CSAMT法在昆玉线宝峰深埋隧道勘察中的应用

宝峰深埋隧道洞深附近地质情况复杂,需对岩体完整性进行评价。依据可控源音频大地电磁法(CSAMT)的带地形二维非线性共轭梯度(NLCG)反演结果,把电阻率异常分为Ⅴ类、Ⅳ类、Ⅲ类及Ⅱ类,分别对应极破碎岩体(Ⅴ级围岩)、破碎岩体(Ⅳ级围岩)、较破碎岩体(Ⅲ级围岩)和完整岩体(Ⅱ级围岩)。结合围岩分级结果,查明了宝峰深埋隧道洞深附近岩性、断层破碎带及岩溶位置,对岩体完整性进行了评估。经钻孔及地质资料验证,CSAMT勘探达到了预期效果。      

EH4高频大地电磁测深法在公路隧道勘查中的应用

九石公路地处四川甘孜藏族自治州九龙县境内,地质构造情况复杂,工程勘察设计中需要对岩体完整性及断裂破碎带进行分析评价。根据EH4高频大地电磁法对隧道进行勘察的反演结果,将电阻率反演异常分为Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ等三类异常,其中Ⅴ类异常电阻率小于100Ω·m的区域划分为物探,对应为极破碎岩体(V级围岩);Ⅳ类异常电阻率值在100～300Ω·m,对应为破碎岩体(Ⅳ级围岩);Ⅲ类异常以电阻率大于300Ω·m为划分依据,对应为较破碎岩体(Ⅲ级围岩)。综合地表路线踏勘与地质剖面、钻孔资料,对所测大地电磁测深剖面紧张综合解释推断,初步查明九石公路长海子隧道轴线附近岩性、断层破碎带、富水地段等位置;根据《工程地质手册》中对围岩完整性分级要求,对隧道轴线经过岩体进行围岩等级划分,为下一步工程施工提供基础地质资料。经钻探等资料验证,EH4高频大地电磁法达到预期效果。     

可控源音频大地电磁勘探在大瑞铁路高黎贡山隧道地质选线中的应用

根据CSAMT资料的电阻率值、电阻率梯度及异常相态,把异常分为Ⅴ类、Ⅳ类和Ⅲ类,它们分别对应极破碎岩体(Ⅴ级围岩)、破碎岩体(Ⅳ级围岩)和较破碎岩体(Ⅲ级围岩),最后,依据CSAMT资料所解译的异常段落和硬质岩段落分布长度,对所作隧道的4个主要线路方案进行比选,认为C12K线路方案为最佳工程方案。     

公路隧道围岩亚级开挖及支护设计参数研究

为了建立公路隧道在各围岩亚级条件下的支护体系,指导隧道的安全施工,在亚级分级方法、分级标准、物理力学参数等研究基础上,结合双车道公路隧道特点,通过理论分析、实例统计、数值分析等方法,研究了各亚级围岩下隧道开挖方法、预加固参数、支护类型、结构型式和初期支护参数。结果表明,Ⅲ1级围岩可采用全断面法、轻型承载型支护,Ⅲ2级采用台阶法、中型承载型支护;Ⅳ1、Ⅳ2、Ⅳ3级采用台阶法、重型承载型支护,但Ⅳ2、Ⅳ3级需通过预加固措施使加固区围岩强度提高到相当于Ⅳ1水平;Ⅴ1级采用台阶法和使加固区围岩强度提高到相当于Ⅳ1水平的预加固措施,Ⅴ2级采用CRD法和使加固区围岩强度提高到相当于Ⅳ3水平的预加固措施,Ⅴ1、Ⅴ2级也都可采用CD法和使加固区围岩强度提高到相当于Ⅳ1水平的预加固措施,且都采用特殊承载型支护;Ⅳ1、Ⅳ2、Ⅳ3、Ⅴ1、Ⅴ2级均需设置仰拱。     

高频大地电磁法在戴云山隧道围岩分级中的应用

戴云山隧道由于具有埋深大、洞程长、穿越地质单元复杂多样等特点,地震折射波勘探法难以获得隧道围岩物性参数,其围岩分级效果较差。高频大地电磁测深法具有探测深度大,已成为隧道地质勘察中的一种重要方法。通过地表实施高频大地电磁法观测获取隧道洞深围岩电阻率,利用围岩电性参数计算岩体完整性系数(Kr),进一步采用Kr对戴云山隧道进行围岩分级。对比分析了两种方法的围岩分级效果,结果表明,Kr分级结果与实际开挖情况更为吻合。研究结果表明:基于高频大地电磁法计算的岩体完整性系数Kr可以作为评价深埋隧道岩体完整程度量化指标。     

张集线旧堡隧道工程地质条件和岩体结构特征研究

新建的张集铁路（张家口 集宁段）旧堡隧道是全线关键性控制工程,位于河北省万全县旧堡乡与尚义县土夭村之间,隧道穿越由晚太古代马市口组(Arm)麻粒岩和黑云母斜长片麻岩组成的一套高级变质岩建造,断裂构造极为发育,岩体破碎。原设计Ⅱ、Ⅲ级围岩洞段占隧道线路总长的71.8%,而已施工揭露的工程地质条件较差,全部变更为Ⅲ级加强及Ⅳ、Ⅴ级围岩,变更率高达80.3%。施工过程中多次发生挤压大变形、塌方、突涌水等施工地质灾害,共处理大塌方段8处小塌方21处计130m,处理大变形18段计550m。本文分析了DK30+520～910洞段地层岩性、地质构造、地应力、地下水等隧道围岩主要工程地质条件,从结构面和工程地质岩组的物理力学特性出发,研究了该洞段特殊的岩体结构,指出该隧道围岩岩体结构特征主要受与隧道轴线小角度相交的构造挤压破碎带及软硬交替产出的岩组控制,隧道围岩变形破坏受岩体结构控制作用明显,并总结了施工中可能遇到的几种岩体结构。该研究对类似工程地质条件地区隧道工程围岩分类、支护设计和施工有一定的借鉴意义。     

三河口水利枢纽工程平硐波速特征及其岩体质量指示意义

本文通过对子午河三河口水利枢纽工程10个平硐洞壁波速特征进行的阐述,结合室内试验对岩体工程质量及岩体基本质量进行分级分类,并对其分布特征进行讨论,对波速与岩体质量的对应关系进行了探讨。研究表明:岩体大范围波速较高(约占70%以上),波速分布具有间隔性,隔档状分布在左岸中高程及右岸高高程段特征尤为明显,除部分硐段外(左岸中高程PD02及PD20,右岸高高程PD28),波速随硐深增加而增大,低波速段长度随高程增加而增加; 岩体质量与波速揭示特征基本一致,整体上随深度增加而提高,随高程增加质量较好的岩体出现的深度增加,对局部中高程表现与高高程相似的特征。岩体波速与工程质量对应关系上,高波速(4000m s-1)及低波速(2000m s-1)区域波速与岩体工程质量分类对应性更强,而2000～4000m s-1 段对应性略差。高波速及低波速段可直接根据波速值定性进行分级,而中波速段应结合饱和抗压强度、岩体完整性程度等多个指标综合分析。波速值与工程质量分级对应关系较好,可以用波速值来对岩体基本质量进行较好的指示。实践中可利用波速与岩体质量的对应关系对岩体质量进行初判,选择性的进行室内试验从而大大提高勘察效率。     

基于FDAHP理论的深部岩体分级方法

以RMR岩体分级系统为基础,通过分析该系统的局限性,舍去节理间距评价指标,将地应力评价指标引入到分级方法中来考虑岩体的深埋状况,构建了深部岩体分级的层次结构模型,其5个评价指标为完整岩石强度、岩石质量指标（RQD）,岩体节理条件、地下水条件以及地应力状态。采用模糊德尔菲层次分析法（FDAHP）确定了各个评价指标的权重,形成了基于FDAHP理论的煤矿深部岩体分级方法。将该分级方法应用于淮南矿区600~1 000m层位的深部岩体,并与原RMR岩体分级结果进行了对比分析,研究结果表明:淮南矿区600~1 000m层位的岩体大多数为Ⅲ级或Ⅳ级岩体,因考虑了深部岩体的地应力状态,该分级方法的评分值要小于原RMR系统的评分值,最大分差值达到8分。
     

某水电站地下厂房岩体质量分级研究

根据某水电站地下厂房各勘探平硐现场统计的基础数据,采用RMR分类、Q系统法、水电系统分类法(HC法)、BQ法对地下厂区围岩岩体质量进行了分析评价,然后综合4种方法的评价结果,得到了各硐段的综合岩体质量类别,使这4种分类法相互补充、相互验证,达到综合确定围岩类别的目的,以此作为围岩稳定性分类的基础.此外,还对不同方法所得的评价结果进行了相关性分析.     

观音阁水库隧洞工程地质分段与评价

根据观音阁水库隧洞沿线基本地质条件的差异,并结合洞室围岩分类情况,按不同工程地质特性如头部取水洞工程、主输水洞工程、北台分洞工程、大峪分洞工程及岭隧洞工程地质进行综合工程地质分段和评价,结果显示:Ⅱ类围岩占16.1%,Ⅲ类围岩占62.6%,Ⅳ类围岩占17.5%,Ⅴ类围岩占3.8%,成洞条件较好。旨在为类似工程提供参考。     

高放废物地质处置阿拉善预选区塔木素地段目标深度岩体质量预测

高放废物地质处置阿拉善预选区塔木素地段位于阿拉善地块北部,主要由二叠纪和三叠纪侵入的花岗岩类岩石构成,地壳稳定。断层较不发育,但发育韧性剪切带和韧-脆性变形带,节理受区域构造控制,地表岩体质量以Ⅲ级岩体为主,其次是Ⅳ级岩体。根据钻孔岩芯编录和力学试验数据,对岩芯质量进行评价,岩芯基本质量较差,TMS01钻孔以Ⅴ级岩体最多,TMS02钻孔以Ⅲ级岩体最多。对比岩体质量和测井数据,发现岩体质量与岩体的物理参数具有明显的相关性。通过和CSAMT剖面上对应位置的对比,建立了岩体质量与电阻率的关系。结合地表岩体质量、钻孔岩芯质量和物探剖面,对目标深度岩体进行了预测:目标深度（600 m深左右）岩体质量以Ⅱ级和Ⅲ级岩体为主,局部有Ⅰ级岩体和Ⅵ岩体。     

不同结构顺层岩质滑坡运动过程风险性的实验研究

顺层岩质滑坡是常见的斜坡灾害,此类滑坡的灾害强度与岩体结构、地形等因素密切相关,为此,在滑坡风险评价和灾害评估中考虑滑坡的组成结构具有重要的理论意义。首先,分析了影响顺层岩质滑坡运动过程的结构要素,并提出了滑坡的常见地质结构模型; 然后,通过物理模型实验测试了不同滑体结构、坡角和初始速度组合下,滑坡的运动过程,并分析了不同结构滑坡运动学参数的基本规律; 最后,总结了滑坡风险计算模型的主要参数,并探讨了不同结构顺层岩质滑坡在滑体内和堆积区风险参数的建议值。结果表明:(1)考虑地形、岩体结构和控制性滑面3个因素,顺层岩质滑坡可划分为类散体结构、层状结构和块状结构3大类结构,层状结构进一步分为3个亚类; (2)物理模型实验所模拟的7类结构滑体,主滑段的末速度、堆积段影响范围(L1)和冲击强度(1)表现为板状岩体(Ⅱ)块状岩体(Ⅳ)类散体(Ⅶ); (3)主滑段末速度:多层含未贯通节理块状岩体(Ⅴ)多层板状岩体(Ⅱ)多层块状岩体(Ⅳ), Ⅳ类岩体影响范围最大, Ⅱ类岩体的冲击力最大; (4)滑体内的易损性作用强度块状岩体滑坡(Ⅳ和Ⅴ)多层板状岩体(Ⅱ和Ⅲ)类散体滑坡(Ⅶ)单层板状岩体滑坡(Ⅰ)。堆积区后部的作用强度指标:(Ⅱ、Ⅲ和Ⅴ)ⅣⅠⅦ; 堆积区中前部的作用强度指标: ⅡⅤⅣⅢⅠ。     

乌东德水电站特高拱坝施工期坝基岩体质量工程地质评价

特高型拱坝坝拱座岩体承受的荷载巨大,坝基岩体质量是拱座稳定的关键,在施工期如何准确评价坝基岩体质量,是拱坝建基岩体工程地质研究的重要问题。本文以工程地质条件研究为基础,从岩性、岩体结构分布着手,研究建基岩体工程地质特征;以现场、室内试验、声波测试为依据,建立坝基岩体质量评价标准。对乌东德拱坝施工期揭露的建基面岩体进行质量划分,研究发现：乌东德拱坝建基岩体质量优良,以Ⅱ级岩体占绝大多数,少量Ⅲ₁级岩体,极少量Ⅲ₂级岩体,与可研成果高度吻合;建基岩体满足岩体质量与声波验收要求,岩体质量空间分布较连续,且相对均匀,有利于承受拱坝推力。     

国标岩体质量分级的简化方法

我国现行的《工程岩体分级标准》GB 50218-94在确定岩体基本质量指标BQ时较繁琐,为此将BQ公式和规范条文表格制成曲线图,根据岩石的单轴饱和抗压强度和岩体完整性系数,由曲线图可以方便地确定BQ和质量等级。为了便于在施工中确定岩体强度等多种物理力学指标,还编制了BQ与指标的关系图表。通过在工程实例中的应用,证明上述图表简单实用。     

基于BQ系统的阿拉善巴彦诺日公NRG01号钻孔岩体质量评价

高放废物深部地质处置目前受到世界各国的高度重视,处置库围岩岩体质量评价是高放废物处置库选址的关键问题之一。文章基于BQ系统对我国高放废物地质处置库阿拉善预选区巴彦诺日公NRG01号钻孔进行了岩体质量评价。NRG01号孔钻孔资料丰富,采用岩芯编录、波速测井、水压致裂地应力测量及岩石波速测试、单轴压缩试验等多种方法手段相结合的方式获取了BQ评价系统中的各个参数。评价过程中,综合考虑了岩体坚硬程度、完整程度及地下水、软弱结构面、初始地应力等因素对围岩稳定的影响。根据计算的[BQ]值对岩体质量进行评价并与RQD评价结果进行对比。评价结果表明,NRG01号孔岩体质量较好,Ⅰ级和Ⅱ级岩体占90%,410~500 m的岩体范围可作为处置库建设的目标岩体。[BQ]值与RQD值所得的岩体质量评价结果一致性良好,但由于BQ系统考虑的影响因素更为全面,评价结果更为精细。本次评价可为巴彦诺日公地段高放废物地质处置库场址比选及处置库目标岩体选择提供依据。     

Comparisons of Evaluation Factors and Application Effects of the New [BQ]<Subscript>GSI</Subscript> System with International Rock Mass Classification Systems

The basic quality (BQ) system is regarded as the national rock mass classification system that can be appropriate for use in most types of rock engineering in China. Two underlying parameters that the uniaxial compressive strength (UCS) and the rock intactness index (K_V) are taken into account to access the basic BQ value. However, The K_V was usually measured by an indirect acoustic wave approach which often cannot reflected the actual conditions. In this study, a direct measured parameter K_GSI is recommended to obtain by means of the GSI system to replace the original K_V, and a new method [BQ]_GSI expressed by the new parameter K_GSI is proposed. In particular, a graphic method is also presented to determine rapidly and rationally the rock mass classification by the X, Y coordinates of the UCS and the K_GSI. In order to further compare the evaluation results and application effects between the [BQ]_GSI and the international rock mass classification systems, a comprehensive solution is carried out. First, the evaluation factors of rock mass qualities from all these system are classified according to three groups: the rock mass inherent parameters, external parameters, and construction parameters. Second, the correlations among these evaluation factors in the new [BQ]_GSI system and the common international systems (i.e. RMR, Q, and RMi) were compared. And the formulas or charts among the three groups are presented. Finally, five hydropower underground excavations are chosen to analysis the comparison results of the [BQ]_GSI system and the international common RMR, Q, or RMi systems. The applicability scope of these international RMR, Q, or RMi systems is also discussed in the context of China’s rock characteristics and geological stress conditions.     

《工程岩体分级标准》在深部巷道围岩分级中的应用及分析

通过对新旧国标GB 50218-94、GB/T 50218-2014《工程岩体分级标准》相关内容的对比分析,指出了新国标的改进。在国标GB/T 50218-2014《工程岩体分级标准》岩体质量分级的基础上,提出了岩体基本质量指标BQ的简化计算方法,并绘制了岩体基本质量指标与岩石完整程度系数之间的关系,并建立了BQ与R_c、K_v之间的关系表,通过图表结合可以较快地确定岩体基本质量等级。结论可为地下工程稳定性分析提供参考。      

隧道岩体质量智能动态分级KNN方法

施工期隧道岩体质量动态分级,是评价隧道工作面围岩质量最直接的方法,也是预防隧道施工地质灾害,决定施工开挖工法与支护措施的重要依据。由于传统的Q值法和国标BQ岩体质量分级评价方法需要进行现场和室内试验及分析,岩体质量评价时间滞后,常常降低施工效率,或错过预防突发性施工地质灾害的窗口时间,快速准确地对隧道工作面进行岩体质量分级,成为施工期公路隧道岩体质量动态分级需要解决的重要问题。人工智能算法为解决隧道岩体质量实时快速准确评价提供了方法和手段。以北京冬奥会延庆—崇礼高速公路为例,提出了工作面采用隧道掌子面图片人工智能岩体结构参数辨识,建立7个指标参数体系,采用KNN智能算法对隧道岩体质量进行评价,选取8条隧道40个工作面150个样本进行训练学习,另外选取50个样本进行岩体质量评价校验,与BQ岩体质量评价结果相比,准确率达到了90%,得出如下结论:(1)公路隧道岩体质量智能动态分级KNN方法—一种利用人工智能技术快速高效进行岩体质量动态分级的方法,能够在现场实时获得岩体质量评价结果;(2)KNN分级方法中选用了7个判定指标,综合考虑了隧道围岩体的赋存环境、岩体构造、地质结构等特性,并体现了这些指标在实际工程评判中的可操作性和适用性;(3)KNN分级方法误判率很低,在判别分类中排除了评分时人为因素的干扰,具有较强的判别能力,为TBM围岩实时分级做方法储备。     

隧道层状岩体质量评价的BQ分级改进

国标BQ分级方法是一种多因素、多变量、定性与定量结合的分级方法,该方法选取岩石饱和单轴抗压强度和岩体完整性指数计算出岩体基本指标,再考虑到工程岩体现场工况对其修正,既保证了分级的客观性,又降低了现场分级的难度。但在一些复杂地质条件下,如层状岩体等,BQ分级存在修正系数定性评价的局限性。由于现场工程人员的主观判断不同,导致两种岩体分级交界处往往会出现分级交错的现象。基于室内力学试验,本文阐述了层理倾角与围压对层状岩体力学参数的影响规律。采用Jaeger-Donath与Mogi-Coulomb强度准则提出针对层状岩体的结构面产状修正系数K₂以及初始地应力状态修正系数K₃的计算公式,并通过木寨岭铁路隧道围岩分级计算进行了验证。     

雅砻江锦屏二级水电站皮带输送隧洞施工中的地质问题分析及其处理措施

重力坍塌、脆性破坏和楔形掉块是锦屏二级水电站皮带输送隧洞施工中存在的主要地质问题。重力坍塌主要存在于Ⅳ类和Ⅴ类松散破碎岩体中,围岩在重力作用下发生坍塌;脆性破坏主要存在于Ⅰ类和Ⅱ类完整坚硬岩体中,围岩在高地应力作用下发生脆性破裂;楔形掉块主要存在于Ⅱ类、Ⅲ类和Ⅳ类较完整岩体中,围岩在结构面切割组合下形成楔形块体并在重力作用下向临空面发生掉落。根据不同的破坏模式,分别采取了不同的开挖支护措施:重力坍塌段采取了超前锚喷、短进尺、强支护;脆性破坏采取了监测预报、光面爆破、超前钻孔;楔形掉块采取了喷锚支护。