一种隧道围岩松动圈测试方法技术

本发明专利技术公开了一种隧道围岩松动圈测试方法，属于隧道开采技术领域，包括：建立立隧道模型；基于所述隧道模型，对所述隧道模型所处地层模型赋值，得到数值模型；根据现场实测数据对数值模型进行验证，若数值模型不符合要求，对所述隧道模型进行修正，直至符合要求；当数值模型符合要求时，对选定的隧道断面松动圈尺寸进行数值分析，同时现场对数值模型相应位置松动圈进行检测；将数值模型计算结果和现场实测数据进行比对，若比对结果在设定误差范围内，则采用所述数值模型进行未开挖隧道围岩松动圈进行预测；通过建立隧道的有限元模型，可以根据预测得到的松动圈数据进行初支方案的动态优化，极大的降低了工程造价

【技术实现步骤摘要】
一种隧道围岩松动圈测试方法


[0001]本专利技术涉及隧道开采
，具体涉及一种隧道围岩松动圈测试方法
。

技术介绍

[0002]对于岩质隧道施工，采用钻爆法开挖时，隧道爆破产生的冲击波及振动经常会对隧道周边围岩造成损伤
。
一般以围岩松动圈的大小评价隧道围岩损伤的程度，并根据松动圈的大小进行隧道初期支护结构的设计
。
因此，准确测量围岩的松动圈具有重要的理论和工程实践指导意义
。
[0003]目前围岩松动圈的常用测试方法大多采用声波探测仪和地质雷达现场检测或采取两种方式联合测试的方法进行隧道围岩松动圈的测试
。
[0004]但是，已有的方式没有办法对未开挖的地方进行初步预测，由于开挖后要及时进行支护，因此并没有时间进行支护参数的动态调整，而且刚开挖后的隧道还未达到稳定状态，此时进行松动圈检测对操作人员具有一定的危险因素
。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术的问题，本专利技术提供了一种隧道围岩松动圈测试方法，包括以下步骤：
[0006]步骤
1、
建立隧道模型；
[0007]步骤
2、
基于所述隧道模型，对所述隧道模型所处地层模型赋值，得到数值模型；
[0008]步骤
3、
根据现场实测数据对数值模型进行验证，若数值模型不符合要求，对所述隧道模型进行修正，直至符合要求；
[0009]当数值模型符合要求时，对选定的隧道断面松动圈尺寸进行数值分析，同时现场对数值模型相应位置松动圈进行检测；
[0010]步骤
4、
将数值模型计算结果和现场实测数据进行比对，若比对结果在设定误差范围内，则采用所述数值模型进行未开挖隧道围岩松动圈进行预测，或对开挖后隧道未完成初步支护的部分进行松动圈范围计算分析；
[0011]若对比结果超出设定误差范围，则对所述数值模型进行修正，直至比对结果处于设定误差范围内，采用修正后的数值模型进行未开挖隧道围岩松动圈进行预测，或对开挖后隧道未完成初步支护的部分进行松动圈范围计算分析
。
[0012]进一步地，步骤1中，所述隧道模型采用有限元计算软件建立，包括：
[0013]建立隧道模型，根据地质勘探资料进行隧道所处地层模型建立，基于所述地层模型对得到隧道模型进行分层，同时根据现场施工工法和开挖技术确定隧道开挖模型，然后将隧道横断面划分成四个部分，并根据开挖进尺将隧道模型按照要求划分单元组；
[0014]根据项目部初期支护施工方案中的要求分别在所述隧道模型中建立支护模型
。
[0015]进一步地，将隧道横断面划分成四个部分，采用三台阶临时仰拱法进行划分
。
[0016]进一步地，步骤2中，对所述隧道模型赋值得到数值模型包括：
[0017]通过现场在各个地层以及隧道掌子面的每处位置进行钻孔取样，对取得的样品进行围岩力学试验，得到实验力学参数；
[0018]通过支护施工方案中所采用的材料等级确定出相应支护材料的物理力学参数；
[0019]根据实验物理力学参数对地层模型的各个地层的物理力学参数进行相应赋值，得到数值模型
。
[0020]进一步地，所述步骤2还包括：根据
Hoek
‑
Brown
强度准则，对所述实验物理力学参数进行校正，得到实际物理力学参数；
[0021]根据所述实际物理力学参数对地层模型的各个地层的物理力学参数进行相应赋值，得到数值模型
。
[0022]进一步地，步骤3中，根据现场实测数据对数值模型进行验证，包括；
[0023]对步骤2所得数值模型进行重力平衡计算；
[0024]对所述数值模型进行模拟开挖，挖除隧道模型，在初期支护位置将围岩物理力学参数更换为对应初期支护的参数，得到模拟施工参数，进而计算得到模拟隧道围岩位移值；
[0025]按照施工方案进行实际开挖，挖除与模拟开挖中相应部位单元，并进行初期支护的措施，开挖过程中进行应力平衡计算，得实际施工参数，即实际隧道围岩位移值；
[0026]对所述模拟隧道围岩位移值和实际隧道围岩位移值进行验证比对，若二者的位移数据误差在设定范围内，则表明有数据模型是可靠的；反之，则重新进行建立数值模型，直至二者的位移数据的误差设定范围内
。
[0027]进一步地，所述模拟隧道围岩位移值和实际隧道围岩位移值的验证比对，选取数值模型和实际开挖隧道相同断面和里程数据进行验证比对
。
[0028]进一步地，步骤4中，对选定的隧道断面松动圈尺寸进行数值分析包括：
[0029]在数值模型中选取某一断面里程，利用有限元软件
FLAC3D
中进行模拟分析，将隧道断面拱顶
、
拱肩
、
拱腰
、
边墙和拱脚处的松动圈范围计算出来；
[0030]现场对数值模型相应位置松动圈进行检测，包括：
[0031]采用声波测井仪和
/
或地质雷达对现场中数值模型相应位置进行检测，获得实际隧道端面拱顶
、
拱肩
、
拱腰
、
边墙和拱脚处的松动圈范围
。
[0032]进一步地，所述设定误差范围为0‑5％
。
[0033]本专利技术的有益效果：
[0034]通过建立隧道的有限元模型，达到对隧道未开挖部分松动圈的预测，使得项目部可以根据预测得到的松动圈数据进行初支方案的动态优化，极大的降低工程造价，节约施工成本
。
附图说明
[0035]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图
。
[0036]图1是本专利技术提供的流程示意框图
。
具体实施方式
[0037]为使本专利技术的目的
、
技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地详细描述
。
[0038]参见图1，一种隧道围岩松动圈测试方法，包括以下步骤：
[0039]步骤
1、
建立隧道模型：
[0040]借助有限元计算软件建立隧道模型，具体过程为：
[0041]根据岩石材料自身具有非线性特点，且
FLAC3D
在岩土工程领域有着广泛的应用，并且由软件计算得出的结果能够很好的反映出工程的实际效果，因此本方法选用
FLAC3D
进行数值模拟分析；
[0042]由于
FLAC3D
软件前操作需通过命令流实现，操作具有一定的难度和复杂性，因此借助
Midas
‑本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种隧道围岩松动圈测试方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤
1、
建立隧道模型；步骤
2、
基于所述隧道模型，对所述隧道模型所处地层模型赋值，得到数值模型；步骤
3、
根据现场实测数据对数值模型进行验证，若数值模型不符合要求，对所述隧道模型进行修正，直至符合要求；当数值模型符合要求时，对选定的隧道断面松动圈尺寸进行数值分析，同时现场对数值模型相应位置松动圈进行检测；步骤
4、
将数值模型计算结果和现场实测数据进行比对，若比对结果在设定误差范围内，则采用所述数值模型进行未开挖隧道围岩松动圈进行预测，或对开挖后隧道未完成初步支护的部分进行松动圈范围计算分析；若对比结果超出设定误差范围，则对所述数值模型进行修正，直至比对结果处于设定误差范围内，采用修正后的数值模型进行未开挖隧道围岩松动圈进行预测，或对开挖后隧道未完成初步支护的部分进行松动圈范围计算分析
。2.
根据权利要求1所述的一种隧道围岩松动圈测试方法，其特征在于，步骤1中，所述隧道模型采用有限元计算软件建立，包括：建立隧道模型，根据地质勘探资料进行隧道所处地层模型建立，基于所述地层模型对得到隧道模型进行分层，同时根据现场施工工法和开挖技术确定隧道开挖模型，然后将隧道横断面划分成四个部分，并根据开挖进尺将隧道模型按照要求划分单元组；根据项目部初期支护施工方案中的要求分别在所述隧道模型中建立支护模型
。3.
根据权利要求2所述的一种隧道围岩松动圈测试方法，其特征在于，将隧道横断面划分成四个部分，采用三台阶临时仰拱法进行划分
。4.
根据权利要求2所述的一种隧道围岩松动圈测试方法，其特征在于，步骤2中，对所述隧道模型赋值得到数值模型包括：通过现场在各个地层以及隧道掌子面的每处位置进行钻孔取样，对取得的样品进行围岩力学试验，得到实验力学参数；通过支护施工方案中所采用的材料等级确定出相应支护材料的物理力学参数；根据实验物理力学参数对地层模型的各个地层的物理力学参数进行相应赋值，得到数值模型
。5.
根据权利要求4所述的一种隧道围岩松动圈测试方法，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘海波，户若琪，郑彬，周付杰，王东，宋战平，赵瑞生，唐宝权，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学中国铁建大桥工程局集团有限公司，
类型：发明
国别省市：