[发明专利]砂卵石地层盾构隧道地质评价方法

说明书

本发明公开了一种砂卵石地层盾构隧道地质评价方法，包括以下步骤：（1）收集样本，找出影响砂卵石围岩稳定性最主要的因素，研究这些因素对土体黏聚力、内摩擦角的影响，通过围岩分级各因素指标间转换关系得到了砂卵石围岩各分级因素的组合，最后通过试验得出各组合下的围岩稳定性分级；（2）通过LCPC磨蚀性试验得到LAC值以及CAI磨蚀试验得到CAI值两者曲线的线性相关性，以及细料含量与LAC值之间的关系；（3）考虑围岩的稳定性还有砂卵石地层对刀具的磨损程度，得到综合指标等级，该分级方法不仅考虑到砂卵石地层围岩稳定性还考虑到了砂卵石对盾构刀盘刀具的磨蚀程度。对于砂卵石地层盾构隧道的施工和设计有指导意义。

技术领域

本发明属于隧道工程技术领域，具体涉及一种砂卵石地层盾构隧道地质评价方法。

背景技术

挖隧道本质上是一项地质工程，在隧道的修建过程中，会遇到各种不同的地层环境，盾构机在掘进过程中要面临各种地质灾害，正确的围岩分级有利于采取及时有效的支护措施而且还影响整个工程的造价。

目前，国内外既有和现行的围岩分级方法大多数属于围岩稳定性分级方法。对于围岩可掘性的分级主要针对于TMB隧道施工之中。何发亮、谷明成等人引入了岩石单轴抗压强度、岩石完整性、岩石耐磨性指数、岩石凿碎比功提出了TBM在工作条件下的围岩等级划分。薛亚东、李兴等人综合考虑工程的围岩可掘性及TBM适应性,以施工速度为指标,建立基于掘进性能的TBM施工围岩综合分级。李苍松、谷婷等人根据TBM施工的工作效率、碴料特征和涌水状况进行分级修正,建立适合于TBM施工的水工隧洞围岩分级修正模型。吴煜宇、吴湘滨等人以岩石的单轴抗压强度、岩石的耐磨性和岩体的完整性提出TBM施工条件下的围岩可掘性分级。

而对于砂卵石地层盾构隧道施工而言，现行规范依然沿用围岩稳定性分级方法，而对于自稳能力和成洞条件较差的砂卵石地层而言，由于砂卵石粒径大、粒径不均匀，强度高，对盾构刀盘刀具有很强的磨蚀性，因此对于砂卵石地层盾构施工而言不仅需考虑围岩的稳定性分级还应考虑围岩的可掘性分级，有鉴于此，需要研究一种围岩分级方法，降低围岩分级评价过程中潜在的风险。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种砂卵石地层盾构隧道地质评价方法，综合考虑围岩的稳定性和砂卵石地层对刀具的磨损程度，对砂卵石地层的围岩分级进行精确划分，便于技术人员给出最佳的施工方法、支护结构设计以及控制成本，对于砂卵石地层盾构隧道的施工和设计有指导意义。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种砂卵石地层盾构隧道地质评价方法，包括以下步骤：

(1)收集样本，找出影响砂卵石围岩稳定性最主要的因素，研究这些因素对土体黏聚力、内摩擦角的影响，通过围岩分级各因素指标间转换关系得到了砂卵石围岩各分级因素的组合，最后通过试验得出各组合下的围岩稳定性分级；

(2)通过LCPC磨蚀性试验得到LAC值以及CAI磨蚀试验得到CAI值两者曲线的线性相关性，以及步骤(1)的因素与LAC值之间的关系；

(3)结合步骤(1)和步骤(2)，考虑围岩的稳定性还有砂卵石地层对刀具的磨损程度，得到综合指标等级。

进一步的，步骤(1)所述的影响砂卵石围岩稳定性最主要的因素包括密实程度(干密度)、细料含量、含水量等3个物性指标。

进一步的，步骤(2)所述的LAC值与CAI值的关系是：

LAC＝288.9CAI+4.495 (1)

步骤(2)所述的细料含量与LAC值之间的关系是：

LAC＝2008.5exp(-0.014x) (2)

式中x为细料含量.