地下隧道围岩分级级 Q指标的设计思路或者步骤

河南武西高速公路栾川至西峡段隧道围岩分级研究--《长安大学》2011年硕士论文
河南武西高速公路栾川至西峡段隧道围岩分级研究
【摘要】:在山区高速公路设计、建设当中,隧道工程属于最重要的工点工程,隧道工程建设地安全与否直接影响到整个线路的安全与稳定,而在隧道工程的勘察与设计过程中,最根本、最核心问题则是隧道围岩分级问题,因此现在越来越多的隧道建设者们认识到,在山区高速公路建设当中,对隧道围岩快速、准确地分级直接决定着整个线路的设计建设与安全运营。
首先,本文在前人研究的基础之上,对隧道围岩分级方法进行了系统的总结,并对几种常用的隧道围岩分级方法进行阐述。在对研究区域内的环境地质条件进行研究之后,根据研究区内21座隧道自身的特点,结合前文围岩分级方法的研究成果,对各个隧道提出了相应隧道围岩分级方法。
其次,总结前人对隧道围岩分级评价因子的选取,提出了适用白云山隧道围岩分级的7个评价因子:岩石单轴饱和抗压强度、地质构造影响程度等级、节理裂隙发育等级、结构特征和完整状态、岩石质量指标、弹性波速和岩体完整性系数,并采用层次分析法确定了各评价因子的权重。
最后,运用模糊综合评判法对白云山隧道13段围岩分级进行了模糊评判,同时将其结果与现场分级方法(BQ法)结果进行了对比并得出如下结论:13段的隧道围岩分级模糊评判结果与现场分级方法(BQ法)结果趋于一致,且前者优于后者。其中1、5、9、13段围岩等级为Ⅴ级围岩;2、6、12段围岩等级为Ⅳ级;3、4、7、8、10、11段围岩等级为Ⅲ级。
本文构建的隧道围岩分级思路,不仅对研究区隧道围岩分级进行了较为准确的评判,同时也为其它相似类型区域内的隧道围岩分级提供了参考,具有一定的借鉴意义。
【关键词】:
【学位授予单位】:长安大学【学位级别】:硕士【学位授予年份】:2011【分类号】:U452.12【目录】:
摘要5-6Abstract6-9第一章 绪论9-16 1.1 选题目的与意义9-10 1.2 国内外研究现状10-14
1.2.1 围岩分级方法概述11
1.2.2 围岩分级发展趋势11-14 1.3 研究内容、思路及方法14-16
1.3.1 研究内容14
1.3.2 研究思路及其方法14-16第二章 地质环境条件16-27 2.1 位置与交通16 2.2 气象与水文16-19 2.3 地形地貌19-20 2.4 地层岩性20-23
2.4.1 太古界20
2.4.2 下元古界20-21
2.4.3 中生界21
2.4.4 新生界21-23 2.5 岩浆岩23-24 2.6 地质构造24-26 2.7 新构造运动和地震26 2.8 本章小结26-27第三章 研究区内隧道围岩分级方法确定27-42 3.1 已有的围岩分级方法27-35
3.1.1 迪尔(Deere)和米勒(Miller)的双指标分级27
3.1.2 巴顿岩体质量分级(Q分级)27-31
3.1.3 RMR分类31-33
3.1.4 [BQ]分级法33-35 3.2 研究区内隧道分布概况35-38
3.2.1 隧道规模35
3.2.2 隧道区内主要地层岩性35
3.2.3 隧道区内主要地质构造35-38
3.2.4 地质灾害发育概况38
3.2.5 隧道地下水分布概况38 3.3 围岩分级方法的选取38-41
3.3.1 选取依据38-39
3.3.2 选取结果39-41 3.4 分级结果41 3.5 本章小结41-42第四章 模糊综合评判对白云山隧道的围岩分级42-60 4.1 分级指标(因子)的分析与选取42-44 4.2 评判方法及其原理44-52
4.2.1 判断矩阵法44-46
4.2.2 评价因子权值的计算步骤46-49
4.2.3 模糊综合评判法49-52 4.3 白云山隧道围岩分级研究52-58
4.3.1 评价因子权值确定52-54
4.3.2 隧道围岩等级划分54
4.3.3 隶属度确定54-55
4.3.4 模糊综合评判55-57
4.3.5 模糊评判结果与现场所采用分级结果对比分析57-58 4.4 本章小结58-60结论与展望60-62参考文献62-64攻读学位期间取得的研究成果64-65致谢65-66
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3秒自动关闭窗口97地下建筑结构与施工技术
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97地下建筑结构与施工技术
中国地质大学研究生院;硕士研究生入学考试《地下建筑结构与施工技术》考试;试卷结构:;(一)内容比例;地下建筑结构约40%;地下建筑施工约60%;(二)题型比例;名词解释约20%;简答(述)题约40%;论述题约40%;考试内容与要求:;地下建筑结构;一、地下建筑结构基本概念;考试内容;地下建筑结构的定义地下建筑结构体系的组成地下建筑;考试要求;1.理解地下建筑
中国地质大学研究生院硕士研究生入学考试《地下建筑结构与施工技术》考试大纲 试卷结构:(一)内容比例地下建筑结构
约40%地下建筑施工
约60%(二)题型比例名词解释约20%简答(述)题约40%论述题约40% 考试内容与要求:地下建筑结构一、地下建筑结构基本概念考试内容地下建筑结构的定义
地下建筑结构体系的组成
地下建筑工程的特点
地下支护结构的类型
地下建筑物的用途
地下建筑结构的功能与要求考试要求1.理解地下建筑结构的定义。2.了解地下建筑结构体系的组成。3.理解地下建筑工程的特点。4.掌握地下支护结构的类型。5.了解地下建筑物的用途,了解地下建筑结构的功能与要求。 二、地下洞室围岩稳定性分析考试内容围岩初始应力场的组成、变化规律和影响因素
确定初始应力值的原则和经验
围岩应力重分布的计算
各类结构围岩的变形特点
围岩位移计算理论
围岩破坏区范围及塑性松动圈半径的确定方法
围岩压力概念
围岩压力的计算
围岩岩体破坏类型与特征分析
围岩失稳分析方法
影响围岩稳定的因素
支护作用考试要求1.理解围岩初始应力场的组成、变化规律和影响因素,了解确定初始应力值的原则和经验。2.理解围岩重分布应力计算方法,掌握圆形洞室重分布应力的特征,会分析各种形状地下洞室的应力集中特征,掌握圆形洞室弹性和塑性状态下应力变化图,理解应力集中系数概念。3.掌握各类结构围岩的变形特点。4.了解围岩位移计算理论。5.了解围岩破坏区范围及塑性松动圈半径的确定方法。6.掌握围岩压力概念,掌握围岩压力的计算理论,掌握围岩特征曲线、支护特征曲线的基本概念,并理解支护与围岩间的平衡关系。7.掌握围岩岩体破坏类型,理解岩体破坏特征。8.理解围岩失稳分析的基本步骤,掌握影响围岩稳定的因素与支护作用。 三、地下建筑结构设计方法考试内容地下建筑结构计算理论的发展历史
地下建筑结构的设计内容
常用的地下建筑结构设计方法
力学分析法
工程类比法
新奥法思想与信息化设计法
解析计算设计方法
不连续面分析方法考试要求1.了解地下建筑结构计算理论的发展发展阶段及各阶段的基本特征。2.了解地下建筑结构的设计内容。3.了解常用的地下建筑结构设计方法。4.理解力学分析法的基本思路和步骤。5.理解工程类比法基本思路。6.掌握新奥法的基本思想,了解新奥法设计的程序,掌握信息化设计基本原理,了解其基本流程。7.了解解析计算设计方法基本思路。8.理解关键块理论的基本原理和方法。 四、围岩分级与初期支护结构设计考试内容围岩分级概念
“Q”系统围岩分级法与经验设计
岩体RSR分级与经验设计
RMR法分级与经验设计
我国公路隧道围岩分级方法
岩体锚喷支护理论分析法设计
软岩锚喷支护结构设计方法考试要求1.了解围岩分级概念,了解围岩分级的发展阶段及各阶段的基本特征。2.了解“Q”系统围岩分级法的原理与特点。3.掌握采用“Q”系统围岩分级法进行地下建筑结构设计经验设计的基本思路和步骤。 了解常用的地下建筑结构设计方法。4.了解RSR围岩分级法的原理,了解荷载和锚喷支护参数的确定原则。5.了解RMR围岩分级法的原理,了解锚喷支护参数的确定原则。6.了解我国公路隧道围岩分级的基本原理,了解锚喷支护参数的确定原则。7.掌握初期支护结构设计的三种方法及其特点。8.了解锚喷支护理论分析设计法的基本原理和方法9.了解采用支护剪切锥理论进行锚喷支护设计的基本原理和方法 五、隧道衬砌结构计算考试内容局部变形理论
共同变形理论
隧道衬砌上的荷载与分类
半衬砌结构计算
曲墙式衬砌结构计算
直墙式衬砌计算
隧道洞门结构考试要求1.理解局部变形理论和共同变形理论的概念。2.掌握隧道衬砌上的荷载与分类。3.了解半衬砌结构的计算方法和步骤。4.了解曲墙式衬砌结构的计算方法和步骤,理解围岩抗力的确定方法以及衬砌结构荷载组合形态。5.了解直墙式衬砌结构的计算方法和步骤,了解边墙计算的三种工况。6.了解隧道洞门的作用和洞门的基本形式 六、基坑支护结构考试内容基坑支护结构的作用与构成
支护结构的选型
荷载与抗力计算
水泥土墙式支护结构设计
排桩与板墙式支护结构设计
土钉墙和喷锚的设计考试要求1.掌握支护结构的基本类型及适用条件,了解基坑支护结构的作用。2.了解支护结构挡墙的基本类型和适用条件,了解内支撑和拉锚的基本形式。3.理解基坑挡墙的荷载类型,及基坑内外侧荷载的计算原理和图式。4.了解水泥土墙式支护结构设计的基本内容,及设计计算原理。5.理解排桩与地下连续墙的挡墙结构计算原理。6.了解基坑内支撑体系的设计和计算内容,了解规则和复杂形状内支撑体系的计算设计方法。7.了解土钉墙的设计的主要内容。 七、盾构法、顶管法与沉管法隧道结构考试内容盾构衬砌分类
盾构管片的设计
管片结构荷载确定
管片内力计算方法
顶管设计计算方法
沉管法的主要特点
沉管断面形状和结构形式
沉管结构设计方法考试要求1.了解管片衬砌的基本作用,了解管片衬砌的分类。2.掌握装配式衬砌的荷载类型,及其对结构安全性的影响。3.了解管片结构设计计算的几种模型及其基本假定。4.了解顶管法的特点,了解顶管施工最常用的三种平衡理论。5.了解顶管顶进力的计算步骤,了解后背墙的设计步骤和方法。6.了解沉管法的主要特点,了解沉管结构的断面形状和结构形式。7.掌握沉管结构所受荷载的类型,抗浮计算的基本原理,和抗浮安全系数的概念。8.了解沉管段的结构设计的内容和原则。 地下建筑工程施工技术一、地下建筑工程施工技术基本概念考试内容地下建筑工程概念与基本特征
地下建筑工程类型
地下建筑主要工程组成
地下建筑工程的特点
地下建筑工程施工特点
地下建筑工程主要开挖方法及特点
钻爆法隧道开挖基本概念
地下建筑工程主要支护方法与特点
NATM含义与思想考试要求1.理解地下建筑工程定义与基本特征。2.了解地下建筑工程类型与施工特点。3.理解地下建筑工程的特点。4.掌握地下地下建筑工程组成;地下工程施工主要开挖、支护方法及特点;NATM思想原则。5.了解地下建筑工程的应用、开发历史及其发展前景。 二、隧道钻爆法开挖施工技术考试内容钻爆法隧道开挖方法
影响钻爆法开挖方法的因素
钻爆法开挖凿岩爆破基本参数
隧道开挖爆破布孔技术
隧道光面预(裂)爆破技术
隧道爆破设计主要内容
隧道爆破器材及起爆方法
凿岩机械与工具
隧道钻爆法施工通风与防尘
装岩与运输钻爆法开挖机械方案配套
竖井、斜井钻爆法开挖施工技术考试要求1.理解钻爆法隧道开挖方法及其主要影响因素。2.理解钻爆法开挖凿岩爆破基本参数含义。3.理解光面、预裂爆破的技术特点及其异同点。4.掌握钻爆法隧道开挖的主要设计内容与主要施工工艺技术。5.了解凿岩机械与工具类型及特点。6.了解钻爆法开挖机械方案配套。7.了解竖井、斜井钻爆法开挖施工技术。8.掌握钻爆法隧道开挖施工布孔技术、施工通风、装岩与运输技术内容。9掌握钻爆法开挖凿岩爆破基本参数确定方法。 三、隧道支护施工技术考试内容锚喷支护基本原理
锚喷支护主要参数及确定方法
锚杆(索)类型及其作用原理
喷射混凝土基本特点及作用
喷射混凝土的设计要点
喷射混凝土工艺类型
喷射混凝土材料特性
喷射混凝土机械设备
喷射混凝土的施工要点
锚喷支护参数优化
钢拱架支护的性能特点
钢拱架支护设计要点
钢拱架安设与施工工艺
混凝土衬砌施工工艺技术 隧道超前支护施工方法考试要求1.理解锚喷支护基本原理;理解常用锚杆(索)类型的作用原理。2.了解锚喷支护参数优化方法。3.了解喷射混凝土机械设备性能特点。4.了解不同支护型式的施工要点。5.理解超前支护、钢拱架支护的基本原理。6.掌握锚喷支护参数类型及其主要确定方法。7.掌握锚喷支护工艺类型与技术特点。8.掌握超前支护主要类型及技术方法。9掌握混凝土衬砌作用及施工工艺技术。 四、隧道盾构法施工技术考试内容盾构技术应用现状
盾构机类型
盾构机基本构造
盾构机机型选择
盾构施工工艺盾构的安装与拆卸 盾构推进
盾构掘进施工管理 盾构法施工地表变形及其控制考试要求1.了解盾构技术发展及应用现状。2.理解盾构机选型方法及考虑因素。3.掌握盾构机不同类型特点,及其适用性。4.理解不同类型盾构机施工原理。5掌握常用盾构机的施工工艺技术。6.了解盾构机施工管理的基本内容。7.掌握盾构法施工地表变形原因及其控制措施。 五、掘进机(TBM)施工技术考试内容掘进机法应用现状
隧道掘进机类型与特点
TBM工法的基本构成及其性能 应用隧道掘进机法的基本条件
隧道掘进机法的附属设施及类型
TBM工法通风与除尘
隧道掘进机法支护技术
掘进机开挖隧洞经济分析和施工组织考试要求1.了解TBM工法应用现。2.掌握隧道掘进机类型与特点。3.理解TBM工法的基本构成及其性能。4.了解隧道掘进机法的附属设施及类型;TBM工法通风与除尘方法;隧道掘进机法支护技术。5.掌握隧道掘进机法的使用条件。6.掌握TBM工法开挖隧洞经济分析和施工组织主要内容。 六、隧道顶管法施工技术考试内容顶管法施工技术应用现状 顶管法施工基本原理 常用顶管类型及特点 常用顶管法施工技术 顶管法施工若干关键技术问题
顶管法施工施工程序考试要求1.了解顶管法施工技术应用现状。2.理解顶管法施工基本原理。3.了解常用顶管类型及特点。4.掌握常用顶管法施工原理及程序。 七、基坑工程施工技术考试内容基坑开挖类型 基坑竖直与放坡开挖施工 基坑支挡施工
土层锚杆施工
地下连续墙施工考试要求1.了解基坑开挖类型。2.掌握常用基坑围护结构的施工原理。 八、盖挖法与沉管隧道施工技术考试内容包含各类专业文献、生活休闲娱乐、应用写作文书、中学教育、高等教育、97地下建筑结构与施工技术等内容。 
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地下建筑结构与施工技术
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① 深、浅埋隧道的判定原则
Hp=(2~2.5)hq
式中:Hp―深浅埋隧道分界深度;
hq―荷载等效高度,按下式计算:
q―深埋隧道竖向均布压力 kN/m2;
γ ― 围岩容重(kN/m2)。
在矿山法施工的条件下 I一III级围岩取
Hp=2hq IV~VI级围岩取
当隧道覆盖层厚度H≥Hp时为深埋,
H<Hp时为浅埋 ② 浅埋隧道围岩压力的确定方法 ●
埋深 H 小于或等于等效荷载高度hq时,荷载视为均布竖向压力
γH 式中: q―匀布布竖向压力;
γ―深度上覆围岩容重;
H―隧道埋深,抬隧道顶至地面的距离。
② 浅埋隧道围岩压力的确定方法
侧向压力e,按匀布考虑时,其值为:
γ H + 1/2 Hi tg2 450 C Φ/2
式中: e ―侧向匀布压力;
―围岩容重,以kN/m3计;
H ―隧道埋深,以m计;
Hi ―隧道高度,以m计;
Φ 一围岩计算摩擦角,可查有关规范。 ●埋深大于hq、小于等于Hp时
采用松散介质极限平衡理论进行分析,即:围岩松动压力 滑动岩体重量-滑面上的阻力
q浅 = Q浅/B
γH(1-H/B?λtgθ)
λ/2 式中λ一侧压力系数 ,即: λ
tgβ-tgΦ /{tgβ[1+tgβ tgΦ-tgθ +tgΦtgθ]}
tgΦ+{ tg2Φ+1 tgΦ/ tgΦ-tgθ }1/2
⑶ 围岩应力的现场量测
实测围岩压力的方法很多,可归纳为两类:
间接量测 ●直接量测:主要采用压力盒、压力传感器等,压力盒按工作原理分为机械作用式、电测式和液压式等,目前使用较多的是钢弦式压力盒。 ● 间接量测:利用量测隧道衬砌的应变、变形来推算作用在其上的围岩压力的方法,即间接量测法。如电阻应变片、钢筋应变计、遥测
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