shù)進(jìn)行重新考慮;并引入黏土礦物含量的修正指標(biāo)和軟弱夾層的修正指標(biāo),對(duì)bq法進(jìn)行修正,得出修正以后的建議[bq]'值法公式。以在建十房高速通省隧道為例,進(jìn)行驗(yàn)證分析,得出[bq]'分級(jí)法確定的圍巖級(jí)別與實(shí)際開挖揭露圍巖級(jí)別較相符的結(jié)論,可為類似隧道圍巖分級(jí)提供參考。

巖溶地質(zhì)條件對(duì)公路隧道建設(shè)影響較大。隧道在建設(shè)過程中圍巖分級(jí)除考慮常用指標(biāo)外,還須考慮巖溶影響因素指標(biāo)。以廣西巖溶區(qū)實(shí)際工程為背景,提出了考慮多因素的巖溶狀態(tài)指標(biāo)分析方法,建立以巖石堅(jiān)硬程度、巖體完整程度、地下水狀態(tài)、結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀和巖溶狀態(tài)5個(gè)指標(biāo)的圍巖分級(jí)模型。根據(jù)matlab和c++的軟件平臺(tái)設(shè)計(jì),植入分級(jí)指標(biāo)參數(shù)歸一化算法,結(jié)合廣西瑤寨等3個(gè)隧道工程,建立了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)專家知識(shí)庫。最后對(duì)專家系統(tǒng)軟件進(jìn)行工程應(yīng)用,軟件判別與實(shí)際勘察判別一致性達(dá)到80.89%,工程應(yīng)用效果良好。

邢汾高速公路邢臺(tái)至冀晉界段是河北省高速公路布局規(guī)劃\"五縱六橫七條線\"中\(zhòng)"橫五\"的組成部分,主線起點(diǎn)位于京港澳高速公路邢臺(tái)南互通南側(cè)1.5km處,終點(diǎn)位于冀晉省界,與山西段汾邢高速公路相接。主線全長84.326公里,路線西部穿越太行山脈中部山嶺重丘區(qū),溝壑縱橫,橋隧相連,以隧道形式與山西相連,橋隧比高達(dá)45%。全線隧道共設(shè)置22992.06米(不含山西段隧道)/30座,折合整幅為11496.03米(不含山西段隧道)/15座。其中特長隧道1860.03米(不含山西段隧道)/1座,長隧道5743.5米/4座,中隧道2016.5米/3座,短隧道1876米/7座,隧道均為分離式隧道。

隨著經(jīng)濟(jì)和科技的發(fā)展，我國交通領(lǐng)域的研究發(fā)展處于蓬勃態(tài)勢(shì)，公路的建設(shè)已然成為工程建設(shè)的重點(diǎn)，本文將對(duì)公路隧道的工程建設(shè)進(jìn)行論述，對(duì)分級(jí)方法進(jìn)行研究，探討公路隧道圍巖分級(jí)中存在的問題。

隨著經(jīng)濟(jì)和科技的發(fā)展，我國交通領(lǐng)域的研究發(fā)展處于蓬勃態(tài)勢(shì)，公路的建設(shè)已然成為工程建設(shè)的重點(diǎn)，本文將對(duì)公路隧道的工程建設(shè)進(jìn)行論述，對(duì)分級(jí)方法進(jìn)行研究，探討公路隧道圍巖分級(jí)中存在的問題。

山區(qū)高等級(jí)公路路側(cè)環(huán)境是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng),其安全狀態(tài)具有隨機(jī)、模糊和不確定的特點(diǎn)。全面考察影響道路路側(cè)安全性的各種因素,從道路線形、路側(cè)危險(xiǎn)物、路側(cè)防護(hù)技術(shù)和路側(cè)景觀4個(gè)方面選取15個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo),構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系并對(duì)其進(jìn)行了量化計(jì)算。由此,綜合專家打分法和信息熵賦權(quán)法,并與物元可拓理論相結(jié)合,建立了適應(yīng)于山區(qū)高等級(jí)公路路側(cè)安全的物元可拓評(píng)價(jià)模型,同時(shí)給出了與其相應(yīng)的規(guī)范化算法及流程。最后通過對(duì)湖南西部某運(yùn)營期山區(qū)公路的路側(cè)安全評(píng)價(jià)表明,該方法客觀有效。

指出了我國現(xiàn)行高速公路隧道設(shè)計(jì)中采用的圍巖分級(jí)方法的缺陷,提出在施工階段通過對(duì)隧道圍巖進(jìn)行勘探和測(cè)試,并對(duì)其結(jié)果進(jìn)行綜合分析,在此基礎(chǔ)上對(duì)隧道圍巖進(jìn)行動(dòng)態(tài)分級(jí),并以廣賀高速公路文坑隧道yk73+830斷面為例,通過對(duì)其掌子面處圍巖進(jìn)行地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)、點(diǎn)荷載試驗(yàn)和聲波測(cè)試,結(jié)果表明實(shí)際的圍巖級(jí)別與設(shè)計(jì)階段的不符,從而對(duì)其進(jìn)行調(diào)整。

文章根據(jù)我國目前公路隧道圍巖分級(jí)現(xiàn)狀及工程實(shí)踐中存在的具體問題,在分析影響互層圍巖工程性質(zhì)(強(qiáng)度、變形、穩(wěn)定)的主要工程地質(zhì)因素的基礎(chǔ)上,參考相關(guān)行業(yè)和部門同類圍巖分級(jí)的研究成果和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),結(jié)合公路隧道建設(shè)的特點(diǎn),提出公路隧道軟硬互層圍巖的初步分級(jí)方案和思路,為公路隧道設(shè)計(jì)和施工提供有益的參考,并指出隧道地勘中應(yīng)注意的技術(shù)關(guān)鍵。

黏質(zhì)土隧道圍巖分級(jí)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(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)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(jí)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(jí)的基本指標(biāo)是可行的：黏質(zhì)土圍巖分級(jí)預(yù)...

針對(duì)目前公路隧道勘察設(shè)計(jì)階段圍巖分級(jí)與施工過程圍巖分級(jí)差異較大、施工過程圍巖變更爭議較多的現(xiàn)狀,本文在對(duì)圍巖分級(jí)和亞級(jí)分級(jí)總結(jié)的基礎(chǔ)上,提出了隧道圍巖亞級(jí)分級(jí)建議方法,并將其應(yīng)用在忻阜高速公路隧道的施工中。

山區(qū)高等級(jí)公路邊坡巖體分級(jí)研究——基于csmr體系，給出了山區(qū)高等級(jí)公路邊坡巖體分級(jí)體系的具體形式：運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)原理，給出了2種不同結(jié)構(gòu)類型邊坡的坡高修正系數(shù)計(jì)算式；對(duì)不同巖性組合類型提出了相應(yīng)巖性組合修正系數(shù)：最后，通過實(shí)例對(duì)比驗(yàn)證了hsmr體系...

隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的突飛猛進(jìn)，高速鐵路已成為中國鐵路建設(shè)的一個(gè)專門化方向。由于高速鐵路對(duì)線型和坡度的特殊要求，隧道已成為高速鐵路越嶺的最優(yōu)方案。圍巖分級(jí)不僅是高速鐵路隧道穩(wěn)定性評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)，也是正確指導(dǎo)設(shè)計(jì)，合理制定施工方案的重要保證，而且是隧道工程投資預(yù)算概算的主要依據(jù)。目前，中國高速鐵路隧道圍巖分級(jí)仍采用鐵道部2005年頒發(fā)的《鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》（tb10003—2005）的分級(jí)方案，它雖然是在大量鐵路隧道坍方調(diào)查基礎(chǔ)上制定的，但事隔多年，巖體力學(xué)和圍巖分級(jí)研究產(chǎn)生了突破行進(jìn)展，特別在地質(zhì)現(xiàn)象的定性描述轉(zhuǎn)化為定量描述以最大限度地減少了人為主觀因素的影響方面有多新成果，圍巖探測(cè)技術(shù)也有了長足的發(fā)展，這些都為高速鐵路隧道圍巖定量分級(jí)方案的制定創(chuàng)造了條件。

本文利用探地雷達(dá)的檢測(cè)原理來對(duì)高等級(jí)的公路路基和路面的質(zhì)量狀況進(jìn)行探測(cè)和檢測(cè),從而獲知新修公路路面當(dāng)中結(jié)構(gòu)層的實(shí)際厚度、介電常數(shù)以及舊公路路基和路面出現(xiàn)的各種病害與缺陷發(fā)育的情況。

軟土地區(qū)高等級(jí)公路剮性樁復(fù)合地基理論與應(yīng)用研究——通過對(duì)剛性樁復(fù)合地基作用機(jī)理的分析研究，對(duì)其受力狀態(tài)加以闡明，經(jīng)應(yīng)用試驗(yàn)證實(shí)，剛性樁處理軟土地基取得了很好的效果．對(duì)其推廣具有積極的借鑒意義?！　?/p>