一种适用于铣挖隧道的围岩分级方法技术

本发明专利技术涉及一种适用于铣挖隧道的围岩分级方法，包括：步骤S1：根据铣挖隧道围岩的地质条件、开挖后稳定状态和弹性波纵波速度，初步判断隧道围岩一级分类，并标记一级分类的符号；步骤S2：基于铣挖机工作效率，将铣挖隧道围岩进行二级分类，并标记二级分类的符号；步骤S3：基于一级分类和二级分类，获得铣挖隧道围岩的潜在风险，并输出相应技术措施。与现有技术相比，本发明专利技术方法简单，能直观、准确地反映隧道采用铣挖法掘进时所遇到的各种条件，可为铣挖隧道围岩的合理分级提供依据，便于进一步采取防护措施。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及，包括：步骤S1：根据铣挖隧道围岩的地质条件、开挖后稳定状态和弹性波纵波速度，初步判断隧道围岩一级分类，并标记一级分类的符号；步骤S2：基于铣挖机工作效率，将铣挖隧道围岩进行二级分类，并标记二级分类的符号；步骤S3：基于一级分类和二级分类，获得铣挖隧道围岩的潜在风险，并输出相应技术措施。与现有技术相比，本专利技术方法简单，能直观、准确地反映隧道采用铣挖法掘进时所遇到的各种条件，可为铣挖隧道围岩的合理分级提供依据，便于进一步采取防护措施。【专利说明】
本专利技术涉及工程勘察及地下工程
，尤其是涉及。
技术介绍
随着隧道工程建设的发展，隧道工程频繁穿越既有交通结构、建筑物、管线、采空区等，隧道施工引起的地表沉降和爆破震动过大问题日益突出，以铣挖机为核心的铣挖法能很好地解决这一难题。铣挖法是以铣挖机为核心，可配合其他机械(如破碎锤、风枪等)、静力破碎、控制爆破等方式方法进行隧道开挖施工的非爆破隧道开挖方法，它适用于下穿公路、村庄、建筑物、管线、采空区、既有隧道等要求少扰动甚至免扰动的工程。 铣挖法施工采用铣挖机切削、刨挖岩土体，与传统矿山法隧道钻爆开挖岩土体的原理完全不同，因而采用传统的矿山法施工的隧道围岩分级方法就不适用于铣挖隧道的施工需要。因此，研究铣挖施工条件下的隧道围岩分级，既是研究铣挖法本身的需要，也有助于加快隧道施工速度，提高隧道修建技术水平。 铣挖机作为非全断面掘进机应用于隧道施工具有一定的地质适应性。软塑状黏性土、饱和的粉土、砂类土等不具备自稳能力和因岩石单轴抗压强过大(>60MPa)而导致开挖效率几乎为零的地质条件是不具备铣挖机工作条件的，不适宜采用铣挖施工。 对具备铣挖机工作条件的围岩，铣挖隧道围岩分级实质为铣挖施工地层特性的归纳与评价，分级目的不同就导致其采用的方法不同。世界上大多数国家的既有和现行的隧道围岩分级方法基本上属于稳定性等级的划分方法，目前国内外对铣挖隧道围岩分级的研究还很少。国内外尚未有较为成熟和公认的适用于铣挖隧道的围岩分级方法。实践证明，基于稳定性的围岩分级方法在钻爆法隧道中较为适用，但钻爆法是从均衡生产的角度进行施工组织设计的，而铣挖法施工则是为了在保证安全生产的条件下，最大限度地满足主机生产高效率的要求，也就是说，对铣挖隧道围岩分类应兼顾掘进面稳定性和开挖效率两个方面。 中国专利CN 102331488A公开了一种矿山竖井工程围岩分级因素层次分析方法，针对矿山竖井工程，基于围岩稳定性，从围岩分级多因素中确定关键因素进而进行系统分析，未考虑开挖效率因素。因此急需一种适用于铣挖法隧道施工的围岩分级方法，可弥补现有围岩分级分类标准的不足，为铣挖隧道围岩的合理分类提供简便、适合的依据。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种简便的适用于铣挖隧道的围岩分级方法，能直观、准确地反映隧道采用铣挖法掘进时所遇到的各种条件，可为铣挖法隧道施工提供合理保障。 本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现: ，包括以下步骤: 步骤S1:根据铣挖隧道围岩的地质条件、开挖后稳定状态和弹性波纵波速度，初步判断隧道围岩一级分类，并标记一级分类的符号； 步骤S2:基于铣挖机工作效率，对铣挖隧道围岩进行二级分类，并标记二级分类的符号； 步骤S3:基于一级分类和二级分类，获得铣挖隧道围岩的潜在风险，并输出相应技术措施。 所述的铣挖机工作效率由正常速度和次生速度的工作条件共同决定，所述的正常速度为铣挖机顺利掘进时的贯入速度，其本质为速度，所述的次生速度为当铣挖机遇到次生事件时，铣挖机贯入速度相对于顺利掘进时贯入速度的降低值，其本质为速度差。 所述的次生速度的工作条件由次生事件是否发生表征。 所述的次生事件为由不良地质条件所导致的事件。 还包括步骤201:根据岩土体物理力学的差异性而将围岩分为不同类型； 所述的步骤S2根据步骤201中不同类型围岩对应的铣挖机工作效率，将铣挖隧道围岩进行二级分类，并标记二级分类的符号。 所述的不同类型围岩包括中硬岩、软岩、粘土质围岩和非粘土质围岩。 所述的中硬岩的铣挖机工作效率由正常速度的工作条件决定，即由岩石的单轴抗压强度R。、岩石的耐磨性Ab、岩体的完整性Kv来表征。 所述的软岩的铣挖机工作效率由正常速度和次生速度的工作条件共同决定，其正常速度的工作条件由单轴抗压强度R。、岩体的完整性Kv来表征。 所述的粘土质围岩的铣挖机工作效率由正常速度和次生速度的工作条件共同决定。 所述的非粘土质围岩的铣挖机工作效率由正常速度和次生速度的工作条件共同决定。 与现有技术相比，本专利技术在铣挖隧道围岩分级方面具有真实、全面的特点，可为铣挖法隧道施工提供准确、合理的方法保障，具有以下优点: I)本专利技术分类方法针对铣挖隧道围岩，目前国内外对铣挖隧道围岩分级的研究还很少，尚未有较为成熟和公认的适用于铣挖隧道的围岩分级方法，此分类方法填补了岩土分类规范的空白； 2)本专利技术分类方法通过兼顾掘进面稳定性和开挖效率，能够更加合理地评价铣挖隧道施工围岩等级，由正常速度和次生速度的工作条件共同决定，正常速度为铣挖机顺利掘进时的贯入速度，次生速度为当铣挖机遇到次生事件时，铣挖机贯入速度相对于顺利掘进时贯入速度的降低值； 3)本专利技术分类方法涵盖了铣挖法掘进时所遇到的各种条件和情况，因为铣挖隧道围岩存在相应不同于一般隧道的特征，根据铣挖隧道的不同围岩类型的情况，分为中硬岩、软岩、粘土质围岩和非粘土质围岩，进行围岩二级分类的判断； 4)本专利技术分类方法中次生事件为由铣挖鼓结泥球和截齿偏磨等不良地质条件所导致的事件，在分类过程中考虑了围岩不良地质的因素； 5)本专利技术分类方法针对中硬岩的地质特征，将岩石的单轴抗压强度R。、岩石的耐磨性Ab、岩体的完整性Kv等指标用来进行围岩二级分类，便于后续施工有针对性地对中硬岩这类围岩的地质特征，进行相应的防护措施； 6)本专利技术分类方法针对软岩的地质特征，将单轴抗压强度R。、岩体的完整性Kv、不良地质等指标以及次生速度或事件作为二级分类的依据，便于后续施工有针对性地对软岩这类围岩的地质特征，进行相应的防护措施； 7)本专利技术分类方法针对粘土质围岩的地质特征，其正常速度较为理想，次生速度由结泥球及截齿偏磨等异常情况发生与否来表征，共同作为二级分类的依据，便于后续施工有针对性地对粘土质围岩这类围岩的地质特征，进行相应的防护措施； 8)本专利技术分类方法针对非粘土质围岩的地质特征，其工作效率由其可挖性好坏来衡量，正常速度较为理想，次生速度由截齿偏磨的发生与否来表征，便于后续施工有针对性地对非粘土质围岩这类围岩的地质特征，进行相应的防护措施。 【专利附图】【附图说明】 图1为本专利技术实施例一中围岩分级方法流程图； 图2为本专利技术实施例二中围岩分级方法流程图。 【具体实施方式】 下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。本实施例以本专利技术技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。 实施例一: 如图1所示，，包括以下步骤: 步骤S1:根据实际铣挖隧道围岩的地质条件、开挖后稳本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于铣挖隧道的围岩分级方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：根据铣挖隧道围岩的地质条件、开挖后稳定状态和弹性波纵波速度，初步判断隧道围岩一级分类，并标记一级分类的符号；步骤S2：基于铣挖机工作效率，对铣挖隧道围岩进行二级分类，并标记二级分类的符号；步骤S3：基于一级分类和二级分类，获得铣挖隧道围岩的潜在风险，并输出相应技术措施。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨新安，吴东鹏，邱龑，肖粤秀，何知思，江星宏，李亚翠，唐卓华，许颖，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海;31