[发明专利]隧道施工期岩体完整性系数Kv的计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种确定隧道岩体完整程度量化方法，具体涉及一种隧道施工期岩体完整性系数K_v的计算方法。

背景技术

岩体完整程度是围岩分级体系中基本指标之一，因此，快速准确地评价岩体完整性对隧道工程建设意义十分重大。岩体完整程度的定量指标，国内外采用的不尽相同，较普遍的有：岩体完整性系数K_v、岩体体积节理数J_v、结构面组数J_n、结构面平均间距d_p、结构面张开度等，这些指标均从某个侧面反映了岩体的完整程度。其中K_v和J_v两项不但能较全面地体现岩体的完整状态，而且还具有应用广泛、测试或量测方法简便的特点，因此是众多定量指标中的重要研究对象。

岩体内部由于普遍存在着各种结构面，并且结构面间又充填着各种物质。岩体体积节理数J_v是指各结构面组每立方米结构面数的总和，其值不能全面反映结构面的结合程度，特别是结构面的张开程度和充填物性状，而岩体完整性系数K_v为岩体纵波波速v_p与岩石纵波波速v_r之比值的平方，岩体内部结构面使得声波在传播波速有着不同程度的降低，因此岩体纵波波速v_p反映的是由于岩体不完整性而降低了的物理力学性质；岩石通常认为基本不包含明显的结构面，因此测得的岩石纵波波速v_r反映的是完整岩石的物理力学性质。因此岩体完整性系数K_v既能反映岩体结构面的发育程度，又可以反映结构面的性状，是一项能较全面地从宏观上反映岩体完整程度的指标。

发明内容

本发明的目的是提供一种隧道施工期岩体完整性系数K_v的计算方法，用于在隧道施工期快速计算岩体完整性系数值。

本发明所采用的技术方案为：

隧道施工期岩体完整性系数K_v的计算方法，其特征在于：

包括以下步骤：

根据隧道施工现场岩体纵波波速测试结果，绘制岩体孔深-波速曲线图，并将现场采取的岩样进行室内试验获得岩石的纵波波速，快速计算出隧道施工阶段不同孔深岩体完整性系数K_v。

具体包括以下步骤：

第一步：确定掌子面岩体测区以及测孔，在隧道施工现场钻孔取岩样，为现场试验以及室内试验做准备；

第二步：室内试验：

对现场获取的岩样按照国标进行规范制备试件，即直径50mm、高100mm的圆柱形试块，测试岩石基本物理力学指标和岩石纵波波速V_r；

第三步：现场测试：

在隧道掌子面现场使用声波法测试岩体不同深度的纵波波速V_p，根据测试数据绘制岩体孔深波速曲线图；

第四步：岩体完整性系数计算：

根据第二步及第三步测试数据，结合岩体完整性系数定义式(1)，计算施工阶段岩体不同纵深的岩体完整性系数K_v值；

式中：

K_v-隧道施工期岩体完整性系数；

v_p-岩体纵波速度；

v_r-岩石纵波速度。

本发明具有以下优点：

本发明可在隧道施工阶段快速求得岩体完整性系数值，使用声发射仪的单孔测试法测试掌子面岩体的纵波波速，利用掌子面施工钻炮眼快速测试岩体纵波波速v_p，并结合钻芯取岩样进行室内试验测试岩石的纵波波速v_r，在施工阶段量化计算岩体完整性系数。该方法从岩体完整性系数的定义出发，这将使评价隧道施工阶段围岩完整程度方法得到补充和完善。

附图说明

图1为掌子面测试示意图。

图2为断面1四个测点孔深波速曲线图。

图3为断面2四个测点孔深波速曲线图。

图4为断面1四个测点孔深-岩体完整性系数曲线图。

图5为断面2四个测点孔深-岩体完整性系数曲线图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行详细的说明。