地質(zhì)超前預(yù)報(bào)的隧道圍巖穩(wěn)定性模糊綜合評(píng)估方法

隧道圍巖穩(wěn)定性的模糊評(píng)價(jià)研究——隧道工程是受各種復(fù)雜因素影響的地下結(jié)構(gòu)工程，雖然通過(guò)監(jiān)測(cè)工作得到的隧道凈空位移變形可以一定意義上有效反映隧道是否穩(wěn)定，但是卻無(wú)法對(duì)隧道的整體穩(wěn)定性情況做出合理的判斷．為了更好地解決這一問(wèn)題，利用模糊數(shù)學(xué)的原理對(duì)...

隧洞圍巖的穩(wěn)定性評(píng)判是洞室支護(hù)設(shè)計(jì)的重要依據(jù).文中從理論上敘述了模糊評(píng)判原理,結(jié)合燕子隧洞的實(shí)際地質(zhì)條件,建立了模糊評(píng)判模型,對(duì)燕子隧洞圍巖穩(wěn)定性作了評(píng)價(jià)分析,結(jié)果經(jīng)工程實(shí)踐檢驗(yàn),證實(shí)了文中方法的可靠性

根據(jù)隧道的工程地質(zhì)條件,確定了圍巖穩(wěn)定性的影響因素,即巖體的基本物理、力學(xué)性質(zhì)、地下水以及節(jié)理發(fā)育條件等。在此基礎(chǔ)上,運(yùn)用可拓學(xué)理論,選取了對(duì)隧道圍巖穩(wěn)定性有重要影響的參數(shù)指標(biāo),在此基礎(chǔ)上,建立隧道圍巖穩(wěn)定性定量評(píng)價(jià)模型,并通過(guò)可拓學(xué)計(jì)算程序,得出隧道圍巖穩(wěn)定性評(píng)價(jià)結(jié)果,將其與按相關(guān)規(guī)范計(jì)算的圍巖穩(wěn)定性評(píng)價(jià)結(jié)果相對(duì)比,結(jié)果基本吻合,因此,可以考慮將可拓學(xué)理論應(yīng)用在隧道圍巖穩(wěn)定性評(píng)價(jià)的工作中。

基于灰色理論的隧道圍巖穩(wěn)定性預(yù)測(cè)——把隧道圍巖變形作為灰色系統(tǒng)去考慮，用灰色系統(tǒng)理論對(duì)隧道圍巖的穩(wěn)定位移和失穩(wěn)時(shí)間進(jìn)行了預(yù)測(cè)，并以東山隧道現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了計(jì)算，所得結(jié)果符合實(shí)際，對(duì)指導(dǎo)施工具有重要意義。

在隧道工程中,較為準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)前方圍巖級(jí)別,對(duì)調(diào)整支護(hù)結(jié)構(gòu)以及確保施工安全順利進(jìn)行有著重要的意義。本文以椿樹(shù)埡隧道工程為實(shí)例,采用公路隧道圍巖分級(jí)方法,并結(jié)合tsp探測(cè)法、地質(zhì)雷達(dá)法和工程地質(zhì)推斷法對(duì)隧道圍巖進(jìn)行了動(dòng)態(tài)分級(jí)預(yù)測(cè),結(jié)果表明:圍巖動(dòng)態(tài)分級(jí)預(yù)測(cè)所得結(jié)果與實(shí)際開(kāi)挖情況較為吻合,能夠有效地指導(dǎo)設(shè)計(jì)施工的順利進(jìn)行。

結(jié)合熊渡隧道的工程實(shí)踐,通過(guò)拱頂沉降、錨桿應(yīng)力的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)和數(shù)值計(jì)算工作,研究了復(fù)雜地質(zhì)條件下巖溶隧道全斷面爆破開(kāi)挖時(shí)圍巖的穩(wěn)定性,研究結(jié)果表明,熊渡隧道ⅴ級(jí)圍巖段的破碎帶采用現(xiàn)有的施工工藝和支護(hù)參數(shù)是可行的,圍巖變形可控,支護(hù)結(jié)構(gòu)的支護(hù)效果顯著,圍巖基本穩(wěn)定。

隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展,人們對(duì)隧道圍巖穩(wěn)定性研究的方法呈現(xiàn)出各種各樣。文章通過(guò)資料的查閱,總結(jié)了隧道圍巖穩(wěn)定性研究的發(fā)展歷史及現(xiàn)狀,在前人研究的基礎(chǔ)上分析了其以后的發(fā)展趨勢(shì)。

隧道是修建在底層中的工程結(jié)構(gòu),在挖開(kāi)地層并把隧道襯砌修建在地層內(nèi)的過(guò)程中和以后,地層始終對(duì)隧道襯砌結(jié)構(gòu)產(chǎn)生作用,本文在提出圍巖穩(wěn)定性基本判據(jù)的基礎(chǔ)上,著重對(duì)公路隧道圍巖穩(wěn)定性進(jìn)行了分析。

在尚家灣隧道施工期間,曾預(yù)報(bào)并揭露大型溶洞,溶洞的存在給隧道施工帶來(lái)極大的安全隱患。以尚家灣隧道為背景,開(kāi)展數(shù)值試驗(yàn)。通過(guò)對(duì)比隧道前方有、無(wú)溶洞條件下開(kāi)挖工況,從位移、應(yīng)力、塑性區(qū)3個(gè)方面分析了隧道前方大型溶洞對(duì)隧道圍巖穩(wěn)定性的影響。研究表明:對(duì)于本工程而言,溶洞對(duì)隧道底部和左側(cè)拱腰的影響要大于對(duì)隧道頂部及右側(cè)拱腰的影響;隧道前方存在大型溶洞條件下塑性區(qū)體積隨開(kāi)挖位置呈指數(shù)增長(zhǎng)。隧道前方無(wú)溶洞條件下,塑性區(qū)體積隨開(kāi)挖位置呈線性增長(zhǎng),即溶洞的存在大大加速了隧道開(kāi)挖塑性破壞區(qū)的增長(zhǎng)。該研究對(duì)巖溶地區(qū)隧道安全施工具有一定的指導(dǎo)意義。

一種基于彈塑性理論的隧道圍巖穩(wěn)定性簡(jiǎn)易評(píng)價(jià)法——依據(jù)彈塑性理論，得出初期支護(hù)條件下隧道圍巖洞周位移及支護(hù)力解答。同時(shí)，將隧道開(kāi)挖斷面作等代圓處理，根據(jù)規(guī)范確定洞周最大允許位移量，從而對(duì)圍巖的穩(wěn)定性進(jìn)行簡(jiǎn)易評(píng)價(jià)。通過(guò)算例對(duì)該方法進(jìn)行了驗(yàn)證，結(jié)果...

圍巖穩(wěn)定性評(píng)價(jià)是確保工程安全的一個(gè)關(guān)鍵性環(huán)節(jié),由于受到巖體內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部環(huán)境等多種因素的綜合作用,圍巖穩(wěn)定性不僅具有隨機(jī)性,而且具有模糊性的特點(diǎn)。以工程模糊集理論為基礎(chǔ),建立以相對(duì)差異函數(shù)為基礎(chǔ)的模糊可變集合工程方法,并考慮模型參數(shù)指標(biāo)權(quán)向量的可變性,對(duì)圍巖穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià),以體現(xiàn)該方法的特點(diǎn)與優(yōu)點(diǎn),增加評(píng)價(jià)結(jié)果的可靠性。通過(guò)實(shí)例,詳細(xì)列出該方法的計(jì)算步驟,并將結(jié)果與其他方法進(jìn)行比較,驗(yàn)證該方法的合理性與優(yōu)越性。

以內(nèi)蒙古地區(qū)某隧道項(xiàng)目為技術(shù)背景,提出在超前地質(zhì)預(yù)報(bào)結(jié)果的基礎(chǔ)上采用模糊綜合評(píng)價(jià)方法對(duì)隧道施工方法進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)的手段,對(duì)比得出適用于該地區(qū)特殊地質(zhì)環(huán)境下的可靠施工手段。為今后該地區(qū)隧道施工建設(shè)提供參考。

本文通過(guò)對(duì)隧道的拱頂下沉、水平收斂等數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,確定監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的處理方法,得出了該隧道不同圍巖巖性對(duì)隧道圍巖變形的影響,確保了隧道的安全施工。采用多項(xiàng)式、乘冪、指數(shù)函數(shù)等分別對(duì)水平收斂量及拱頂量測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析,從而判斷圍巖的穩(wěn)定性。

隧道圍巖穩(wěn)定性分析及其控制

結(jié)合貴廣鐵路棋盤(pán)山隧道施工現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試,研究隧道爆破近區(qū)圍巖振動(dòng)規(guī)律以及穩(wěn)定性。對(duì)棋盤(pán)山隧道掌子面后方拱頂5m范圍內(nèi)圍巖的爆破振動(dòng)速度進(jìn)行測(cè)試和分析,結(jié)果表明:隧道爆破近區(qū)圍巖的振動(dòng)傳播速度隨爆破的比例距離呈冪指數(shù)衰減,棋盤(pán)山隧道ⅲ級(jí)圍巖的冪指數(shù)為-0.62。對(duì)爆破施工隧道的穩(wěn)定性研究表明:隧道塌方主要是巖塊沿著節(jié)理面滑動(dòng)造成的,與節(jié)理面的抗剪強(qiáng)度和巖塊的大小及形狀相關(guān)。最不穩(wěn)定拱頂位置關(guān)鍵塊掉落的臨界爆破振動(dòng)速度,隨關(guān)鍵塊高度的增大而增大,而隨關(guān)鍵塊長(zhǎng)度和寬度的增大而減小。因此,可根據(jù)隧道圍巖關(guān)鍵塊的形狀和位置,計(jì)算關(guān)鍵塊的臨界爆破振動(dòng)速度,進(jìn)而得到保證關(guān)鍵塊不掉落的炸藥量,以控制圍巖穩(wěn)定,確保隧道施工安全。

公路隧道圍巖穩(wěn)定性研究現(xiàn)狀與展望

圍巖穩(wěn)定性受眾多的因素影響，主要影響圍巖穩(wěn)定性的因素有圍巖的巖性和力學(xué)性質(zhì)、地質(zhì)結(jié)構(gòu)、地應(yīng)力、地下水、工程因素。圍巖的支護(hù)方法和開(kāi)挖的方式都是由圍巖的穩(wěn)定性決定的[1]，因此正確合理的評(píng)價(jià)圍巖穩(wěn)定性，對(duì)隧道施工合理性和運(yùn)營(yíng)安全性都起到了重要的作用。文章以何家莊隧道為例，通過(guò)勘察資料和現(xiàn)場(chǎng)施工開(kāi)挖圍巖揭露，以工程地質(zhì)分析法從圍巖巖性、結(jié)構(gòu)面特征等方面對(duì)圍巖開(kāi)挖穩(wěn)定性進(jìn)行了評(píng)價(jià)。

通過(guò)建立有限元、離散元兩種數(shù)值力學(xué)模型,開(kāi)展開(kāi)挖跨度對(duì)隧道圍巖穩(wěn)定性的影響規(guī)律研究。結(jié)果表明:在不考慮洞室形狀影響的前提下,當(dāng)圍巖按連續(xù)介質(zhì)假設(shè),且開(kāi)挖后仍處于彈性應(yīng)力狀態(tài)時(shí),單純?cè)黾铀淼篱_(kāi)挖跨度對(duì)圍巖應(yīng)力狀態(tài)影響不大;但若開(kāi)挖后進(jìn)入彈塑性應(yīng)力狀態(tài),則單純加大開(kāi)挖跨度會(huì)導(dǎo)致塑性區(qū)半徑大幅度增加,影響圍巖穩(wěn)定。當(dāng)圍巖按非連續(xù)介質(zhì)假定時(shí),巖體失穩(wěn)主要呈現(xiàn)節(jié)理面間剪切滑移。開(kāi)挖跨度增大相當(dāng)于隧道跨度與巖塊的相對(duì)尺度增大,隧道關(guān)鍵塊體失穩(wěn)概率加大,對(duì)于相同產(chǎn)狀節(jié)理巖體,關(guān)鍵塊體出現(xiàn)部位相同;另一方面,跨度增大引起在隧道開(kāi)挖的應(yīng)力擾動(dòng)區(qū)內(nèi)遭遇節(jié)理的組數(shù)增加,組數(shù)越多,巖體越破碎,失穩(wěn)概率越大,且失穩(wěn)模式各有不同,增加了支護(hù)難度。

針對(duì)2種不同施工順序?qū)Φ叵露词覈鷰r穩(wěn)定性的影響,其一是先開(kāi)挖地下隧道,后修建地面建筑,分析了隧道洞頂?shù)某两滴灰?、洞室圍巖的變形、塑性區(qū)、拉壓破壞區(qū)等;其二是先修建地面建筑地面建筑先完成,后開(kāi)挖地下隧道,分析了地下隧道的受力、變形、破壞區(qū)以塑性區(qū)等。通過(guò)分析得出了前一種施工順序更為有利的結(jié)論。

以納溪高速公路敘嶺關(guān)隧道為背景,以方形溶洞為例,運(yùn)用三維有限元方法分析隧道側(cè)部溶洞對(duì)隧道圍巖穩(wěn)定性的影響。研究結(jié)果表明:隨著隧道的不斷推進(jìn),右拱腳附近豎向位移和最大主應(yīng)力有較明顯的增加;拱頂、拱底圍巖變形有朝溶洞方向位移的趨勢(shì);側(cè)部溶洞對(duì)圍巖的影響范圍大約是2倍隧道洞徑,對(duì)1倍隧道洞徑內(nèi)的圍巖及側(cè)部溶洞應(yīng)及時(shí)處理。隧道圍巖位移、應(yīng)力的變化規(guī)律可為巖溶處理、支護(hù)時(shí)機(jī)提供依據(jù)。

對(duì)巖溶隧道圍巖穩(wěn)定性理論和分析方法的發(fā)展進(jìn)行了梳理,并對(duì)當(dāng)前該領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀和在工程實(shí)踐中的應(yīng)用進(jìn)行了全面闡述,在此基礎(chǔ)上分析了巖溶隧道圍巖穩(wěn)定性研究的主要發(fā)展方向,并總結(jié)了當(dāng)前該領(lǐng)域研究中存在的一些問(wèn)題,為今后的研究提供參考。

為保證雪山梁隧道隧道開(kāi)挖過(guò)程中的施工安全,文中詳細(xì)介紹了圍巖變形監(jiān)測(cè)方案與斷面布設(shè)方法,并借助bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的超強(qiáng)非線性擬合能力,對(duì)斷面k11+603的拱頂沉降位移和周邊收斂位移實(shí)測(cè)值進(jìn)行了回歸分析。分析結(jié)果表明:bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)模型能較好的擬合拱頂沉降位移和周邊收斂位移實(shí)測(cè)值,可以作為圍巖穩(wěn)定性判定的依據(jù)。