砂質(zhì)土隧道圍巖力學(xué)參數(shù)及分級(jí)方法研究.pdf

1、目前我國(guó)正處于基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的大發(fā)展時(shí)期，各種交通土建工程如高速公路、高速鐵路、城市地鐵等的建設(shè)已全面展開(kāi)。在隧道及地下工程中所面臨的安全、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)和人文等各種技術(shù)問(wèn)題也越來(lái)越多，對(duì)能保證以上問(wèn)題解決的各種規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的要求也越來(lái)越高，許多目前應(yīng)用的技術(shù)規(guī)范都面臨著技術(shù)更新和完善的問(wèn)題。由于我國(guó)目前所使用的有關(guān)隧道及地下工程圍巖分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)土質(zhì)隧道圍巖分級(jí)所使用的指標(biāo)大多是定性的，在使用上具有主觀性，分級(jí)的準(zhǔn)確性較差。提出明確的、能較全

2、面反映圍巖穩(wěn)定性的、易于操作的土質(zhì)隧道圍巖分級(jí)指標(biāo)，是迫切需要解決的問(wèn)題。因此，本文針對(duì)土質(zhì)隧道圍巖分級(jí)中亟待解決的幾個(gè)重點(diǎn)問(wèn)題，對(duì)砂質(zhì)土圍巖分級(jí)體系進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，其工作具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： 1.通過(guò)國(guó)內(nèi)外大量砂質(zhì)土圍巖分級(jí)指標(biāo)資料的調(diào)研和統(tǒng)計(jì)分析，建立了比較符合工程實(shí)際的砂質(zhì)土圍巖分級(jí)指標(biāo)體系，并給出了各指標(biāo)的獲取方法。 2.以砂質(zhì)土圍巖自穩(wěn)性為研究基礎(chǔ)，通過(guò)室內(nèi)土工試驗(yàn)，利用數(shù)理統(tǒng)計(jì)和數(shù)據(jù)曲線(xiàn)圖的方法，研究了

3、砂質(zhì)土圍巖分級(jí)指標(biāo)的各種組合情況對(duì)力學(xué)指標(biāo)的影響規(guī)律，得出了利用圍巖分級(jí)指標(biāo)值來(lái)評(píng)定力學(xué)指標(biāo)值的方法。在此基礎(chǔ)上，將分級(jí)指標(biāo)值進(jìn)行分段組合。 3.提出了能綜合反映砂質(zhì)土圍巖力學(xué)性能的砂質(zhì)土圍巖基本質(zhì)量指標(biāo)SBQ的定義。根據(jù)土工實(shí)驗(yàn)結(jié)果，利用數(shù)據(jù)曲線(xiàn)圖、回歸分析及聚類(lèi)分析等數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，研究了SBQ值與砂質(zhì)土圍巖基本分級(jí)指標(biāo)以及砂質(zhì)土圍巖力學(xué)參數(shù)之間的關(guān)系，得到了利用基本分級(jí)指標(biāo)組合預(yù)測(cè)SBQ值，以及利用SBQ值來(lái)預(yù)測(cè)砂質(zhì)土圍巖物

4、理力學(xué)指標(biāo)值的定量表達(dá)式。 4.提出利用砂質(zhì)土圍巖基本質(zhì)量指標(biāo)SBQ值作為評(píng)定基準(zhǔn)，將分級(jí)指標(biāo)值分段組合進(jìn)行自穩(wěn)性分組。以彈性力學(xué)中洞室開(kāi)挖跨度與洞室周邊位移的基爾西公式為理論依據(jù)，通過(guò)有限差分法數(shù)值模擬、相似模型試驗(yàn)等方法，獲得了砂質(zhì)土圍巖自穩(wěn)性。 5.將所得的各組圍巖自穩(wěn)跨度數(shù)值與現(xiàn)行規(guī)范所提供的圍巖分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)應(yīng)，得到了砂質(zhì)土圍巖分級(jí)理論標(biāo)準(zhǔn)。將指標(biāo)組合分組與理論標(biāo)準(zhǔn)對(duì)應(yīng)，得到了砂質(zhì)土圍巖組合定性分級(jí)實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)：根據(jù)土