【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及隧道施工风险评价，具体是一种岩溶隧道围岩－瓦斯联合影响施工风险评价方法。
技术介绍
1、煤矿采空区地质结构相对不稳定，地质条件变化易导致塌方、坍塌或地面沉降等问题。同时，煤矿采空区积聚有甲烷(瓦斯)等可燃性气体，隧道工程开挖时，如果未合理治理瓦斯难题，易造成瓦斯中毒，严重的将引发爆炸和火灾。因此，穿越煤矿采空区岩溶隧道的施工安全是当下亟待解决的问题，而隧道施工风险评价是隧道安全施工的前提和基础。
2、目前，施工风险评价方法包括层次分析法、模糊综合评价法和事故树法等，评价指标包含岩层岩性、地下水位、不良地质构造、地形地貌等地质信息以及施工机械、企业资质和安全组织等施工因素。然而，现有的评价体系选取的评价指标对煤矿采空区岩溶隧道施工风险的分级与评价针对性不强，且所评价内容也限于地表沉陷以及塌方，并未考虑到煤矿采空区可能存在的瓦斯等有毒气体所带来的施工风险。
技术实现思路
1、为解决现有评价体系存在的局限性，本专利技术提供一种岩溶隧道围岩－瓦斯联合影响施工风险评价方法，它将隧道施工风险分为围岩稳定性风险和瓦斯灾害风险，结合数值模拟确定各评价指标的权重，实现岩溶隧道综合施工风险的分级与评价。
2、为实现上述目的，本专利技术采取下述技术方案：一种岩溶隧道围岩－瓦斯联合影响施工风险评价方法，包括以下步骤：
3、步骤一：评价指标获取
4、获取评价指标，包括围岩等级、煤矿采空区位置、隧道设计断面、隧道全长、埋深、隧道所处瓦斯区段、煤层厚
5、bq＝90+3rc+250kv
6、kbq＝bq(1-θw)
7、式中，bq为按[bq]值围岩分级方法计算得到的分级指标，rc为岩体单轴饱和抗压强度，kv为岩体完整性指数，kbq为修正后的分级指标，θw为岩溶折减系数，根据下式计算：
8、θw＝0.3cw+0.7kw
9、式中，cw为岩溶发育程度指标，根据下式计算：
10、cw＝c1+c2+c3+c4+c5
11、其中，c1为岩性指标，c2为地质构造指标，c3为地下水循环指标，c4为地表水和气候指标，c5为地形地貌指标；
12、kw为岩溶发育对围岩稳定性影响指标，根据下式计算：
13、
14、其中，k1为岩溶发育形态指标，k2为溶洞位置指标，k3为溶洞距离隧道最小距离指标，k4为溶洞大小指标，k5为溶洞充填物指标，k6为岩溶水指标；
15、同时对隧道进行全断面超期探测，若探测到瓦斯有害气体，记录并确定有害气体的涌出位置和涌出情况；
16、步骤二：指标分类和分级
17、将围岩等级、煤矿采空区位置、隧道设计断面、隧道全长和埋深作为围岩稳定性风险评价指标；将隧道设计断面、隧道全长、埋深、隧道所处瓦斯区段、煤层厚度、隧道风机设置情况和有害气体涌出位置作为瓦斯灾害风险评价指标；
18、围岩稳定性风险评价指标的分级包括：
19、根据围岩等级中ⅳ和ⅴ级围岩占比r进行分级，其中围岩等级通过步骤一中的kbq重新分级，若r＞70％或ⅳ和ⅴ级围岩一次最长距离大于30m，定义分值为4；若40％＜r≤70％或ⅳ和ⅴ级围岩一次最长距离位于区间(20～30]m，定义分值为3；若20％＜r≤40％或ⅳ和ⅴ级围岩一次最长距离位于区间(10～20]m，定义分值为2；若r≤20％或ⅳ和ⅴ级围岩一次最长距离小于等于10m，定义分值为1；
20、根据煤矿采空区位置进行分级，当隧道位于采空区上方时，定义分值为3～4；当隧道位于采空区下方时，定义分值为1～2；
21、根据隧道设计断面进行分级，当断面为单洞三车道及以上时，定义分值为4；当断面为单洞双车道时，定义分值为3；当断面为单洞单车道时，定义分值为1～2；
22、根据隧道全长进行分级，若全长大于3000m，定义分值为4；若全长位于区间(1000，3000]m，定义分值为3；若全长位于区间(500，1000]m，定义分值为2；若全长小于等于500m，定义分值为1；
23、根据埋深进行分级，若隧道埋深大于500m，定义分值为4；若隧道埋深位于区间(300，500]m，定义分值为3；若隧道埋深位于区间(100，300]m，定义分值为2；若隧道埋深小于等于100m，定义分值为1；
24、瓦斯灾害风险评价指标包括：
25、根据隧道设计断面进行分级，当断面为单洞三车道及以上时，定义分值为4；当断面为单洞双车道时，定义分值为3；当断面为单洞单车道时，定义分值为1～2；
26、根据隧道全长进行分级，若全长大于3000m，定义分值为4；若全长位于区间(1000，3000]m，定义分值为3；若全长位于区间(500，1000]m，定义分值为2；若全长小于等于500m，定义分值为1；
27、根据隧道风机设置情况进行分级，若为自然通风，定义分值为4；若为纵向或横向通风，定义分值为2～3；若为混合式通风，定义分值为1；
28、根据有害气体涌出位置进行分级，若为全段不利位置，定义分值为3～4；若为局部不利位置，定义分值为1～2；
29、根据隧道所处瓦斯区段进行分级，若为高瓦斯带，定义分值为4；若为低瓦斯带，定义分值为3；若为瓦斯区中非瓦斯带，定义分值为2；若为非瓦斯区，定义分值为1；
30、根据埋深进行分级，若隧道埋深大于500m，定义分值为4；若隧道埋深位于区间(300，500]m，定义分值为3；若隧道埋深位于区间(100，300]m，定义分值为2；若隧道埋深小于等于100m，定义分值为1；
31、根据煤层厚度进行分级，若厚度大于3.5m，定义分值为4；若厚度位于区间(1.3，3.5]m，定义分值为3；若厚度位于区间(0.4，1.3]m，定义分值为2；若厚度小于等于0.4m，定义分值为1；
32、步骤三：计算指标权重
33、利用数值模拟软件设计正交方案，分别确定围岩稳定性和瓦斯灾害风险等级两套评价体系的指标权重，包括：
34、依据围岩稳定性风险评价指标的分级，对不同工况组合下开展数值模拟分析，根据模拟结果，认定所有测点位移均小于4cm为低风险，至少1个测点位移大于4cm为中风险，至少2个测点位移大于5cm为高风险，至少2个测点位移大于7cm为极高风险，并计算得出不同评价指标的权重；
35、依据瓦斯灾害风险评价指标的分级，对不同工况组合下开展数值模拟分析，根据模拟结果，认定绝对瓦斯涌出量等于0m3/min时为低风险，0m3/min<绝对瓦斯涌出量<0.5m3/min为中风险，0.5m3/min≤绝对瓦斯涌出量≤3m3/min时为高风险，绝对瓦斯涌出量>3m3/min为极高风险，并计算得出不同评本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种岩溶隧道围岩－瓦斯联合影响施工风险评价方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种岩溶隧道围岩－瓦斯联合影响施工风险评价方法，其特征在于：所述步骤一中岩溶发育程度指标具体取值为：
3.根据权利要求1所述的一种岩溶隧道围岩－瓦斯联合影响施工风险评价方法，其特征在于：所述步骤一中岩溶发育对围岩稳定性影响指标具体取值为：
【技术特征摘要】
1.一种岩溶隧道围岩－瓦斯联合影响施工风险评价方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种岩溶隧道围岩－瓦斯联合影响施工风险评价方法，其特征在于：所述步骤...
【专利技术属性】
技术研发人员：唐亮，孙培珂，司盼，翟恒杰，孙宁宁，曲宝军，刘俊，凌贤长，张波，王帅，唐奇，张义利，田爽，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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