隧道钻爆法施工安全５参数判定方法技术

隧道钻爆法施工安全５参数判定方法。本发明专利技术提供了判定指标由位移值所属范围、变形速率范围、变形加速度、支护裂缝状态和地下水状态组成，将判定的危险等级和１８种状况类别等一并列入表１，对应的施工措施列入表２，同时提出按现场对钻爆法施工后用全站仪等对监测断面进行的监测变形位移值、变形速率值、变形加速度值、变形时间、用裂缝测宽、测探仪等确定的裂缝状态、用观察或测量的地下水状态，依据表１，确定出某监测断面当前所处的危险等级及５参数法判定步骤。本方法与现有单一参数方法相比，考虑了地质条件、支护参数、施工方法、断面尺寸及形式等多因素影响，增加了准确性和普遍适用性，能全面、真实、可靠的预测隧道的安全性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及隧道工程钻爆法施工围岩及支护结构安全性判定方 法。属铁路、公路、水工隧道工程的建筑类(E01D)。 ( 二 )
技术介绍
隧道施工阶段围岩及支护结构稳定性受岩体性质、隧道断面尺寸 和形状、覆盖层厚度和施工方法等诸多复杂因素的影响，现场工程技术人员对围岩及支护 结构安全性进行精确的分析较困难，目前《公路隧道设计规范》和《公路隧道施工技术规范》 以及相关研究领域中的隧道施工阶段安全性判定方法中最主要方法如下容许极限位移量 法、位移变化速率法、位移变化加速度法、变形速率比值法等单一定量指标判定法。并以此 作为定量指标判定基准，这些方法存在如下问题①上述单一定量指标判别均没有考虑隧 道施工方法和支护体系的复杂性，即没有考虑隧道初期支护受力与开挖方法和支护刚度有 极大关系的问题。对于复杂的隧道施工方法和支护体系仅仅采用某一个指标，对围岩及支 护结构的安全性进行判断不仅存在较大的困难，且存在极大的不准确性和无效性。例如 有时隧道周边位移超出位移控制基准值，但支护结构没有产生破坏；有时变形速率很大，但 隧道周边位移还远小于控制基准值，也未发生结构破坏；有时隧道工程(特别是浅埋隧道) 位移尚未达到位移控制基准值，但支护结构已经失稳等等。②隧道从预测破坏到采取措施 再到完成这些措施，是有一定时间的，在这个时间内，隧道破坏还会加速发展。而目前规范 中的施工安全判定方法没有考虑时间因素的影响，因此此判定方法也存在实际应用非常困 难。
技术实现思路
本专利技术提供的，就是解决现有的定量指标判 定基准存在判定参数单一的不足；没有考虑隧道施工方法、支护体系的复杂性；没有考虑 时间因素的影响，存在极大的不准确性进而在实际应用中非常困难。本专利技术采用的技术方 案如下 ，有步骤1)现场对钻爆法施工后隧道位移监 测断面确定极限位移U。；在该处用变形监测仪器进行变形监测，获得监测断面的监测周边 位移值U ;确定监测变形速率v、确定监测变形加速度a和监测的时间t ; (U和v的监测断面位置一般以拱顶为主要依据)其特征是该方法还包括下述步骤 1)上述步骤1)中变形监测仪器采用全站仪、水准仪或收敛计； 2)在隧道位移变形监测同时，用裂缝测宽、测探仪进行监测或用精度大于lmm的尺子量测，确定围岩支护结构裂缝和发展状态，记录并列入表1 ; 3)在隧道位移变形监测同时，采用水流量监测仪进行量测或观察和按经验确定监 测断面处地下水状态，记录并列入表1 ; 4)确定隧道位移值所属范围U，确定方法见表1提供的A、 B、 C三个范围； 5)按表1提供的隧道变形速率v的取值范围ApA2 AAA和Q、 C2、 C3、 C4，确定隧道监测变形速率v所处的取值范围； 6)将隧道监测变形加速度a正负值列入表1 ;4 7)依据上述l)监测的U。、U、v、a和t的数值，按表l提供的隧道位移值范围A、B、 C，隧道变形速率取值范围A2 B2、 B3和Q、 C2、 C3、 C4 ;隧道变形加速度a正负值、支护 结构裂缝及发展状态、地下水状态；确定本监测断面隧道危险等级、对应管理等级，危险等 级的状况类别共18种一并列入表1 ;并将对应四种危险等级的施工措施列入表2。 表l <table>table see original document page 5</column></row><table> 上述全站仪、水准仪或收敛计；裂缝测宽、测探仪；水流量监测仪等均可在市场中 选购。当表1中，裂缝或地下水状态指标与其它判定指标对应组合形式不存在而无法对应判定危险等级时，应按照以下条件判定危险等级当有裂缝产生且继续发展，危险等级应提高一个等级，当无裂缝或裂缝停止发展，危险等级应降低一个等级；当有地下水存在时，判定危险等级可提高一级，当无地下水存在时，判定危险等级可降低一级。表2<table>table see original document page 5</column></row><table><table>table see original document page 6</column></row><table> 上述支护结构裂缝及发展状态有(a)裂缝形式见图2和图3，环向裂缝1、纵向 裂缝2和斜向裂缝3，其中环向和纵向裂缝对隧道结构的承载能力和稳定性影响较大；图2 中项4为隧道轴线。(b)裂缝特性裂缝长度、宽度和数量；(C)裂缝发展状态裂缝停止或 继续发展；当表1中，裂缝状态指标与其它判定指标对应组合形式不存在，而无法对应判定 危险等级时，应按照以下条件判定危险等级当有裂缝产生且继续发展，危险等级应提高一 个等级，当无裂缝或裂缝停止发展，危险等级应降低一个等级。 上述地下水状态可分为三个级别(a)潮湿或点滴状出水；(b)水压或水量较小，线状出水；(c)水压或水量较大，股状出水；当表l中，地下水状态指标与其它判定指标对应组合形式不存在，而无法对应判定危险等级时，应按照以下条件判定危险等级当有地下水存在时，判定危险等级可提高一级，当无地下水存在时，判定危险等级可降低一级。上述围岩变形加速度a属正常加速， 一般处于如下两种状况①确保围岩不失稳情况，当开挖工作面通过量测断面前后的极短时间内围岩的变形加速；②当断面用台阶法、CRD法、CD法和双侧壁法分部开挖，其它分部由于围岩再次受施工扰动，通过量测断面时所出现的短时间的加速；除此之外的其它情况均属异常加速，这是围岩失稳的征兆，如果异常加速连续发展，表明围岩与支护体系处于失稳的征兆明显，这时需采用紧急处理措施。 上述表1中位移值所属范围U的A、 B、 C，隧道变形速率v的取值范围ArA2 ;B「B3和C「C4的确定方法如下(定量指标) ①周边位移隧道稳定性判别，可根据隧道施工实测位移U与隧道极限位移U。之 间建立判别准则，即U < U。时，隧道稳定；U > U。时，隧道不稳定。 以现行规范中隧道位移管理基准为基础，将隧道围岩及支护结构安全性分为四个 危险等级，见表3。 表3公路隧道位移安全管理等级 <table>table see original document page 6</column></row><table> ②隧道变形速率V是指隧道周壁单位时刻位移变化量 vn = A u/A t = (un-Ui) / (tn-ti) (1) (1)式中vn为tn时刻隧道变形速率(mm/d) ;tn， ti均为量测时间(d) ;un，Ui为tti时刻位移累计值(mm);前述监测的时间t为tn-tlt) 隧道容许变形速率v需要根据当前隧道位移累计值U和位移控制基准U。以及由 当前隧道位移累计值变化到位移控制基准的时间t来确定(即为前述监测的时间t)，如式 (2): U+t v > U0 (2) 假定某时刻隧道位移累计值为U，隧道变形速率为v，此断面位移控制基准值为 U。(即上述极限位移U。)，当监测断面被发现变形异常时，往往需要采取加固措施，在材料和 加固方案确定的情况下，采取加固措施需要的时间本文档来自技高网...

【技术保护点】
隧道钻爆法施工安全５参数判定方法，有步骤１）现场对钻爆法施工后隧道位移监测断面确定极限位移Ｕ↓［０］；在该处用变形监测仪器进行变形监测，获得监测断面的监测周边位移值Ｕ；确定监测变形速率Ｖ、确定监测变形加速度ａ和监测的时间ｔ；其特征是：该方法还包括下述步骤：１）上述步骤１）中变形监测仪器采用全站仪、水准仪或收敛计；２）在隧道位移变形监测同时，用裂缝测宽、测探仪进行监测或用精度大于１ｍｍ的尺子量测，确定围岩支护结构裂缝和发展状态，记录并列入表１；３）在隧道位移变形监测同时，采用水流量监测仪量测或观察和按经验确定监测断面处地下水状态，记录并列入表１；４）确定隧道位移值所属范围Ｕ，确定方法见表１提供的Ａ、Ｂ、Ｃ三个范围；５）按表１提供的隧道变形速率Ｖ的取值范围Ａ↓［１］、Ａ↓［２］；Ｂ↓［１］、Ｂ↓［２］、Ｂ↓［３］和Ｃ↓［１］、Ｃ↓［２］、Ｃ↓［３］、４，确定隧道监测变形速率Ｖ所处的取值范围；６）将隧道监测变形加速度ａ正负值列入表１；７）依据上述１）监测的Ｕ↓［０］、Ｕ、Ｖ、ａ和ｔ的数值，按表１提供的隧道位移值范围Ａ、Ｂ、Ｃ，隧道变形速率取值范围Ａ↓［１］、Ａ↓［２］；Ｂ↓［１］、Ｂ↓［２］、Ｂ↓［３］和Ｃ↓［１］、Ｃ↓［２］、Ｃ↓［３］、Ｃ４；隧道变形加速度ａ正负值、支护结构裂缝及发展状态、地下水状态；确定本监测断面隧道危险等级、对应管理等级，危险等级的状况类别共１８种一并列入表１；并将对应四种危险等级的施工措施列入表２。表１＊＊＊。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王明年，路军富，刘大刚，郭春，童建军，崔光耀，王玉锁，张建国，魏龙海，贾媛媛，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：90[中国|成都]