隧道施工过程中围岩级别判定方法研究

摘要

隧道工程在勘察阶段或者施工阶段，都会受到错综复杂的地形地质条件影响。所以，对隧道施工期工程地质超前预报及围岩分级是进行隧道结构设计和施工的基础。在隧道施工期对掌子面前方地质条件勘察不详，施工具有很大不确定性，使隧道出现坍塌、涌水、等事故概率增大。严重影响施工进度和工程安全。因次，在隧道施工现场应及时进行地质情况调查，运用隧道施工工程中围岩级别判定方法，将对隧道结构设计有着更好指导价值，增加施工安全系数。
　　1)隧道施工阶段围岩快速分级方法是基于围岩基本质量指标BQ值确定，实现Rc(岩石强度)、Kv(岩体完整性系数)的快速确定，进而建立隧道施工中围岩分级方法。
　　2)通过室内试验测得岩石试样的回弹值、纵波波速和单轴抗压强度，建立了回弹-强度的岩石强度预测模型和声波-回弹综合法岩石强度预测的回归模型、BP神经网络模型和SVM支持向量机模型，得出采用新式回弹仪进行声波-回弹综合法对岩石强度预测精度较高，在各种算法对比中SVM算法能更好的应用于本工程。
　　3)应用声发射仪测试隧道现场岩体表面裂隙波速Vp、深部完整岩体波速Vr，快速计算施工阶段掌子面岩体完整性参数Kv值。
　　4)工程应用基于施工中的宝汉高速PH-13标段石门隧道的十个里程断面，以围岩基本质量指标BQ为基础，通过SVM模型预测Rc值、现场试验分析Kv值，计算BQ值判断围岩级别(初步)，再结合隧道掌子面现场地质情况(初始地应力、地下水状态、软弱结构面产状)修正[BQ]值实现围岩详细分级。施工阶段十个断面的围岩详细分级与设计期间所判定的围岩级别有些差别，这是由于设计初期的工程地质资料相对有限，因此是对设计阶段围岩级别判定的有效补充和校正，将能更好的确保施工安全。

目录

摘要

1 绪论

1．1 研究的背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 隧道围岩分级的研究现状

1．2．2 声波-回弹法测试岩石强度研究现状

1．3 研究内容

2 隧道施工阶段围岩级别的判定方法

2．1 基于围岩基本质量指标BQ值围岩分级方法

2．2 岩石强度的确定方法

2．2．1 岩石单轴抗压强度试验

2．2．2 岩石强度的回弹法测试

2．2．3 岩石强度的声波-回弹综合法测试

2．3 岩体完整性系数的确定方法

2．4 隧道施工阶段围岩分级方法

2．5 本章小结

3 施工中岩石强度的预测方法分析

3．1 试验方案

3．1．1 室内试验内容

3．1．2 室内试验设备

3．1．3 室内实验试件选用制备

3．1．4 室内试验数据采集

3．2 岩石强度回弹预测法

3．2．1 自然状态

3．2．2 自然饱水状态

3．2．3 干燥状态

3．2．4 小结

3．3．1 基于回归分析岩石强度预测

3．3．2 基于BP神经网络岩石强度预测

3．3．3 基于支持向量机(SVM)岩石强度预测

3．3．4 岩石强度三种预测方法对比分析

3．4 本章小结

4．1 工程简介

4．2 现场测试方案

4．3 测试结果

4．3．1 隧道现场回弹值测试结果

4．3．2 隧道现场波速值测试结果

4．4 岩石强度预测

4．6 隧道施工阶段围岩初步分级

4．7 隧道施工阶段围岩分级修正

4．7．1 地下水及软弱结构面产状修正

4．7．2 初始地应力场修正

4．7．3 隧道施工阶段围岩分级修正结果

4．8 本章小结

5 结论与展望

5．1 研究结论

5．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢

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