[发明专利]一种基于尺寸效应的巨跨地下洞室硬质围岩亚分级方法

说明书

本发明公开了一种基于尺寸效应的巨跨地下洞室硬质围岩亚分级方法，按照预定距离将巨跨地下洞室硬质围岩进行分段；按施工步骤，将每一段巨跨地下洞室硬质围岩依次分为左侧边墙部分、左侧拱部部分、中间拱部部分、右侧拱部部分和右侧边墙部分；分别对每一段中的每一部分的硬质围岩进行检测，并得到第一评价值；根据第一评价值及对应的权重向量确定第二评价值；根据第二评价值以及预制的巨跨地下洞室硬质围岩等级表确定巨跨地下洞室硬质围岩每一段的围岩等级；本发明通过将待建地下洞室处的硬质围岩分段分部分进行参数检测，再经过评价，可得到地下洞室每一段对应的硬质围岩等级，制定更加合理的支护方案，减少资料浪费。

技术领域

本发明属于施工阶段的围岩分级技术领域，具体涉及一种基于尺寸效应的巨跨地下洞室硬质围岩亚分级方法。

背景技术

随着我国基础设施建造技术的快速发展，大跨度地下洞室的工程越来越多，对现场施工技术提出的新的要求。地下洞室一般超过60m即被划分为巨跨地下洞室。

巨跨地下洞室具有跨度特别大、高跨比特别小的工程特点，属蛏壳型工程，其结构特殊，尚没有配套的围岩分级方法。现有的围岩分级标准，一般以常规尺寸的地下洞室应用为基础，不考虑跨度与高跨比，导致常规的围岩分级标准与巨跨地下洞室不匹配，不可避免地造成支护结构不合理和资源浪费。

为了最大限度地满足安全且经济地建设巨跨地下洞室的基本原则，需要在施工过程中对地下洞室的硬质围岩分级进行细化，再根据细化的围岩分级确定合理的支护结构。因此，本专利提出一种基于尺寸效应的巨跨地下洞室硬质围岩亚分级方法，填补研究空白，满足巨跨地下洞室建设的需要。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于尺寸效应的巨跨地下洞室硬质围岩亚分级方法，在现有的地下洞室分级基础上，根据巨跨地下洞室的结构特点，对巨跨地下洞室进行亚分级，进而降低施工风险。

本发明采用以下技术方案：一种基于尺寸效应的巨跨地下洞室硬质围岩亚分级方法，包括以下步骤：

按照预定距离将巨跨地下洞室硬质围岩进行分段；

按施工步骤，将每一段巨跨地下洞室硬质围岩从一侧向另一侧依次分为左侧边墙部分、左侧拱部部分、中间拱部部分、右侧拱部部分和右侧边墙部分；

分别对每一段中的每一部分的巨跨地下洞室硬质围岩进行检测，并依据检测值进行评价，得到每一段中的每一部分的巨跨地下洞室硬质围岩的第一评价值；

其中，每一段中的每一部分的巨跨地下洞室硬质围岩进行检测包括：

检测巨跨地下洞室硬质围岩的岩石强度；其中，岩石强度具体为岩石单轴饱和抗压强度；检测巨跨地下洞室硬质围岩的节理间距、裂隙间距和裂隙宽度；检测巨跨地下洞室硬质围岩主要层面的粘聚力、摩擦角、走向与洞轴线夹角和层面倾角；检测巨跨地下洞室硬质围岩的地下水；其中，地下水为该部分巨跨地下洞室硬质围岩每分钟的出水量；以及检测巨跨地下洞室硬质围岩的最大主应力；

根据第一评价值及对应的权重向量确定每一段巨跨地下洞室硬质围岩的第二评价值；

根据第二评价值以及预制的巨跨地下洞室硬质围岩等级表确定巨跨地下洞室硬质围岩每一段的围岩等级。

进一步地，依据检测值进行评价包括：

依据巨跨地下洞室结构尺寸获得其跨度与高跨比；

根据巨跨地下洞室硬质围岩的单轴饱和抗压强度与最大主应力确定初始地应力等级；

分别计算巨跨地下洞室硬质围岩的节理间距、裂隙间距和裂隙宽度的权重向量，粘聚力、摩擦角、走向与洞轴线夹角和层面倾角的权重向量，地下水和初始地应力的权重向量，以及跨度与高跨比的权重向量；

根据节理间距、裂隙间距和裂隙宽度的权重向量与隶属矩阵确定岩体完整程度对于关键硬岩参数的隶属向量；