[发明专利]隧道围岩松动圈厚度计算方法

说明书

本发明涉及的隧道围岩松动圈厚度计算方法。通过引入破碎岩石完整性系数R_v和松动圈完整性系数L_v的概念，对围岩松动圈的岩体破碎状态量化。利用岩石的室内试验得出松动圈厚度的量化界定值，然后结合声波法现场测试情况，判断出围岩松动圈的厚度。本发明从松动圈的形成原理与本质上出发，以此方法所制定的判别标准客观、真实，具有普遍性与推广性。

技术领域

本发明涉及一种确定隧道围岩松动圈厚度的量化方法，具体涉及一种隧道围岩松动圈厚度计算方法。

背景技术

隧道开挖时，围岩原始应力状态破坏形成二次应力场产生应力集中现象，此时会形成一个环绕隧道的“破碎带”，习惯上称之为围岩松动圈。围岩松动圈厚度的确定对隧道的开挖与支护设计而言十分重要，是隧道安全施工的保障。

目前关于松动圈厚度的确定方法主要弹塑性理论计算、数值模拟分析、现场实际测试。现场测试相对于理论计算和数值分析而言能更加真实的反应实际情况。在众多的测试方法中，以声波测试法应用最为成熟，这种方法虽以技术成熟、精度高、成本低、便于操作而被广泛采用，但在声波曲线图上根据怎样的准则来界定围岩松动圈厚度，始终未能建立统一的标准。目前在此问题上一共有三种判别标准：以围岩声波波速开始大幅增加的点作为判别松动圈厚度的依据；围岩声波波速大幅增加结束后所对应点的孔深，即为围岩松动圈的厚度；围岩声波波速大幅增加时的起始点与终点的中值点作为判别点。以上三种方法的共性弊端就是主观性较大、模糊、缺乏理论依据。因此，必须寻找一种科学的处理方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种隧道围岩松动圈厚度计算方法，基于岩石室内试验得出隧道围岩松动圈的厚度。

本发明所采用的技术方案为：

隧道围岩松动圈厚度计算方法，其特征在于：

利用岩石的室内试验得出松动圈厚度的量化界定值，然后结合声波法现场测试情况，判断出围岩松动圈的厚度。

具体包括以下步骤：

第一步：制备岩石试验试块；

第二步：岩石室内试验：

引入两个参数：破碎岩石完整性系数R_v和松动圈完整性系数L_v；

式中:R_v-破碎岩石完整性系数；

v_pr-破碎岩石纵波速度；

v_wr-完整岩石纵波速度；

通过声波测试系统测试出完整岩石纵波速度v_wr；对岩石进行单轴压缩试验，将岩石压缩至破碎状态；测试破碎岩石纵波速度v_pr；根据公式(1)得出破碎岩石完整性系数R_v；

式中:L_v-松动圈完整性系数；

v_pt-松动圈岩体纵波速度；

v_yt-原始岩体纵波速度；

近似认为松动圈完整性系数等于破碎岩石完整性系数，即：

R_v≈L_v (3)

公式(3)带入到公式(2)中得：