一种面向施工速度与安全的TBM适应性围岩分级方法技术

本发明专利技术公开了一种面向施工速度与安全的TBM适应性围岩分级方法，包括如下步骤：S1、建立面向施工速度与安全的TBM适应性的围岩分级表；S2、将岩石单轴抗压强度和岩体完整性系数带入步骤S1中的围岩分级表中，获得围岩的基本分级；S3、判断围岩等级是否需要进行修正，无需修正时，围岩的基本分级为围岩最终等级；S4、需要修正时，对围岩等级进行岩爆修正或地下水修正；S5、判断出岩爆修正结果和地下水修正结果中何种修正分级的围岩评价较差；S6、得出结论，围岩评价较差的修正分级为围岩最终等级。本发明专利技术为TBM法隧道可研阶段、设计阶段、施工投标阶段的施工速度和工期分析提供实用可靠的方法。本发明专利技术适用于全断面岩石隧道掘进机隧道施工技术领域。技术领域。技术领域。

【技术实现步骤摘要】
一种面向施工速度与安全的TBM适应性围岩分级方法


[0001]本专利技术属于全断面岩石隧道掘进机（简称TBM）隧道施工
，具体的说，涉及一种面向施工速度与安全的TBM适应性围岩分级方法。

技术介绍

[0002]现有形成规范和应用的隧道围岩分级方法，主要是面向钻爆法施工，依据围岩稳定性进行分级，还没有专门用于TBM法施工隧道的围岩分级标准。然而，钻爆法施工有利的围岩条件，对TBM法不一定有利，例如，抗压强度极高、完整性很好的围岩条件，虽然稳定性很好，但TBM掘进贯入难度大、施工速度慢、刀具消耗量大，TBM适应性差，对于TBM属于“差”围岩。因此，有必要研究提出TBM施工适应性围岩分级方法。
[0003]所谓TBM施工适应性就是，在保证安全性前提下，有利于施工速度快的围岩就是“好”的围岩，TBM适应性好；反之，施工速度慢的围岩就是“差”的围岩，TBM适应性差。为此，研究提出一种面向施工速度的TBM适应性围岩分级方法。
[0004]迄今，虽然有一些基于围岩可掘性或掘进速度的分级研究，但是方法还不成熟，更重要的是
ꢀ“
可掘性”和“掘进速度”与“施工速度”不是一个概念。可掘性是单一表达TBM贯入难易程度的指标，但是容易贯入的围岩施工速度不一定快，比如断层破碎围岩虽然容易贯入，但由于易坍塌、危险性高、支护量大，施工速度很慢，因此TBM可掘性好但适应性差。掘进速度（mm/min或m/h）是指TBM正在掘进时向前的推进速度，是TBM刀盘旋转推进时的指标，而TBM施工速度(m/天或m/周或m/月)是在一段时间内TBM的进尺速度，既包含了TBM掘进时间也包括了TBM停机时间，比如包含了围岩破碎停机支护而延误进尺带来的影响。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种面向施工速度与安全的TBM适应性围岩分级方法，为TBM法隧道可研阶段、设计阶段、施工投标阶段的施工速度和工期分析提供实用可靠的方法。
[0006]为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：一种面向施工速度与安全的TBM适应性围岩分级方法，包括如下步骤：S1、建立面向施工速度与安全的TBM适应性的围岩分级表；S2、将岩石单轴抗压强度和岩体完整性系数带入步骤S1中的围岩分级表中，获得围岩的基本分级；S3、判断围岩等级是否需要进行修正，无需修正时，围岩的基本分级为围岩最终等级；S4、需要修正时，对围岩等级进行岩爆修正或地下水修正；S5、判断出岩爆修正结果和地下水修正结果中何种修正分级的围岩评价较差；S6、得出结论，岩爆修正结果和地下水修正结果中围岩评价较差的修正分级为围岩最终等级。
[0007]进一步的，所述围岩分级表中施工速度通过现场采集大量实际工程案例的掘进数
据，运用大数据统计分析方法，分析不同围岩条件下的施工速度AR，并划分施工速度等级为AR
‑
I、AR
‑
II、AR
‑
III、AR
‑
IV、AR
‑
V五级；划分标准为，施工速度>20m/天，为AR
‑
I级； 15<施工速度≤20 m/天，为AR
‑
II 级；10<施工速度≤15 m/天，为AR
‑
III级；5<施工速度≤10 m/天，为AR
‑
IV 级；施工速度≤5 m/天，为AR
‑
V级。
[0008]进一步的，通过大数据统计和数学回归分析，得到围岩单轴抗压强度UCS和完整性系数Kv各种组合与之对应的TBM施工速度AR等级，根据围岩的抗压强度和完整性系数得出围岩基本等级。
[0009]进一步的，所述围岩基本等级划分五级，分别为优T
‑
I、良T
‑Ⅱ
、一般T
‑Ⅲ
、差T
‑Ⅳ
、极差T
‑Ⅴ
。
[0010]进一步的，所述岩爆修正通过岩爆洞段岩爆等级与施工速度和施工安全之间关系分析，得到不同等级岩爆对TBM施工速度和施工安全的影响程度，在围岩分级表的基础上，确定岩爆洞段围岩下调的等级，得到岩爆围岩分级修正表。
[0011]进一步的，所述地下水修正通过分析不同类型、不同量级涌水对TBM施工速度和施工安全的影响程度，对有地下水的隧道，在围岩分级表的基础上，得到地下水围岩修正分级表。
[0012]本专利技术由于采用了上述的结构，其与现有技术相比，所取得的技术进步在于：本专利技术基于施工速度既能体现围岩抗压强度和完整性不同引起的贯入难易程度不同，又能体现围岩完整性或破碎程度不同带来的支护对掘进延误程度的不同，更能全面表达围岩的“好”与“差”，即TBM施工适应性；因此，本专利技术在面向施工速度，基于施工速度与围岩抗压强度和完整性等围岩指标相关性大数据分析，建立TBM适应性围岩分级方法，之后对围岩进行基本分级，再根据围岩的岩爆或地下水情况进行修正，修正后对围岩评价，得出围岩最终等级；综上可知，本专利技术为TBM法隧道可研阶段、设计阶段、施工投标阶段的施工速度和工期分析提供实用可靠的方法。
附图说明
[0013]附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。
[0014]在附图中：图1为本专利技术实施例的流程图；图2为本专利技术实施例的围岩分级表；图3为本专利技术实施例围岩分级特征表；图4为本专利技术实施例岩爆围岩分级修正表；图5为本专利技术实施例地下水围岩修正分级表；图6为本专利技术实施例不同工程TBM贯入度随岩石单轴抗压强度变化关系图；图7为本专利技术实施例ABH工程中岩爆对施工速度的影响的矩形图。
具体实施方式
[0015]以下结合附图对本专利技术的优选实施例进行说明。应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0016]本专利技术公开了一种面向施工速度与安全的TBM适应性围岩分级方法，如图1
‑
5所示，包括如下步骤：S1、建立面向施工速度与安全的TBM适应性的围岩分级表；S2、将岩石单轴抗压强度和岩体完整性系数带入步骤S1中的围岩分级表中，获得围岩的基本分级；S3、判断围岩等级是否需要进行修正，无需修正时，围岩的基本分级为围岩最终等级；S4、需要修正时，对围岩等级进行岩爆修正或地下水修正；S5、判断出岩爆修正结果和地下水修正结果中何种修正分级的围岩评价较差；S6、得出结论，岩爆修正结果和地下水修正结果中围岩评价较差的修正分级为围岩最终等级。
[0017]作为本专利技术一个优选的实施例，围岩分级表中施工速度通过现场采集大量实际工程案例的掘进数据，运用大数据统计分析方法，分析不同围岩条件下的施工速度AR，并划分施工速度等级为AR
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I、AR
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II、AR
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III、AR
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IV、AR
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V五级；划分标准为，施工速度&本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向施工速度与安全的TBM适应性围岩分级方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、建立面向施工速度与安全的TBM适应性的围岩分级表；S2、将岩石单轴抗压强度和岩体完整性系数带入步骤S1中的围岩分级表中，获得围岩的基本分级；S3、判断围岩等级是否需要进行修正，无需修正时，围岩的基本分级为围岩最终等级；S4、需要修正时，对围岩等级进行岩爆修正或地下水修正；S5、判断出岩爆修正结果和地下水修正结果中何种修正分级的围岩评价较差；S6、得出结论，岩爆修正结果和地下水修正结果中围岩评价较差的修正分级为围岩最终等级。2.根据权利要求1所述的一种面向施工速度与安全的TBM适应性围岩分级方法，其特征在于：所述围岩分级表中施工速度通过现场采集大量实际工程案例的掘进数据，运用大数据统计分析方法，分析不同围岩条件下的施工速度AR，并划分施工速度等级为AR
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I、AR
‑
II、AR
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III、AR
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IV、AR
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V五级；划分标准为，施工速度>20m/天，为AR
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I级； 15<施工速度≤20 m/天，为AR
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II 级；10<施工速度≤15 m/天，为AR
‑
III级；5&...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜立杰，李青蔚，杨亚磊，刘保鑫，石泉，全永威，赵向波，
申请(专利权)人：新疆额尔齐斯河投资开发集团有限公司，
类型：发明
国别省市：