基于BP神经网络的围岩质量分类研究

围岩质量是影响隧道安全的重要因素。以新疆东天山隧道工程为研究对象,采用隧道地震波法、TSP物探指标敏感性分析法和BP神经网络关联分析理论,对影响隧道围岩质量的因素进行分析,并对围岩质量进行预测。结果表明,在TSP物探众多指标中,波速V、纵横波速比V/V、泊松比μ和密度ρ是围岩质量的主控因素;BP神经网络预测围岩质量方法是可靠准确的,且预测结果可根据技术和数据的完善进一步改善;提高纵波速V、横波速V和泊松比μ的预测精度,可有效控制TSP物探指标整体预测结果。     

TSP技术在隧道超前地质预报中的应用

考虑了TSP的有效资料和围岩勘察情况,选取与围岩类型密切相关、与TSP检测结果密切相关的5个影响因素,包括岩石完整性系数Kv、泊松比μ、杨氏模量E、纵波波速Vp和地下水开发状况W,作为评价围岩地质条件的评价指标。作为影响围岩分类的主要因素,所选评价指标与探测系统的结果密切相关,同时根据地震波场的响应特点,将评价指标分为5个等级,建立了相应的围岩分类模型。该方法可提高TSP检测数据的有效利用率,提高围岩等级判别的准确性,可推广到隧道、引水隧道等工程中。     

基于复合权重灰色关联度法的隧道围岩质量评价

为了准确评价隧洞围岩的稳定性,降低开挖过程中的风险;选取岩石单轴饱和抗压强度、岩体完整性系数、地下水条件、结构面状态作为围岩评价指标,建立了基于熵权法、层次分析法的组合权重计算方法,并采用灰关联度分析法构建了隧道围岩质量的评价模型;以云南西山营隧道为例运用该模型,采用改进BQ法进行验证,对比发现:灰色关联分析模型与改进BQ法的评价结果具有高度的一致性;该评价模型可行性和可靠性较强,可为围岩质量评价提供一定参考。     

岩体的弹性波频散特性及等效模型研究

通过分析岩体存在的弹性波频散现象,研究影响岩体弹性波频散特性的因素,并根据试验室和现场研究成果,采用多尺度分析方法,提出以岩体密度、泊松比、节理发育密度、节理张开度等地质参数为基础的单节理等效介质模型及频散方程,探讨岩体频散效应对不同频率弹性波传播速度影响程度的计算方法,为工程中利用不同频率波速对岩体进行一致性评价提供了可能。     

硐室围岩塑性区扩展敏感因素灰色关联分析

影响深埋圆形硐室围岩塑性区扩展的因素众多,选取黏聚力、内摩擦角、变形模量、容重、初始地应力、硐室半径6种主要敏感因素,采用灰色关联分析方法探讨各因素与塑性区扩展半径的关联情况。以某大型水电站2#压力管道下平段为例,通过无量纲化处理、极差变化等,得到了以各敏感因素为子序列矩阵、塑性区扩展半径为母序列矩阵的对应序列矩阵,建立了以灰色关联度为评价结果的敏感因素分析灰色关联模型。计算得到围岩塑性区扩展半径敏感因素排序结果为内摩擦角初始地应力黏聚力硐室半径变形模量容重,即塑性区扩展半径受内摩擦角、初始地应力影响最为显著,而受围岩变形模量、容重影响最小。     

基于ANSYS的灰色关联分析模型的围岩稳定性分析

以谷城至竹溪高速公路珠藏洞隧道为工程依托,通过正交试验设计方案,选用ANSYS软件对隧道开挖过程进行仿真模拟,建立了不同围岩力学参数下的围岩最终变形量灰色关联分析模型,以确定影响围岩稳定性的主次因素。结果表明,围岩内摩擦角φ是影响隧道ZK62+010～ZK62+160段开挖后围岩稳定性的主要因素,围岩粘聚力c和围岩变形模量E为次要因素。     

基于灰色理论的水环境影响因素分析

水环境质量受诸多因素影响,水环境事故的内、外部影响因素是模糊的和不确定的,用回归分析方法或某种特定的分布函数难以准确、真实地反映水环境事故发生的规律,而采用灰色关联度分析方法,克服了回归分析和随机过程理论的不足。对一个发展变化的流域系统,关联度分析就是根据灰色发展态势的相似或相异程度来衡量水环境影响因素间的关联程度,从而找出主要影响因素。通过对某流域观测数据的分析,表明采用灰色理论方法对水环境质量影响因素进行分析是可行的。     

基于隧道铣挖施工适应性的围岩质量分级方法

<正>围岩质量分级是悬臂式掘进机隧道铣挖施工方法适应性评价的重要依据。为了建立相应围岩质量分级方法,首先基于瞬时掘进速率(ICR)可综合体现工程地质条件和机械设备因素对隧道铣挖施工影响的特点,提出以铣挖瞬时掘进速率为依据的隧道围岩质量分级标准;然后,在探讨围岩质量分级影响因素和评价指标的基础上,考虑影响因素的模糊性和层次性特点,建立铣挖施工隧道围岩质量分级的三级模糊综合评价模     

灰色系统在隧道监控量测中的应用

在灰色系统理论基础上,通过实测值和预测值的对比,建立了GM(1,1)灰色系统修正预测模型,对围岩稳定时间和最终变形量进行了预测,克服了小样本时间序列数据在围岩变形预测中的缺陷。研究结果表明:灰色系统修正预测模型具有较高的预测精度,开挖围岩具有良好的稳定性。灰色系统理论通过少量量测数据,较好地预测围岩变化趋势,及时掌握隧道开挖后围岩变形的动态发展过程,从而可指导隧道施工,具有重要的经济性和实用性。     

公路隧道围岩变形监测及灰色预测

以大浏高速公路道吾山隧道为研究背景,结合现场实测资料,对道吾山隧道围岩稳定状态进行分析研究,利用围岩变形监控数据建立并优化灰色预测模型GM(1,1),采用该模型对围岩位移变形进行预测,并将预测结果与现场监测结果进行对比分析,误差较小。应用灰色预测确定支护的最佳工作状态和支护结构工艺参数,并以此判别围岩的稳定性具有重要意义。     

基于熵权法的隧道施工围岩分级方法

为了解决现有围岩分级方法确定围岩指标参数时不可避免带有主观性因素的问题,在总结各类围岩分级方法的基础上综合选取岩石单轴饱和抗压强度、岩石完整性系数、岩体体积节理数、地下水、岩石质量指标(RQD)、围岩弹性纵波速度共6个参数作为隧道围岩分级评价指标.运用熵权-可拓物元理论及熵权-云模型的数学解析方法对围岩进行分级,并采用...     

灰岩区溶洞与薄层泥岩物探异常差异分析

针对地球物理反演问题存在多解性、单一物探解译成果易与实际情况产生偏差等问题,以区分灰岩区大型溶洞与岩体破碎产生的相似TSP异常、提高超前预报解译精度为目标,将EH4、TSP303及地质雷达技术用于千岛湖配水工程灰岩区不良地质探测。简述了三种物探方法的原理及观测系统设置方式在EH4电磁异常区域开展隧洞超前预报工作,物探成果有效揭示了不良地质的存在。鉴于TSP两次预报异常相似但开挖结果不同,提出了根据TSP纵波速度谱中低速带的分布形态来区分溶洞与破碎岩体的方法。结果表明:大型溶腔与薄层泥岩均对应偏低的纵波波速、密度及杨氏模量,但前者在TSP纵波速度谱中表现为小范围封闭状低速异常,后者低速带呈带状,产状相对清晰;溶洞雷达异常表现为双曲线状同相轴且具备与完整灰岩对比度明显的强振幅特性,薄层泥岩反射能量较溶腔弱,波形杂乱错断,但未呈现明显双曲线特征。     

基于声波的洞室围岩岩体质量分区优化方法

开挖会对围岩岩体产生扰动,影响围岩的质量,常用钻孔声波法来观测确定开挖对岩体质量的扰动影响。常规方法确定岩体质量分区时,波速变化率曲线和阀值直线往往有多个交点,很难判定质量分区边界,利用波速变化率曲线的细部特征对常规方法进行了优化,重新定义岩体质量分区的判定准则,使岩体质量分区具有唯一性。将优化方法应用到白鹤滩水电站4^#导流洞工程中,4^#导流洞开挖后的岩体质量可以分为3个区,即扰动一区、扰动二区及未扰动区,随着距开挖面深度的增加,围岩受到开挖的扰动影响逐渐减小,围岩质量逐渐变好,后续开挖步会使岩体的质量变差,扰动区范围进一步增加。     

隧道地震响应影响因素分析

应用有限差分软件FLAC3D分析了隧道断面形状、围岩类别、入射波方向及地震加速度水平四类因素对隧道地震响应的影响。综合考虑围岩位移、塑性区范围、应力场分布、剪应变增量等指标,得出圆形及改进直墙拱形等光滑过渡的断面形式对隧道抗震稳定性较为有利;随着围岩强度的降低及破碎程度的增加,隧道在地震响应作用下将越来越不稳定;横向地震波主要影响隧道在地震荷载下最不利的受力位置,竖直向地震波则引起围岩中应力的增大等。     

超大断面小净距隧道方案优化研究

针对超大断面小净距隧道在施工效率和稳定性方面的矛盾,为了实现此类隧道的安全、快速修建,依托济南二环南路东延线浆水泉隧道工程,采用数值分析、现场实测与验证等方法,以特征点沉降、夹岩应力、初支安全度和屈服接近度四个物理量为评判指标,对不同方案的超大断面小净距隧道的施工力学行为进行研究,完成了浆水泉隧道进口段的方案优化工作。分析结果表明:不同方案的浆水泉隧道后行洞开挖均会对先行洞产生影响,按影响程度由大到小排序为两台阶法三台阶法CD法CRD法双侧壁导坑法,但多指标的影响度显示双侧壁导坑法未显著优于CD法和CRD法;从施工效率方面综合考虑,建议选用CD法进行施工。现场实践表明:CD法施工方案可以满足该段的围岩稳定性要求,从而有效缩短工期、降低成本,产生较好的经济效益和社会效益。基于多指标分析所形成的优化方法和实践经验可为类似地质条件下的超大断面小净距隧道的设计和施工提供技术和理论指导。     

引汉济渭工程隧洞施工若干技术问题探讨

基于引汉济渭工程隧洞施工实际,结合我国现有技术规范要求,对比分析了引汉济渭工程隧洞动态设计、超前地质预报、隧洞开挖方式、隧洞支护时效及衬砌与掌子面距离等五个方面的问题,得到了适宜引汉济渭工程隧洞施工特点的动态施工技术方法。针对不同围岩条件实施隧洞动态设计,采用了不同的开挖和支护方式。对物探发现的异常区进行钻探验证,以提高地质超前预报及涌水预测精度。地质复杂区段按照"物探先行,钻探验证,有掘必探,先探后掘"的原则组织施工。在实际施工中,应提倡利用围岩在无支护条件下的允许暴露时间也就是围岩的自稳时间实现短距离的掘进与支护分离。对硬岩(Ⅰ—Ⅲ)围岩采用"钻爆设计、光爆施工、工序组织、快速施工"的思路,对软岩(Ⅳ—Ⅴ)围岩采用"围岩量测、确保安全、遵守设计、按部就班"的思路。     

基于数量化理论I的双护盾TBM掘进速度预测研究

以甘肃引洮一期工程9#隧洞为例,引入数量化理论I的建模原理和方法,建立了定性数据包括围岩类别和地下水情况2个解释变量,定量数据包括单轴抗压强度、抗拉强度、泊松比和变形模量4个解释变量的预测模型,研究了双护盾TBM施工掘进速度的影响因素,并从理论上证实了该预测模型的可靠性。结果表明：在同等围岩力学参数条件下,围岩稳定性越好越有利于TBM的施工,反之则会阻碍施工进度,且阻碍效应会随着地下水的增多而增强;岩石的泊松比、抗拉强度对TBM掘进速度呈显著正效应,而单轴抗压强度和变形模量呈负效应。通过对实测值和预测值的比较发现,二者掘进速度的相对误差绝对值为0.23%~5.38%,平均值为0.39%,说明预测模型用于双护盾TBM掘进速度的预测是可靠的,并可用于同类工程施工进度的预测和工程进度的控制管理。     

引水发电隧洞物探综合检测方法原理与应用

引水发电隧洞由于施工、地质原因，可能存在混凝土衬砌与围岩脱空、回填灌浆桨量不足以及爆破松动和开挖时崩塌等问题，本文针对施工中的这些问题运用声波反射法、超声波法和钻孔雷达法对引水隧洞进行物探综合检测方法的原理及运用实例作简要介绍。     

水工隧洞TBM施工适宜性围岩分类研究

隧洞掘进机TBM已逐渐成为水工深埋长隧洞的常规施工方法,而现行规范的围岩分类主要以隧洞围岩稳定性和支护措施为判别因素,仅适用于钻爆法隧洞。为此,梳理国内外不同工程的围岩分类指标体系和TBM施工特点,在隧洞围岩基本分类的基础上,重点分析了TBM掘进效率和不良地质条件,构建了TBM施工适宜性围岩分类方法。总结大量工程案例,综合权衡超硬岩、岩爆、断层破碎带、大变形、突涌水(涌泥)和高外水压力六个关键因素对TBM施工的定量影响,提出了可量化围岩分类指标。工程应用表明,TBM施工适宜性围岩分类方法可依据工程地质资料快捷完成围岩分类,能有效指导TBM隧洞施工,且具有较好的通用性和易用性。     

岩爆综合预测的模糊概率方法

 在综合分析岩爆发生条件的基础上,从岩性条件、应力条件和围岩条件3个方面,分别选取能量储耗指数、岩石脆性指数、弹性应变能指数、线弹性能、切向应力准则、地应力指数、强度系数以及岩体质量RQD 8个指标作为影响岩爆的主要因素。利用模糊概率理论,提出了一类新的岩爆综合预测方法,该方法较全面地考虑了岩爆评价中的模糊性与随机性,给出了岩爆影响因素的模糊权重,避免经典模糊综合评判方法在权重取值上的局限性。