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隧道岩质围岩亚级分级可靠度分析方法及其工程应用 被引量：23
1
作者 李术才 贺鹏 +4 位作者 李利平 张乾青 石少帅 徐飞 刘洪亮 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第3期967-976,共10页
在隧道工程岩体分级中,由于岩土体参数本身的不确定性,加之各定性、定量评定指标在获取过程中由仪器误差、人为操作等产生的离散性及随机性,往往是应用同一评价体系及分级标准,却得出不同的评判等级,尤其是在围岩亚级分级中,评定结果鲁... 在隧道工程岩体分级中,由于岩土体参数本身的不确定性,加之各定性、定量评定指标在获取过程中由仪器误差、人为操作等产生的离散性及随机性,往往是应用同一评价体系及分级标准,却得出不同的评判等级,尤其是在围岩亚级分级中,评定结果鲁棒性差,甚至出现跳级,这就决定了围岩类别的可靠性的存在。据此,基于《工程岩体分级标准》,通过分析岩石强度及岩体完整程度等评价指标的概率分布规律,引入体系可靠度分析理论,构建不同围岩等级的功能函数,经Monte Carlo法计算围岩隶属于各评定等级的可靠概率,进而提出了基于国标BQ法的围岩亚级分级可靠度分析方法。该方法充分利用了分类系统本身蕴含的信息,考虑了评价指标的不确定性及离散性,所计算可靠性指标可更为直观地对围岩等级作出稳健评估,且可靠概率在一定程度上综合考虑了包括局部破碎带、软弱夹层等掌子面围岩信息的离散程度。研究成果应用于济南绕城高速老虎山超大断面隧道的围岩亚级分级中,所评价结果与实际围岩等级完全吻合,且各等级可靠指标的延续性可对隧道施工过程中地质属性的变化情况进行定量表征,有助于工程地质人员据此对围岩质量的渐变过程进行动态评估,为合理确定工法转换区间,优化支护参数提供数据支撑。研究成果对类似超大断面隧道的围岩亚级分级有一定参考价值。 展开更多
关键词 围岩亚级分级 可靠度分析理论 不确定性分析 BQ法 工程应用
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地下工程围岩潜在岩爆问题评估方法 被引量：24
2
作者 张传庆 俞缙 +2 位作者 陈珺 卢景景 周辉 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第S1期341-349,共9页
潜在岩爆评估是工程前期或可研阶段预估工程施工风险、建设成本和规划工程布置中的重要课题,现有单独采用岩爆倾向性或应力与强度之比的评价方法存在不足。文中建议了一种地下工程潜在岩爆问题评估方法,综合考虑了岩石力学特性、围岩质... 潜在岩爆评估是工程前期或可研阶段预估工程施工风险、建设成本和规划工程布置中的重要课题,现有单独采用岩爆倾向性或应力与强度之比的评价方法存在不足。文中建议了一种地下工程潜在岩爆问题评估方法,综合考虑了岩石力学特性、围岩质量和地应力三方面的内外在因素,归纳了岩爆对应的地质条件,总结认为岩爆主要发生在II、I类围岩。以体积应变反弯点为卸载控制点,改进了岩爆倾向性指数的试验方法。综合考虑岩石弹性能指数、应力强度比和主应力比3个因素,提出了潜在岩爆指数新指标,并给出了相应界限值,可为工程可研阶段岩爆风险预估提供了一种操作简单、逻辑科学的评估方法。 展开更多
关键词 潜在岩爆 岩爆倾向性 围岩质量分级 弹性应变能指数 应力强度比
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基于Fisher判别分析法的井巷围岩质量分类研究 被引量：7
3
作者 张紫昭 陈凯 +2 位作者 程文瑜 刘军 田忠锋 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2016年第11期36-41,共6页
为建立在煤矿勘探阶段井巷围岩质量分类的判别模型,选取岩石的天然单轴抗压强度、饱和单轴抗压强度、软化系数、天然抗剪强度、饱和抗剪强度、含水率和岩石质量指标RQD值等7项因子作为分类指标,以新疆乌鲁木齐市某煤矿的2个煤层顶底板... 为建立在煤矿勘探阶段井巷围岩质量分类的判别模型,选取岩石的天然单轴抗压强度、饱和单轴抗压强度、软化系数、天然抗剪强度、饱和抗剪强度、含水率和岩石质量指标RQD值等7项因子作为分类指标,以新疆乌鲁木齐市某煤矿的2个煤层顶底板的40组岩样作为学习样本,采用Fisher判别分析方法对该40组岩样进行训练,建立了判别模型,采用回代估计方法对每个岩样进行验证,正确率达到97.5%,利用该判别分类模型对另一煤矿的8组岩样进行分类,其分类结果与实际分类结果完全相符。研究结果表明:Fisher判别分析方法是一种有效的围岩质量分类方法,该判别模型可在实际煤矿井巷围岩质量分类中进行推广应用。 展开更多
关键词 井巷围岩 围岩质量分类 分类指标 Fisher判别分析法 回代估计法
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机械化作业条件下考虑覆跨比修正的大断面隧道稳定性评价方法 被引量：10
4
作者 张俊儒 刘雨萌 燕波 《中国铁道科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期92-100,共9页
进行双线高铁隧道全断面或大断面机械化开挖时对围岩稳定性评价的准确性要求较高,而现有行业规范对隧道稳定性评价时未考虑埋深和跨度的影响,因而需要进行考虑覆跨比修正的大断面隧道稳定性评价方法研究。首先,以黄(冈)黄(梅)高速铁路... 进行双线高铁隧道全断面或大断面机械化开挖时对围岩稳定性评价的准确性要求较高,而现有行业规范对隧道稳定性评价时未考虑埋深和跨度的影响,因而需要进行考虑覆跨比修正的大断面隧道稳定性评价方法研究。首先,以黄(冈)黄(梅)高速铁路刘元隧道为背景,以隧道开挖后拱顶正上方某点围岩的第三主应力偏转为判据,确定大断面隧道的临界埋深;然后,采用强度折减法,数值求解不同围岩级别和覆跨比(埋深与跨度比)下的隧道安全系数,应用数理统计方法发现不同围岩级别下隧道安全系数与覆跨比及与围岩基本质量指标(BQ)存在的关系;最后,考虑覆跨比、地下水、围岩初始应力及结构产状因素的影响,得到修正的BQ,借此对埋深100 m以下的机械化作业大断面隧道稳定性进行评价,并将评价方法应用于刘元隧道和重庆市城市快速干道慈母山2号隧道工程进行验证。结果表明:不同围岩级别下隧道安全系数与覆跨比满足严格的幂函数关系,而与BQ存在一定的线性关系;将修正后的BQ作为评价隧道稳定性的定量指标,更符合现场实际情况。 展开更多
关键词 大断面隧道 机械化作业 隧道稳定性 覆跨比 围岩基本质量指标 安全系数 埋深 跨度
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砂卵石地层矿山法施工隧道掌子面稳定性评价方法 被引量：4
5
作者 王玉锁 阳超 +2 位作者 张雪松 张浩 何锁宋 《铁道建筑》 北大核心 2020年第12期57-60,共4页
依托成都地铁9号线武青车辆段出段线隧道工程,利用FIAC软件建立隧道开挖计算模型,引入基于摩尔-库仑准则的砂类土围岩基本质量指标SBQ和卵石土围岩基本质量指标GBQ,评价砂卵石地层矿山法施工隧道掌子面的稳定性。结果表明:由于抗剪强度... 依托成都地铁9号线武青车辆段出段线隧道工程,利用FIAC软件建立隧道开挖计算模型,引入基于摩尔-库仑准则的砂类土围岩基本质量指标SBQ和卵石土围岩基本质量指标GBQ,评价砂卵石地层矿山法施工隧道掌子面的稳定性。结果表明:由于抗剪强度的差异,同一围岩级别(亚级)下由同一公式计算得到的GBQ>SBQ,即卵石土稳定性要优于砂类土;对于覆土厚10 m、最大跨度6.7 m、循环进尺0.5 m的网喷钢拱架支护砂卵石地层隧道,当SBQ≥0.79(Ⅳ2级及稳定性更好围岩)或GBQ≥0.87(Ⅴ1级及稳定性更好围岩)时隧道可采用全断面法开挖,当0.64≤SBQ<0.79(Ⅴ1级围岩)时须采取台阶法+留核心土的方法开挖,当SBQ<0.64或GBQ<0.87(Ⅴ2级及稳定性更差围岩)时须采取超前支护+台阶法+留核心土的方法开挖。 展开更多
关键词 地铁 掌子面稳定性 数值模拟 砂卵石地层 矿山法施工隧道 围岩基本质量指标
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基于凿岩台车钻进速度的隧道围岩基本质量指标计算方法 被引量：11
6
作者 赵思光 王明年 +3 位作者 罗丽菊 王志龙 易文豪 童建军 《中国铁道科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期83-91,共9页
为保证隧道施工中岩体识别的准确性,针对冲击-旋转耦合式破岩的凿岩机提出1种基于钻进速度的隧道围岩基本质量指标(BQ)计算方法,包括基于钻进速度的BQ拟合计算式和钻进速度分级模式。首先,从能量角度分析冲击-旋转式凿岩机的破岩机理,... 为保证隧道施工中岩体识别的准确性,针对冲击-旋转耦合式破岩的凿岩机提出1种基于钻进速度的隧道围岩基本质量指标(BQ)计算方法,包括基于钻进速度的BQ拟合计算式和钻进速度分级模式。首先,从能量角度分析冲击-旋转式凿岩机的破岩机理,推导由钻进参数和BQ值表达的凿岩机破岩功能关系计算式;其次,依托郑万高铁湖北段隧道工程获得92组样本,通过现场试验和室内试验,采集样本的钻进速度和可用于计算BQ值的岩石坚硬程度和岩体完整程度数据;最后,采用数理统计方法建立钻进速度与BQ值之间的关系,并在此基础上提出钻进速度分级模式。结果表明:钻进速度和BQ值之间具有良好的响应关系,当钻进压力一定时,可直接用钻进速度表示围岩BQ值;基于钻进速度的BQ值计算方法,包括中值拟合计算式及可覆盖95%数据的上、下限值计算式;钻进速度分级模式及选择原则可直接用于现场围岩级别的快速判定。 展开更多
关键词 隧道施工 围岩基本质量指标 钻进速度 岩石坚硬程度 岩体完整程度 围岩级别
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全断面竖井掘进机凿井围岩分类指标体系与评价方法 被引量：17
7
作者 刘志强 宋朝阳 +1 位作者 程守业 荆国业 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期86-94,共9页
针对全断面竖井掘进机凿井过程中软弱或破碎围岩失稳坍塌、高硬度岩石难破碎、地层涌水、地层节理构造等一系列地层复杂性带来的工程难题,开展了适用全断面竖井掘进机凿井的围岩分类指标体系与评价方法研究,考虑了全断面竖井掘进机凿井&... 针对全断面竖井掘进机凿井过程中软弱或破碎围岩失稳坍塌、高硬度岩石难破碎、地层涌水、地层节理构造等一系列地层复杂性带来的工程难题,开展了适用全断面竖井掘进机凿井的围岩分类指标体系与评价方法研究,考虑了全断面竖井掘进机凿井"岩"与"机"互馈作用下各因素的独立性和相关性,构建了围岩分类指标体系与评价方法,提出了全断面竖井掘进机凿井地层适应性综合判识方法。首先基于全断面竖井掘进机凿井工艺特征,分析了竖井掘进机凿井面临的地质难题以及防控措施,围绕竖井掘进机凿井"岩-机"相互作用下围岩岩石力学特性、装备破岩能力、岩体构造特征、围岩与装备相互支撑、地层防治水等多因素的影响,提出了围岩分类指标选取原则,构建了岩石可切割性、围岩自稳性、地层控水性3个准则层指标以及所属13个基础评价指标组成的评价指标体系框架;确定了围岩分类指标体系权重,并采用模糊综合评价和百分制方法量化基础指标,构建了多维矩阵结构围岩分类评价数学模型,经计算和分析将岩石可切割性、围岩自稳性、地层控水性划分为有利、一般有利、适中、不利和很不利5类,进而根据计算结果将竖井掘进机凿井围岩条件分为Ⅰ~Ⅴ类,评判了全断面竖井掘进机凿井与地层之间的适应性,提出了竖井掘进机凿井围岩控制措施;以我国首台套导井式全断面竖井掘进机凿井工程为例,验证了围岩分类指标体系与评价方法的可行性和合理性。全断面竖井掘进机凿井围岩分类指标体系与评价方法对破岩掘进、灾害防控、围岩稳定控制等技术方案的制定和实施提供了科学依据。 展开更多
关键词 机械破岩 竖井掘进机 岩体质量评价 评价指标体系 围岩稳定
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聚类分析在煤矿井巷围岩岩体质量分类中的应用 被引量：6
8
作者 杨涛 张紫昭 +2 位作者 胡磊 朱辉 邓恩松 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2015年第1期43-49,共7页
以新疆伊犁地区科尔克煤矿为研究背景,针对该煤矿井巷围岩岩体质量分类问题,选取了天然单轴抗压强度、饱和单轴抗压强度、天然抗拉强度、饱和抗拉强度、天然抗剪强度、饱和抗剪强度、天然密度、含水率、软化系数和RQD值等10项指标进行分... 以新疆伊犁地区科尔克煤矿为研究背景,针对该煤矿井巷围岩岩体质量分类问题,选取了天然单轴抗压强度、饱和单轴抗压强度、天然抗拉强度、饱和抗拉强度、天然抗剪强度、饱和抗剪强度、天然密度、含水率、软化系数和RQD值等10项指标进行分析,采用多元统计分析方法中的聚类分析方法对该煤矿38组围岩岩体样品进行分类分析,分类结果显示,分成4类效果最为理想,分类结果与实际情况完全相符,聚类分类结果理想;对各个类别样品的各个指标进行对比分析,分析结果显示所选取的10项指标均不同程度地影响了井巷围岩岩体质量分类结果,且其大小变化规律符合自然规律,指标选取合理,该分类方法可成为煤矿井巷围岩岩体质量分类的一种有效方法。 展开更多
关键词 井巷围岩 岩体质量分类 聚类分析 指标选取
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深切河谷区河流陡峭指数与岩体质量的空间分布特征及其相关关系研究 被引量：1
9
作者 方文欣 王学良 +4 位作者 王俊飞 孙娟娟 祁生文 邓清海 刘顺 《工程地质学报》 CSCD 北大核心 2022年第3期720-728,共9页
河流下切作用是深切河谷区地貌演化的重要地质营力。它常常通过对河道的下切和侧蚀过程等影响着河谷两侧斜坡的稳定性状态和斜坡演化。目前,在河流下切作用下斜坡岩体质量的空间分布特征及两者的定量化关系等方面研究较少。这在一定程... 河流下切作用是深切河谷区地貌演化的重要地质营力。它常常通过对河道的下切和侧蚀过程等影响着河谷两侧斜坡的稳定性状态和斜坡演化。目前,在河流下切作用下斜坡岩体质量的空间分布特征及两者的定量化关系等方面研究较少。这在一定程度上制约着深切河谷区斜坡岩体稳定性预测及地质灾害易发性评价的发展。基于上述背景,本文依托青藏高原深切河谷区(澜沧江—金沙江)和G214左贡—虎跳峡段,基于岩体质量评价BQ系统和河流水力侵蚀模型,利用现场调查、统计和Matlab、Topotoolbox、ArcGIS、Origin等工具手段,研究了研究区河流陡峭指数(k_(sn))和岩体质量指标的空间分布特征、相关关系和内在机制。结果表明:在研究区,岩体质量与断裂密度、k_(sn)、工程岩组的皮尔逊相关性系数分别为:0.52、0.67、-0.11,即岩体质量与k_(sn)的相关性程度最高。基于横剖面形态提取和河谷边坡应力特征区分析发现:本文所研究岩体质量的特征分布区主要为对河流下切作用作出实时敏感响应的斜坡段,即河流下切作用的强烈影响段。基于研究结果,本文提出在深切河谷区,k_(sn)应该作为重要评价指标在表征河流下切作用对崩塌灾害易发性评价中进行考虑和使用。 展开更多
关键词 深切河谷区 归一化陡峭指数k 岩体质量评价BQ系统 G214 易发性评价指标
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