不同围岩级别凝灰熔岩剪切流变 特性的试验研究

 结合深圳莲盐高速公路隧道围岩中的II～V级凝灰熔岩进行了双轴剪切流变试验,通过试验结果分析和模型辨识,得到不同围岩级别凝灰熔岩的剪切流变规律和流变模型。II,III级围岩采用广义Kelvin模型,IV级围岩采用伯格斯模型,V级凝灰熔岩采用非线性流变模型,可以较好地模拟围岩的流变特性;II,III,IV级围岩主要以脆性破坏为主,V级围岩则以塑性破坏为主;试验还得到了II～V级凝灰熔岩的剪切流变参数;并通过对试验结果与不同级别围岩剪切流变模型的对比分析,进一步验证了流变模型的合理性。     

浅谈高速公路隧道不同围岩施工中采取的工艺与措施

福建龙岩漳永高速公路A7合同段共有隧道6座,其中隧道V级、IV级围岩占88%,且隧道洞口多处于浅埋偏压段,根据隧道特点采用不同的施工方法确保施工安全及质量,可为同类环境下隧道施工提供参考。     

基于质量分级的岩体强度参数统计

 整理长江科学院历年来现场岩石力学试验成果和《岩基抗剪强度参数》一书收集的现场岩体抗剪强度试验资料,从中筛选出岩体抗剪强度试验值样本186个,其中I级岩体7个,II级岩体41个,III级岩体46个,IV级岩体76个,V级岩体16个;分别统计各级别岩体强度参数试验值,提出各级别岩体强度参数试验值取值范围,将此取值范围与《工程岩体分级标准》所给取值范围对比。结果表明,《工程岩体分级标准》所给岩体抗剪强度参数偏低。对40余个典型工程的前期勘测资料进行整理,从中筛选出岩体抗剪强度地质建议值样本110个,其中I级岩体12个,II级岩体22个,III级岩体28个,IV级岩体30个,V级岩体18个;分级进行统计,提出各级别岩体强度参数地质建议值范围,将地质建议值范围与《水利水电工程地质勘察规范》所给取值范围对比,结果表明两者基本一致。研究成果一方面为现有规程规范修订提供依据,另外还能深化工程人员对岩体强度的认识,为今后更合理确定岩体强度参数提供支撑。     

基于质量分级的岩体变形模量统计

 收集筛选920个现场岩体变形模量试验值样本,按质量级别分别统计,据此给出各级别岩体变形模量试验值范围,将统计结果与《工程岩体分级标准》(GB50218–94)取值对比,为标准修订提出建议。收集114个岩体变形模量地质建议值样本,也按级别分别统计,据此给出各级别岩体变形模量地质建议值范围,将地质建议值统计结果与《水利水电工程地质勘察规范》(GB50487–2008)取值对比。统计及对比结果表明：《工程岩体分级标准》(GB50218–94)中,II,III级岩体变形模量分界线量值偏高;针对IV,V级岩体变形模量分界线,《工程岩体分级标准》(GB50218–94)给出的试验值界线与《水利水电工程地质勘察规范》(GB50487–2008)给出的地质建议值界线不协调;下阶段修编过程中需对以上问题加以关注。为增加《工程岩体分级标准》(GB50218–94)实用性,建议将各级别岩体变形模量地质建议值取值范围也纳入其中。     

NATM公路隧道围岩时间效应的统计分析

 基于50多条两车道NATM高速公路隧道的现场监测数据,通过对围岩收敛变形和拱顶下沉数据的统计分析,探讨隧道II,III,IV,V级围岩随时间的变形特性,得到不同级别围岩隧道从开挖到变形稳定的时间,分析稳定时间与围岩级别的关系,为隧道施工阶段围岩的稳定性评价以及二次衬砌的合理施做时机提供依据。     

数量化理论在岩质隧道亚级分级中的应用

由于在实际隧道工程中,III、IV、V级围岩的稳定性情况极为复杂,即使是同一级别的围岩,隧道稳定性也不尽相同,甚至差别很大.为此,根据现场采集的此三种围岩的400余份资料进行了数量化分析,其结果可以作为定量评定围岩亚级分级的依据.     

收敛-约束法在隧道设计中的应用

本文针对新奥法施工隧道采用FLAC3D数值模拟得到隧道拱顶纵向沉降曲线(LDP)和围岩收敛曲线(GRC),对比了不同级别、不同埋深下公路隧道的LDP和GRC曲线;针对III级围岩,对支护结构施作时机和支护类型选择进行优化分析,所提出的方法适用其它围岩参数条件,对隧道工程数值模拟分析具有实际意义。     

隧道开挖过程中地层变形的统计分析

 以70余座浅埋暗挖法修建的隧道的实测数据为基础，对影响地层变形的各种因素进行统计分析，提出浅埋暗挖隧道的最大沉降量计算公式。同时还得到几点地层变形规律，如：最大地表沉降和拱顶下沉值的概率分布近似成正态分布；随着围岩稳定性由好变坏，地表沉降和拱顶下沉值也呈逐渐增大的趋势；隧道跨度为5～10 m时，II，III，V类围岩条件下的最大地表沉降值与上覆土层厚度关系呈凸形状，II，III类围岩的最大拱顶沉降值在埋深25 m范围内随隧道埋深增大而增大；拱顶沉降与地表沉降比值多为0.5～1.5；在埋深小于20 m范围内，沉降槽宽度多为(8～12)R(R为等效半径)。最后对50余座产生塌方隧道的坍落高度和塌方量进行统计，并对影响隧道塌方的主要因素进行分析。该研究成果为隧道进一步的设计、施工提供科学的参考依据，具有重要的实用价值。     

交叉中隔墙法开挖浅埋偏压隧道围岩稳定性分析

为对比分析采用交叉中隔墙法开挖浅埋偏压隧道和常规非偏压隧道围岩稳定性的区别,以及围岩参数对其安全系数的影响,通过建立数值仿真模型,基于强度折减法对隧道围岩稳定性展开分析。研究结果表明：采用交叉中隔墙法开挖时,V级围岩浅埋偏压隧道的沉降和水平位移均随开挖面积扩大而不断增大,初期支护封闭成环后,围岩塑性应变值降低,稳定性得到显著提升,安全系数为1.6时的最大沉降值为23.83 mm;V级围岩非偏压隧道安全系数为2.2时的最大沉降值为23.71 mm,其沉降和水平位移均随折减系数增长而发展速率相对较慢,非偏压隧道的稳定性显著强于偏压隧道;随围岩级别降低,偏压隧道的沉降和水平位移均减小,安全系数提高。     

坝陵河大桥西锚洞岩溶围岩分级

 坝陵河大桥隧道锚洞工程周边围岩的岩溶较发育,勘察设计阶段确定其围岩级别为II～IV级。根据实际开挖所揭露的岩溶状况,需要调整超前支护和初期支护参数,以保证锚洞施工安全。在岩溶地质预报和一般地下工程岩体质量分级基础上,专门针对围岩为不同岩溶发育状态的岩体进行质量分级修正,建立锚洞岩溶围岩分级的物理模型和数学模型。根据岩体波速测试、岩体抗压强度以及岩溶发育程度修正系数等参数的确定,计算锚洞岩溶围岩级别主要为V级。事实上,在整个锚洞施工过程中,均采用超前小导管、超前锚杆、型钢拱架、挂网及喷射混凝土等强支护措施,锚洞开挖采用台阶法分步开挖。锚洞开挖完毕后对周边的破碎岩体及溶洞进行了注浆加固处理,也就是说,锚洞施工的超前支护和初期支护参数实际均按照V级围岩实施。实践表明,本工程岩溶围岩分级是合理的,对其他同类工程可提供借鉴。     

工程中岩体分级方法及应用研究

在进行涉及岩体的地下空间的开发与利用时,需要对岩石的强度和岩体在开挖时的稳定性等进行研究。目前城市地下空间开发利用中,涉及岩石的工程一般以岩体浅表层的风化带为主,对岩石风化带的认识和研究具有重要意义。本文分析研究了影响岩石强度的风化程度的判断方法,提出了判断岩体完整性标准的野外判别方法,并由此深化认识了工程岩体的分级标准;分析了岩体基本质量等级与隧道围岩基本分级的关系,并最终得出了二者在I～V级基本一致的结论,可以指导工程技术人员对岩体基本质量等级进行正确划分和应用。     

A methodology for evaluation and classification of rock mass quality on tunnel engineering

In this paper a new methodology for evaluation and classification of rock mass quality that can be applied to rock tunneling is presented. An evaluation model based on combing the analytic hierarchy process (AHP) and the fuzzy Delphi method (FDM) for assessing the rock mass rating is the main procedure. This research treats rock mass classification as a group decision problem, and applies the fuzzy logic theory as the criterion to calculate the weighting of factors. The main advantage of this procedure is that it can effectively change the weighting of each rating parameter with the variation of geological conditions. The proposed method was evaluated and applied to the actual cases that are the two tunnels along the Second Northern Highway around Taipei area in Taiwan, namely Mu-Zha and Hsin-Tien tunnels. It was found that the determined results were in a good agreement with the original data assessed by the RMR. Results of the analyses show that it can be provided a more quantitative measure of rock mass and hence minimize judgmental bias. The proposed method should be more feasible for future tunnel construction and for suggestions of tunnel support design in the geological area of Taiwan.     

各类岩体质量评价方法的相关性探讨

 在分析了国内外岩体质量评价分级研究进展的基础上,总结了岩体结构、岩体质量及其与岩体质量分级的关系,讨论了主要岩体质量评价分级方法的基础,最后给出主要岩体质量评价分级的相关性和换算对照的建议关系。     

浅埋松软地层开挖中管棚注浆法的加固机理及效果分析

管棚注浆法是地下结构工程浅埋暗挖时通常采用的一种超前支护技术。首先对管棚注浆法在浅埋松软地层开挖中的加固机理进行了研究，然后以某双连拱隧道出口段浅埋破碎带为例，采用快速拉格朗日有限差分法分别模拟了不采用和采用管棚注浆时围岩的应力场、位移场情况，定量分析了管棚注浆法的加固效果，说明采用管棚注浆法能显著抑制松软地层的变形，减少隧道支护结构的变形和受力，避免浅埋松软地层开挖中塌方现象的产生。因此，管棚注浆法是一种行之有效的超前支护技术。     

浅埋岩溶隧道灾变机制及其防治

 针对重庆云雾山隧道浅埋岩溶段施工中发生的岩溶地质灾害事故,对浅埋岩溶隧道地质灾害的关键致灾因子及相互关联进行理论分析,并结合现场岩溶处治实践,对其实施效果进行评价。研究结果表明,浅埋岩溶隧道五大致灾因子为埋深浅、上覆地层松软、岩溶发育程度和规模、补给水源以及工程因素,其中施工揭穿顶部和两侧的溶洞连通地表水涌入塌陷区是主要诱因,含溶洞断面的位移释放主要发生在开挖前和开挖瞬间。同时,浅埋岩溶隧道地表水对隧道稳定性影响比地下水更为明显,故解决岩溶灾害的根本途径在于采用合理的设计施工方法,实现施工扰动条件下岩溶动力系统平衡状态的平稳过渡。     

Development of a new method for RMR and Q classification method to optimize support system in tunneling

Rock mass classification system is very suitable for various engineering design and stability analysis. JH classification method is confirmed by Japan Highway Public Corporation that this method can figure out either strength or deformability of rock mass, further appropriating the amount of rock bolts, thickness of shotcrete, and size of pitch of steel ribs just after the blasting procedure. Based on these advantages of JH method, in this study, according to data of five deep and long tunnels in Iran, two equations for estimating the value of JH method from Q and RMR classification systems were developed. These equations as a new method were able to optimize the support system for Q and RMR classification systems. From JH classification and its application in these case studies, it is pointed out that the JH method for the design of support systems in underground working is more reliable than the Q and RMR classification systems.     

浅埋偏压小净距隧道的力学特性及方案比选研究

浅埋偏压小净距隧道的围岩位移及力学性能与一般隧道有显著的区别,施工中稍有不慎将发生塌方事故。该文结合重庆南山隧道出口端浅埋偏压段工程实际及现场监测数据,利用ANSYS建立浅埋偏压隧道二维有限元模型及施工监测数据对各工况围岩位移、应力场及锚杆轴力进行对比分析,研究了其施工力学特性。结果表明:两洞开挖顺序不同,最终位移和应力量值存在较大差异,通过增加深埋侧隧道锚杆长度,有效地改善了围岩的受力特性,提高了隧道施工的安全性。分析结果可为不同环境隧道施工选择合理开挖方案提供参考,具有重要意义。     

Estimating the geotechnical properties of heterogeneous rock masses such as flysch

The design of tunnels and slopes in heterogeneous rock masses such as flysch presents a major challenge to geologists and engineers. The complex structure of these materials, resulting from their depositional and tectonic history, means that they cannot easily be classified in terms of widely used rock mass classification systems. A methodology for estimating the Geological Strength Index and the rock mass properties for these geological formations is presented in this paper. Electronic Publication     

基于岩体质量指标BQ的岩质边坡工程岩体分级方法

 对于线路工程上具有普遍性的岩质边坡,因数量多,范围广,工程勘察深度相对较浅。依据规范的测试和试验,建立一种基础性岩体质量评价方法,实现边坡工程岩体分级,并根据行业要求与经验提出支护措施,对提高岩质边坡工程设计与施工的科学性无疑具有重要的意义。针对现有的《工程岩体分级标准》(GB50218-94)没有涉及边坡工程岩体分级,在深入研究和系统消化边坡工程岩体分级成果基础上,提出基于岩体质量指标BQ的岩质边坡工程岩体分级方法(简称BQ-RSlope方法)。该方法在岩体基本质量指标基础上,考虑控制边坡稳定性的主要结构面类型与延伸性、结构面产状与坡面间关系以及边坡内地下水发育程度等影响因素,对岩体基本质量指标进行修正,由此确定边坡工程岩体级别,并给出各级别边坡工程岩体自稳能力的评价。结合4个边坡工程10个坡段的应用性验证,表明依据文中方法获得的各边坡坡段的岩体质量分级以及该基于质量指标对边坡稳定性的评价结果与工程实际总体相符,提出的依据BQ的岩质边坡工程岩体分级方法是合适的。     

松散岩体竖向压力计算方法剖析及隧洞深浅埋划分方法研究

 松散岩体中洞室衬砌结构设计时围岩压力的计算主要根据土体理论建立起来的松散介质理论公式,但目前规范中并未明确规定松散岩体对应的围岩等级,使得公式在现有围岩分级下应用计算结果出现负值;同时现有公式应用中的一个重要问题--深浅埋的划分仍无定论,造成在应用上的混乱。以城门洞型洞室为分析对象,将现有计算方法分为浅埋洞室计算法与深埋洞室计算法,针对各公式建立时的不同假定,得出浅埋洞室下几种计算方法的差异在于受力分析方法、抗剪强度理论的应用及两侧楔形体对土柱侧压力的求解方法,进一步分析得出在现有围岩分级下应用太沙基法、谢家烋法及比尔鲍曼法时竖向荷载不出现负值的基本洞型条件。综合分析现有的深浅埋划分方法的优缺点,提出介于普氏法与比尔鲍曼法之间的深浅埋划分界限,以洞跨为基准,考虑岩体力学参数的影响,建立全面考虑洞型影响的埋深修正系数拟合公式。