[发明专利]隧道钻爆法施工安全5参数判定方法

说明书

(一)技术领域：本发明涉及隧道工程钻爆法施工围岩及支护结构安全性判定方法。属铁路、公路、水工隧道工程的建筑类(E01D)。

(二)背景技术：隧道施工阶段围岩及支护结构稳定性受岩体性质、隧道断面尺寸和形状、覆盖层厚度和施工方法等诸多复杂因素的影响，现场工程技术人员对围岩及支护结构安全性进行精确的分析较困难，目前《公路隧道设计规范》和《公路隧道施工技术规范》以及相关研究领域中的隧道施工阶段安全性判定方法中最主要方法如下：容许极限位移量法、位移变化速率法、位移变化加速度法、变形速率比值法等单一定量指标判定法。并以此作为定量指标判定基准，这些方法存在如下问题：①上述单一定量指标判别均没有考虑隧道施工方法和支护体系的复杂性，即没有考虑隧道初期支护受力与开挖方法和支护刚度有极大关系的问题。对于复杂的隧道施工方法和支护体系仅仅采用某一个指标，对围岩及支护结构的安全性进行判断不仅存在较大的困难，且存在极大的不准确性和无效性。例如：有时隧道周边位移超出位移控制基准值，但支护结构没有产生破坏；有时变形速率很大，但隧道周边位移还远小于控制基准值，也未发生结构破坏；有时隧道工程(特别是浅埋隧道)位移尚未达到位移控制基准值，但支护结构已经失稳等等。②隧道从预测破坏到采取措施再到完成这些措施，是有一定时间的，在这个时间内，隧道破坏还会加速发展。而目前规范中的施工安全判定方法没有考虑时间因素的影响，因此此判定方法也存在实际应用非常困难。

(三)发明内容：

本发明提供的隧道钻爆法施工安全5参数判定方法，就是解决现有的定量指标判定基准存在判定参数单一的不足；没有考虑隧道施工方法、支护体系的复杂性；没有考虑时间因素的影响，存在极大的不准确性进而在实际应用中非常困难。本发明采用的技术方案如下：

隧道钻爆法施工安全5参数判定方法，有步骤1)现场对钻爆法施工后隧道位移监测断面确定极限位移U₀；在该处用变形监测仪器进行变形监测，获得监测断面的监测周边位移值U；确定监测变形速率v、确定监测变形加速度a和监测的时间t；(U和v的监测断面位置一般以拱顶为主要依据)其特征是：该方法还包括下述步骤：

1)上述步骤1)中变形监测仪器采用全站仪、水准仪或收敛计；

2)在隧道位移变形监测同时，用裂缝测宽、测探仪进行监测或用精度大于1mm的尺子量测，确定围岩支护结构裂缝和发展状态，记录并列入表1；

3)在隧道位移变形监测同时，采用水流量监测仪进行量测或观察和按经验确定监测断面处地下水状态，记录并列入表1；

4)确定隧道位移值所属范围U，确定方法见表1提供的A、B、C三个范围；

5)按表1提供的隧道变形速率v的取值范围A₁、A₂；B₁、B₂、B₃和C₁、C₂、C₃、C₄，确定隧道监测变形速率v所处的取值范围；

6)将隧道监测变形加速度a正负值列入表1；

7)依据上述1)监测的U₀、U、v、a和t的数值，按表1提供的隧道位移值范围A、B、C，隧道变形速率取值范围A₁、A₂；B₁、B₂、B₃和C₁、C₂、C₃、C4；隧道变形加速度a正负值、支护结构裂缝及发展状态、地下水状态；确定本监测断面隧道危险等级、对应管理等级，危险等级的状况类别共18种一并列入表1；并将对应四种危险等级的施工措施列入表2。

表1

上述全站仪、水准仪或收敛计；裂缝测宽、测探仪；水流量监测仪等均可在市场中选购。

当表1中，裂缝或地下水状态指标与其它判定指标对应组合形式不存在而无法对应判定危险等级时，应按照以下条件判定危险等级：当有裂缝产生且继续发展，危险等级应提高一个等级，当无裂缝或裂缝停止发展，危险等级应降低一个等级；当有地下水存在时，判定危险等级可提高一级，当无地下水存在时，判定危险等级可降低一级。表2