CN114861271A - 一种铁路隧道建设的采空区病害原因分析方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及道路建设技术领域，尤其涉及一种铁路隧道建设的采空区病害原因分析方法，包括以下步骤：步骤1：对待检测道路进行物理勘探分析，得到物理勘探结果；步骤2：对待检测道路进行病害监测，得到监测结果；步骤3：对待检测道路进行工程地质钻探分析，得到钻探分析结果；步骤4：基于物理勘探结果、监测结果以及钻探分析结果建立数值计算模型，基于数值计算模型计算得到最终分析结果。本发明通过建立数值计算模型，并基于步骤1到步骤3中所检测的结果，进行分析得到数值计算模型所需要的对应参数，并将其导入数值计算模型中进行计算，得到最终的病害原因分析结果，实现了对隧道病害进行监测分析，并为后续处理提供了充足的依据。
Description
技术领域
本发明涉及道路建设技术领域，尤其涉及一种铁路隧道建设的采空区病害原因分析方法。
背景技术
隧道病害的存在会影响交通质量，威胁到隧道内行车安全，造成安全事故，因此需要有效的分析与研究方法，分析评估病害产生对衬砌结构安全和使用性能造成的影响，为病害治理方法与对策提供依据。防止隧道病害的前提是对隧道病害的种类、分布和程度进行详细而全面的调查，通过对病害的***调查可以为隧道的健康诊断提供准确的依据。
针对隧道病害所存在的影响有必要提供一种铁路隧道建设的采空区病害原因分析方法，实现对隧道病害进行监测分析，为后续处理提供充足的依据。
发明内容
为了解决上述现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种铁路隧道建设的采空区病害原因分析方法，实现了对隧道病害进行监测分析，为后续处理提供充足的依据。
本发明采用的技术方案如下：
一种铁路隧道建设的采空区病害原因分析方法，包括以下步骤：
步骤1：对待检测道路进行物理勘探分析，得到物理勘探结果；
步骤2：对待检测道路进行病害监测，得到监测结果；
步骤3：对待检测道路进行工程地质钻探分析，得到钻探分析结果；
步骤4：基于物理勘探结果、监测结果以及钻探分析结果建立数值计算模型，基于数值计算模型计算得到最终分析结果。
本发明通过建立数值计算模型，并基于步骤1到步骤3中所检测的结果，进行分析得到数值计算模型所需要的对应参数，并将其导入数值计算模型中进行计算，得到最终的病害原因分析结果，实现了对隧道病害进行监测分析，并为后续处理提供了充足的依据。
优选的，所述步骤1包括以下步骤：
步骤1.1：采用地震映像法对隧道的隧道底部和路基段进行整体检测，得到普查结果；
步骤1.2：基于普查结果结合地质资料采用电磁波CT扫描法对病害的规模、走向和深度进行控制；通过电磁波CT扫描法得到电磁波CT成果图，并基于电磁波CT成果图确定异常区域。
优选的，所述步骤2包括以下步骤：
步骤2.1：采用车载探地雷达对隧道及路基进行检测，得到隧道衬砌病害检测数据表和地基病害检测数据表；
步骤2.2：在隧道的两侧边墙按隧道长度方向上15m间距对称布设用于监测衬砌变形的监测点位；得到监测点位时间-位移关系成果曲线图；
步骤2.3：布设沉降变形监测点位，沉降变形监测点位布设于隧道底板线路中心，在监测范围内以5m间距在底板布设监测点，超出监测点范围分别向两侧以10m、15m以及20m的间距增加3个监测点；通过监测点位进行监测，得到隧道底板不同里程点位各监测点的里程- 累计沉降量变形曲线。
优选的，所述步骤3包括以下步骤：
步骤3.1：基于钻孔揭露地层岩性及分布特征，得到隧址区纵断面图；
步骤3.2：对钻孔揭露的地层岩性以及分布特征进行物理力学特征分析，得到场地内物理学参数试验统计表；
步骤3.3：基于钻孔揭露的地层岩性及分布特征，得到岩石结构类型，并基于岩石质量指标RQD值、岩层采取率以及损耗率对岩体完整性进行分析。
优选的，所述步骤3.3中基于钻孔揭露的地层岩性及分布特征，量测出各钻孔岩体在不同深度的RQD值，以RQD值为横坐标，高程为纵坐标，建立RQD-高程变化关系曲线图。
优选的，所述步骤3.3中基于钻孔揭露的地层岩性及分布特征，量测统计得出各钻孔在不同深度不同回次采取率值，以采取率值为横坐标，高程为纵坐标，建立采取率-高程变化关系曲线图。
优选的，所述步骤3.3中基于钻孔揭露的地层岩性及分布特征，量测各钻孔揭露岩体岩芯长度每米的损耗率，统计得到钻孔揭露岩体不同深度的损耗率，以损耗率值为横坐标，高程为纵坐标，建立岩体损耗率-高程变化关系曲线图。
优选的，所述数值计算模型采用Midas GTS NX软件建立数值计算模型，以工程地质断面图为依据，建立平面模型，在横向、竖向方向上的数值计算模型范围取值80m*83m，宽度自隧道轴线向两侧各取40m，隧道埋深取典型值43m；围岩采用平面应变单元类型，衬砌采用梁单元类型，共划分6887个节点和6947各单元，计算数值计算模型。
本发明的有益效果包括：
本发明通过建立数值计算模型，并基于步骤1到步骤3中所检测的结果，进行分析得到数值计算模型所需要的对应参数，并将其导入数值计算模型中进行计算，得到最终的病害原因分析结果，实现了对隧道病害进行监测分析，并为后续处理提供了充足的依据。
附图说明
附图标记说明：
图1为本发明的流程示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
下面结合附图1对本发明作进一步的详细说明：
一种铁路隧道建设的采空区病害原因分析方法，包括以下步骤：
步骤1：对待检测道路进行物理勘探分析，得到物理勘探结果；
所述步骤1包括如下步骤：
步骤1.1：采用地震映像法对隧道的隧道底部和路基段进行整体检测，得到普查结果；
步骤1.2：基于普查结果结合地质资料采用电磁波CT扫描法对病害的规模、走向和深度进行控制；通过电磁波CT扫描法得到电磁波CT成果图，并基于电磁波CT成果图确定异常区域。
步骤2：对待检测道路进行病害监测，得到监测结果；
所述步骤2包括如下步骤：
步骤2.1：采用车载探地雷达对隧道及路基进行检测，得到隧道衬砌病害检测数据表和地基病害检测数据表；
步骤2.2：在隧道的两侧边墙按隧道长度方向上15m间距对称布设用于监测衬砌变形的监测点位；得到监测点位时间-位移关系成果曲线图；
步骤2.3：布设沉降变形监测点位，沉降变形监测点位布设于隧道底板线路中心，在监测范围内以5m间距在底板布设监测点，超出监测点范围分别向两侧以10m、15m以及20m的间距增加3个监测点；通过监测点位进行监测，得到隧道底板不同里程点位各监测点的里程- 累计沉降量变形曲线。
步骤3：对待检测道路进行工程地质钻探分析，得到钻探分析结果；
所述步骤3包括以下步骤：
步骤3.1：基于钻孔揭露地层岩性及分布特征，得到隧址区纵断面图；
步骤3.2：对钻孔揭露的地层岩性以及分布特征进行物理力学特征分析，得到场地内物理学参数试验统计表；如下表1和表2所示:
表1：土体物理学参数统计表
表2：岩石物理学参数统计表
步骤3.3：基于钻孔揭露的地层岩性及分布特征，得到岩石结构类型，并基于岩石质量指标RQD值、岩层采取率以及损耗率对岩体完整性进行分析。
所述步骤3.3中基于钻孔揭露的地层岩性及分布特征，量测出各钻孔岩体在不同深度的 RQD值，以RQD值为横坐标，高程为纵坐标，建立RQD-高程变化关系曲线图。
所述步骤3.3中基于钻孔揭露的地层岩性及分布特征，量测统计得出各钻孔在不同深度不同回次采取率值，以采取率值为横坐标，高程为纵坐标，建立采取率-高程变化关系曲线图。
所述步骤3.3中基于钻孔揭露的地层岩性及分布特征，量测各钻孔揭露岩体岩芯长度每米的损耗率，统计得到钻孔揭露岩体不同深度的损耗率，以损耗率值为横坐标，高程为纵坐标，建立岩体损耗率-高程变化关系曲线图。
步骤4：基于物理勘探结果、监测结果以及钻探分析结果建立数值计算模型，基于数值计算模型计算得到最终分析结果。
所述数值计算模型采用Midas GTS NX软件建立数值计算模型，以工程地质断面图为依据，建立平面模型，在横向、竖向方向上的数值计算模型范围取值80m*83m，宽度自隧道轴线向两侧各取40m，隧道埋深取典型值43m；围岩采用平面应变单元类型，衬砌采用梁单元类型，共划分6887个节点和6947各单元，计算数值计算模型。
本发明通过建立数值计算模型，并基于步骤1到步骤3中所检测的结果，进行分析得到数值计算模型所需要的对应参数，并将其导入数值计算模型中进行计算，得到最终的病害原因分析结果，实现了对隧道病害进行监测分析，并为后续处理提供了充足的依据。
以上所述实施例仅表达了本申请的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术方案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。
Claims (8)
1.一种铁路隧道建设的采空区病害原因分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：对待检测道路进行物理勘探分析，得到物理勘探结果；
步骤2：对待检测道路进行病害监测，得到监测结果；
步骤3：对待检测道路进行工程地质钻探分析，得到钻探分析结果；
步骤4：基于物理勘探结果、监测结果以及钻探分析结果建立数值计算模型，基于数值计算模型计算得到最终分析结果。
2.根据权利要求1所述的一种铁路隧道建设的采空区病害原因分析方法，其特征在于，所述步骤1包括以下步骤：
步骤1.1：采用地震映像法对隧道的隧道底部和路基段进行整体检测，得到普查结果；
步骤1.2：基于普查结果结合地质资料采用电磁波CT扫描法对病害的规模、走向和深度进行控制；通过电磁波CT扫描法得到电磁波CT成果图，并基于电磁波CT成果图确定异常区域。
3.根据权利要求1所述的一种铁路隧道建设的采空区病害原因分析方法，其特征在于，所述步骤2包括以下步骤：
步骤2.1：采用车载探地雷达对隧道及路基进行检测，得到隧道衬砌病害检测数据表和地基病害检测数据表；
步骤2.2：在隧道的两侧边墙按隧道长度方向上15m间距对称布设用于监测衬砌变形的监测点位；得到监测点位时间-位移关系成果曲线图；
步骤2.3：布设沉降变形监测点位，沉降变形监测点位布设于隧道底板线路中心，在监测范围内以5m间距在底板布设监测点，超出监测点范围分别向两侧以10m、15m以及20m的间距增加3个监测点；通过监测点位进行监测，得到隧道底板不同里程点位各监测点的里程-累计沉降量变形曲线。
4.根据权利要求1所述的一种铁路隧道建设的采空区病害原因分析方法，其特征在于，所述步骤3包括以下步骤：
步骤3.1：基于钻孔揭露地层岩性及分布特征，得到隧址区纵断面图；
步骤3.2：对钻孔揭露的地层岩性以及分布特征进行物理力学特征分析，得到场地内物理学参数试验统计表；
步骤3.3：基于钻孔揭露的地层岩性及分布特征，得到岩石结构类型，并基于岩石质量指标RQD值、岩层采取率以及损耗率对岩体完整性进行分析。
5.根据权利要求4所述的一种铁路隧道建设的采空区病害原因分析方法，其特征在于，所述步骤3.3中基于钻孔揭露的地层岩性及分布特征，量测出各钻孔岩体在不同深度的RQD值，以RQD值为横坐标，高程为纵坐标，建立RQD-高程变化关系曲线图。
6.根据权利要求4所述的一种铁路隧道建设的采空区病害原因分析方法，其特征在于，所述步骤3.3中基于钻孔揭露的地层岩性及分布特征，量测统计得出各钻孔在不同深度不同回次采取率值，以采取率值为横坐标，高程为纵坐标，建立采取率-高程变化关系曲线图。
7.根据权利要求4所述的一种铁路隧道建设的采空区病害原因分析方法，其特征在于，所述步骤3.3中基于钻孔揭露的地层岩性及分布特征，量测各钻孔揭露岩体岩芯长度每米的损耗率，统计得到钻孔揭露岩体不同深度的损耗率，以损耗率值为横坐标，高程为纵坐标，建立岩体损耗率-高程变化关系曲线图。
8.根据权利要求1所述的一种铁路隧道建设的采空区病害原因分析方法，其特征在于，所述数值计算模型采用Midas GTS NX软件建立数值计算模型，以工程地质断面图为依据，建立平面模型，在横向、竖向方向上的数值计算模型范围取值80m*83m，宽度自隧道轴线向两侧各取40m，隧道埋深取典型值43m；围岩采用平面应变单元类型，衬砌采用梁单元类型，共划分6887个节点和6947各单元，计算数值计算模型。
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