[发明专利]一种类岩堆体隧道围岩质量评价和监测开挖管理系统

说明书

一种类岩堆体隧道围岩质量评价和监测开挖管理系统(简称I‑TTGS)，其特征在于，包括采集及数据系统、评价系统、监测开挖管理系统，所述评价系统基于隧道开挖和支护协同一体的理念和方法(I‑System)，包括类岩堆体模块系统和支护结构模块系统，评价系统通过将A_i、C_i、H_i、P_i、S_i、DF_i、ET_i代入I‑TTGS总公式计算，即得到结果I，按百分比即可输出系统评价类岩堆体围岩的质量。根据不同的I值百分数即可定量确定类岩堆体隧道围岩的质量好坏(满分100分)。实现“岩石+土体”类岩堆体围岩的质量评价；监测开挖管理系统对于类岩堆体隧道安全施工进行有效地指导管理，有利于隧道建设期管理和风险管控。

技术领域

本发明涉及类岩堆体围岩中隧道结构设计和安全施工领域。

背景技术

岩体质量评价是隧道设计和施工中至关重要的环节。对隧道围岩体的精确调查和解剖，进而进行合理的评价，是建立隧道地质模型的有效手段，广泛应用于隧道结构设计和隧道开挖技术中。目前，对岩土体的质量评价方法仍局限于单一的针对岩体或针对土体，并没有针对类岩堆体的质量评价方法。例如著名的RMR和Q系统等方法(请参见文献R.K,Goel，等.Correlation between Barton's Q and Bieniawski's RMR—A new approach[J].International Journal of Rock MechanicsMining SciencesGeomechanicsAbstracts,1996.)是针对岩体的质量评价方法，且RMR仅适用于地表和地下建(构)筑物围岩体，其对水压力和节理产状的不确定性考虑存在缺陷；Q系统法仅适用于岩体隧道，且考虑的岩体参数有限；《岩土工程勘察规范，2001，2009》等对于土体的评价也仅局限于土体工程应用范畴，并不涉及“岩石+土体”的类岩堆体。

类岩堆体隧道围岩成分一般是“岩块+土体”的混合体，自稳能力差，且容易受到地下水的影响，在我国红土高原的云南地区分布极为广泛，属于非连续岩体。类岩堆体围岩中隧道开挖其稳定性主要决定于类岩堆体岩石块体和类岩堆体围岩块体-土体二元结构不连续面，上述已有的适用于均质岩体质量评价方法显然完全不适用于类岩堆体。也因此，目前国内外目前并没有针对类岩堆体隧道围岩的质量评价方法。针对上述问题，目前国内外尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明技术方案结合了岩土体介质和隧道结构特征及开挖施工因素，研究了开挖扰动对类岩堆体的损伤影响，研究了类岩堆体与支护结构相互作用及开挖方法因素在围岩质量评价中的影响。本发明的目的在于首次公开一种适用于类岩堆体隧道围岩的质量评价及开挖管理系统：充分考虑类岩堆体隧道围岩分区特征、地层行为、地层危害、支护系统、结构尺度、开挖影响，建立的采集及信息系统获得类岩堆体围岩中隧道设计和施工阶段开挖面围岩状态并将所有数据存储于参数化的模型数据库中；其类岩堆体隧道围岩质量评价系统(Index of Talus-type Ground-Structure System)，简称I-TTGS，该评价系统是专门针对类岩堆体隧道围岩“岩块+土体”的混合体，自稳能力差，且容易受到地下水的影响，在我国红土高原的云南地区分布极为广泛，属于非连续岩体。类岩堆体围岩中隧道开挖其稳定性主要决定于类岩堆体岩石块体和类岩堆体围岩块体-土体二元结构不连续面，完全不能采用已有岩体质量和土体质量评价方法进行单一评价，为此本发明需要建立针对“岩块+土体”类岩堆体的新的评价方法及系统。为实施评价类岩堆体隧道围岩的质量，建立以类岩堆体围岩的分区特征、地层行为、地层危害、支护系统、结构尺度、开挖因素六个特征量作为评价的指标体系，并形成类岩堆体隧道围岩指标评价的定量方法及系统，从而确定类岩堆体隧道围岩质量。监测开挖管理系统对于类岩堆体隧道安全施工进行有效地指导，用于开挖管理和风险管控；整个系统实现“评价-反馈-更新”式的隧道开挖管理。

本发明技术方案：