元磨高速公路隧道围岩分类及应用研究

论文摘要

本文以已建的元磨高速公路隧道为基础,结合前人的研究成果,采用室内试验与现场调研相结合、定量分析与定性分析相结合的方法,详细探讨了高速公路隧道施工阶段围岩分级的指标体系和分级方法。通过研究,主要获得以下成果：(1)依据TSP探测的围岩分类与勘察阶段的围岩分类相比,有一定的差别,表现在各类围岩的距离较短,显然更为精确,将其直接应用于指导设计和施工更为可靠。另外,同一类围岩中包括了不同的软硬程度的岩石,或者岩性类似,但富水情况不同,这显然更为接近围岩实际,使设计和施工人员有了更为可靠的依据,也为施工过程中的变更设计提供了极有价值的资料。然而,依据TSP探测成果进行的围岩分类虽然比勘察阶段的围岩分类有所进步,但还是难以保证精度。(2)通过对时间域和频率域的超声波信号进行声波的运动学和动力学特征的综合分析,不仅获得了有关致密岩样的物理性质,还更深一步揭示了岩样内部的微观信息。通过水对致密岩石声学参数影响的深入研究,详细地辨析饱水对致密岩石声学参数的影响特征,有助于我们正确利用声波资料,准确进行围岩分类,评价岩体工程特性。(3)利用超前钻孔确定掌子面前方围岩类别主要是依据钻速的快慢及钻孔中回水的颜色来判断前方掌子面围岩的岩性、构造及岩石的破碎程度,进而判断围岩类别。(4)对大量的监测数据的分析表明,围岩类别越高,围岩与初衬之间的接触压力趋于稳定的时间越短,在围岩与初衬之间的接触压力趋于稳定之前围岩与初衬之间的接触压力变化速率越大。(5)从设计阶段的工程地质勘察到TSP超前探测,再到超前钻孔探测是一个由粗到细、逐渐精确化的围岩分类过程,也是对围岩性质逐渐认识、对分类方案不断完善的过程,而施工阶段监控量测资料和岩石力学性质试验又可以起到是分类指标定量化的作用。(6)通过以TSP、水平超前钻孔和监控量测资料对围岩重新进行分类,能够及时地了解掌子面前方的地质情况,能为隧道施工和及时地调整支护参数提供依据,有效地控制了地质灾害的发生,确保支撑隧道的岩石牢固可靠和施工质量,赢得施工时间,降低成本,提高隧道掘进的进度,并将风险降低到最小的程度。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 论文选题依据
• 1.2 围岩分类方法研究现状
• 1.2.1 围岩分级方法概述
• 1.2.2 公路隧道围岩分级
• 1.2.3 影响围岩分类的因素
• 1.2.4 围岩分级发展趋势
• 1.3 主要研究内容
• 1.4 研究思路及技术路线
• 1.4.1 研究思路
• 1.4.2 技术路线
• 第二章 典型研究区工程地质条件及设计阶段围岩分类
• 2.1 元磨高速公路概况
• 2.2 工程地质条件
• 2.2.1 地层岩性
• 2.2.2 地质构造
• 2.2.3 地下水
• 2.3 设计阶段围岩分类
• 第三章 基于探测技术的围岩分类
• 3.1 基于TSP探测成果的围岩分类
• 3.1.1 TSP203原理
• 3.1.2 基于TSP探测成果的围岩分类
• 3.2 岩石声波测试
• 3.2.1 实验方法
• 3.2.2 试验结果
• 3.2.3 结论
• 3.3 基于超前水平钻孔的围岩分类
• 3.3.1 依据超前水平钻孔进行围岩分类的原理
• 3.3.2 基于超前钻孔的围岩分类举例
• 3.3.3 基于超前钻孔的围岩分类结果
• 第四章 基于监控量测资料的围岩分类
• 4.1 监控量测项目
• 4.1.1 必测项目
• 4.1.2 选测项目
• 4.2 监控量测点的布置
• 4.3 监测结果分析
• 4.4 基于监控量测资料的围岩分类
• 4.4.1 接触压力与围岩性质的关系
• 4.4.2 基于监控量测资料的围岩分类
• 第五章 施工揭露的围岩类别及其与其他分类结果的对比
• 5.1 施工揭露的围岩类别
• 5.2 不同围岩分类结果的对比
• 第六章 元磨高速公路隧道围岩分类的应用研究
• 6.1 在信息化施工中的应用
• 6.2 在不良地质地段施工中的应用
• 6.3 主要认识及有关问题讨论
• 6.3.1 主要认识
• 6.3.2 有关问题讨论
• 第七章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 在学期间发表的论著及取得的科研成果