关口垭隧道围岩质量分级组合评价研究

现有隧道围岩质量分级方法评价结果有时存在非一致性的问题,引入组合评价思想,选取3种已有围岩质量分级方法作为基础分级方法,建立隧道围岩质量分级组合评价计算模型;然后,建立评价指标的标准化方法,从而使不同基础分级方法评价结果具有可比性,解决不同方法物理意义和量纲不同的问题;引入漂移度概念建立基础分级方法合理程度度量方法,并在此基础上建立基础分级方法的权重计算方法,进而建立隧道围岩质量分级的组合评价方法;最后,通过工程实例分析,表明所提出方法的合理性与可行性。     

基于支持度的隧道围岩质量分级组合评价方法

针对基于漂移度的隧道围岩质量分级组合评价方法存在漂移度参考对象不一致,计算结果不可比问题,引入支持度概念作为各基础评价方法权重计算的依据。首先,从相似度和差异度两个方面建立新的支持度数学定义,避免了传统支持度公式仅考虑差异度的缺陷。其次,以整体数据对每种基础评价方法评价结果的综合支持度作为权重计算综合评价结果,从而建立了隧道围岩质量分级的新型组合评价方法,该方法不仅可以解决不同基础分级方法评价结果的非一致性问题,更重要的是其解决了漂移度概念下参考对象的不一致问题,使得权重结果更客观实际,理论基础更加坚实。最后,通过工程实例分析,表明了该方法的合理性与可行性。     

基于层次分析-云模型的隧道围岩分级方法研究

隧道工程地质条件具有复杂多变的特点,造成围岩分级存在一定的模糊性。针对围岩分级问题的复杂性,将云模型应用于隧道围岩分级的评价中,建立围岩质量分级评价的层次分析-云模型方法。将岩石单轴饱和抗压强度、岩体完整性系数、隧道涌水量、结构面与洞轴线夹角、围岩弹性纵波波速作为隧道围岩的分级指标,使用层次分析法确定评价指标的权重系数,并构建评价指标的云模型,从而获得隧道围岩分级的确定度。最后,利用层次分析-云模型对营盘山隧道5个洞段的围岩进行分级,并将判定结果与熵权-云模型、可拓法围岩分级评判结果进行对比,验证该判别分析法的有效性。实例结果表明了该方法在隧道围岩分级中的科学性、可行性,为隧道围岩分级提供了新方法。     

基于隧道铣挖施工适应性的围岩质量分级方法

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型,并提出诸如连续型和离散型评价指标隶属度及其权重向量等模型参数确定方法;同时,为减小隶属度和权重确定的主观性,提出确保隶属度和权重确定的客观性与合理性的相应策略;最后,通过工程实例计算,并与实测结果进行比较分析,表明本文模型与方法的合理性与可行性。     

基于可拓学理论的黄土隧道围岩分级方法研究

为解决现有黄土隧道围岩分级方法理论依据不足的问题,在总结分析黄土隧道围岩力学性能、构造特性评价指标的基础上,利用可拓学理论建立关联函数,解决各评价指标之间的融合问题,对黄土隧道围岩分级做一些探索性的工作,以期为黄土隧道的设计与施工提供理论依据。研究结果表明:基于可拓学理论的黄土隧道围岩分级方法综合考虑了黄土的强度性质、变形性质、各向异性、构造特性,使得其分级结果更加客观、准确;利用可拓围岩分级方法求得的掌子面围岩的关联度不仅可判定掌子面围岩级别,而且其数值大小可定量反映掌子面围岩质量好坏程度;可拓围岩分级结果与现场围岩级别分类的结果基本一致,存在的分级误差基本属于“亚级”之间的差异,未出现“跳级”现象;且该结果与规范中围岩分类结果相比,其准确度更高。     

牛湖山隧道围岩质量分级评价

针对广东省惠深高速公路牛湖山隧道勘察情况,对其围岩质量进行分级评价中主要采用了可拓评价体系,并通过与灰色关联分析方法、专家经验方法等评价结果相比较,得出高速公路隧道围岩分级系统可拓评价体系的科学性、合理性、经济性。     

公路隧道施工期围岩快速分类极限学习机模型研究

针对以往智能优化算法学习速度慢、对参数选择敏感等问题,引入极限学习机(ELM)方法用于围岩分类。在分类指标方面,结合快速性与准确性,制定快速分级参数标准,以公路隧道设计规范中的BQ法为基准,从以往及正在施工的隧道中收集对应的样本,从而建立了公路隧道施工期围岩快速分类的极限学习机模型。之后将正在开挖隧道工作面的快速分级参数,提供给模型进行判别,达到快速、精确分级目的。通过抚松隧道实际验证,该模型判断结果与实际施工情况吻合,可用于指导施工阶段的隧道围岩快速分级。     

复杂隧道围岩安全性及其评价方法

 在对国内外现行隧道围岩分级方法分析的基础上,指出了其在隧道工程设计和安全性控制,尤其是复杂围岩控制设计方面存在的突出问题,认为现行的隧道围岩分级概念模糊,难以适应复杂多变的地层条件和较为严苛的环境控制要求,尤其是对稳定性较差的复杂围岩条件缺乏有效的指导作用。从隧道围岩控制的宗旨出发,提出了隧道围岩及其支护系统安全性的概念,明确了其科学内涵和表征方法;重点对于不具备自稳能力的复杂围岩安全性进行了研究,建立了隧道围岩安全性的分析模型,提出了隧道围岩安全性分析中应考虑围岩预加固效果的必要性及其评价方法;基于隧道围岩尺度效应和地层结构效应(时间效应)的分析,建立了围岩尺度响应的表述方法,同时从细观结构层面分析了不同地层结构形式对安全性的影响关系;结合“支护–围岩”动态作用关系的分析,建立了极不稳定地层条件下复杂隧道围岩安全性的评价指标体系,将围岩超前变形、超前破坏和地层加固有效性作为核心评价指标,形成了包括9项基础指标的评价体系,并提出了安全性的分级方法。最后介绍了隧道围岩安全性的分级方案的工程应用。     

基于集成学习技术的隧道围岩智能分级方法研究

隧道工程地质条件具有复杂多变的特点,造成围岩分级存在一定的模糊性。依托郑万高铁湖北段隧道工程,文章建立了不同级别不同岩性的随钻参数与围岩级别的数据库,研究了推进速度与其他随钻参数之间的相关性,建立了随钻参数与围岩级别的Stacking集成学习模型,增加了模型分类的稳定性,提高了模型预测准确度。该方法解决了传统隧道围岩分级方法存在评价方法单一、评价不及时、主观误差大等问题。     

基于支持向量机网络的隧道围岩分级方法研究

基于隧道围岩特点和支持向量机的优点,利用支持向量机建立隧道围岩分级模型,结果表明:模型的围岩分级结果与实际施工揭露围岩分级结果十分相近,正确率较高,对隧道工程围岩稳定性分级具有重要的实践意义和工程应用价值。     

层状岩体地下洞室围岩稳定性的模糊评价

在现有多种围岩分类标准的基础上,结合层状岩体的工程特性,采用多因素的岩体分类,并运用模糊数学的处理方法,对层状岩体地下洞室围岩稳定性进行了合理的综合因素模糊评价,以较好地解决围岩稳定性评价问题。     

隧洞围岩力学参数综合估算方法的应用研究

针对目前隧洞围岩力学参数估算方法缺少横向对比的缺憾,本文推荐采用力学参数综合估算方法对待评区围岩进行参数估算。首先对目前常用的行业规范法、拟合公式法、经验准则法等力学参数估算法进行了详细归纳、汇总,并指出各自在应用中需注意的问题、确定方法等,藉此,以某水利水电隧洞0+105 m～0+132 m段为研究对象,基于现场围岩结构特征素描结果进行围岩质量评价,进而实现应用行业规范法、拟合公式法、经验准则法对待评围岩力学参数的估算,并应用横向关联对照分析方法推荐了力学参数的取值结果。经与原位测试与室内试验结果推荐值对比发现,本文采用的力学参数综合估算方法结果与其取值大小、范围均较吻合,验证了该方法的合理性。对于隧洞围岩力学参数的快速、准确估算具有一定借鉴意义。     

公路隧道围岩的区间数组合分类法

公路隧道围岩的分类方法较多,每一种分类方法的结果都是对真实围岩状况的一种估计,通过一定的算法将这些分类结果进行合成,可以使各分类法取长补短,围岩信息得到充分利用。基于上述思路,并考虑到分类标准和被分类隧道围岩物理力学指标均为区间数的实际情况,提出了一种基于区间数的公路隧道围岩组合分类法。为充分利用区间数携带的信息,定义了一种新的区间数距离计算方法,选择能够兼顾各单一分类法之间功能性和协调性要求的加乘混合函数作为围岩分类函数,计算被分类围岩与分类标准各级别之间的分类函数值,最小值对应的类别即为被分类围岩的类别。针对某工程隧道2个典型段围岩的分类问题,在隧道围岩常用的岩芯质量指标ROD法、《公路隧道设计规范》(JTGD70-2004)BQ值法和弹性波速vp法进行分类的基础上,采用本文方法进行组合分类,结果表明:本文方法物理意义明确,计算过程简捷,分类指标稳定,分类结果与单一分类法相比能够更好地反映实际围岩状况,可供公路隧道勘察、设计、施工时参考。     

裂隙岩体小净距超大断面隧道围岩非连续变形分析

由于现有隧道规范不足与设计、施工经验匮乏,裂隙岩体中小净距超大断面隧道的围岩稳定性分析与中夹岩柱变形破坏特征及其支护方案优化仍是大型隧道工程建设中遇到的棘手难题。以济南市东南二环绕城高速大岭超大断面隧道为工程依托,通过对掌子面岩体结构信息的精细化描述,获取各评定指标分布概型,并应用Monte Carlo法生成符合围岩等级评价指标分布概型的大量随机数,通过归纳统计获得隶属各围岩亚级分级的概率分布,由此对岩体质量进行了稳健评估。此外,用改进的非连续变形分析(DDARF)法对大岭隧道浅埋小净距段围岩的变形破坏规律及裂隙演化过程进行了数值模拟;以裂隙扩展破碎区贯通与否作为中夹岩柱稳定性的评定依据,分别针对无锚、有锚支护条件下的围岩稳定性状况及变形特征进行了对比分析。结果表明:无锚支护条件下,隧道后行洞开挖对先行洞的裂隙扩展及变形有一定影响,但不明显;而锚杆支护则可显著约束围岩尤其是中夹岩柱的裂隙扩展及贯通,锚杆支护条件下二次扰动后先行洞围岩的裂隙扩展情况、变形破坏特征与单洞开挖无异,且系统锚杆支护与中夹岩柱水平加长锚杆支护对裂隙演化的控制效应无较大区别。研究结果对裂隙岩体中小净距超大断面隧道围岩的支护方案优化有实际指导意义。     

基于组合权重–理想点法的应变型岩爆五因素预测分级

基于理想点法的基本理论,综合考虑了岩爆发生机理,选取围岩洞壁最大主应力与岩石单轴抗压强度的比值、围岩洞壁最大切向应力与岩石单轴抗压强度的比值、岩石单轴抗压强度与岩石单轴抗拉强度比值、岩石弹性能指数以及岩体完整性系数作为评判预测指标,通过层次分析法和熵权理论计算主客观权重,综合确定各个指标的权重系数,构建了应变型岩爆组合权重–理想点法预测分析模型。通过统计相关工程案例,利用模型进行工程实例分析,验证了该模型的可行性与适用性。基于岩爆预测分级模型,开发了相应程序,可以为类似工程岩爆预测与等级划分提供重要支撑。     

双向八车道连拱隧道施工方案优化分析

 利用有限元计算法对双向八车道连拱隧道IV,V级围岩的2种施工方法(双侧壁导坑和CRD法)进行模拟。计算和比较这2种施工方法下围岩应力和位移控制效果,结果表明,双侧壁导坑法可以更好地发挥围岩自身承载能力和初期衬砌支护作用,有利于提高二次衬砌的安全储备;CRD法对隧道两侧边墙水平位移控制比较有利,但对隧道顶部围岩沉降控制不如双侧壁导坑法有效。从总体上分析结果可知,双侧壁导坑法更适合于双向八车道连拱隧道施工。     

挤压性围岩隧道大变形机理及分级标准研究

结合高地应力条件下挤压性大变形隧道--乌鞘岭隧道工程实例,通过变形的现场量测结果,分析了挤压性围岩隧道大变形的基本特征。采用室内试验及现场量测等手段,综合分析确定了围岩物理力学参数,定量分析了洞室周边产生塑性区的条件、塑性区及洞壁位移的影响因素、塑性区半径与洞壁位移的关系。以现场量测数据为依托,结合理论计算,参考以往类似隧道经验,分别考虑了围岩的相对变形、强度应力比、原始地应力、弹性模量作为分级指标,并提出了综合系数α指标,采用综合指标判定法给出了大变形的分级标准,以及相应的防治措施。     

公路隧道围岩稳定性分析与支护

对力学分析方法、人工智能法、围岩分类法三种公路隧道围岩稳定性的研究方法作了介绍,研究了公路隧道围岩稳定性的影响因素,总结了公路隧道的支护方法及注意事项,为公路隧道的建设提供安全保障。