[发明专利]一种TBM掘进隧洞围岩单轴抗压强度快速估算方法

权利要求书

1.一种TBM掘进隧洞围岩单轴抗压强度快速估算方法，其特征是，包括：

针对现有的隧洞围岩内的不同岩性地层，分别获得相应的岩石单轴抗压强度数据及与岩石单轴抗压强度相关的岩石力学参数数据；

根据不同岩性地层的所述岩石单轴抗压强度数据及所述岩石力学参数数据，通过线型回归分析方法或非线性分析方法，建立经验估算公式或经验估算模型；

获得待测试样的岩性地层相应的岩石力学参数数据，利用所建立的经验估算公式或经验估算模型估算该待测试样的岩性地层的单轴抗压强度；

在获得与岩石单轴抗压强度相关的岩石力学参数数据时，选取与单轴抗压强度相关性强且能通过简单快速测试方法获取的岩石力学参数数据，包括点荷载强度、硬度、密度及声波纵波波速；

针对所获得标准单轴抗压强度数据及岩石力学参数值数据进行简单回归分析获得经验估算公式，若简单回归分析获得经验估算公式不能满足要求，则进行多元回归分析获得经验估算公式，若多元回归分析获得经验估算公式不能满足要求，则采用非线性方法建立经验估算模型;

建立经验估算公式或经验估算模型之前，将现有隧洞根据地质勘查成果，划分为不同岩性地层，将属于同一岩性地层的划为一组，在每一组岩性地层内采取多个岩石试样;

在获得属于不同岩性地层的岩石试样后，对岩石试样进行标准单轴抗压强度试验，获取隧洞不同岩性地层的标准单轴抗压强度数据；同时对岩石试样测试所选岩石力学参数，获取岩石力学参数值数据;

在针对所获得标准单轴抗压强度数据及岩石力学参数值数据进行简单回归分析获得经验估算公式时，针对每一组岩性地层的数据建立单轴抗压强度和单个力学参数的经验估算公式，即针对每组岩性地层建立单轴抗压强度的经验估算公式；

其中，基于不同岩石力学参数，对于同一组岩性地层获得多个经验估算公式，通过公式的相关性系数进行判别，相关性系数最大即为该组岩性地层的最佳公式；

简单线型回归分析采用4种关系式，即直线函数型Y=aX+b、 幂函数型Y=aX^b、指数函数型Y=ae^X和对数函数型Y=a+lnX，其中，Y为单轴抗压强度，X为选取的岩石力学参数；

相关性系数（R²）可通过公式计算获得，其中，Cov(X,Y)为X和Y的协方差，Var(X)为X的方差，Var(Y)为Y的方差。

2.如权利要求1所述的一种TBM掘进隧洞围岩单轴抗压强度快速估算方法，其特征是，在进行多元回归分析获得经验估算公式时，针对岩石力学参数任意两个为一组，建立多个单轴抗压强度与两个力学参数的多元经验估算公式；

基于不同岩石力学参数组合，对于同一组岩性地层的多个经验估算公式，可通过公式的评估指数PI进行判别，评估指数PI最大即为该组岩性地层的最佳公式。

3.如权利要求1所述的一种TBM掘进隧洞围岩单轴抗压强度快速估算方法，其特征是，在采用非线性方法建立经验估算模型时，采用人工神经网络建立单轴抗压强度的经验估算模型，具体的：将某一组岩性地层的单轴抗压强度和岩石力学参数数据分为训练样本和非训练样本两部分；

随后选取两个岩石力学参数作为输入层，而对应的单轴抗压强度为输出层，并通过训练样本建立经验估算模型，采用非训练样本进行检验，对于同一组岩性地层基于不同岩石力学参数输入层的多个合理的经验估算模型，同样通过检验样本的评估指数PI进行判别，评估指数PI最大即为该组岩性地层的最佳经验估算模型。

4.如权利要求3所述的一种TBM掘进隧洞围岩单轴抗压强度快速估算方法，其特征是，若采用非线性方法建立的经验估算模型不满足要求，则增加输入层个数，即增加输入的岩石力学参数个数，直至建立满足要求的经验估算模型。