CN116049942A - 一种应用于施工的软岩大变形快速判别及分级方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及软岩大变形判别领域，用以解决现有技术施工前期的大变形判断仅考虑自然环境因素而未考虑人为因素导致的准确性差，难以准确指导施工中后期的方案改善的问题，提供一种应用于施工的软岩大变形快速判别及分级方法，包括，S1：分级指标权重分析；S2：选取权重占比大且施工前期易获取的指标作为特征指标；S3：收集与统计不同程度大变形典型断面的特征指标并结合各特征指标所对应的大变形程度得出大变形快速分级表。本发明提供的应用于施工的软岩大变形快速判别及分级方法，能以已施工段得出的大变形分级方法预测后续工段的大变形情况并指导后续施工方案的改善。
Description
技术领域
本发明涉及软岩大变形判别领域，具体而言，涉及一种应用于施工的软岩大变形快速判别及分级方法。
背景技术
目前软岩隧道的大变形分级方法一般适用于勘察设计阶段，采用相对变形量和强度应力并考虑勘察设计阶段的其他影响因素作为参考指标，如侧压力系数、大变形趋势、岩石弹性模量、最大主应力值、支护刚度等。这些指标中，如岩石弹性模量、最大主应力值等在隧道勘察设计期难以准确获取，而如强度应力比、相对变形量、侧压力系数、大变形趋势等需要在传统隧道勘察报告的基础上针对每个拟预测断面开展额外工作。因此，目前的大变形分级方法在施工阶段的实用性不高。公开号为CN115470553A的专利，公开了一种软岩隧道围岩大变形分级的预测方法，其以埋深和岩层情况作为分级指标，其中岩石强度需要试验得出，且更多地是考虑环境自身情况对于大变形的影响，并没有考虑施工阶段人工支护对大变形的影响，对工程中后期施工方案改进的指导作用不明显，现急需一套根据施工现场地质情况、施工变形情况等适用于施工现场的快速分级方法，以此提高软岩大变形判别准确性，在开挖前期就针对性的给出不同级别的支护方案，改善了施工中后期的大变形问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种应用于施工的软岩大变形快速判别及分级方法，解决了现有技术施工前期的大变形判断仅考虑自然环境因素而未考虑人为因素导致的准确性差，难以准确指导施工中后期的方案改善的问题。
本发明通过以下技术方案实现：
一种应用于施工的软岩大变形快速判别及分级方法，包括，
S1：分级指标权重分析；
S2：选取权重占比大且施工前期易获取的指标作为特征指标；
S3：收集与统计不同程度大变形典型断面的特征指标并结合各特征指标所对应的大变形程度得出大变形快速分级表；
所述特征指标包括：岩性及地质构造、三天内最大变形速率、10米内监测断面累计变形量、地下水情况和已支护段变形破坏特征；
大变形程度分为轻微大变形、中等大变形、严重I大变形和严重I I大变形。
本申请在特征指标的选择上包括已支护段变形破坏特征，以已施工段的变形程度以及其对应的特征数据来预测未施工段可能发生的大变形程度，为未施工段的施工方案改进提供了行之有效的指导。同时，本申请选择的特征指标源于施工现场且易于获取；特征指标与软岩隧道大变形之间存在强关联，能保证大变形分级的准确度。
优选的，所述岩性包括岩性组成及占比、岩体结构和岩体强度。
优选的，所述岩体强度由掌子面形态表征；所述岩体强度分为岩质较硬、岩质较软、岩质软和岩质及软；岩质较硬时，开挖后能形成完整的掌子面；岩质较软时，开挖后掌子面轻微掉块；岩质软时，开挖后掌子面掉块严重；岩质及软时，开挖后掌子面呈粉状。
本申请中的岩体强度不需要进行实验获取，而是创造地通过开挖后的掌子面情况来表征，数据更加容易获取，便于大变形情况的快速判断。
优选的，所述大变形程度根据所述三天内最大变形速率和所述10米内监测断面累计变形量进行划分；所述10米内监测断面累计变形量包括五天累积变形量和十天累积变形量。
优选的，所述轻微大变形、所述中等大变形、所述严重I大变形和所述严重I I大变形所对应的所述三天内最大变形速率分别为5mm/d-10mm/d、10mm/d-20mm/d、20mm/d-30mm/d、大于30mm/d。
优选的，所述轻微大变形、所述中等大变形、所述严重I大变形和所述严重I I大变形所对应的所述五天累积变形量分别为20mm-40mm、40mm-80mm、80mm-120mm、大于120mm；所述轻微大变形、所述中等大变形、所述严重I大变形和所述严重I I大变形所对应的所述十天累积变形量分别为30mm-80mm、80mm-150mm、150mm-210mm、大于210mm。
优选的，所述地质构造包括构造影响程度、节理发育程度和开挖后围岩状态。
优选的，所述轻微大变形、所述中等大变形、所述严重I大变形和所述严重I I大变形所对应的地下水情况分别为干燥-渗水、渗水/潮湿、渗水/潮湿/滴水状、潮湿/滴水状/股状。
优选的，所述已支护段变形破坏特征包括洞壁变形特征和一层初支破坏特征。
根据一层初支破坏特征可得知后续工段的支护改进方向。
优选的，所述S1具体为采用模糊评价矩阵法得出各分级指标对大变形的影响概率。
本发明至少具有以下有益效果：特征数据在施工阶段容易获取且特征数据包括已支护段变形破坏特征，结合了自然环境因素和人为支护方案因素得出的大变形分级准确性更高，能以已施工段得出的大变形分级方法预测后续工段的大变形情况并指导后续施工方案的改善。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为各分级指标对大变形的影响概率图；
图2为最大变形速率与隧道里程的关系图；
图3为掌子面岩性及结构分类与最大变形速率的关系图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
实施例1：
针对德胜隧道各施工指标结合软岩大变形情况进行分析并得出大变形分级指标表，具体如下：
一种应用于施工的软岩大变形快速判别及分级方法，包括，
S1：分级指标权重分析：采用模糊评价矩阵法得出各分级指标对大变形的影响概率图，见图1；
S2：选取权重占比大且施工前期易获取的指标作为特征指标；
为了在施工期间快速判别隧道围岩的大变形情况，结合指标的获取容易程度，将围岩完整性用岩性及地质构造描述，支护质量以初支变形特征和支护破坏特征作为评判指标，监控量测取10m内已支护段的累计最大变形量和变形速率为基准，地下水情况取开挖后地下水的状态作为指标。其中强度应力比虽然也占了较高的影响概率，但其需要测地应力和岩石室内试验测强度然后计算，在竖杆阶段获取比较麻烦。
S3：收集与统计不同程度大变形典型断面的特征指标并结合各特征指标所对应的大变形程度得出大变形快速分级表；
为分析各施工指标与德胜隧道软岩大变形的关系，将各个断面最大变形速率、5天和10天最大累计变形量作图分析(见图2)，并按照掌子面岩性划分将围岩分为轻微、中等、严重I和严重I I大变形，与最大变形速率和5天/10天累计变形量的大变形划分结果吻合较好(见图3)。
通过数个施工断面信息，包括掌子面素描、变形速率、最大累计变形、已支护段破坏形式，最终通过分析得出应用于施工的软岩大变形快速分级方法，见表1。
表1
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种应用于施工的软岩大变形快速判别及分级方法，其特征在于，包括，
S1：分级指标权重分析；
S2：选取权重占比大且施工前期易获取的指标作为特征指标；
S3：收集与统计不同程度大变形典型断面的特征指标并结合各特征指标所对应的大变形程度得出大变形快速分级表；
所述特征指标包括：岩性及地质构造、三天内最大变形速率、10米内监测断面累计变形量、地下水情况和已支护段变形破坏特征；
大变形程度分为轻微大变形、中等大变形、严重I大变形和严重II大变形。
2.根据权利要求1所述的应用于施工的软岩大变形快速判别及分级方法，其特征在于，所述岩性包括岩性组成及占比、岩体结构和岩体强度。
3.根据权利要求1所述的应用于施工的软岩大变形快速判别及分级方法，其特征在于，所述岩体强度由掌子面形态表征；所述岩体强度分为岩质较硬、岩质较软、岩质软和岩质及软；岩质较硬时，开挖后能形成完整的掌子面；岩质较软时，开挖后掌子面轻微掉块；岩质软时，开挖后掌子面掉块严重；岩质及软时，开挖后掌子面呈粉状。
4.根据权利要求1-3任一项所述的应用于施工的软岩大变形快速判别及分级方法，其特征在于，所述大变形程度根据所述三天内最大变形速率和所述10米内监测断面累计变形量进行划分；所述10米内监测断面累计变形量包括五天累积变形量和十天累积变形量。
5.根据权利要求4所述的应用于施工的软岩大变形快速判别及分级方法，其特征在于，所述轻微大变形、所述中等大变形、所述严重I大变形和所述严重II大变形所对应的所述三天内最大变形速率分别为5mm/d-10mm/d、10mm/d-20mm/d、20mm/d-30mm/d、大于30mm/d。
6.根据权利要求5所述的应用于施工的软岩大变形快速判别及分级方法，其特征在于，所述轻微大变形、所述中等大变形、所述严重I大变形和所述严重II大变形所对应的所述五天累积变形量分别为20mm-40mm、40mm-80mm、80mm-120mm、大于120mm；所述轻微大变形、所述中等大变形、所述严重I大变形和所述严重II大变形所对应的所述十天累积变形量分别为30mm-80mm、80mm-150mm、150mm-210mm、大于210mm。
7.根据权利要求4所述的应用于施工的软岩大变形快速判别及分级方法，其特征在于，所述地质构造包括构造影响程度、节理发育程度和开挖后围岩状态。
8.根据权利要求4所述的应用于施工的软岩大变形快速判别及分级方法，其特征在于，所述轻微大变形、所述中等大变形、所述严重I大变形和所述严重II大变形所对应的地下水情况分别为干燥-渗水、渗水/潮湿、渗水/潮湿/滴水状、潮湿/滴水状/股状。
9.根据权利要求4所述的应用于施工的软岩大变形快速判别及分级方法，其特征在于，所述已支护段变形破坏特征包括洞壁变形特征和一层初支破坏特征。
10.根据权利要求4所述的应用于施工的软岩大变形快速判别及分级方法，其特征在于，所述S1具体为采用模糊评价矩阵法得出各分级指标对大变形的影响概率。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117171841B (zh) * | 2023-08-03 | 2024-04-05 | 中铁二院工程集团有限责任公司 | 一种施工期铁路隧道确定开挖段围岩大变形等级的方法 |
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2022
- 2022-12-28 CN CN202211695698.4A patent/CN116049942A/zh active Pending
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