地質(zhì)超前預(yù)報的隧道圍巖穩(wěn)定性模糊綜合評估方法

隧道圍巖穩(wěn)定性的模糊評價研究——隧道工程是受各種復(fù)雜因素影響的地下結(jié)構(gòu)工程，雖然通過監(jiān)測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，但是卻無法對隧道的整體穩(wěn)定性情況做出合理的判斷．為了更好地解決這一問題，利用模糊數(shù)學(xué)的原理對...

隧洞圍巖的穩(wěn)定性評判是洞室支護設(shè)計的重要依據(jù).文中從理論上敘述了模糊評判原理,結(jié)合燕子隧洞的實際地質(zhì)條件,建立了模糊評判模型,對燕子隧洞圍巖穩(wěn)定性作了評價分析,結(jié)果經(jīng)工程實踐檢驗,證實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,運用可拓學(xué)理論,選取了對隧道圍巖穩(wěn)定性有重要影響的參數(shù)指標,在此基礎(chǔ)上,建立隧道圍巖穩(wěn)定性定量評價模型,并通過可拓學(xué)計算程序,得出隧道圍巖穩(wěn)定性評價結(jié)果,將其與按相關(guān)規(guī)范計算的圍巖穩(wěn)定性評價結(jié)果相對比,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)定性評價的工作中。

基于灰色理論的隧道圍巖穩(wěn)定性預(yù)測——把隧道圍巖變形作為灰色系統(tǒng)去考慮，用灰色系統(tǒng)理論對隧道圍巖的穩(wěn)定位移和失穩(wěn)時間進行了預(yù)測，并以東山隧道現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)進行了計算，所得結(jié)果符合實際，對指導(dǎo)施工具有重要意義。

在隧道工程中,較為準確地預(yù)測前方圍巖級別,對調(diào)整支護結(jié)構(gòu)以及確保施工安全順利進行有著重要的意義。本文以椿樹埡隧道工程為實例,采用公路隧道圍巖分級方法,并結(jié)合tsp探測法、地質(zhì)雷達法和工程地質(zhì)推斷法對隧道圍巖進行了動態(tài)分級預(yù)測,結(jié)果表明:圍巖動態(tài)分級預(yù)測所得結(jié)果與實際開挖情況較為吻合,能夠有效地指導(dǎo)設(shè)計施工的順利進行。

結(jié)合熊渡隧道的工程實踐,通過拱頂沉降、錨桿應(yīng)力的現(xiàn)場監(jiān)控量測和數(shù)值計算工作,研究了復(fù)雜地質(zhì)條件下巖溶隧道全斷面爆破開挖時圍巖的穩(wěn)定性,研究結(jié)果表明,熊渡隧道ⅴ級圍巖段的破碎帶采用現(xiàn)有的施工工藝和支護參數(shù)是可行的,圍巖變形可控,支護結(jié)構(gòu)的支護效果顯著,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。

隧道是修建在底層中的工程結(jié)構(gòu),在挖開地層并把隧道襯砌修建在地層內(nèi)的過程中和以后,地層始終對隧道襯砌結(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,著重對公路隧道圍巖穩(wěn)定性進行了分析。

在尚家灣隧道施工期間,曾預(yù)報并揭露大型溶洞,溶洞的存在給隧道施工帶來極大的安全隱患。以尚家灣隧道為背景,開展數(shù)值試驗。通過對比隧道前方有、無溶洞條件下開挖工況,從位移、應(yīng)力、塑性區(qū)3個方面分析了隧道前方大型溶洞對隧道圍巖穩(wěn)定性的影響。研究表明:對于本工程而言,溶洞對隧道底部和左側(cè)拱腰的影響要大于對隧道頂部及右側(cè)拱腰的影響;隧道前方存在大型溶洞條件下塑性區(qū)體積隨開挖位置呈指數(shù)增長。隧道前方無溶洞條件下,塑性區(qū)體積隨開挖位置呈線性增長,即溶洞的存在大大加速了隧道開挖塑性破壞區(qū)的增長。該研究對巖溶地區(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)定性簡易評價法——依據(jù)彈塑性理論，得出初期支護條件下隧道圍巖洞周位移及支護力解答。同時，將隧道開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，從而對圍巖的穩(wěn)定性進行簡易評價。通過算例對該方法進行了驗證，結(jié)果...

圍巖穩(wěn)定性評價是確保工程安全的一個關(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)定性不僅具有隨機性,而且具有模糊性的特點。以工程模糊集理論為基礎(chǔ),建立以相對差異函數(shù)為基礎(chǔ)的模糊可變集合工程方法,并考慮模型參數(shù)指標權(quán)向量的可變性,對圍巖穩(wěn)定性進行評價,以體現(xiàn)該方法的特點與優(yōu)點,增加評價結(jié)果的可靠性。通過實例,詳細列出該方法的計算步驟,并將結(jié)果與其他方法進行比較,驗證該方法的合理性與優(yōu)越性。

以內(nèi)蒙古地區(qū)某隧道項目為技術(shù)背景,提出在超前地質(zhì)預(yù)報結(jié)果的基礎(chǔ)上采用模糊綜合評價方法對隧道施工方法進行綜合評價的手段,對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。

本文通過對隧道的拱頂下沉、水平收斂等數(shù)據(jù)進行分析,確定監(jiān)測數(shù)據(jù)的處理方法,得出了該隧道不同圍巖巖性對隧道圍巖變形的影響,確保了隧道的安全施工。采用多項式、乘冪、指數(shù)函數(shù)等分別對水平收斂量及拱頂量測數(shù)據(jù)進行回歸分析,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)合貴廣鐵路棋盤山隧道施工現(xiàn)場測試,研究隧道爆破近區(qū)圍巖振動規(guī)律以及穩(wěn)定性。對棋盤山隧道掌子面后方拱頂5m范圍內(nèi)圍巖的爆破振動速度進行測試和分析,結(jié)果表明:隧道爆破近區(qū)圍巖的振動傳播速度隨爆破的比例距離呈冪指數(shù)衰減,棋盤山隧道ⅲ級圍巖的冪指數(shù)為-0.62。對爆破施工隧道的穩(wěn)定性研究表明:隧道塌方主要是巖塊沿著節(jié)理面滑動造成的,與節(jié)理面的抗剪強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速度,隨關(guān)鍵塊高度的增大而增大,而隨關(guān)鍵塊長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,計算關(guān)鍵塊的臨界爆破振動速度,進而得到保證關(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。圍巖的支護方法和開挖的方式都是由圍巖的穩(wěn)定性決定的[1]，因此正確合理的評價圍巖穩(wěn)定性，對隧道施工合理性和運營安全性都起到了重要的作用。文章以何家莊隧道為例，通過勘察資料和現(xiàn)場施工開挖圍巖揭露，以工程地質(zhì)分析法從圍巖巖性、結(jié)構(gòu)面特征等方面對圍巖開挖穩(wěn)定性進行了評價。

通過建立有限元、離散元兩種數(shù)值力學(xué)模型,開展開挖跨度對隧道圍巖穩(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,當圍巖按連續(xù)介質(zhì)假設(shè),且開挖后仍處于彈性應(yīng)力狀態(tài)時,單純增加隧道開挖跨度對圍巖應(yīng)力狀態(tài)影響不大;但若開挖后進入彈塑性應(yīng)力狀態(tài),則單純加大開挖跨度會導(dǎo)致塑性區(qū)半徑大幅度增加,影響圍巖穩(wěn)定。當圍巖按非連續(xù)介質(zhì)假定時,巖體失穩(wěn)主要呈現(xiàn)節(jié)理面間剪切滑移。開挖跨度增大相當于隧道跨度與巖塊的相對尺度增大,隧道關(guān)鍵塊體失穩(wěn)概率加大,對于相同產(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挖的應(yīng)力擾動區(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,增加了支護難度。

針對2種不同施工順序?qū)Φ叵露词覈鷰r穩(wěn)定性的影響,其一是先開挖地下隧道,后修建地面建筑,分析了隧道洞頂?shù)某两滴灰啤⒍词覈鷰r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,運用三維有限元方法分析隧道側(cè)部溶洞對隧道圍巖穩(wěn)定性的影響。研究結(jié)果表明:隨著隧道的不斷推進,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;側(cè)部溶洞對圍巖的影響范圍大約是2倍隧道洞徑,對1倍隧道洞徑內(nèi)的圍巖及側(cè)部溶洞應(yīng)及時處理。隧道圍巖位移、應(yīng)力的變化規(guī)律可為巖溶處理、支護時機提供依據(jù)。

對巖溶隧道圍巖穩(wěn)定性理論和分析方法的發(fā)展進行了梳理,并對當前該領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀和在工程實踐中的應(yīng)用進行了全面闡述,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)了當前該領(lǐng)域研究中存在的一些問題,為今后的研究提供參考。

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