[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

说明书

本公开提出了一种TBM掘进隧洞围岩单轴抗压强度快速估算方法，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。本公开结合TBM施工特点，通过线型回归或非线性分析方法建立基于上述参数的经验估算公式和估算模型，能够实现快速获得单轴抗压强度。

技术领域

本公开涉及围岩参数测试技术领域，特别是涉及一种TBM掘进隧洞围岩单轴抗压强度快速估算方法。

背景技术

目前，关于大量的地下工程，TBM工法由于自动化程度高、施工速度快、节约人力以及安全经济等优点，已在城市地铁隧道，引供水隧洞，穿江越海隧道，电力电讯地下管廊中广泛使用。

TBM又称隧道硬岩掘进机，在施工中主要应用于硬岩地层。在硬岩地层中掘进，岩石的单轴抗压强度是影响施工重要参数，岩石强度的高低影响刀盘磨损的程度，进一步影响着施工进度。但是，岩石单轴抗压强度测试过程复杂，测试试样标准要求高，费时费力，不易完成。因此，在TBM掘进隧洞施工过程中，如何快速测得围岩的单轴抗压强度是急需解决的问题。目前，简单测试方法，包括点荷载强度测试、施密特回弹仪硬度测试、声波波速测试以及巴西劈裂测试等，已广泛应用于估算岩石的单轴抗压强度，国家标准GB/T 50218-2014也推荐了单轴抗压强度(R_c)和点荷载强度(I_s(50))的相关经验公式,R_c＝22.82I_s(50)^0.75。

但公开人在研究中发现，经验公式受岩石岩性及非均质性(粒度变化、层理和格里菲斯裂隙等)影响较大，即不同岩性地层的单轴抗压强度和简单测试方法之间存在不同的关系。在不同的隧洞围岩中采用统一推荐的经验公式估算单轴抗压强度会产生较大误差。因此，在 TBM掘进隧洞工程中，应针对不同隧洞围岩建立适合的单轴抗压强度快速测试方案。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本公开的实施例子提供了一种TBM掘进隧洞围岩单轴抗压强度快速估算方法，能够实现对不同的岩性地层的单轴抗压强度快速估算。

为了实现上述目的，本公开采用以下技术方案：

一种TBM掘进隧洞围岩单轴抗压强度快速估算方法，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。

作为本公开进一步的技术方案，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，包括但不限于点荷载强度、硬度、密度及声波纵波波速。

作为本公开进一步的技术方案，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。

作为本公开进一步的技术方案，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。