山区高速公路隧道围岩分级方法及应用研究——以西攀、攀田高速公路隧道为例

摘要

江勇顺，男，1981年8月生，2004年师从李天斌教授，主要从事工程岩土体稳定性及其环境效应的研究。 隧道工程已成为我国山区高速公路建设的控制性工程。隧道围岩分级是隧道设计和施工的基础，在隧道工程中起着十分重要的作用。新的《公路隧道设计规范》(JTJD70-2004)围岩分级法，其定性方法非常宏观，在实际工程中很难达到具体的指导作用，而其定量分级方法虽然简单可行，但在施工中需结合隧道的实际情况，采取快速的指标获取方法。因此，建立一套符合施工实际、便于操作和应用的公路隧道施工阶段的围岩分级方法和标准十分必要。 本文以在建的西攀、攀田高速公路隧道群为基础，结合前人的研究成果，采用室内试验与现场调研相结合、定量分析与定性分析相结合的方法，详细探讨了高速公路隧道施工阶段围岩分级的指标体系和分级方法。通过研究，主要获得以下成果： (1)通过多种方法对比分析，建立起了施工阶段围岩分级的指标体系及其快速获取方法，其中定量分级指标包括岩石回弹值、点荷载强度、RQD值、裂隙状态折减系数k以及地下水、结构面产状和地应力修正系数等。 (2)通过专家调研、方案拟定和应用反馈等，建立了便于现场应用的沉积岩、变质岩、岩浆岩隧道围岩定性分级方法，并建议围岩级别定量初步判定采用Q系统法、围岩级别定量详细判定采用BQ系统法。 (3)运用MatLab模糊逻辑工具箱，分别构建了沉积岩、变质岩、岩浆岩隧道围岩级别的模糊推理系统。该推理系统考虑了在不同地质条件下围岩级别判定的实际情况，能够客观地推理出围岩级别。综合运用vLBP和MOBP神经网络技术，分别构建了沉积岩、变质岩、岩浆岩隧道围岩级别判定方法，经过初步应用表明，运用这种围岩分级方法获得的判定结果具有较高的正确率。 (4)运用面向对象的Delphi高级编程语言，开发了一套山区高速公路隧道的围岩级别智能化判别系统，包括设计规范围岩判别子系统和施工阶段围岩级别判别子系统。

目录

文摘

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第1章前言

1.1研究意义及选题依据

1.1.1研究意义

1.1.2工程概况与选题依据

1.2国内外研究现状

1.2.1围岩分级方法概述

1.2.2围岩分级发展趋势

1.3主要研究内容、研究思路及技术路线

1.3.1主要研究内容

1.3.2研究思路

1.3.3技术路线

第2章典型研究区工程地质环境条件

2.1地形地貌

2.1.1区域地貌背景

2.1.2研究区地形地貌

2.2地层岩性

2.3地质构造及区域稳定性

2.3.1大地构造部位

2.3.2区域地质构造及区域稳定性

2.4水文地质条件

第3章围岩分级指标及快速获取方法研究

3.1国内外围岩分级指标体系

3.1.1 Q系统分级指标

3.1.2RMR分类指标

3.1.3水利水电围岩工程地质分类(HC分类)指标

3.1.4国标BQ分级、公路隧道围岩分级(2004)指标

3.2公路隧道施工阶段围岩分级指标的确立

3.3公路隧道施工阶段围岩分级指标的获取方法研究

3.3.1岩石强度快速获取方法研究

3.3.2岩体完整程度快速获取方法研究

3.4小结

第4章围岩分级方法研究

4.1概述

4.2施工阶段围岩定性分级研究

4.2.1分级原则

4.2.2分级因素

4.2.3分级方法

4.2.4分级方案验证与应用

4.3施工阶段围岩定量分级

4.3.1 Q系统围岩分级

4.3.2 BQ系统围岩分级

4.4小结

第5章围岩分级智能判别模型研究

5.1围岩分级模糊推理系统研究

5.1.1 Mamdani型模糊推理系统介绍

5.1.2沉积岩、变质岩隧道围岩级别模糊推理系统设计

5.1.3岩浆岩隧道围岩级别模糊推理系统设计

5.1.4围岩分级模糊推理系统应用

5.2围岩分级神经网络系统研究

5.2.1BP神经网络理论

5.2.2改进型BP神经网络围岩级别识别模型建立

5.2.3围岩分级神经网络系统应用

第6章围岩级别智能判别软件系统开发与应用

6.1系统开发思路与开发工具

6.2系统分析与总体设计

6.2.1系统分析

6.2.2总体设计

6.2.3数据库概念设计

6.3设计规范围岩级别智能判别系统开发

6.3.1围岩级别定性智能判别

6.3.2围岩级别定量智能化判别

6.4施工阶段围岩级别智能化判别系统开发

6.4.1围岩级别定性智能判别

6.4.2围岩级别定量智能判别

6.5软件系统的应用

结论

致谢

参考文献