基于多因素可拓物元法的围岩稳定性评价

为了能准确评价隧洞围岩的稳定性,降低隧洞开挖过程中发生事故的风险。以云南西山营隧道为例进行分析,采用改进的层次分析法确定指标权重,以岩石完整性系数、岩石抗压强度、结构面影响系数、地下水修正系数为隧道围岩分级指标体系,建立多因素可拓物元模型,对隧道围岩的稳定性进行评价;并采用修正BQ法对围岩分级进行验证。结果表明:利用两种方法得出来的围岩级别基本相同,说明基于可拓物元法在围岩的稳定性评价是可靠性的。该方法简单可靠,可为实际工程隧道围岩分级及稳定性确定提供参考。     

隧道围岩大变形评价的改进云模型及其应用

针对隧道围岩大变形评价的不确定性和随机性问题,基于改进的云模型理论,建立了隧道围岩大变形评价的改进云模型评价方法,该方法运用云理论中的云雾化条件将大变形指标权重进行融合,进而得到综合评价指标权重,并用正态云替代传统模型中的特征值,计算云相关度和评价指标权重,最后通过综合云计算获得隧道围岩大变形评价结果。将此方法应用于西藏米拉山隧道围岩大变形评价,其结果为Ⅳ级大变形,与实际结果一致,表明隧道围岩大变形评价的改进云模型评价方法合理可行,可应用于隧道围岩大变形的评价。     

H-B准则在隧道围岩力学参数确定中的应用

将[BQ]值引入Hoek-Brown强度准则,以改进后的Hoek-Brown强度准则确定公路隧道围岩力学参数。以中条山隧道为例,通过对比中条山隧道围岩力学参数的试验值、改进公式的计算值、相关规范的建议值,对提出的计算公式进行验证,并在此基础上对隧道结构进行有限元计算。结果表明:改进后的Hoek-Brown强度准则用于隧道围岩力学参数计算时,其计算值比试验值小,更能反映隧道围岩的真实力学状态;隧道轴力、剪力及弯矩分布均符合隧道结构的受力规律。     

基于最大熵-属性区间识别的隧道塌方风险评价

为了准确地对山岭隧道建设工程中的塌方进行风险评估,基于最大熵原理和属性区间识别理论建立了山岭隧道塌方风险评价模型。具体工作流程是:选取围岩级别、地下水状况、岩体完整程度等7个主要因素作为隧道塌方风险评价指标,制定相应的属性区间评价指标分级标准;采用综合赋权法进行隧道塌方风险指标的权重分析;利用均化系数和基于最大熵原理的属性区间识别理论来确定属性测度区间;应用置信度准则对隧道塌方风险性进行属性识别,确定塌方风险性等级;运用评分准则对塌方风险进行评分,根据分值对两次或多次所属相同级别的风险进行比较排序。利用建立的评价模型与属性识别模型以及模糊层次分析法进行对比,结果吻合性较好。将该模型应用到实际工程中对塌方风险进行评估,并与现场情况作对比,证明了该模型的适用性和可行性。     

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_p/V_s、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_p、横波速V_s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。     

引滦入津隧洞围岩岩体质量分级转换

建立了将围岩质量由原普氏坚固性系数f值分级转化到现行规范下的BQ分级的方法,并获得了引滦入津隧洞围岩质量的BQ分级。该分级对于隧洞除险加固及管护具有十分重要的意义。     

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     

基于主成分分析法的可拓理论在围岩质量评价中的应用

根据可拓工程理论,以布伦口~公格尔水电站地下洞室4个典型标段为例,建立改进的围岩评价物元模型。考虑实际工程中主客观因素对围岩质量评价指标权重的影响,将主成分分析赋权法应用到理论当中。研究结果表明,与其他围岩评价方法结果相比,改进后的可拓理论的围岩质量评价结果能够满足实际工程需要,并且能够为围岩质量进行科学评价提供理论依据。     

基于属性识别理论的隧道突涌水危险性评价

岩溶突水是隧道建设面临的主要地质灾害问题,在西南地区尤为严重,为确保隧道修建顺利,实现对其的专项突涌水危险性评估,依托西南地区某隧道工程实际,结合突涌水致灾因素的统计分析成果,根据该隧道工程的水文地质情况,以围岩分级、岩石可溶性、地质构造、地形地貌等参数作为一级评价指标及其相关表征参数作为二级指标,并采用层次分析法确定对应指标的权重,建立了基于属性识别理论的隧道突涌水危险性评价模型,通过进行单指标属性测度分析、多指标属性测度分析和属性识别,实现了对该隧道突涌水的危险性评估。评估结果可为后续设计排水及施工进度安排提供理论支持。     

基于TSP物探指标的围岩质量预测研究

为利用TSP各物探指标预测隧道围岩质量,以G575线巴里坤~哈密公路东天山隧道为工程依托,利用灰色关联分析理论,建立了以岩体质量指标修正值作为围岩质量的依据,以9个物探指标为影响因素,采用MATLAB软件对隧道围岩质量的影响因素进行关联排序,确定影响围岩质量的主次因素;再选取高关联度的物探指标,采用灰色关联理论进行围岩质量预测。结果表明,波速、纵横波速比、泊松比、密度为影响隧道围岩稳定性的主控因素;剪切模量、拉梅系数、体积模量、动态杨氏模量、静态杨氏模量为次要因素;围岩质量预测采用波速、纵横波速比、泊松比、密度这4个高关联度的物探指标能准确预测隧道围岩分类。     

地下水封洞库岩体质量可拓评价

基于可拓学的物元模型,借助可拓评价模型对地下水封洞库岩体质量进行分类。根据岩体质量分类的影响因素,确定经典域和节域,并利用均方差法求取的权系数和引入的关联度,对地下水封洞库质量进行可拓评价。将该模型应用于黄岛地下水封洞库工程,得到了较好的预测结果,虽然与BQ法和RMR法对比得到的结果有异,但取样分析表明可拓评价模型的结果更合理,能够反映地下水封洞库岩体质量的等级。     

强度折减有限元法在水工隧洞稳定性评价中的应用

为了解决隧道稳定性评价这个难题,吸收边坡强度折减有限元法的优点,将强度折减有限元法应用到隧洞安全系数的求解。通过不断折减围岩塑性区的凝聚力c和内摩擦角φ,直到计算不收敛为止,从而得到隧道围岩结构的安全系数。采用文章介绍的方法求得隧洞的安全系数与潜在滑动面,不仅可以评价隧道的稳定性和设计的合理性,从而为隧道设计提供了定量依据;同时还可以对支护参数和施工工艺提出改进建议。     

基于主成分分析法的可拓理论在围岩质量评价中的应用

立足可拓物元理论,建立围岩质量评价模型,将其应用于布伦口-公格尔水电站工程中。考虑到主客观因素的取值对围岩评价结果影响较大,因此,将主成分分析计算权重应用到该理论当中。研究表明:改进后的可拓理论在围岩质量评价中能够较合理体现工程实际情况,计算结果与其他方法一致,为围岩质量合理评价提供了理论依据。     

Weibull模型在围岩变形预测的应用及参数求解

针对岩石隧道围岩变形特性,引入了Weibull生长曲线模型。模型参数利用灰色理论和模式搜索法求解,减小了参数求解的数量以及搜索范围。基于4处隧道围岩变形的现场实测资料,对围岩变形-时间曲线进行了拟合和变形预测。结果表明,Weibull模型拟合精度高,相关系数R为0.995 47～0.999 77,平均值为0.997 96。基于该模型的4处隧道围岩变形的预测值与实测值的平均相对误差为1.710 3%,拟合曲线尾部3点为0.340 5%。结果表明,选用的Weibull模型适应性强,能对隧道围岩变形进行预测。     

BQ法边坡工程岩体质量指标计算的修正系数研究

《工程岩体分级标准》(GB/T 50218—2014)(简称《国标》)中给出了边坡工程岩体质量指标[BQ](简称边坡[BQ])的计算公式以及计算公式中修正系数的取值方法,用于国内边坡工程岩体质量分级和边坡自稳能力评估。通过对边坡[BQ]计算公式的研究,并参考其他常用的边坡工程岩体分级方法,指出了边坡[BQ]计算公式中的修正项和修正系数评价指标存在改进和完善的空间。在现有的边坡[BQ]计算公式的基础上,补充了坡高影响修正系数和应力状态影响修正系数以及相应的计算公式和取值标准,在结构面性状影响修正上细化了评价指标和相应的取值标准,使其更适用于复杂地质条件下的高陡边坡岩体分级,并给出了优化后的边坡[BQ]计算公式以及相应的BQ法边坡稳定性评价系统。研究成果有助于准确地进行边坡工程岩体质量分级,从而为评价边坡稳定性、设计加固方案提供参考依据。     

隧道开挖围岩变形监测与初始地应力场反分析

隧道施工的安全预警问题,备受工程界关注。在湖北省谷（城）竹（溪）高速公路珠藏洞隧道施工过程中,基于现场监测数据的指数函数回归模型,采用位移反分析法对隧道工程区域的岩体地应力场进行了反分析。根据反分析成果对隧道施工进行了模拟,确定了工程区地应力场的分布特征。其分析成果与周边隧道的应力测试结果吻合较好,为工程的安全施工、监测断面的布置、围岩稳定性评价、二次衬砌施作时间的确定提供了依据。     

断层特征与掘进方法对隧道围岩稳定性影响分析

以都昌至九江高速公路温泉隧道为工程背景,采用有限元方法对隧道穿越不同断层倾角、隧道与断层相对位置、隧道不同开挖方法等情况下围岩的稳定性进行了模拟计算分析。结果表明和无断层情况相比较,断层的存在使得围岩的整体位移增加,拱顶沉降增加约18.3%,仰拱隆起增加约35.1%,围岩位移最大区域向垂直于断层方向偏移,不再具有对称性;断层位于隧道拱肩处时拱顶沉降量最大,断层位于隧道拱脚时,对围岩拱顶沉降量的影响最小,围岩最为稳定;采用上下台阶法进行开挖其拱顶位移量要比采用侧壁导坑法开挖所产生的位移量大77.04%,仰拱隆起量大60.3%;断层倾角为45°时,隧道开挖时围岩相对比较稳定。     

基于灰色局势决策和组合赋权法的再生水评价

在水资源短缺和水环境污染的现状下,再生水作为一种非常规水资源,其作用日益突显。针对目前再生水评价模型存在的指标体系单一及权重计算不合理等问题,建立包含16项指标的再生水综合发展能力评价模型。采用灰色局势决策法进行模型的计算,并引入改进的指数型白化函数,可避免有用信息丢失并解决了零权重的问题;采用层次分析法与熵值法相结合的组合赋权法计算指标权重;建立起基于改进的灰色局势决策法和组合赋权法的再生水综合发展能力评价模型。通过云南省3个城市的资料对该模型的合理性进行验证。结果表明:3个市的再生水综合发展能力为K市Y市L市,评价结果与实际情况相符,表明该模型适用于再生水综合发展能力评价。     

TRT在岩溶隧道地质超前预报中的应用研究

地质超前预报对于隧道施工具有重要的指导作用,常用的方法分为地质分析法、物探法和超前钻探法。本文引入了一种新型物探方法——真反射层析成像(TRT),该法采用锤击震源,减少了对隧道围岩本身的损坏;采用空间多点激发和接收、三维空间观测方式和无线传输信号模式,对岩体中反射界面位置的确定、岩体波速和工程类别的划分都有较高的精度。通过与TSP203系统结果及开挖实际比较发现,TRT法是一种操作简便、成果直观可靠、适用且高效的复杂山区隧道地质超前预报方法,具有广泛的应用前景。     

基于复杂随机裂隙网络的隧洞围岩稳定性分析

为研究改进刚体弹簧法在复杂裂隙围岩分析中的适用性,以某隧道工程为例,开展了算例验证分析。首先根据实测裂隙地质资料,采用Monte-Carlo方法生成随机裂隙网络,并通过块体搜索方法获取岩石块体信息;然后利用改进刚体弹簧方法计算围岩在开挖卸荷作用下的位移和破坏模式,并评价支护效果。计算表明,改进刚体弹簧法可以有效模拟裂隙不利组合引起的开挖边墙滑动失稳,并能准确把握边墙的渐进破坏特性,符合一般工程实践的规律。