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摘要:本发明公开了一种隧道围岩稳定性的评价方法,首先,利用声波技术对隧道围岩进行初步探测,确定不连续层的初步判断和分布。根据不连续层的位置,划分测试区,并进行地质勘探,获取不连续层的精确类别、位置和规模信息。这一步骤消除了围岩中不连续层对声波探测的影响。然后,对隧道围岩的薄弱区域进行定点取样,样品分为两份:一份用于循环卸载试验,另一份进行力学性能试验。通过结合测试区围岩的损伤程度和综合力学指标,计算出一个综合考虑各项因素的稳定性评估指标,准确反映围岩在损伤状态下的稳定性。与现有技术相比,本方法更全面地考虑了围岩的力学性质,并结合波速比探测,提升了围岩稳定性评估的准确性。
主权项:1.一种隧道围岩稳定性的评价方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、使用声波技术探测隧道围岩内的地质结构,收集声波数据并进行分析,得到不连续层的初步类别判定、位置和走向信息,并构建隧道围岩图像;S2、基于隧道围岩图像,结合实地地质勘探,绘制隧道沿线的不连续层分布图,该不连续层分布图包括:不连续层的类别、位置和规模;其中,不连续层分布图的绘制方法,包括以下步骤:S21、基于不连续层的类别和规模,构建对应不连续层的三维图块,表示不连续层在围岩内的整体外部轮廓;S22、以隧道围岩图像为基础,绘制仅使用一种颜色表示围岩的基础底图,按照不连续层的位置信息,将不连续层的三维图块,绘制在基础底图上的相应位置,并使用不同的颜色表示不连续层的不同类别;S3、根据步骤S2的不连续层分布图,设置若干测试区,选取各测试区岩体完整部位布置测试孔,在测试孔中钻取岩芯试样,加工成测试样品,并等分为第一样品和第二样品;在所述S3中,根据不连续层分布图中不连续层的三维图块形状、体积和密集程度划分不同的测试区,包括:一类、不连续层形状为带状或线状,且存在交叉或转折的区域,选择交叉点或转折点作为测试区;二类、单一不连续层的三维图块体积在整个不连续层分布图中的占比超过设定阈值0.5%~2%,在对应的不连续层的四角和中心位置设立测试区;三类、沿隧道沿线15~20m区域内的不连续层数量小于等于5处,使用网格化的方式布置6处测试区,若存在一类或二类情况,则针对一类或二类情况单独增加测试区;四类、沿隧道沿线15~20m区域内的不连续层数量大于5处,则使用网格化的方式布置9处测试区,若存在一类或二类情况,则针对一类或二类情况单独增加测试区;S4、取第一样品进行循环卸载试验,利用声波测试装置确定岩石波速比与其损伤程度的关系,构建岩石损伤程度-波速比演化曲线,并在各个测试孔内布置声波探测装置,沿测试孔的轴向方向进行多点探测,获得各测试区围岩沿着隧道径向的若干波速比;S5、取第二样品进行力学性能测试,使用三轴压缩试验得到第二样品的抗压强度、弹性模量、内摩擦角和粘聚力,加权计算得到第二样品的综合力学指标;其中,第二样品的综合力学指标Y计算为: 其中w1、w2、w3和w4是各参数的权重,且w1+w2+w3+w4=1;UCS是抗压强度,E是弹性模量,是内摩擦角,c是粘聚力,而UCSref、Eref、和cref分别是这四项参数的参考数值,即同类岩石的平均数值;S6、基于不连续层分布图、测试区位置、步骤S4计算得到的波速比数据和步骤S5计算得到的综合力学指标,将各测试区的波速比数据与对应的综合力学指标结合,计算稳定性评估指标,确定各测试区隧道围岩的稳定性等级,绘制稳定性等级分布图;其中,稳定性评估指标的计算,具体为:S61、将步骤S4得到的各测试区围岩沿着隧道径向的若干波速比代入相同测试区的岩石损伤程度-波速比演化曲线,得到相同设定深度下各测试区围岩的岩石损伤程度Dtotal,岩石损伤程度Dtotal值越大,表示测试区的隧道围岩稳定性越差;S62、计算各测试区的稳定性评估指标其中,综合力学指标Y的权重w5=1;稳定性评估指标SI值越大,表示测试区的隧道围岩稳定性越差;在所述S6中,根据岩石损伤程度与波速比之间的演化关系曲线,以及岩石类型,设定损伤临界;判断相同设定深度下各测试区围岩的岩石损伤程度Dtotal是否超过损伤临界,对超过损伤临界的部分,增加步骤S6中的综合力学指标Y的权重为w5=1.2。
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