[发明专利]围岩分级的反演方法

说明书

本发明提供围岩分级的反演方法，S1、在施工现场对开挖揭露的围岩露头的结构进行测量，确定结构发育面的组数、岩体的结构面特征，S2、基于S1的数据，应用岩体本构理论及强度理论与结构面基本参数的关系，由此从结构面参数获得岩体分级参数，S3、建立岩体弹性模量与RMR和Q岩体质量分级之间的关联性得到相应的Q评分值；S4、利用开挖后实测的优势结构面各向参数，计算开挖面附近围岩在空间各个方向的弹性模量比值得到相应的RMR值，最终进行围岩质量等级的调整，本发明提供的应用统计岩体力学方法反演围岩分级，所得到的围岩分级与施工开挖阶段现场揭露的情况基本一致，故施工阶段调整后的围岩分级具有合理性。

技术领域

本发明涉及铁路隧道围岩分级领域，尤其涉及一种围岩分级的反演方法。

背景技术

开挖隧道过程中,对围岩产生扰动是不可避免的,导致开挖面表面岩体向深度方向一定范围内的围岩性质劣化，表现为原来闭合结构面的张开，地下水渗流通道的联通，岩块体破裂等，且由于岩土材料物理特性和力学特性非常复杂,要想用解析的手段预测隧道等地下结构物的力学动态,就必须建立精度较高的本构关系式.因而,一方面要求在事前设计阶段应尽量采用高技术和手段,加之经验对地质状态做出判断,另一方面要求在开挖施工阶段,不断通过现场量测对围岩和支护的动态及开挖方法做出评价并及时调整,使设计更加合理，降低施工危险性。

发明型内容

为解决上述问题，本发明提供一种围岩分级的反演方法，具体技术方案为：S1、在施工现场对开挖揭露的围岩露头的结构进行测量，确定结构发育面的组数、岩体的结构面特征，从现场获得的岩体的结构面特征包含且不限于岩体结构面的产状、形状、迹长、间距分布、线密度、隙宽、粗糙度在内的实测资料；分析各组结构面产状的分布规律、均值与众数表示法及差别，结构面线密度与面密度、体积密度三者之间的关系，结构面迹长与半径及直径的关系，测线密度与方向RQD值求取方法；S2、基于S1的数据，应用岩体本构理论及强度理论与结构面基本参数的关系，由此从结构面参数获得岩体分级参数：在不计裂隙水压力的情况下，岩体弹性模量比的统计岩体力学计算公式是：

式中：E(MPa)和ν分别是岩块的弹性模量和泊松比，m为结构面组数，E_m为有某组结构面存在下的岩体弹性模量值，λ(1/m)、为该组结构面的法线密度和结构面半径，δ为结构面法线与荷载方向夹角，k和h分别为结构面应力状态因子和结构面剩余剪应力系数，表达式如下：

其中，t为结构面上的剪应力，C_j、φ_j为结构面抗剪强度参数；

由于在结构面受压时k＝0，而在结构面受拉张开时k＝h＝1，因此有：

S3、建立岩体弹性模量与RMR和Q岩体质量分级之间的关联性：

通过计算获取岩体的弹性模量E_m，即可由上两式求出相应的RMR评分值，然后再由RMR＝9ln(Q)+44，有：

即可得到相应的Q评分值；

S4、利用开挖后实测的优势结构面各向参数，计算开挖面附近围岩在空间各个方向的弹性模量比值得到相应的RMR值，最终进行围岩质量等级的调整。

进一步的，S1中式(5-1)中，夹角δ余弦表达式如下：

cosδ_si＝n_s1n_i1+n_s2n_i2+n_s3n_i3＝n_sjn_ij  (5-2)