基于地质雷达与监控量测的隧道围岩分级模糊评判研究

摘要

目前，隧道围岩稳定性研究理论尚不成熟，缺乏相应的失稳判据。
　　 本文结合包茂国家高速公路隧道超前地质预报及施工监控量测项目，从隧道地质超前预报和围岩稳定性问题出发，通过结合地质雷达图像解释、现场监控量测和数据回归分析等手段，对围岩分级进行调整及公路隧道围岩稳定性进行了探索。主要研究成果如下：
　　 (1)利用SIR-20型地质雷达进行了地质超前预报。得到了左线进口K108+500～K108+600内的地质雷达云图和Wiggle图，探查了围岩构造发育情况、岩体完整性、赋水情况、断层活动和裂隙带等不良地质现象及其规模、大小及可能引起的围岩变形破坏；
　　 (2)分析了隧道施工现场K108+510、K108+535、K108+555和K108+575四个断面的监控量测必测项目数据结果，利用Origin软件绘制了收敛速率-时间散点图(V-t曲线)和位移-时间曲线(U-t曲线)，进行了位移-时间曲线的回归分析，且指数函数的拟合效果最佳；
　　 (3)对地质雷达云图进行网格划分，确定了不良地质体的网格比例(即相应的面积比例)、相应的分布位置和分散程度，提出了地质雷达图像新的处理方法；
　　 (4)运用模糊数学方法对地质雷达图像信息、地质及支护状观察、周边位移收敛和拱顶下沉数据等模糊评判指标进行了定量分析，对隧道围岩分级做了定量评价，并提供了相关的施工建议。对围岩稳定性研究，预测灾害发生提供了行之有效的解决途径。
　　 对地质雷达云图进行网格划分和运用模糊数学方法将地质雷达图像信息和监控量测数据相结合进行定量围岩分级研究，是本文的一个创新性的探索，建议在进一步深入研究的基础上进行推广。