隧道监控量测在围岩动态分级中的应用

研究了隧道监控量测结果在围岩动态分级中的应用.通过对隧道监测数据的统计分析,得出了对围岩动态分级具有意义的指标和各级围岩所对应的各指标的数值范围,用以指导施工阶段的隧道围岩动态分级、隧道的反馈设计和施工过程中的预测预报.实例证明,准确的隧道监测数据可以进一步完善和优化围岩分级,提高围岩分级的可靠性,为隧道围岩动态分级提供了一条新的途径.     

浅谈公路隧道围岩量化分级方法

浅谈公路隧道设计规范中围岩分级方法的发展,比较新老规范进行围岩分级的异同点,对最新规范中定量分级法在实际工程应用的操作性,分析各计算参数的取值方法。     

公路隧道围岩现场快速分级方法研究

隧道围岩分级是正确地进行隧道设计与施工的基础,一个符合隧道工程实际情况的围岩分级对提高隧道掘进速度保证施工质量有着十分重要的意义.隧道在施工期间常出现揭露围岩状况与勘察期间给定围岩级别不符的情况,加之地质条件较为复杂,造成围岩级别变化很大,为了保证施工质量和施工进度,在施工过程中需要进一步的围岩级别变更,但是目前规范中所采用的分级方法需要进行室内试验,而现场却无法提供试验条件.因此,需要寻找一种基于现行《公路隧道设计规范》并且便于在现场实施的围岩快速准确的分级方法.文中以十天线明垭子隧道为工程背景,采用数字式点荷载试验、数码照相技术和围岩钻孔内窥试验为综合性现场测试试验手段对隧道围岩进行快速分级.实践证明,利用现场试验技术开展隧道围岩快速分级技术研究具有重要的工程应用价值.     

岩溶区公路隧道施工围岩分级指标体系研究

岩溶在我国分布广泛,公路隧道勘察设计阶段的围岩分级准确度往往不能满足施工要求;而这点在岩溶区公路隧道表现尤为突出.为解决这个问题,通过对国内外常用围岩分级方法的指标和公路隧道施工现场常用围岩分级指标的统计分析,获得岩溶围岩分级共性指标;通过对南方岩溶区域地质特征分析,提出岩溶围岩分级特殊性指标,最终获得以岩溶围岩分级共性指标和特殊性指标(岩溶发育对隧道影响程度——与岩溶发育程度、水、溶洞充填物、溶洞规模及分布方位有关)为基础的岩溶围岩分级指标体系,然后利用规范定性定量法和打分制法获取各围岩分级指标参数.并在此基础上,利用围岩分级指标缩减试验验证南方岩溶围岩分级指标体系的可靠性和合理性,并将其应用于天生桥隧道和关上二号隧道进行围岩分级,准确率达93.3％.     

岩溶隧道的围岩分级探讨

围岩分级是隧道建设的基础资料，对以铁路为主的隧道围岩分级历史作简要回顾。以大量的实践为基础，对勘察、设计、施工、运营各阶段的岩溶隧道问题进行了总结，对岩溶隧道的关键问题即岩溶围岩分级的可行性和必要性进行了分析，并探讨了今后的研究方向。     

围岩收敛观测技术在隧道施工中的应用

介绍了利用测杆配合全站仪自由设站法进行隧道围岩绝对位移值的观测方法和原理,指出该监测系统具有成本低廉、操作简便、数据处理简单等优点并能提供直观详细的数据。     

基于岩体质量Q系统的隧道围岩分级

岩体质量Q系统未考虑隧道上覆不同地质条件岩土体位置关系的相互影响。阐述了岩体质量Q系统在进行围岩分级时存在的问题,基于摩尔-库伦强度准则,提出了计算隧道围岩松动区和承载区的公式,得出当隧道围岩等级越高,即围岩稳定性越差时,松动区外半径、承载区外半径以及塑性区外半径越大;通过将理论分析方法与数值模拟方法相结合,求出了隧道围岩重要性系数,提出了一种隧道围岩分级新计算公式。     

施工阶段隧道围岩快速分级法

现阶段隧道围岩分级工作主要在勘察设计阶段进行,但由于受周边环境及勘察手段的限制,分级结果往往与围岩实际情况不符。为准确获得隧道围岩等级,基于声波-回弹联合测试法,建立"BP神经网络模型"在施工阶段快速预测岩石强度(R_c),利用掌子面炮孔进行岩体纵波波速测试并通过公式计算完整性系数(K_v)后,得到基于岩体基本质量指标(BQ)的施工阶段围岩快速分级法,并以宝汉高速石门隧道为依托在施工阶段对围岩进行分级。结果表明:建立的BP神经网络预测模型可实现岩石强度的现场快速无损预测,预测结果具有较高准确度;根据岩体纵波波速测试结果,可实现岩体完整性系数的定量计算,进而完成石门隧道施工阶段围岩快速分级,对比勘察阶段的分级结果,施工阶段所获得的分级结果更加精确。     

区间数型隧道围岩综合分级云优化理论模型

隧道围岩指标具有不确定性,其实测指标值常用区间数表示。针对区间数型隧道围岩综合分级同时存在模糊性与随机性的现实,将云模型理论应用于隧道围岩综合分级进行了研究。首先根据正态云模型的数字特征将隧道围岩分级标准及待分级围岩样本区间数转化为云模型;然后将规范化区间数转化为云模型,定义了待分级围岩样本云与标准云相似程度的云模型距离测度,运用扩展的最小二乘方准则构造目标函数,通过拉格朗日乘数法求解,建立了一种新的隧道围岩分级模型;最后通过6个隧道围岩分级的实例说明了该模型的应用,并与用其它方法得到的结果进行了对比,验证了该模型的有效性。     

基于MySQL数据库的公路隧道围岩云分级系统

为了改善公路隧道围岩云分级系统中传统的数据管理方法,将MySQL数据库引入到云分级系统的设计中。该系统采用关系型数据库,运用E-R模型进行概念结构设计,具体描述了4个实体以及实体间的一对一、一对多等关系,进而在Wamp这个集成开发环境中能够实现MySQL数据库的储存、修改和删除等功能,并利用PHP技术方便快捷地建立了动态交互的Web系统,实现了利用Web浏览器访问MySQL数据库。结合实例用MySQL数据库实现了公路隧道围岩云分级系统的数据管理,以及能够通过Web网页快速查询数据库中的基本信息、围岩级别和施工方法等。实例表明,MySQL作为数据的管理和传输手段,在公路隧道围岩云分级系统数据管理中取得了良好的效果,加快了云分级系统开发的速度,印证了MySQL数据库是公路隧道围岩云分级系统开发的基础和保障。     

ART1神经网络在隧道围岩分类中的应用

将自适应共振理论(ART)神经网络模型用于隧道围岩分类,改进了ART1神经网络的工作过程,通过自适应的学习记忆过程,建立了分类模型,有效地避免了人为主观因素的干扰.利用川藏公路二郎山隧道围岩分类样本对模型进行检验,结果表明,ART1神经网络模型性能良好,对隧道围岩分类的精度较高,是一种值得推广和应用的围岩智能分类方法.     

深埋隧洞围岩分类方法--JPHC分类

现有围岩分类方法只适用于中低地应力、低外水压力条件,在高地应力、高外水压力条件下的适用性差.某深埋隧洞地应力高达20～40 MPa、局部外水压力高达1～10 MPa,具有高地应力、高外水压力的特点.以该深埋隧洞为例,对<水利水电工程地质勘察规范>中的围岩分类方法(HC分类)进行了改进.通过HC分类与Q系统在该隧洞分类结果的相关性、一致性分析,引入地应力修正系数、岩爆烈度、水力劈裂的临界水头压力等,建立了高地应力、高外水压力条件下的围岩分类方法--JPHC分类.该方法在某深埋隧洞围岩分类中适用性好,并可推广使用.     

聚类分析在煤矿井巷围岩岩体质量分类中的应用

以新疆伊犁地区科尔克煤矿为研究背景,针对该煤矿井巷围岩岩体质量分类问题,选取了天然单轴抗压强度、饱和单轴抗压强度、天然抗拉强度、饱和抗拉强度、天然抗剪强度、饱和抗剪强度、天然密度、含水率、软化系数和RQD值等10项指标进行分析,采用多元统计分析方法中的聚类分析方法对该煤矿38组围岩岩体样品进行分类分析,分类结果显示,分成4类效果最为理想,分类结果与实际情况完全相符,聚类分类结果理想;对各个类别样品的各个指标进行对比分析,分析结果显示所选取的10项指标均不同程度地影响了井巷围岩岩体质量分类结果,且其大小变化规律符合自然规律,指标选取合理,该分类方法可成为煤矿井巷围岩岩体质量分类的一种有效方法。     

基于动态围岩分类的高速公路隧道围岩稳定性评价方法

针对高速公路隧道工程施工的特点,基于动态化的围岩分类,采用多种方法对隧道围岩进行地质跟踪调查与预测.通过综合分析和优化处理上述信息,从而对公路隧道动态稳定性进行评价,为高速路隧道工程稳定状况的评判提供了一种简单易行的方法.     

隧道围岩稳定性及其支护作用分析

针对隧道设计中的围岩力学特性及其荷载效应、"支护-围岩"动态作用特点及支护结构体系的协同作用原理3个基本问题进行研究.首先基于对大量山岭隧道围岩变形监测结果的统计分析,指出围岩变形规律和基本特点,以隧道掌子面围岩变形加剧点、初期支护施作和围岩变形稳定作为3个关键节点对"支护-围岩"力学演化过程的作用特点进行分析.提出了"浅层围岩"与"深层围岩"组成复合围岩结构的新理念,对围岩失稳的动态特征进行阐述,并通过计算分析指出了隧道围岩失稳模式、失稳机理和失稳范围的确定方法.基于围岩失稳模式推导作用于支护结构的围岩荷载计算公式,它包括由浅层围岩确定的"给定荷载"和深层围岩传递的"形变荷载"两部分.建立支护结构体系的协同作用力学分析模型,分析了弹塑性条件下影响塑性区变化的关键因素,揭示了初步加固圈层与后续支护圈层的协同作用原理.研究结论对实现隧道工程的动态化、定量化设计和施工具有重要的指导意义.     

基于改进XGBoost不平衡围岩超前分类方法的隧洞工程施工仿真研究

为了在围岩类别不平衡的条件下实现围岩类别有效判断,进而提高隧洞工程施工仿真准确性,基于改进极限梯度提升(XGBoost)不平衡围岩超前分类方法进行隧洞工程施工仿真研究。采用自动邻域确定合成过采样(AND-SMOTE)方法优化围岩类别不平衡性,并采用改进的XGBoost不平衡围岩超前分类模型进行围岩超前分类,进而优选仿真参数,提高仿真结果的准确性,其中,以模型交叉验证平均准确率为目标,采用哈里斯鹰优化(HHO)算法自动优化XGBoost超参数,以提高围岩分类精度。工程应用表明,相比未改进的XGBoost不平衡、KNN、SVC等6个模型,改进的XGBoost不平衡围岩超前分类模型分类精度更高;考虑围岩类别不平衡性后,改进的XGBoost不平衡围岩超前分类模型分类精度提高了8.6%;此外,基于围岩超前分类的隧洞工程施工仿真结果与实际进度的相对偏差相比传统仿真降低了11.3%,更符合工程实际。     

复杂地下水环境下石膏质岩的溶蚀特性

石膏质岩具有溶蚀性,在勘察设计阶段应用标准规范对石膏质岩进行围岩分级往往不能满足施工需求.为定量化分析溶蚀对石膏质围岩分级的影响,开展不同循环次数(1、 3、 6、 10次)和不同流速(0、 10、 20 L·h^-1)的干湿循环实验;通过单轴压缩实验,探究石膏质岩在不同流速和干湿循环次数下的力学参数劣化规律.选取BQ值作为围岩分级修正的基础,将单轴抗压强度作为修正指标;建立流速和干湿循环耦合作用下单轴抗压强度折减系数的三维拟合函数,与围岩分级公式相结合,并考虑干湿循环的最大化影响,提出考虑石膏质岩溶蚀性的围岩分级修正方法.结果表明：随着流速和干湿循环次数的增加,单轴抗压强度、单轴抗压强度折减系数持续下降,但下降的比例越来越小;流速和干湿循环次数的耦合作用与单轴抗压强度、单轴抗压强度折减系数均具有良好的相关性,三维拟合函数曲面呈“下凹”状.该研究结果可为考虑石膏质岩溶蚀性的围岩分级提供一种可行的计算方法.     

砂性地层中盾构隧道掘进围岩变形特性

以狮子洋隧道砂性地层段地质条件和施工资料为基础,建立有限差分数值计算模型.通过比较不同断面监测点随开挖进程的位移值,结果表明:先掘隧道围岩向中心收缩,上下部围岩变形明显大于两侧;后掘隧道对先掘隧道有横向外挤的作用,但对纵向几乎没有影响.对有、无渗流作用的2种工况的比较分析说明,起初渗流对围岩变形影响不大,但最终加剧了围岩的变形程度.提出了开挖面前方土体扰动的累积效应和累积效应曲线的确定方法,通过该曲线可确定土体扰动范围和程度,经过理论分析,认为影响土体位移速率的2个因素是土体与开挖面间距和盾构推力.     

岩体模糊分类中隶属函数的等效性

总结出了岩体工程模糊评价中常用的连续隶属函数主要类型有正态型、岭型、三角模糊数和梯形,并给出了相应的基本解析表达式.以岩体分类中的单轴抗压强度为例,研究了具体指标隶属函数建立方法.采用不同隶属函数计算了某岩石试样的单轴抗压强度的隶属度,发现不同隶属函数得出的隶属度有差异.选取影响岩体稳定的五个主要指标,利用某矿深部工程地质资料,计算了其岩体物理力学参数在不同隶属函数下的隶属度,并根据离散型隶属度取值表确定了结构面的隶属度.将不同隶属函数下的各类指标的隶属度进行不同的组合,形成不同的隶属度矩阵,对该围岩进行模糊评判分类,得出最后的分类结果一致.这一研究结果证明了各类隶属函数的等效性、在岩体分类应用中的适应性和正确性,为岩体模糊分类隶属函数的选择提供了依据和便利.