[发明专利]一种无支护条件下巨跨地下洞室围岩稳定性评价方法

说明书

本发明公开了一种无支护条件下巨跨地下洞室围岩稳定性评价方法，S1、建立系统的巨跨地下洞室围岩稳定性评价指标体系，建立巨跨地下洞室围岩稳定性评价等级及评价指标的判定标准；S2、基于可变模糊集理论建立巨跨地下洞室围岩稳定性评价模型；S3、分导洞围岩稳定性分段分块评价；S4、巨跨地下洞室围岩稳定性的预测与修正。填补了巨跨地下洞室围岩稳定性研究空白的问题，不仅解决了无支护条件下现有的围岩稳定性评价指标独立性差、未考虑洞室尺寸的问题，还解决了巨跨地下洞室在施工过程中的围岩稳定性预测与修正问题。

技术领域

本发明属于地下工程安全施工领域，具体涉及一种无支护条件下巨跨地下洞室围岩稳定性评价方法。

背景技术

随着我国经济的腾飞和交通基础设施建造技术的快速发展，大断面、巨断面隧道(洞室)工程进入高速发展时期，建造的隧道(洞室)的跨度存在逐渐增大的趋势。近年来，一种新的跨度超过60m的巨跨地下洞室逐步进入工程建设领域。此种巨跨地下洞室一般选址在地质条件较好的区域，开挖方式为分导洞开挖。由于洞室巨的跨度已经使跨度因素成为其围岩稳定性的决定性因素，则现有的围岩稳定性领域的研究已经不适用于巨跨地下洞室建设领域。

隧道(洞室)围岩稳定性贯穿其施工的整个过程，其影响因素一般包括：(1)地质因素，包括岩石物理力学性质、岩体结构与构造等；(2)工程因素，包括隧道断面的形状、大小，高跨比等，(3)施工因素，包括隧道施工方法和手段、支护时间和方式等。国内现有的关于隧道(洞室)围岩稳定性的研究，一部分采用数值模方法进行研究，但是计算周期长，计算难度大，无法快速知道现场的安全生产；一部分将基于地质参数进行，评价指标独立性差，并且未考虑隧道(洞室)尺寸问题，甚至存在将围岩稳定性与围岩分级相混淆的现象，存在较大的不合理性；另一部分基于监测数据对其稳定性进行评价，在不考虑隧道(洞室)尺寸的条件下，无法确定隧道(洞室)尺寸累计变形量限值，不适用于巨跨地下洞室围岩稳定性的评价工作。

发明内容

本发明目的在于提供一种无支护条件下巨跨地下洞室围岩稳定性评价方法，旨在填补巨跨地下洞室围岩稳定性研究空白的问题，不仅解决了无支护条件下现有的围岩稳定性评价指标独立性差、未考虑洞室尺寸的问题，还解决了巨跨地下洞室在施工过程中的围岩稳定性预测与修正问题。

本发明采用的技术方案是，一种无支护条件下巨跨地下洞室围岩稳定性评价方法，包括以下内容：

S1、建立巨跨地下洞室围岩稳定性评价指标体系，其包括：目标层指标为巨跨地下洞室围岩稳定性A，准则层指标为岩体强度A₁、岩体裂隙A₂、地应力比值A₃、结构面产状A₄和地下水A₅，岩体裂隙A₂的指标层指标为裂隙条数A₂₁、长度比值A₂₂、裂隙宽度A₂₃,结构面产状A₄的指标层指标为结构面走向与洞轴线夹角A₄₁和结构面倾角A₄₂；

确定巨跨地下洞室围岩稳定性的评价等级和各评价指标的判定标准，具体为：将每个评价指标的取值划分为五个判定区间，各个判定区间对应相应的评价等级；

S2、确定准则层与指标层各指标的权重；

确定五个评价指标处于对应判定区间的相对隶属函数；

利用隶属度函数及指标的权重，结合S1中巨跨地下洞室围岩稳定性评价等级以及判定标准，对巨跨地下洞室围岩稳定性进行评价，得到巨跨地下洞室围岩稳定性状态值；

S3、利用分导洞关键地质参数样本评价得出洞室拱部、左右侧墙的围岩稳定性状态值；

运用分导洞拱部、左右侧墙的权重得出洞室该段的围岩稳定性状态值；