[发明专利]一种用于地下洞室岩爆烈度等级的综合预报方法

摘要

本发明公开了一种用于地下洞室岩爆烈度等级的综合预报方法，该方法以用于岩爆烈度等级预报的强度理论、能量理论为基础，考虑六种相关因素对岩爆烈度等级的影响，实现岩爆烈度等级的综合预报。具体以地下工程不同部位的最大初始地应力值σ1和岩体强度σcm的比值作为初始应力强度比，分别对六种影响因素赋予不同的权重系数，这六种因素包括最大初始地应力方向与地下洞室走向的水平夹角；判断部位的地下水出露特征(判断位置前后10m范围内)；地下洞室的断面形状；地下工程开挖的施工方法；地下工程所在位置的埋深条件；地下工程的布置与地形和构造的关系。将初始应力强度比与六种影响因素的权重系数相乘，得到修正的应力强度比，以此预报岩爆的烈度等级。

主权项

一种用于地下洞室岩爆烈度等级的综合预报方法，其特征在于，包括以下步骤：A、测量工程区的地应力场，获得工程区的最大初始地应力σ1的量值与产状；B、确定原位岩体强度σcm；C、确定初始应力强度比T：根据步骤A、B得到的最大初始地应力σ1和原位岩体强度σcm，利用式T＝σ1/σcm确定初始应力强度比T；D、计算工程区岩爆发生的临界埋深Hcr：使用公式计算工程所在部位岩爆发生的临界埋深Hcr，单位为m；其中P为修正系数，取100；σcm为原位岩体强度，单位为MPa；γ为岩体重度，单位为kN/m3；λ为侧压系数，λ＝σH/σv，σH为最大水平主应力，σv为垂直主应力；θ为判断位置洞室中点连线与水平面的夹角，单位为°，圆形隧洞中点为圆心，马蹄形或城门洞形隧洞中点为拱圈的圆心；μ为岩石的泊松比；E、确定六个影响因素的权重系数K1、K2、K3、K4、K5、K6：影响因素1为最大地应力方向与洞向之间的水平夹角θ1：当60°＜θ1≤90°时，K1＝0.8‑1；当30°＜θ1≤60°时，K1＝0.6‑0.8；当0≤θ1≤30°时，K1＝0.4‑0.6；其中中间值采用插值法计算；影响因素2为地下水状态：当为无水状态时，K2＝1；当为渗水状态时，K2＝0.8；当为滴水状态时，K2＝0.6；当为线状流水状态时，K2＝0.4；当为涌水状态时，K2＝0；影响因素3为地下洞室开挖断面形状：当为矩形时，K3＝1；当为椭圆形时，K3＝0.9；当为圆拱直墙形时，K3＝0.8；当为圆形时，K3＝0.7；影响因素4为施工方法：当使用钻爆法施工时，K4＝0.8；当使用全断面掘进机施工时，K4＝0.5；影响因素5为埋深H：当H≥Hcr时，K5＝0.6；当H＜Hcr时，K5＝0.3，其中Hcr通过步骤D确定；影响因素6为工程位置与地形和构造的关系：当工程位于断层的下盘、褶皱核部、沟谷底部和边坡坡脚中的任一情况时，K6＝2；当工程位于上述情况以外的其他地方时，K6＝1；F、确定修正的应力强度比T′：将步骤C得到的初始应力强度比T与步骤E确定的六个影响因素的权重系数相乘，得到修正的应力强度比T′，即T′＝T×K1×K2×K3×K4×K5×K6；G、确定岩爆烈度等级：利用步骤F得到的修正的应力强度比T′预报岩爆的烈度等级，具体判据为：T′＜0.15，为无岩爆；0.15≤T′＜0.25，将会发生轻微岩爆；0.25≤T′＜0.55，将会发生中等岩爆；0.555≤T′＜1.00，将会发生强烈岩爆；T′≥1.00，将会发生极强岩爆。