[发明专利]一种隧道地质条件协同预测方法

说明书

本发明公开了一种隧道地质条件协同预测方法，包括地质环境数学模型的建立、地质力学模型的建立、地质环境的协同预测、隧道开挖前和隧道开挖扰动后综合地质环境协同预测模型的建立。本发明的有益效果是预测方法准确。

技术领域

本发明属于岩土工程技术领域，涉及隧道地质条件“协同”预测，以实现地下开挖影响前和影响后综合地质环境协同预测。

背景技术

当前，我国已经成为世界最大的地下空间开发和隧道建设市场的国家，有8条海底隧道正处于规划兴建阶段；有33座城市规划了地铁建设，到2016年地铁线路将达93条，总长达2542千米，总投资额达10220亿元；我国也已经成为世界上最大的高速铁路网国家，其中超过50％的线路为高速铁路隧道。另外，从地理角度上看，中国约70％的面积为山地地形，东部沿海多山地区、中部丘陵地区和更复杂的西部盆地与高原地区都是工程建设的重点区域。在人口密集、地面建筑设施密布的城市开挖地下隧道，其环境负效应问题是不可避免的。因为，无论城市隧道埋深大小，均对围岩的岩土环境产生不同程度的扰动和破坏，进而引起岩层移动与变形，这种移动与变形发展到地表，引起地表沉降，甚至发生地质塌陷，造成地面建筑物的损伤、公共设施的破坏、浅部城市生命线工程的损坏。所以研究隧道地质条件“协同”预测技术很有实用价值。

目前国内外尚未见有报道关于隧道地质条件“协同”预测技术，通常是单一的采用地质环境信息或岩土体的力学性质，进行分析，造成地质环境演化不准确，地质灾害预测不准等瓶颈。因此，有必要建立一套能够快速、科学、准确地评价隧道开挖前后地质环境演化的预测与评价系统方法，为城市隧道的设计建设提供依据。

发明内容

本发明的目的在于提供一种隧道地质条件协同预测方法，本发明的有益效果是预测方法准确。

本发明所采用的技术方案是包括地质环境数学模型的建立、地质力学模型的建立、地质环境的协同预测、隧道开挖前和隧道开挖扰动后综合地质环境协同预测模型的建立。

进一步，地质环境数学模型的建立是建立地质环境数学模型包括已建立的地质信息云微平台；地质构造、地层变化、岩石性质、浮土性质、含水性质的空间分布特征、空间变化规律的信息；地质环境变量的宏观规律信息。

进一步，地质力学模型的建立是建立地质力学模型包括地质构造特征和岩土力学性能两部分，地质构造特征包括运用分形理论，研究地质环境各个变量微观特征与相应变量宏观规律关系的信息，岩土力学性能包括岩土体的力学性态、强度特性。

进一步，地质环境的协同预测是分析地质构造网络、岩体断裂网络等地质环境变量的分形分布性质，运用地质环境多重分形插值理论，建立数学模型，编写计算机程序，对地质构造网络、岩体断裂网络地质环境变量进行分形预测，并协同工程地质勘探信息、地下开挖揭露信息及超前地质预报信息，进行比对分析、验证完善，实现地质环境的协同预测。

进一步，隧道开挖前和隧道开挖扰动后综合地质环境协同预测模型的建立是建立的预测模型包括隧道施工涉及的地质体在加卸载下附加应力变化特征、变形场演化规律的信息；地下开挖诱发岩土体形变的的持续时间，划分其初始期、活跃期、衰退期和稳定期；地质环境变量时空间展布特征和分形重构规律的信息。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明方法如下：

(1)现场勘测：搜集城市隧道地质环境相关资料，如北京、上海、杭州、大连、厦门、青岛等地(特别是，课题组通过产学研合作，已与地铁一些勘察单位、设计单位、施工单位以及盾构机生产单位建立了很好的长期合作关系)，通过现场调查、勘测和监测，了解和分析城市隧道地质环境信息场分布特征以及地下开挖诱发地层损害特征，提炼关键科学问题；