[发明专利]高驼峰应力围岩分级方法

说明书

高驼峰应力围岩分级方法，在综合考虑影响深切河谷地区围岩等级的主要因素的基础上归纳总结出计算公式与分级标准，适用于所有具有河谷特点的围岩分级，对河谷隧道工程有很强的指导作用。包括以下步骤：①获取深切河谷地层的岩石单轴饱和抗压强度R_c及完整系数K_v；②通过现场试验以及查阅资料获得深切河谷卸荷区与坡表的间距B₁、应力增高区的宽度B₂以及河谷深度h；③计算围岩分级指标CSR值；④确定深切河谷斜坡坡度影响修正系数η₁、地下水水位变化影响半径修正系数η₂、初始地应力状态影响修正系数η₃，对CSR值进行修正得到[CSR]值，根据[CSR]值的范围对高驼峰应力围岩进行分级。

技术领域

本发明涉及隧道与地下工程领域，具体涉及一种高驼峰应力围岩分级方法。

背景技术

地应力是指天然状态下岩体内蕴藏的内力，是岩体在未受到开挖扰动之前，原始赋存在岩体内的应力，现今的地应力是在漫长的地质年代中逐渐形成的，随着时间经历了各种地质构造，其本质实际上是时间和空间的函数，是一种相对稳定的非稳定场；河谷地区则是经历了上百万年的地质构造作用，具有其独特的地质特征和地形特征，河谷斜坡内部的地应力场不仅受构造应力的影响，还受河谷特殊的地形、河谷下切速度、斜坡坡度的影响，在河谷地区进行地下工程的开挖，必然会打破原有的地应力场的平衡状态，在开挖出周围的地应力场进行重新分布，这会导致局部地区的应力集中或应力松弛，引起开挖处周围岩体破坏甚至影响围岩的稳定性；驼峰型分布是河谷岸坡地应力分布的一种基本形式，包括应力释放区、应力增高区和应力稳定区，在各种影响条件相互作用下会得到不同的驼峰应力曲线，对隧道开挖和围岩分级有严重影响。

已有研究表明，隧道围岩分级方法主要是根据岩体坚硬程度、岩体完整系数、开挖隧道断面大小等各种影响因素确定，如BQ法、中国专利201710383639.6《一种基于超大断面隧道的围岩分级方法》以及中国专利201910970871.9《基于隧道埋深及风化层厚度的围岩分级修正方法及装置》等，显示超大断面隧道围岩分级是根据施工阶段掌子面的截面大小以及岩体结构而定，而基于隧道埋深及风化层厚度围岩分级又是在其他分级的方法基础上再考虑隧道埋深和风化层厚度的影响。从以上的方法可以得出，在不同的工程地质条件和施工要求，需要制定不一样的围岩分级方法，所以在未来几十年需要在深切河谷地区开挖隧道就一定要有与之相适应的围岩分级方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题提供一种高驼峰应力围岩分级方法，在综合考虑影响深切河谷地区围岩等级的主要因素的基础上归纳总结出计算公式与分级标准，适用于所有具有河谷特点的围岩分级，对河谷隧道工程有很强的指导作用。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

本发明的高驼峰应力围岩分级方法，其特征在于，包括以下步骤：

①获取深切河谷地层的岩石单轴饱和抗压强度R_c及完整系数K_v；

②通过现场试验以及查阅资料获得深切河谷卸荷区与坡表的间距B₁、应力增高区的宽度B₂以及河谷深度h；

③根据步骤①和步骤②获得的岩石单轴饱和抗压强度R_c、完整系数K_v、深切河谷卸荷区与坡表的间距B₁、应力增高区的宽度B₂以及最大初始地应力σ_max五个值，计算围岩分级指标CSR值；

④确定深切河谷斜坡坡度影响修正系数η₁、地下水水位变化影响半径修正系数η₂、初始地应力状态影响修正系数η₃，对CSR值进行修正得到[CSR]值，根据[CSR]值的范围对高驼峰应力围岩进行分级。