公路隧道施工期圍巖快速分類極限學(xué)習(xí)機(jī)模型??

目前,公路隧道巖體圍巖在勘測設(shè)計(jì)和實(shí)際施工兩個階段經(jīng)常出現(xiàn)分級嚴(yán)重不同,造成它的原因可能是復(fù)雜的地質(zhì)條件、勘測技術(shù)差異以及不當(dāng)?shù)目睖y手段等等,為了確保施工運(yùn)行中隧道圍巖分級合理及其系統(tǒng)的穩(wěn)定性,必須找到恰當(dāng)?shù)脑u價(jià)方法來解決此類問題。實(shí)踐證明,通過采用動態(tài)分析法對施工現(xiàn)場進(jìn)行勘查,發(fā)現(xiàn)勘查結(jié)果與實(shí)際施工結(jié)果存在很大的差異,公路隧道施工時的巖體圍巖分級情況更能真實(shí)反映巖體圍巖的穩(wěn)定情況。

介紹了浙江省臺州天摩嶺公路隧道施工中的圍巖位移監(jiān)測技術(shù),包括隧道周邊、拱頂、地表的監(jiān)測點(diǎn)布置與量測分析方法,并對監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行分析,以指導(dǎo)隧道的設(shè)計(jì)與施工。

田東隧道是大斷面公路隧道,其出口段地形復(fù)雜、地質(zhì)軟弱、地下水豐富,在施工過程中采用了臺階法輔以洞內(nèi)外注漿加固止水措施,開挖效果較好,不僅加快了施工進(jìn)度,而且提高了施工質(zhì)量,保護(hù)了周邊山體和環(huán)境。

結(jié)合工程實(shí)例,對軟弱圍巖公路隧道洞口加固、洞身掘進(jìn)和初期支護(hù)施工技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)地介紹和分析,指出了超前長管棚和錨噴支護(hù)技術(shù)是處理軟弱圍巖行之有效的方法。

文章介紹了軟弱圍巖隧道地質(zhì)的工程特點(diǎn)，重點(diǎn)對軟弱圍巖公路隧道施工工藝和施工方法進(jìn)行了分析，以便更好的指導(dǎo)施工。

我國公路隧道正朝著長距離、大埋深不斷發(fā)展,但限于目前深埋山嶺隧道勘察方法和技術(shù)局限,深部復(fù)雜地質(zhì)條件下的圍巖的級別很難在勘察階段查得很精確,導(dǎo)致勘察圍巖級別與施工開挖揭示圍巖級別存在不同程度的差異。因此,隧道施工過程中,必須采用現(xiàn)場快速圍巖動態(tài)分級、動態(tài)變更的隧道設(shè)計(jì)與施工理念。調(diào)研了目前國內(nèi)公路隧道施工現(xiàn)場圍巖快速分級的思路與方法,旨在為類似隧道工程的現(xiàn)場地質(zhì)配合工作提供指導(dǎo)和借鑒。同時,針對目前施工圍巖定級存在問題,提出圍巖快速定級的展望,希望在未來隧道建設(shè)中深入圍巖快速定級的思考和研究。

地震的發(fā)生將對原山體造成較大震裂揉動挫傷,隧道開挖后圍巖-支護(hù)體系易發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象。文章依托震區(qū)杜家山隧道的典型失穩(wěn)斷面,結(jié)合現(xiàn)場監(jiān)測和數(shù)值分析手段,從震裂軟巖的基本特性、結(jié)構(gòu)失穩(wěn)特征、不同裂隙結(jié)構(gòu)面傾角三個角度分析了震裂軟巖隧道施工期圍巖-支護(hù)結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)機(jī)理,得到以下結(jié)論:強(qiáng)震區(qū)軟巖主要表現(xiàn)出破碎、散體、密度低、架空等基本特征,隧道開挖后結(jié)構(gòu)失穩(wěn)多以拱頂-拱腰發(fā)生剪性坍塌破壞的形態(tài)出現(xiàn);失穩(wěn)主要以塌方為主,塑形擠出、剪切滑動及組合作用破壞形式是其主要的失穩(wěn)模式;隧道開挖后洞周變形、結(jié)構(gòu)受力、塑性區(qū)影響最大均發(fā)生在45°傾角的裂隙結(jié)構(gòu)面時,此條件下施工最為不利。

通過對新奧法監(jiān)控量測理論及三維有限元數(shù)值分析方法的應(yīng)用,并結(jié)合天恒山隧道工程實(shí)際,研究了該隧道某一典型斷面圍巖的變形規(guī)律。結(jié)果表明該隧道的開挖方法及支護(hù)方式均比較合理,可為今后該類地區(qū)土質(zhì)隧道的建設(shè)提供借鑒。

針對隧道圍巖分級問題的復(fù)雜性,基于集對分析理論,選取巖石單軸抗壓強(qiáng)度rc、巖體完整性指數(shù)kv、洞軸線與主要結(jié)構(gòu)面的夾角θ、結(jié)構(gòu)面狀況ss和地下水流量w5個因子建立隧道圍巖分級的評價(jià)指標(biāo)體系,將圍巖分級的各個評價(jià)指標(biāo)與評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)筑成一個集對,建立隧道圍巖分級的集對分析模型,并引用圍巖實(shí)測樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行模型檢驗(yàn),運(yùn)用集對分析法以實(shí)際的圍巖為例進(jìn)行級別判別.研究表明:集對分析法判斷結(jié)果與實(shí)際圍巖級別相符,由此證明該方法用于隧道圍巖判別是可行的,具有較高的準(zhǔn)確度.集對分析法原理簡單、算法簡捷、可操作性強(qiáng),可作為一種有效的圍巖分級方法.

將支持向量回歸(svr)算法引入隧道施工期圍巖變形預(yù)測,并采用遺傳算法來自動搜索支持向量回歸算法的模型參數(shù),形成ga-svr算法。結(jié)合香河隧道的施工變形監(jiān)測,建立起了公路隧道施工圍巖變形預(yù)測的ga-svr智能模型。采用此模型對香河隧道后繼開挖的監(jiān)測時間點(diǎn)進(jìn)行變形預(yù)測,并與實(shí)測變形對比,所建立的ga-svr智能模型預(yù)測最大相對誤差僅為6.99%,平均預(yù)測相對誤差僅為1.99%,完全可用于公路隧道施工期的圍巖變形預(yù)測,并為類似工程提供了借鑒。

隨著交通建設(shè)的快速發(fā)展,高水壓巖溶特長隧道越來越多.這些隧道往往是項(xiàng)目的重要組成部分和關(guān)鍵性節(jié)點(diǎn),也是風(fēng)險(xiǎn)控制的重要環(huán)節(jié).本文就雙碑隧道高壓、富水、巖溶及大跨特點(diǎn),針對其洞口失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)、突水涌泥風(fēng)險(xiǎn)、塌方風(fēng)險(xiǎn)、大變形風(fēng)險(xiǎn)以及工期延誤風(fēng)險(xiǎn)等,提出了包括選用合理的進(jìn)洞方案、保障注漿堵水效果、加強(qiáng)支護(hù)措施、控制爆破對圍巖的擾動、制定詳細(xì)的工程計(jì)劃進(jìn)度等控制措施.

文章結(jié)合始祖山公路隧道工程,采用數(shù)值模擬方法對該隧道施工全過程進(jìn)行分析,并結(jié)合現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)對模擬結(jié)果進(jìn)行比較。結(jié)果表明:數(shù)值模擬結(jié)果與現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)相近,具有較高的可靠性,通過數(shù)值模擬可以有效的反映隧道開挖施工過程中圍巖的變形情況以及可能出現(xiàn)的危險(xiǎn)情況,對隧道的施工有一定的指導(dǎo)意義。

符合實(shí)際的圍巖分類是公路隧道設(shè)計(jì)和施工的重要依據(jù),是準(zhǔn)確進(jìn)行施工地質(zhì)超前預(yù)報(bào)的指南。目前的公路隧道圍巖分類規(guī)范中,圍巖類別與各評定指標(biāo)間尚未建立起精確的本構(gòu)關(guān)系,在具體應(yīng)用時受人為因素影響較大。針對圍巖分類中存在的這類“模糊性”問題,引入模糊信息分析模型,借助專家豐富經(jīng)驗(yàn)和既有隧道圍巖分類信息,創(chuàng)建了公路隧道圍巖模糊信息分類的專家系統(tǒng),在圍巖定量分類方面取得新的進(jìn)展。

構(gòu)建了礦山法隧道施工期洞室安全影響因素集,包括工程地質(zhì)特征、應(yīng)力場特征、洞室特征以及施工水平等4大影響因素,巖石質(zhì)量指標(biāo)、巖石抗壓強(qiáng)度、圍巖完整性、地應(yīng)力影響系數(shù)、洞室跨度等10項(xiàng)細(xì)化指標(biāo);確定了礦山法隧道施工期洞室安全模糊評價(jià)的目標(biāo)層、準(zhǔn)則層、指標(biāo)層總體框架,提出了采用正態(tài)分布函數(shù)、梯形函數(shù)確定各項(xiàng)指標(biāo)隸屬函數(shù)的方法及其具體參數(shù),并采用層次分析法和構(gòu)建兩兩判斷矩陣獲得了各項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重。最后,利用建立的模糊評判模型對某礦山法隧道施工期洞室安全實(shí)施了安全性評價(jià),結(jié)果表明:所建立的模糊評價(jià)模型是可行的,模糊評價(jià)結(jié)論與該隧道實(shí)際施工安全具有較好的一致性。

針對昆-石高速公路陽宗隧道斷面跨度大的特點(diǎn),通過經(jīng)濟(jì)技術(shù)、操作難易程度的綜合比較,陽宗隧道使用wtd系統(tǒng)錨桿支護(hù)對圍巖進(jìn)行加固,效果良好。使用高性能混凝土作為隧道二次襯砌,降低病害的發(fā)生,減少整治麻煩,給隧道施工和運(yùn)營都帶來極大的方便。采用地層-結(jié)構(gòu)模式,運(yùn)用同濟(jì)曙光軟件分析地質(zhì)條件較差的ⅴ級圍巖隧道施工方法對圍巖穩(wěn)定性的擾動規(guī)律,計(jì)算結(jié)果表明施工方法選擇合理;采用荷載-結(jié)構(gòu)模式,應(yīng)用有限元軟件—ansys對二襯結(jié)構(gòu)的安全性進(jìn)行檢算,計(jì)算結(jié)果表明該隧道襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、安全性好。

文章介紹了在設(shè)計(jì)階段常用的圍巖分級方法并提出了在施工階段對圍巖進(jìn)行動態(tài)分級的概念。通過對后崗隧道和大灣隧道監(jiān)測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析,得出了用于ⅳ級、ⅴ級圍巖分類的圍巖壓力、鋼支撐內(nèi)力及彈性波速等指標(biāo)的取值范圍。并以鶴上隧道zk6+370斷面為例,對上述指標(biāo)進(jìn)行了監(jiān)測和回歸分析,結(jié)果表明采用圍巖動態(tài)分級方法得到的圍巖級別與實(shí)際情況相符,可用于指導(dǎo)施工階段的隧道圍巖動態(tài)分級、隧道的反饋設(shè)計(jì)和施工過程中的預(yù)測預(yù)報(bào)。

介紹了在設(shè)計(jì)階段常用的圍巖分級方法并提出了在施工階段對圍巖進(jìn)行動態(tài)分級的概念。通過對隧道監(jiān)測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析,得出了用于ⅳ級、ⅴ級圍巖分類的圍巖壓力、鋼支撐內(nèi)力及彈性波速等指標(biāo)的取值范圍。并以鶴上隧道zk6+370斷面為例,對上述指標(biāo)進(jìn)行了監(jiān)測和回歸分析,結(jié)果表明采用圍巖動態(tài)分級方法得到的圍巖級別與實(shí)際情況相符,可用于指導(dǎo)施工階段的隧道圍巖動態(tài)分級、隧道的反饋設(shè)計(jì)和施工過程中的預(yù)測預(yù)報(bào)。

依托天恒山隧道為背景,利用監(jiān)控量測手段得到某一典型斷面圍巖的變形規(guī)律,同時利用有限元軟件進(jìn)行三維模擬分析,并將二者所得結(jié)果加以對比,得出隧道在開挖擾動下圍巖的變形規(guī)律。在此基礎(chǔ)上對該類地區(qū)土質(zhì)隧道的開挖與支護(hù)方法以及支護(hù)時機(jī)提出一些建議。

某公路隧道最大斷面寬度為20.25m,屬于大跨度公路隧道。隧道洞身段圍巖主要為iv級、v級礫巖、砂巖,具有巖質(zhì)極軟、巖體極破碎、自穩(wěn)定能力差的特點(diǎn)。在施工擾動下,易發(fā)生軟弱圍巖自承能力喪失,引起塌方事故的發(fā)生。為確保該隧道的施工安全,根據(jù)該隧道的地質(zhì)情況,選用中隔壁法和交叉中隔壁法為備選施工方案,對軟弱圍巖地區(qū)大跨度公路隧道的合理施工工法開展研究。研究表明采用中隔壁法施工時所產(chǎn)生的拱頂沉降、支護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)力及地表沉降均為最小。中隔壁法可有效地控制大跨度公路隧道開挖工程中軟弱圍巖的穩(wěn)定性。該研究成果可為類似工程提供有益參考。

以佛山市順番一級公路大金山隧道為例,分別闡述了軟巖地質(zhì)條件下,小凈距三車道公路隧道洞口施工技術(shù)和預(yù)應(yīng)力錨桿加固中夾巖技術(shù),并對施工效果進(jìn)行了分析,指出該技術(shù)中洞口施工是關(guān)鍵,預(yù)應(yīng)力中空錨桿加固時應(yīng)施加預(yù)應(yīng)力。

本文介紹了老山隧道采用正臺階預(yù)留核心土法圓滿完成大斷面軟弱圍巖段施工,取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益,可供類似性質(zhì)工程借鑒。

我國社會經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展,也提高鐵路和城市道路建設(shè)行業(yè)的發(fā)展速度,但在開展公路隧道施工過程中,還是會遇到較復(fù)雜的問題,由此提高對施工技術(shù)的要求。我國現(xiàn)階段軟弱圍巖公路隧道施工問題數(shù)量逐漸提高,在對資金造成損失的同時,影響整體施工進(jìn)度,最終對社會發(fā)展造成嚴(yán)重影響。因此,本文主要依照軟弱圍巖公路隧道施工中出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析,并提出科學(xué)合理的施工方法。