[发明专利]高水压下围岩大变形灾害等级预测方法

说明书

本发明公开了一种高水压下围岩大变形灾害等级预测方法，其包括对待研究围岩进行原位地应力测试，获得侧压力系数和最大地应力值；并根据获取的勘测资料计算待研究围岩的围岩水压力；根据岩石单轴饱和抗压强度和岩体完整性系数，计算围岩初步质量指标，并对基于最大地应力修正系数和围岩高水压影响修正系数对围岩初步质量指标进行修正；根据侧压力系数、围岩水压力和围岩质量指标修正值，计算围岩的预测变形量；根据围岩的预测变形量和围岩水压力，确定高水压下围岩大变形的等级。

技术领域

本发明涉及地质勘查技术领域，具体涉及一种高水压下围岩大变形灾害等级预测方法。

背景技术

灾害预测分级是大变形研究中的最重要内容，尽管这方面的研究已经积累了一些研究成果，但仍然是该领域研究中最薄弱的环节。Muirwood(1972)提出用坚固系数来预测隧道稳定性(变形)，坚固系数被定义为单轴抗压强度和上覆围岩自重应力γ_H的比值。Saari(1982)提出用隧道的切应变(ε_θ)来识别和预测隧道围岩的变形，即式中，u为隧道轮廓线的切向收敛值，R为轮廓线的初始半径，发生变形的临界应变值为1％。

目前国内采用的是2016版《铁路隧道设计规范》中给出了高地应区隧道软岩大变形分级的判别方法，采用围岩强度应力比(围岩强度与最大地应力比值)和围岩变形特征。其中围岩强度是一项综合指标，跟岩石强度、岩体的粘聚力和内摩擦角，以及节理裂隙发育程度、地下水等都有关系，在现场要获得准确的围岩强度很难实现。通常按Mohr-Coulomn屈服准则经验公式：进行推算。

上述大变形的判别标准，一般只能实现虑围岩在一般条件下变形判断，但现在越来越多的高速公路、铁路被投入到建设之中，大量的穿江越岭的水工隧道投入到建设之中，由于穿江越岭隧道存在高水压，高地温等复杂地质条件，很明显，采用传统的判别方法，难以实现高水压环境下围岩的大变形预测。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的高水压下围岩大变形灾害等级预测方法解决了现有围岩等级判断方法不能实现高水压下围岩等级预测的问题。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

提供一种高水压下围岩大变形灾害等级预测方法，其包括：

对待研究围岩进行原位地应力测试，获得侧压力系数和最大地应力值；并根据获取的勘测资料计算待研究围岩的围岩水压力；

根据岩石单轴饱和抗压强度和岩体完整性系数，计算围岩初步质量指标，并对基于最大地应力修正系数和围岩高水压影响修正系数对围岩初步质量指标进行修正；

根据侧压力系数、围岩水压力和围岩质量指标修正值，计算围岩的预测变形量：

其中，D为预测变形量；λ为侧压力系数；R_C为岩石单轴饱和抗压强度；[B]为围岩质量指标修正值；λ₂为围岩高水压影响修正系数；P_W为围岩水压力；σmax为最大地应力；

根据围岩的预测变形量和围岩水压力，确定高水压下围岩大变形的等级。

本发明的有益效果为：本方案在进行围岩大变形等级预测时，引入围岩水压力计算在不同侧压力系数取值范围下的围岩的预测变形量，之后结合围岩水压力实现高水压下围岩大变形准确判断；本方案通过该种方式得到相对准确的变形等级，以保证后续在隧道围岩支护优化时采集准确的支护策略，更好地控制变形，提高施工安全和效率，同时保证隧道的稳定性。

附图说明

图1为高水压下围岩大变形灾害等级预测方法的流程图。

具体实施方式