深埋长大隧道围岩分类评价的探讨与应用

随着国内外深埋长大隧道规模的增大和工程项目的增多，其围岩分类，评价愈显重要和迫切。深埋长大隧道地质环境条件复杂，施工前期勘探工程量少，控制程度低，勘夺分类，评价极为困难。在总结当前隧道围岩分类，评价方法的基础上，针对其目前存在的问题及不足，结合具体工程探讨了深埋长大隧道围岩分类，评价的实现方法问题。     

深埋隧道层状围岩变形特征分析

层状岩体在地下工程中经常遇到的,它具有明显的各向异性力学性质。结合共和隧道现场监测和数值模拟相结合的方法对层状岩体的破坏特征进行了分析,研究结果表明：围岩的变形位移、破坏区都主要集中隧道拱顶右侧,即靠河侧大于靠山侧。隧道围岩变形破坏区不在最大主应力方向上,而是在岩体层理垂直方向。层状岩体中洞室变形破坏特征除了因地形产生的偏压影响外,更重要的是受地层结构特征的影响,即与层状岩体的力学性质极大相关,其结果可为指导隧道的施工和设计提供有效依据。     

高速公路隧道围岩质量评价系统初步研究

回顾了隧道围岩分类研究现状,分析了高速公路隧道围岩的工程特性,提出了建立高速公路隧道围岩质量评价系统时应遵循的原则,思路,并给出了相应的研究成果。将所建立的系统应用于工程实际,取得了满意效果。     

深埋隧道地质构造发育段围岩压力的特点

以龙厦铁路象山特长隧道地质构造发育、埋深大于500 m段围岩压力及围岩变形的现场测试资料为依据,对大埋深隧道地质构造发育段围岩压力的特点、变形压力的形成机制等进行了研究。研究表明：大埋深隧道,结构面或褶曲、逆断层发育,但地下水不发育的地段,即使围岩强度较高,隧道开挖后仍可能出现较大的变形;围岩较大变形主要是由于在自重应力和残余构造应力作用下被挤密的结构面在隧道开挖后因侧向限制消除而张开、扩容引起的,受其影响,初期支护将受到较大的围岩变形压力。上述地段围岩压力具有下列特点：（1）地下水不发育区段的围岩压力比地下水发育区段的大;（2）隧道纵向发育向斜的区段,拱顶至拱腰段围岩压力最大,越趋向于向斜核部,拱顶围岩压力越大;（3）发育褶曲的断面,与褶曲轴线垂直方向的围岩压力较大;（4）发育逆断层的断面,与断层倾向相反侧的围岩压力较大,该侧断层面附近的围岩压力最大,对侧断层面附近的围岩压力最小;（5）下台阶的围岩压力比上台阶的小,两者的相对差随上、下台阶施工间隔时间的延长而增大。     

灰色-进化神经网络模型在深埋隧道围岩变形预测中的应用

由于深埋隧道围岩的变形受到构造、应力场、地下水、开挖方式等复杂因素的综合影响,具有位移时间序列的单调增长的特殊性和非线性,运用响应成分模型将隧道围岩位移量分解成具有确定性的趋势项和具有不确定性的随机项。建立灰色–进化神经网络模型对趋势项和随机项进行预测,既结合GM（1,1）模型较好预测序列增长趋势的特点,又结合神经网络利用自适应实现网络总体误差最小的特点,进而解决了单一利用GM（1,1）模型时预测值的随机偏离量较大的问题,保证了预测的精度。将该模型应用于基于实测位移资料的堡镇隧道围岩水平收敛位移短期预测,较好地揭示了隧道围岩收敛位移演化的规律,为合理选取二次衬砌时机提供了参考。     

投影寻踪评价模型在隧道围岩稳定性分级中的应用

隧道围岩稳定性分级对隧道工程设计和施工具有重要的意义。利用影响隧道围岩稳定性的多种因素,应用投影寻踪评价模型建立隧道围岩稳定性分级方法,探讨了利用不便于量化为投影指标的影响因素对投影分级结果进行修正的方法。应用实例表明,投影寻踪分级结果与其它分级方法的结果相符,证实了方法的正确性。     

隧道围岩分类的层次类比系统方法

在本文中,把围岩分类的因素分为3种。第一种为大的地质环境,它主要包括地层、构造、地形等;第二种为围岩的小环境,它包括岩体结构、结构面的发育情况、地下水的分布等;第三种为围岩的物理、力学、水理以及埋深等具体参数。这3种因素从大到小形成一个层次递阶关系,下层元素是上层元素的具体表现,上层元素对下层元素产生影响。把用这种层次关系表征的典型工点集合,作为一个工程地质评价模型的基础。按典型工点的稳定性进行排序或进行聚类分析,再把新工点的稳定性权重与典型工点的稳定性权重序列或相似序列比较,找出新工点在典型工点序列中的相当位置,这样就可根据与新工点相近的典型工点围岩类别以及施工、支护等成功的设计参数或经验教训作为新工点的设计参数。     

模糊神经网络法在隧洞围岩分类中的应用

应用模糊集和神经网络相结合 ,运用模糊积分来综合各个子网的输出 ,提出了围岩稳定性模型及围岩分类的方法。根据收集到的围岩分类资料作为样本来训练和检验网络模型。计算结果表明 ,该方法克服了传统人工神经网络计算容易陷入局部最小的缺点。应用此模型对工程隧洞围岩进行分类 ,为工程施工提供了依据     

深埋隧道围岩-支护结构稳定性研究

依据隧址区工程地质特征,建立通-渝深埋公路隧道1:1实体模型。通过有限元数值模拟,结合量测资料,分析了隧道按全断面法和台阶法动态施工过程围岩-支护结构屈服接近度、位移和应力特征,以及支护结构钢支撑受力、二次衬砌轴力和弯矩特征。结果表明,在相同的地质条件和支护条件下,台阶法较全断面法没有明显的优势,为深埋公路隧道优化设计和施工提供了科学依据。     

模糊层次分析法在地下洞室围岩稳定性评价中的应用

大型水电站地下洞室的建设是一项复杂的系统工程,其中地下洞室围岩的稳定性受众多因素的影响。运用模糊层次分析法原理,把地下洞室围岩的稳定性分析问题层次化,并建立层次结构模型,通过逐层分析比较,将4段地下洞室围岩的稳定性进行了排序。实例表明,模糊层次分析法使定量分析和定性分析相结合,具有很好的可靠性和实用性。     

准噶尔盆地腹部深层储层物性保存过程多因素耦合分析

准噶尔盆地腹部莫索湾地区深层三工河组储层主体埋深在3 800~4 600 m之间,但储层物性条件相对优越,是盆地腹部油气勘探和发现的重点层位之一,因此明确其优质储层物性保存多因素耦合关系及成因机理对后期油气勘探开发具有重要意义。通过岩石薄片、扫描电镜、物性、黏土矿物X衍射等分析测试及钻测井资料,在物性保存单因素分析基础上,结合地层埋藏史及区域构造演化,从多因素间演化匹配关系出发详细讨论了莫索湾地区三工河组深层优质储层的物性保存过程。结果表明:优势沉积条件、地层超压、成岩流体碱性到酸性的转变、较低的古地温,4类单因素分别使储层物性得以有效保存。而储层物性保存过程最终可划分为5个演化阶段,且在不同演化阶段物性保存的主控因素也不同。缓慢浅埋期主控因素为浅埋深和地层超压的初始形成;第一次快速深埋早-中期为地层超压;第一次快速深埋晚期至缓慢深埋早-中期由超压转变为胶结物的固结;缓慢深埋中-后期为低地温梯度及有机酸的溶蚀;第二次快速深埋-现今为超压及地温梯度的降低,并最终建立三工河组综合成岩及油气聚集模式。     

Characteristics of Element Migration in the Process of Wall-Rock Alteration in the Shibangou Gold Deposit,Western Henan

The Shibangou gold deposit in western Henan is associated with irregular quartz veinlets occurring in altered shear zones dissecting a dioritic intrusion. The altered shear zones are characterized by silicification, pyriti-zation, sericitization, chloritization and K-feldspar alteration. Zoning of altered rocks adjacent to the Au-bearing quartz veins is obviously exhibited. Fine-grained sulphides and quartz veinlets of different ages and small-scale fissures are widely distributed in the central part of the altered zones. Major mineralization types in this gold deposit are Au-bearing quartz vehlets and altered rocks in the shear zones. Samples were collected from drilling cores according to the alteration zoning and mineralization type and all samples were analyzed for major and trace elements. Mass balance, volume change (fv=97.3-71.9%) and major element variation sequences are studied in terms of major elements. The changes of mobile components (SiO2, K.2O, Fe2O3 and CaO) and immobile component (Al2O3     

Elastic Solution for Deep Tunnels. Application to Excavation Damage Zone and Rockbolt Support

Summary  A new formulation is presented for deep circular tunnels in rock with cylindrical anisotropy. The formulation is an exact solution since it satisfies equilibrium, strain compatibility, and the anisotropic constitutive model. Complete solutions have been found for two scenarios: tunnel with excavation damage zone, and tunnel with rockbolt support. The solution is based on the assumption of a deep, circular tunnel in a medium with two homogeneous zones: an inner zone surrounding the tunnel, which is either isotropic or anisotropic, and an outer zone, for the remainder of the medium, which is isotropic. Plane strain conditions, elastic response of rock, rockbolts and support, and simultaneous excavation and support installation are also assumed. For tunnels surrounded by an excavation damage zone with reduced rock properties, the tangential stresses and the radial deformations at the tunnel wall are very sensitive to both the magnitude of stiffness reduction of the damaged rock and the size of the damaged zone. The effect of the rockbolts on the rock is approximated by treating the rockbolt-rock composite as a material with cylindrical anisotropy with stiffnesses related to the properties of the rock and rockbolts, and spacing of the rockbolts. Comparisons between the analytical solution and a numerical method show small differences and provide confidence in the approach suggested.     

距离判别法在公路隧道围岩分类中的应用

将距离判别分析方法应用于公路隧道围岩类别判定问题中,结合前人研究经验,选用隧道洞室围岩岩石单轴饱和抗压强度σc、节理平均间距d、岩石质量指标RQD、地下水情况作为围岩类别判定的距离判别分析模型判别因子,以前人实际工程中公路隧道围岩实测数据资料作为训练样本进行分析计算,建立围岩类别判定的距离判别分析模型。采用回判估计方法对判别结果进行验证,误判率为零,将对样本数据的回判结果与前人应用神经网络方法判别结果对比,判别结果一致。运用距离判别分析模型对浙江省诸永高速公路枫树岭隧道围岩类别情况进行判别,将所选洞段围岩情况判定为Ⅳ类,与规范方法判定结果一致。     

黑龙江金厂金矿床18号矿体围岩蚀变及短波红外光谱特征

金厂金矿18号矿体围岩蚀变发育顺序从早到晚为:钾化、硅化、绿泥石化、绢云母化、碳酸盐化、高蛉土化,从内往外依次发育青磐岩化带、绢英岩化带和钾化带.矿化出现在泥化和绢英岩化叠加处,以及泥化和青磐岩化叠加处.通过短波红外光谱测试技术,识别出本矿区有26种蚀交矿物,其中白云母含量与金矿体呈正相关,说明绢云母化与金矿化关系密切;青磐岩化带蚀变矿物组合为绿泥石+绿帘石+伊利石±埃洛石±蒙脱石±石英;钾化带蚀变矿物组合为钾长石+高岭石+埃洛石±蒙脱石±石英;绢英岩化带蚀变矿物组合为绢云母+埃洛石±蒙脱石±高岭石±石英.     

准噶尔盆地莫索湾地区清水河组深层优质储层特征及其物性控制因素

为了明确准噶尔盆地腹部莫索湾地区清水河组储层特征及其成因,综合利用铸体薄片、扫描电镜、物性、X衍射等多种分析测试手段,并结合钻测井、地层测试资料及区域埋藏史、古地温、沉积体系等相关研究成果,详细分析了清水河组储层成岩作用特征及其物性控制因素,并在此基础上总结成岩模式。研究结果表明:清水河组储层具有低成分成熟度、高塑性岩屑含量及高结构成熟度的"一低两高"特征;尽管储层主体埋深在3 500m以下,但储集空间仍以原生粒间孔为主,平均孔隙度为15.47%,平均渗透率可达226.6mD,为典型的深层优质储层;储层成岩作用总体表现为"中压实中强压实、强溶蚀、弱胶结"的特征,尽管储层埋深较大,但成岩阶段整体仍处于中成岩A1亚期;区域连片的厚层辫状河三角洲前缘水下分流河道及河口坝中细砂岩及中粗砂岩是形成深层优质储层的基础,而成岩过程中储层物性保存主要受控于早期碳酸盐胶结抗压实、绿泥石包壳及后期酸性成岩流体条件下的溶蚀增孔作用;除上述沉积、成岩控制因素外,地层超压的存在使得储层在深埋条件下压实强度显著降低,是储层物性保存的关键,同时在储层成岩演化过程中及现今盆地不断降低的地温梯度也有效延缓了储层的成岩进程。     

准噶尔盆地腹部深埋储层次生孔隙成因机理研究

准噶尔盆地腹部勘探目的层埋深大,一般在5 500～6 000 m左右,属于深埋储层。在对大量薄片分析鉴定的基础上,运用扫描电镜、阴极发光和X衍射粘土分析等手段,对研究目的层的孔隙类型和成因机理进行了研究。研究发现孔隙类型以次生溶蚀孔隙为主。中晚侏罗世发育的车莫古隆起导致非持续埋藏的成岩背景,由于中途开启地层抬升暴露,酸性大气淡水对粒间方解石胶结物淋滤溶蚀,产生次生溶孔;白垩系之后再度埋藏发生有机酸内幕溶蚀作用。由于地层抬升剥蚀导致成岩阶段滞后,勘探目的层现今处于晚成岩A1亚期是次生孔隙保存的重要条件。     

Visco-Plastic Behaviour around Advancing Tunnels in Squeezing Rock

Summary  The visco-plastic behaviour of rocks plays a relevant role in the tunnelling works, especially for deep tunnels subjected to large initial stresses for which squeezing conditions may develop. A rheological model is discussed that accounts for visco-elastic (primary) and visco-plastic (secondary) contributions to rock creep. The effects of tertiary creep are included in the model by way of a gradual mechanical damage governed by the cumulated visco-plastic strains. The parameters of the intact rock are first identified based on laboratory test results presented in the literature. Then, after scaling them to those of the rock mass, the potential applicability of the model is tested through axisymmetric and plane strain finite element analyses of the full face excavation of a deep circular tunnel. The results are discussed with particular reference to the short term redistribution of stresses around the opening and to its convergence. The analyses show the relevant influence of tertiary creep on the tunnel closure. In addition, those based on an axisymmetric scheme turn out to be crucial for the correct long term prediction of the interaction between the rock mass and the supporting structure of the opening.