隧道施工过程中围岩级别判定方法研究

发布时间：2020-05-05 13:57

【摘要】：隧道工程在勘察阶段或者施工阶段,都会受到错综复杂的地形地质条件影响。所以,对隧道施工期工程地质超前预报及围岩分级是进行隧道结构设计和施工的基础。在隧道施工期对掌子面前方地质条件勘察不详,施工具有很大不确定性,使隧道出现坍塌、涌水、等事故概率增大。严重影响施工进度和工程安全。因次,在隧道施工现场应及时进行地质情况调查,运用隧道施工工程中围岩级别判定方法,将对隧道结构设计有着更好指导价值,增加施工安全系数。1)隧道施工阶段围岩快速分级方法是基于围岩基本质量指标BQ值确定,实现Rc(岩石强度)、Kv(岩体完整性系数)的快速确定,进而建立隧道施工中围岩分级方法。2)通过室内试验测得岩石试样的回弹值、纵波波速和单轴抗压强度,建立了回弹-强度的岩石强度预测模型和声波-回弹综合法岩石强度预测的回归模型、BP神经网络模型和SVM支持向量机模型,得出采用新式回弹仪进行声波-回弹综合法对岩石强度预测精度较高,在各种算法对比中SVM算法能更好的应用于本工程。3)应用声发射仪测试隧道现场岩体表面裂隙波速Vp、深部完整岩体波速Vr,快速计算施工阶段掌子面岩体完整性参数Kv值。4)工程应用基于施工中的宝汉高速PH-13标段石门隧道的十个里程断面,以围岩基本质量指标BQ为基础,通过SVM模型预测Rc值、现场试验分析Kv值,计算BQ值判断围岩级别(初步),再结合隧道掌子面现场地质情况(初始地应力、地下水状态、软弱结构面产状)修正[BQ]值实现围岩详细分级。施工阶段十个断面的围岩详细分级与设计期间所判定的围岩级别有些差别,这是由于设计初期的工程地质资料相对有限,因此是对设计阶段围岩级别判定的有效补充和校正,将能更好的确保施工安全。
【图文】：

隧道掌子面

隧道工程在勘察阶段或者施工阶段，都会受到错综复杂的地形地质条件影响。所隧道施工期工程地质超前预报及围岩分级是进行隧道结构设计和施工的基础。在隧工期对掌子面前方地质条件勘察不详，施工具有很大不确定性，使隧道出现坍塌、、等事故概率增大。严重影响施工进度和工程安全。例如，，兰新铁路甘青段小平羌，掌子面岩层破碎且节理过于发育，雪水下渗导致岩体抗剪强度减弱，在进行喷混时，作业面上方围岩突然发生坍塌，造成 12 人死亡，如图 1.1。兰渝铁路桃树坪隧子面仰拱开挖时，掌子面右侧与边墙相交处突发涌水，初支背后有泥砂快速泻出，粉细砂继而产生塌方，致使边墙初支突然发生垮塌，进而引起拱部整体发生坍塌， 9 名施工作业人员死亡，如图 1.2。南黎铁路那适 2 号隧道在穿过粉砂岩和页岩的组化带时，该段围岩破碎再加上当时降雨比较密集，地表水渗入，引发掌子面塌方，当场死亡。频发的工程事故不但造成人员伤亡、工期延长，投资增加，而且事故后善后工作难度较大。近些年，伴随隧道工程规模变大、数量的增多，遇见的地质情综复杂，这些问题更加突出。故而在隧道施工现场应进行地质情况调查，及时掌握岩体的岩性、地质构造、不良地质条件等因素，进行施工阶段围岩分级。

隧道边墙,涌水

隧道工程在勘察阶段或者施工阶段，都会受到错综复杂的地形地质条件影响。所隧道施工期工程地质超前预报及围岩分级是进行隧道结构设计和施工的基础。在隧工期对掌子面前方地质条件勘察不详，施工具有很大不确定性，使隧道出现坍塌、、等事故概率增大。严重影响施工进度和工程安全。例如，兰新铁路甘青段小平羌，掌子面岩层破碎且节理过于发育，雪水下渗导致岩体抗剪强度减弱，在进行喷混时，作业面上方围岩突然发生坍塌，造成 12 人死亡，如图 1.1。兰渝铁路桃树坪隧子面仰拱开挖时，掌子面右侧与边墙相交处突发涌水，初支背后有泥砂快速泻出，粉细砂继而产生塌方，致使边墙初支突然发生垮塌，进而引起拱部整体发生坍塌， 9 名施工作业人员死亡，如图 1.2。南黎铁路那适 2 号隧道在穿过粉砂岩和页岩的组化带时，该段围岩破碎再加上当时降雨比较密集，地表水渗入，引发掌子面塌方，当场死亡。频发的工程事故不但造成人员伤亡、工期延长，投资增加，而且事故后善后工作难度较大。近些年，伴随隧道工程规模变大、数量的增多，遇见的地质情综复杂，这些问题更加突出。故而在隧道施工现场应进行地质情况调查，及时掌握岩体的岩性、地质构造、不良地质条件等因素，进行施工阶段围岩分级。
【学位授予单位】：西安工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U452.1

【参考文献】