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高驼峰应力围岩分级方法


技术摘要:
高驼峰应力围岩分级方法,在综合考虑影响深切河谷地区围岩等级的主要因素的基础上归纳总结出计算公式与分级标准,适用于所有具有河谷特点的围岩分级,对河谷隧道工程有很强的指导作用。包括以下步骤:①获取深切河谷地层的岩石单轴饱和抗压强度Rc及完整系数Kv;②通过  全部
背景技术:
地应力是指天然状态下岩体内蕴藏的内力,是岩体在未受到开挖扰动之前,原始 赋存在岩体内的应力,现今的地应力是在漫长的地质年代中逐渐形成的,随着时间经历了 各种地质构造,其本质实际上是时间和空间的函数,是一种相对稳定的非稳定场;河谷地区 则是经历了上百万年的地质构造作用,具有其独特的地质特征和地形特征,河谷斜坡内部 的地应力场不仅受构造应力的影响,还受河谷特殊的地形、河谷下切速度、斜坡坡度的影 响,在河谷地区进行地下工程的开挖,必然会打破原有的地应力场的平衡状态,在开挖出周 围的地应力场进行重新分布,这会导致局部地区的应力集中或应力松弛,引起开挖处周围 岩体破坏甚至影响围岩的稳定性;驼峰型分布是河谷岸坡地应力分布的一种基本形式,包 括应力释放区、应力增高区和应力稳定区,在各种影响条件相互作用下会得到不同的驼峰 应力曲线,对隧道开挖和围岩分级有严重影响。 已有研究表明,隧道围岩分级方法主要是根据岩体坚硬程度、岩体完整系数、开挖 隧道断面大小等各种影响因素确定,如BQ法、中国专利201710383639.6《一种基于超大断面 隧道的围岩分级方法》以及中国专利201910970871.9《基于隧道埋深及风化层厚度的围岩 分级修正方法及装置》等,显示超大断面隧道围岩分级是根据施工阶段掌子面的截面大小 以及岩体结构而定,而基于隧道埋深及风化层厚度围岩分级又是在其他分级的方法基础上 再考虑隧道埋深和风化层厚度的影响。从以上的方法可以得出,在不同的工程地质条件和 施工要求,需要制定不一样的围岩分级方法,所以在未来几十年需要在深切河谷地区开挖 隧道就一定要有与之相适应的围岩分级方法。
技术实现要素:
本发明所要解决的技术问题提供一种高驼峰应力围岩分级方法,在综合考虑影响 深切河谷地区围岩等级的主要因素的基础上归纳总结出计算公式与分级标准,适用于所有 具有河谷特点的围岩分级,对河谷隧道工程有很强的指导作用。 本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下: 本发明的高驼峰应力围岩分级方法,其特征在于,包括以下步骤: ①获取深切河谷地层的岩石单轴饱和抗压强度Rc及完整系数Kv; ②通过现场试验以及查阅资料获得深切河谷卸荷区与坡表的间距B1、应力增高区 的宽度B2以及河谷深度h; ③根据步骤①和步骤②获得的岩石单轴饱和抗压强度Rc、完整系数Kv、深切河谷卸 荷区与坡表的间距B1、应力增高区的宽度B2以及最大初始地应力σmax五个值,计算围岩分级 指标CSR值; ④确定深切河谷斜坡坡度影响修正系数η1、地下水水位变化影响半径修正系数η2、 5 CN 111581785 A 说 明 书 2/5 页 初始地应力状态影响修正系数η3,对CSR值进行修正得到[CSR]值,根据[CSR]值的范围对高 驼峰应力围岩进行分级。 本发明的优点主要体现在如下三个方面: 1.本发明高驼峰应力围岩分级方法,将影响河谷地应力的主要因素整合确定计算 公式,初步确定围岩的CSR值,再在此基础上通过查本专利制定的规范表获取河谷斜坡坡 度、地下水水位变化范围和下切速率三个影响围岩分级的系数,修正CSR值最终获得围岩分 级的标准公式,根据这个标准公式可以准确的计算河谷斜坡内部地应力情况,对隧道开挖 提供可靠依据。该方法是基于影响深切河谷地应力的因素条件而形成,适用于所有河谷特 点的围岩分级,适用对象明确,完全可以适用于各种河谷隧道工程。 2.该方法计算河谷地区围岩分级,从多因素考虑影响斜坡地应力的情况,不但使 本发明更具有准确性,而且对现实隧道等工程有很强的指导作用,打破了之前学者没有重 视的领域,找到了一个新的研究方向,丰富了地下与隧道工程围岩分级方法。 3.该方法针对具有驼峰应力的深切河谷地区,由于地下工程在驼峰应力区开挖会 引起很多事故,所以本发明正好可以指导开挖位置,而且该方法计算简单,结果可靠,为科 研便利。 为了使本发明的目的,技术方案更加清楚,本发明提供如下附图说明: 附图说明 本说明书包括如下两幅附图: 图1是本发明高驼峰应力围岩分级方法流程图; 图2是本发明高驼峰应力分布图。
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