基于TBM掘进参数的岩石强度预测方法及相关设备技术

本发明专利技术实施例提供了基于TBM掘进参数的岩石强度预测方法，包括：对TBM施工期岩爆关键因素进行分析；TBM隧道岩爆实时风险判据；岩爆实时风险判别指标及分级界限；确定基于TBM掘进参数的岩爆风险判据参数。本发明专利技术针对TBM施工阶段岩爆倾向性指标存在的不足，探索施工过程中的岩爆关键影响因素，基于工程岩体强度与应力状态，建立适用于TBM隧道施工阶段的新型岩爆判别方法，并结合TBM掘进参数，形成一套科学合理的岩爆实时风险评判体系。合理的岩爆实时风险评判体系。合理的岩爆实时风险评判体系。

【技术实现步骤摘要】
基于TBM掘进参数的岩石强度预测方法及相关设备


[0001]本专利技术涉及工程预测领域，尤其涉及一种基于TBM掘进参数的岩石强度预测方法及相关设备。

技术介绍

[0002]岩爆可具体分为工程可研期的岩爆区域性预测和施工期的岩爆实时预测。区域性评估一般通过基本的地应力数据、岩体力学参数和大的地质构造，给出岩爆存在与否和强度等级的宏观认识，对工程可研期具有指导意义；施工期实时预测给出的是具体详细的岩爆预测，对工程施工期具有现实意义。目前施工期岩爆实时预测，多依据声发射、微震、声波、电等技术进行实时在线监测，结合现场TBM掘进参数和工程岩体参数的岩爆实时预测理论研究未见研究。
[0003]基于此，如何综合考虑施工阶段的岩体特征、地应力状态、地质结构及施工扰动等岩爆关键影响因素，结合现场TBM掘进参数与工程岩体参数的相关性，TBM隧道施工期实时岩爆预测技术，实时量化岩爆等级，是个亟待解决的难题。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例提供了一种基于TBM掘进参数的岩石强度预测方法及相关设备，用于解决上述至少一种技术问题。
[0005]本专利技术第一方面提供了一种基于TBM掘进参数的岩石强度预测方法，包括：
[0006]对TBM施工期岩爆关键因素进行分析；
[0007]TBM隧道岩爆实时风险判据；
[0008]岩爆实时风险判别指标及分级界限；
[0009]确定基于TBM掘进参数的岩爆风险判据参数。
[0010]可选的，还包括：
[0011]在对施工阶段应力状态、地质构造、岩性、围岩质量、施工扰动5个指标组成的岩爆综合判别基础上，通过引入三轴Hoek
‑
Brown岩体强度估算方法，综合考虑三轴岩体强度和岩体中赋存的应力状态，给出适用于施工过程中的新型岩爆预判指标表达式及分级界限值，量化岩爆强度综合预测结果；
[0012]所取岩块的单轴抗压强度、地质体强度指标GSI依据常规的现场点荷载试验、地质体强度指标GSI评判表获得；评判二中所取岩块的单轴抗压强度、地质体强度指标GSI依据通过TBM的相关掘进参数获得。
[0013]可选的，所述岩爆实时风险判别指标及分级界限包括：
[0014]岩爆实时风险判别指标及分级界限；
[0015]工程岩体强度估算。
[0016]可选的，所述确定基于TBM掘进参数的岩爆风险判据参数包括：
[0017]快速估算现场岩石强度；
[0018]快速估算地质强度GSI和扰动程度Ω快速。
[0019]还提供了一种基于TBM掘进参数的岩石强度预测的装置，包括：
[0020]分析单元，用于对TBM施工期岩爆关键因素进行分析；
[0021]判据单元，用于TBM隧道岩爆实时风险判据；
[0022]判别单元，用于岩爆实时风险判别指标及分级界限；
[0023]确定单元，用于确定基于TBM掘进参数的岩爆风险判据参数。
[0024]可选的，所述确定单元包括：
[0025]第一确定子单元，用于快速估算现场岩石强度；
[0026]第二确定子单元，用于快速估算地质强度GSI和扰动程度Ω快速。
[0027]可选的，所述判别单元包括：
[0028]第一判别子单元，用于岩爆实时风险判别指标及分级界限；
[0029]第二判别子单元，用于工程岩体强度估算。
[0030]可选的，所述装置还包括：
[0031]量化模块，用于在对施工阶段应力状态、地质构造、岩性、围岩质量、施工扰动5个指标组成的岩爆综合判别基础上，通过引入三轴Hoek
‑
Brown岩体强度估算方法，综合考虑三轴岩体强度和岩体中赋存的应力状态，给出适用于施工过程中的新型岩爆预判指标表达式及分级界限值，量化岩爆强度综合预测结果；
[0032]参数获得模块，用于所取岩块的单轴抗压强度、地质体强度指标GSI依据常规的现场点荷载试验、地质体强度指标GSI评判表获得；评判二中所取岩块的单轴抗压强度、地质体强度指标GSI依据通过TBM的相关掘进参数获得。
[0033]还提供了一种电子设备，包括：
[0034]存储器、处理器，所述处理器用于执行存储器中存储的计算机管理类程序时实现如上述所述的基于TBM掘进参数的岩石强度预测方法。
[0035]还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机管理类程序，其特征在于：所述计算机管理类程序被处理器执行时实现如上述所述的基于TBM掘进参数的岩石强度预测方法。
[0036]综上所述，可以看出，本专利技术提供的实施例中，针对TBM施工阶段岩爆倾向性指标存在的不足，探索施工过程中的岩爆关键影响因素，基于工程岩体强度与应力状态，建立适用于TBM隧道施工阶段的新型岩爆判别方法，并结合TBM掘进参数，形成一套科学合理的岩爆实时风险评判体系。具体为：
[0037]实时预测预报结合具体施工参数，针对局部开挖段给出具体的岩爆预测，对工程施工阶段有现实意义。工程可研阶段的传统单指标、平行综合多指标判别均存在不足，在施工阶段并不适用。本申请综合考虑应力状态、岩石强度、围岩质量、施工扰动等岩爆关键影响因素，引入Hoek～Brown强度准则对工程岩体强度进行估算，提出一种适用于隧道施工阶段的新型岩爆判别方法，给出适用于施工过程中的新型岩爆预判指标表达式及分级界限值，量化岩爆强度综合预测结果，旨在为施工期岩爆灾害综合量化评估和预测提供基本的科学依据和技术探讨。岩石强度与TBM掘进机的滚刀推力、扭矩、贯入度、开挖直径、滚刀数量、滚刀直径等参数密切相关。通过对国内外多条隧道TBM数据的统计分析发现，TBM参数(开挖直径、刀具尺寸等)对岩石强度估算公式中的系数常量有较大影响，基于回归分析确
定了两者的拟合关系式，得到岩石单轴抗压强度与贯入度、刀盘直径、刀头直径以及扭矩之间的关系，提出一种现场掘进过程中岩石强度快速估算方法，有助于解决TBM施工过程中掌子面岩石强度难以及时、有效评估的技术难题。在前人研究成果和工程实践的基础上，拟提出一套科学合理的基于TBM掘进参数的现场地质强度GSI和施工期Ω值综合估算模型。这一方面研究主要基于巴基斯坦N～J水电项目施工现场获取的TBM掘进参数数据、工程地质勘察资料及采用TST岩体波速现场试验确定的Ω值，研究内容、量化公式会在工程应用中详细论述，期望弥补实时岩爆评判体系中GSI获取不及时、当前Ω值不能在施工期快速预估的难题，形成基于TBM掘进参数的岩爆实时风险评判体系。
附图说明
[0038]图1为本专利技术实施例提供的方法架构图。
[0039]图2为本专利技术实施例提供的电子设备框图。
[0040]图3为本专利技术实施例提供的计算机可读存储介质框图。
具体实施方式
[0041]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于TBM掘进参数的岩石强度预测方法，其特征在于，包括：对TBM施工期岩爆关键因素进行分析；TBM隧道岩爆实时风险判据；岩爆实时风险判别指标及分级界限；确定基于TBM掘进参数的岩爆风险判据参数。2.如权利要求1所述的基于TBM掘进参数的岩石强度预测方法，其特征在于，包括：在对施工阶段应力状态、地质构造、岩性、围岩质量、施工扰动5个指标组成的岩爆综合判别基础上，通过引入三轴Hoek
‑
Brown岩体强度估算方法，综合考虑三轴岩体强度和岩体中赋存的应力状态，给出适用于施工过程中的新型岩爆预判指标表达式及分级界限值，量化岩爆强度综合预测结果；所取岩块的单轴抗压强度、地质体强度指标GSI依据常规的现场点荷载试验、地质体强度指标GSI评判表获得；评判二中所取岩块的单轴抗压强度、地质体强度指标GSI依据通过TBM的相关掘进参数获得。3.如权利要求2所述的基于TBM掘进参数的岩石强度预测方法，其特征在于，所述岩爆实时风险判别指标及分级界限包括：岩爆实时风险判别指标及分级界限；工程岩体强度估算。4.如权利要求3所述的基于TBM掘进参数的岩石强度预测方法，其特征在于，所述确定基于TBM掘进参数的岩爆风险判据参数包括：快速估算现场岩石强度；快速估算地质强度GSI和扰动程度Ω快速。5.一种基于TBM掘进参数的岩石强度预测的装置，其特征在于，包括：分析单元，用于对TBM施工期岩爆关键因素进行分析；判据单元，用于TBM隧道岩爆实时风险判据；判别单元，用于岩爆实时风险判别指标及分级界限；确定单元，用于确定基于TBM掘进参数的岩爆风险判据参数...

【专利技术属性】
技术研发人员：张韬，彭文波，刘夏临，张哲元，
申请(专利权)人：中交第二公路勘察设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：