岩溶隧道围岩分级系统研究

论文摘要

随着我国西部大开发战略的实施,在岩溶地区修建的隧道工程越来越多,隧道围岩分级是隧道设计及施工的基础,在隧道工程建设中有着十分重要的地位。目前现有的隧道围岩分级方法在一定程度上不能满足岩溶发育区围岩分级的需要,因而建立一套岩溶隧道围岩分级系统十分必要。本文以纳黔高速公路叙岭关隧道为例,结合前人的研究成果,采用现场地质调查、数学物理方法与数值模拟相结合的方法,分析岩溶发育的特点,考虑岩溶对围岩稳定性的影响,采用定性指标与定量指标相结合的方式,科学的选择分级指标,建立一套综合考虑围岩分级、指导岩溶隧道施工的分级系统,研究的主要内容如下:①对隧址区岩溶发育规律进行研究。通过调查隧址区工程地质条件,分析控制岩溶发育规模和形态的主要因素,总结分析隧址区岩溶发育规律。②总结分析国内外常用围岩分级方法—Q系统分类法、RMR分类法、HC分类法、国标[BQ]分级法四种分级方法的优缺点,结合具体工程的特点,确定岩溶隧道围岩分级方法,提出岩溶隧道围岩分级指标体系。③对岩溶发育程度指标进行研究。在隧址区岩溶发育规律研究的基础上,提炼出影响岩溶发育程度的指标,并运用层次分析法确定指标的权重。④对岩溶对隧道围岩稳定性影响指标进行研究。在归纳和总结国内外学者关于岩溶对隧道围岩稳定性影响研究成果的基础上,结合隧址区隧道侧部竖向溶洞较多的具体特点,采用Hoek-Brown经验强度准则,对隧道开挖过程进行数值模拟,分析离隧道不同距离的侧部溶洞对隧道围岩稳定性的影响,确定岩溶对围岩稳定性影响程度的指标。⑤对岩溶隧道围岩分级系统进行研究。在对岩溶隧道围岩分级指标体系研究的基础上,建立岩溶隧道围岩分级量化表及数学模型,以叙岭关隧道为例进行应用研究,检验分级系统的合理性及准确性。岩溶隧道围岩分级系统不仅可用于岩溶隧道围岩分级,也为今后特殊地质条件下的隧道围岩分级的研究提供借鉴的经验。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 选题背景及研究意义
• 1.1.1 选题背景
• 1.1.2 研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 岩溶发育规律研究
• 1.2.2 隧道围岩分级研究
• 1.2.3 岩溶对隧道围岩稳定性影响研究
• 1.3 研究的主要内容及技术路线
• 1.3.1 研究的主要内容
• 1.3.2 技术路线
• 2 隧址区岩溶发育规律
• 2.1 隧址区工程地质环境条件
• 2.1.1 地形地貌
• 2.1.2 地层岩性
• 2.1.3 地质构造
• 2.1.4 水文地质条件
• 2.2 隧址区岩溶发育特征
• 2.2.1 地表岩溶
• 2.2.2 地下岩溶
• 2.2.3 岩溶发育特点
• 2.3 岩溶发育的控制因素
• 2.4 岩溶发育规律
• 2.4.1 宏观规律
• 2.4.2 微观规律
• 2.5 本章小结
• 3 岩溶隧道围岩分级方法及基本指标体系
• 3.1 围岩分级方法评述
• 3.1.1 RMR 分类法
• 3.1.2 Q 系统分类法
• 3.1.3 HC 分类法
• 3.1.4 BQ 分级法
• 3.2 岩溶隧道围岩分级方法
• 3.3 岩溶隧道围岩分级基本指标体系
• 3.4 本章小结
• 4 岩溶发育程度指标体系
• 4.1 岩溶发育程度指标的确定
• 4.2 岩溶发育程度中各指标权重的确定
• 4.3 岩溶发育程度指标量化
• 4.4 本章小结
• 5 岩溶对隧道围岩稳定性影响指标体系
• 5.1 岩溶对隧道围岩稳定性影响指标的确定
• 5.2 侧部溶管对隧道围岩稳定性影响分析
• 5.2.1 材料强度准则的选择
• 5.2.2 m,s 值的确定
• 5.2.3 BQ 值与m,s 值的关系
• 5.2.4 模型的建立
• 5.2.5 结果分析
• 5.3 岩溶对隧道围岩稳定性影响指标量化
• 5.4 本章小结
• 6 岩溶隧道围岩分级系统及工程应用
• 6.1 岩溶隧道围岩分级系统的建立
• 6.1.1 岩溶隧道围岩分级的数学模型
• 6.1.2 岩溶隧道围岩分级表的建立
• 6.2 岩溶隧道围岩分级系统的应用
• 6.3 本章小结
• 7 结论与展望
• 7.1 主要结论
• 7.2 后续工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• A. 作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录
• B. 作者在攻读硕士学位期间参与的科研项目