工程围岩论文（精选9篇）
工程围岩论文 篇1
地下工程围岩的稳定性对工程的正常运营是至关重要的。地下工程围岩的稳定性主要与岩石的性质、岩体的结构与构造、地下水、岩体的天然应力状态、地质构造等自然因素有关[1], 并且还与开挖方式及支护的形式和时间等因素有关。本文将对围岩稳定性监测的手段进行讨论, 详细的论述利用锚杆工作载荷与围岩稳定性的关系来全程动态检测围岩稳定性的方法。
1 地下工程围岩稳定性因素
1.1 岩石性质及岩体的结构
围岩的岩石性质和岩体结构是影响围岩稳定性的基本因素。从岩性的角度, 可以将围岩分为塑性围岩和脆性围岩, 塑性围岩主要包括各类黏土质岩石、破碎松散岩石以及吸水易膨胀的岩石等, 通常具有风化速度快, 力学强度低以及遇水软化、崩解、膨胀等不良性质, 故对隧道围岩的稳定最为不利;脆性围岩主要指各类坚硬体, 由于岩石本身的强度远高于结构面的强度, 这类围岩的强度取决于岩体结构。
从岩体的结构角度, 可将岩体结构划分为整体块状结构、层状结构、碎裂结构、散体结构。松散结构及破碎结构岩体的稳定性最差;薄层状结构岩体次之;厚层状块体最好。对于脆性的厚层状和块状岩体, 其强度主要受软弱结构面的分布特点和较弱夹层的物质成分所控制, 结构面对围岩的影响不仅取决于结构面的本身特征, 还与结构面的组合关系及这种组合与临空面的交切关系密切相关。软弱夹层对围岩稳定性的影响主要取决于它的性状和分布。一般认为软弱夹层的矿物成分、粗细颗粒含量、含水量、易溶盐和有机质等的含量是决定其性质的主要因素, 软弱夹层的强度较低, 不利于隧道围岩的稳定。
1.2 岩体的天然应力状态
岩体的天然应力是岩体的自重应力、构造应力及残余应力在某一个具体地区以特定方式作用的结果。大量实践资料证明, 大多数地区岩体的天然应力状态水平应力大于垂直应力。一般情况下, 隧道轴向与水平主应力垂直, 以改善隧道周边的应力状态, 当水平应力很大时, 隧道方向最好与之平行以保证边墙的稳定性。岩体的天然应力对隧道的影响主要取决于垂直于隧道轴向水平应力的大小与天然应力的比值 (ζ) , 它们是围岩内应力重分布状态的主要因素。最大天然主应力的数量级及隧道轴向的关系, 对隧道围岩的变形特征有明显的影响, 因为在最大主应力方向围岩破坏的概率及严重程度比其他方向大。
1.3 地质构造
褶曲和断裂破坏了岩层的完整性, 降低了岩体的力学强度, 岩体经受的构造变动次数愈多, 岩层的节理裂隙就愈发育, 岩体的稳定性也就愈差。因此, 隧道应尽可能避免设在坚硬和软弱岩层之间的岩层破碎带、褶皱或断层带;在无法避免的情况下, 隧道应尽量设在坚硬岩层中, 或尽量把坚硬岩层作为顶层围岩。褶皱的形式、疏密程度、轴向与隧道轴线的交角不同, 围岩的稳定性不同, 这是由于褶皱的核部岩层受到强烈的张力和压力的作用, 故核部的岩层就比翼部的岩层破碎得多, 因此, 隧道横穿褶皱翼部比横穿核部有利。如果隧道通过断层, 断层宽度愈大, 走向与隧道轴向交角愈小, 在隧道内出露的愈长, 对围岩稳定性影响愈大。另外, 断层破碎带物质的碎块性质及其胶结情况也都影响围岩的稳定性。
1.4 地下水
围岩岩体中地下水赋存条件与活动状况, 既影响围岩的应力状态又影响围岩的强度, 进而影响隧道围岩的稳定。围岩中地下水状态一般可以分三级, 即干燥、有渗水、潮湿。实践证明, 只要隧道围岩是干燥的, 即便是通过软弱的或破碎的岩层时, 围岩的稳定性较好或危害比较微弱。当隧道处于含水层中或隧道的围岩透水性较强, 即隧道围岩中有渗水或潮湿时, 地下水对隧道围岩稳定性的影响比较明显, 主要表现在静水压力作用、动水压力作用、软化作用和溶解作用、对可溶岩体的溶蚀作用及对滑动面的润滑作用等。
2 围岩稳定性与围岩控制
围岩稳定性评价是地下工程围岩稳定性的基础, 也是地下工程规划选点、可行性评估、设计、工程造价定额预算及工程施工的重要依据。地下工程整体稳定性评价常采用的方法可以分为:定性评价法、解析分析法、数值计算及模拟试验法四大类。工程上主要采用定性评价法, 分类的目的是对围岩的整体稳定程度进行判断, 并指导开挖与系统支护设计。围岩分类的思路, 首先对围岩体质量进行评价, 然后结合考虑工程因素对围岩的稳定性进行判断;根据测试及类比, 建议供设计参考使用的地质参数;确定各类围岩的开挖、支护准则。一个比较科学、合理并符合地下工程围岩实际情况的围岩分类, 是人们正确认识地下工程围岩工程地质特性的共同基础, 可以指导工程地质勘测和地下工程设计及施工, 有助于合理选择设计理论和方法, 提供支护设计参数以及施工方法和施工工艺。围岩的稳定性主要是靠围岩本身的强度和支护的共同作用形成的共同体。
3 围岩稳定性监测
现场量测是新奥法的三大支柱之一。地下工程信息化施工主要是以现场量测为手段的一种设计、施工方法, 这种方法的最大特点是可在施工时一边进行隧道围岩变形及受力状态的各种量测, 一边把量测的结果反馈到设计、施工中, 从而最终确定施工方法、开挖顺序和支护参数, 使设计、施工更符合现场实际。
对于地下工程稳定性的监测与预报是保证工程设计、施工科学合理和安全生产的重要措施[4]。隧道新奥法施工技术就是把施工过程中的监测作为一条重要原则, 通过监测分析对原设计参数进行优化, 施工中坚持“预探测、管超前、严注浆、小断面、短进尺、强 (紧) 支护、早封闭、勤量测”的二十四字方针[5,6]。
4 锚杆工作载荷与围岩稳定性
锚杆作为支护系统的一个重要组成部分被广泛地应用于地下巷道围岩的加固与支护中。在这些工程应用中, 根据围岩的性质以及服务特点采用全长锚固锚杆、部分锚固锚杆以及端锚式锚杆, 对围岩进行加固。不同的锚杆甚至相距很近的锚杆中所承受的拉应力也由于锚固条件的不同而不同。即使是同一根锚杆由于开挖过程中应力的重新分布, 锚杆的受力也会在服务期限内发生改变。这些应力的作用会造成锚杆位移甚至断裂, 大大降低了支护系统的稳定性。锚杆的安装作业以及操作工人的锚固技巧也影响锚杆中的预应力与锚固质量, 因此, 非常有必要对锚固质量、锚杆的完整性以及锚杆中的应力状态进行实时监控。当前的检测手段主要是以破坏性的测试方法为主, 给工程施工带来很多不方便。
地下结构围岩稳定性处在随时空不断变化的状态之中, 是一个非确定性问题。在围岩及其支护结构失稳之前采取有效的加固措施, 达到主动控制围岩变形及其稳定性的目的。围岩应力的动态、实时监控可为我们超前获取围岩压力活动信息, 主动采取必要的控制措施提供有效可靠的技术手段。
锚杆无损监测是近年来发展的一项新的监测技术。基于锚杆荷载无损检测的地下结构围岩稳定性评估与预测, 就是在巷道围岩变形的关键点处, 通过特征锚杆在激发荷载作用下动态响应 (加速度) 的现场检测和实时分析, 获取特征锚杆工作荷载的变化信息, 随时掌握巷道围岩压力与变形的活动规律。根据锚杆工作荷载与围岩变形特征的对应关系, 对地下结构围岩及支护结构的稳定性做出实时判断和安全评估[7,8]。为地下支护结构的优化设计、加固补强提供及时可靠的决策依据。变信息相对滞后为超前获取, 被动防护为主动加固。
5 结语
地下工程围岩稳定性是一个极其复杂的问题, 在实际工程中更是受到了许多因素的影响。许多学者花费了大量时间与精力研究这个问题, 在巷道支护参数的确定方面取得了很大进展。在围岩稳定性监测方面, 提出了许多检测手段与方法, 但是, 在实际施工过程中, 大多数检测手段还是以经验为主, 所以, 把监测数据与围岩稳定情况联系起来并且能够定量分析成为了学者近年来研究的重点, 本文介绍的利用锚杆无损监测把锚杆工作载荷与围岩稳定性评价联系起来的方法是很有效的, 这种方法拥有定量分析、全程监测、不会损坏锚杆 (原有支护强度) 等优点, 值得大力研究发展。这种监测体系的建立必然对地下工程施工有重大的推动作用。
摘要：对影响地下工程围岩稳定性的自然因素进行了详细分析, 讨论了围岩稳定性与围岩控制的方法与思路, 介绍了围岩稳定性的监测方法和手段, 论述了锚杆工作载荷与围岩稳定性的相互关系, 用锚杆无损监测的方法来全程监测围岩稳定性对研究围岩稳定及工程施工具有很大的指导意义。
关键词：围岩稳定性,锚杆,围岩控制,锚杆无损监测
参考文献
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工程围岩论文 篇2
矿山竖井勘察是一项十分复杂的`工程地质勘察,其中地质构造、围岩质量等级、地下水富水性是勘察的重要内容,在勘察时应抓住关键问题进行合理布置工作,准确的分析、计算和评价.
作 者：马双杰 康凯 贾男 Ma Shuangjie Kang Kai Jia Nan 作者单位：伊春林业勘察设计院 刊 名：林业科技情报 英文刊名：FORESTRY SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION 年，卷(期)：2009 41(1) 分类号：P61 关键词：矿山竖井 地质构造 岩体质量等级 地下水★ 喀斯特区域生态承载力综合评价案例研究
★ 基于模糊数学综合评价法的喀斯特生态系统健康评价
★ 煤炭资源勘查阶段工程地质评价方法的研究
★ 党建述职评价问题
★ 某英语教学软件的制作、运用及相关问题的探讨
★ 龙厦铁路象山特长隧道主要工程地质问题研究
★ 道德评价问题浅探
★ 西南喀斯特区域农业生态系统评价研究-以广西河池地区为例
★ 实施债转股的财务问题及评价
某金矿围岩工程及开采技术分析 篇3
关键词：金矿围岩工程,开采技术
确定金矿的开采技术需要采取理论分析、抽样试验以及工程检测的办法, 对围岩质量特征以及金矿围岩的稳定性进行分析, 选择适当的采矿办法。了解金矿围岩工程的特性, 需要对岩石的物理特性与力学特性有更加全面且透彻的认识, 对于围岩工程特性的了解能让工程建设更加稳固, 防止安全事故的发生, 避免不必要的财物损失。开矿区的采取技术需要结合当地的环境因素以及诸多外部条件, 选取有效的开采方案, 对与开展的顺利进行有诸多帮助, 为了能够保证开采的安全性与稳固性, 需要对整个工程体系进行分析, 选取有效性的开采方式, 对开采技术进行分析, 从中择取最适的开采方式。
1 某矿区金矿围岩工程的特性分析
1.1 某金矿区工程地质概况
该矿区发现之初, 其矿体露头的部分较少, 但地表覆盖层较厚, 由于受到当时工程条件以及技术条件的制约, 采矿工作一直未顺利开展。经过不断的努力与确认, 此矿区被确认为中型金矿床。该矿区拥有南北两个矿段。该矿区所属的地区带有断裂带的发育, 经历了多次的岩浆活动, 在该地区, 蕴含着大量且丰富的矿产资源。由于该地区位于高原地带, 且地处一些河流交汇的地区, 所以地区较为陡峭, 且岩性呈破碎性, 由于矿区位于较为破碎的地带, 由此给矿区的开采工作带来了诸多不便的地方, 也为采掘工程的布置等来很大困难, 为此, 需要从采掘工程区的地区特性对矿区的工程地质做一个较为系统且完善的分析, 确定安全操作的步骤, 选取符合矿区实际的采矿方法。
1.2 围岩工程特性
分析金矿围岩工程的特性需要从岩石的物理力学特性进行分析, 了解岩石的物理性质以及力学性质, 岩石的物理性质包括岩石比重、岩石孔隙性, 岩石的吸水性、抗冻性、软化性等内容, 岩石的比重是指岩石的固体部分的单位体积质量, 在现实状况下, 结构较为致密且孔隙性小的岩石一般重度较大, 此时, 岩石的稳定性以及强度也相对较高。用空隙度表示的岩石孔隙性, 反映岩石中空隙的发育程度, 岩石如果受到构造作用以及风化作用的影响, 其就会有较大的空隙度。吸水率用来表示岩石的吸水性, 岩石所吸水分的重量除以同体积干燥岩石的重量就等于吸水率, 如果岩石有较大的吸水率, 便能软化岩石颗粒, 岩石的强度受到影响。利用软化系数来表示岩层软化的指标, 岩层的软化系数越大, 则岩层受水的影响较小, 岩石的稳定性与岩石的强度也不易改变。岩石的力学性质指岩石的强度、岩石变形等内容, 岩石的变形是利用弹性模量表示, 如果岩石的弹性模量较小, 则其变形就较大。岩石的强度是岩石的抗压强度、抗拉强度与抗剪强度, 三项强度进行对比, 岩石的抗压强度最高, 评价岩石稳定性的指标是岩石的抗压强度与抗剪强度。
2 金矿围岩开采办法的选择与分析
确定矿区的开采办法, 需要结合多种因素, 结合本文所分析矿区的矿体的自身条件、矿区周围的居民以及建筑物的状况、矿区围岩稳固性等多项特性, 为了保证采矿工作的安全进行, 控制好地面压力以及防止地表陷落等, 选取两种金矿围岩的开采办法, 一种是上向水平分层尾砂胶结充填采矿法, 另一种是上向进路胶结充填采矿法, 根据开采的形式以及矿区的地区特性, 有效的选取合适的采矿方式, 对于采矿工作的顺利开展意义重大。
2.1 上向水平分层尾砂胶结充填采矿法
布置矿块时, 沿矿体走向进行布置, 要求设计的矿块长度为50m, 矿体的厚度未采场的宽度, 高度为中段高度。进行采准与切割工程, 正常经脉外运输巷向上盘掘至天井穿脉巷以及人行顺路穿脉巷, 由天井穿脉巷向上挖掘脉内中央天井, 贯通上中段运输巷, 实现通风、充填以及人行。在天井的下方架设钢溜井, 为了保证下中段回采的安全有效性, 不断提高矿石的回收效率, 需要浇筑厚钢筋尾砂胶结体于切采巷底板, 钢筋尾砂胶结体的厚度为0.6m～0.8m。进行回采工艺, 选择上向水平的分层填充, 进行填充时, 填充高度设置为2m, 回采使用凿岩机施工水平孔, 爆破采用人工装药的形式, 在采场内进行二次破碎。采场的通风要保持新鲜风流灌入, 风流进行各个会采房, 清洗回采房后, 污风由风井排出地表。对矿房顶板进行安全检查处理, 需要仔细观察顶板, 保证作业的安全性。矿区进行填充时, 采用废石与尾砂胶结相结合的充填形式, 做好填充准备, 准备好必要的填充器材, 进行正常的填充活动, 首先将废石填充至天井, 进行简单的平场, 上部采用尾砂胶结充填, 接着进行第一分层的充填, 然后接顶充填, 最后进行矿柱回收工作。
2.2 上向进路胶结充填采矿法
进行矿块布置时, 沿矿体的走向进行布置, 要求设计的矿块长度为50m, 矿高度为中段高度。采准、切割时自脉外运输巷向上盘掘, 进出矿穿脉巷, 由天井穿脉巷上掘脉外中央天井与上中段运输巷贯通, 由此作为通风以及填充的通道。提高矿石的回收效率, 用厚钢筋尾砂胶结体进行浇筑。矿区的回采工艺, 自上而下分层进行, 进行接顶充填与逐条回采。对采矿区进行通风, 采用型局扇加强通风, 让新鲜的风流经过平硐、中段运输平巷、人行天井进入, 污风排至回风巷道, 由风井最终排出。对采场顶板进行管理, 需由有经验的安全工负责此类工作, 经仔细观察, 去掉浮石, 以保证作业地的安全性。采场充填采用尾砂胶结充填, 做好填充准备, 将南北两翼掘进到位, 架接充填管路后, 进行填充工作, 用尾砂胶结进行填充, 正常填充后, 依次进行第一分层的充填、分层联络道压顶, 最后进行矿柱回收工作。
3 结论
金矿围岩工程是一项较为系统全面的工程, 且矿区的开采方式受到多项因素的制约, 为了不断提升开采技术, 选择良好的开采方式, 需要引进多项先进的设备, 对地区进行不断的勘测与观察, 进行深入研究, 只有进行准确的预测与方法的研究, 才能保证开采的安全性与有效性, 保证矿区的稳定性。
参考文献
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[2]赵波, 许宝田, 等.人工堆山边坡稳定性数值分析[J].工程地质学报, 2011, 19 (6) :859-864.
[3]杨玉娥, 李红军.矿床技术经济评价浅议一以云南播卡金矿为例.新财经, 2012 (2) :16-17.
围岩素描心得 篇4
1、图中比例为1:100，即一个大格代表1.0m。每5.0m为一个标注断面，在左、右拱脚线外侧进行桩号标注。
2、图纸顶部为图名及部位名，第二行为比例尺。
3、按比例画出左、右拱脚线，左、右拱肩（起拱）线，拱轴线，并在图纸左侧进行相应注明，图纸右上角以半箭头注明水流方向。
4、根据现场实际观察情况进行围岩裂隙素描，并对裂隙进行编号，在相应部位注明渗水、掉块情况。
5、在图纸底部进行裂隙说明，说明包括：层（节）理产状（走向、倾向、倾角），例如330°～335°/NE15°～20°；层（节）理性状描述，例如起伏粗糙，岩屑夹泥，有少量渗水，局部掉块；层（节）理条数等。当底部位置不够时，可以记录到顶部或背面。
6、采用罗盘对围岩裂隙层（节）理产状进行测量。走向测量时可假想在岩面上有一条水平线，将罗盘端平（盖在左），使罗盘前端与假想线平行，读取罗盘第一象限（0～90度）或第四象限（270～360度）度数，并记录；倾向测量时将罗盘向右旋转90度，读取指针所指方向（事先应先知道实际南北方向）；倾角测量时将罗盘竖起，使罗盘翻盖轴垂直于岩面，按动罗盘背后按钮，读取指针数据。
7、当岩石性状发生变化时，在图纸左上角进行注明，例如从某某桩号开始围岩由紫红色粉砂质泥岩、泥质粉砂岩变为中上部为紫红色粉砂质泥岩、泥质粉砂岩，下部为灰褐色粉砂质泥岩。
工程围岩论文 篇5
所谓围岩是指在隧道工程建设过程中, 围绕在隧道周围一定范围内的对隧道质量有着一定影响的岩体。而软弱围岩则是围岩的一种类型, 往往与坚硬围岩相对应, 一般来说单轴饱和抗压强度低于30 MPa的岩石都可以称为是软弱围岩。
1.1 软弱围岩的基本特征
软弱围岩是静水或流速过缓水流中的松软悬浮物不断沉积所形成的, 因此其主要成分一般是含水量较大的软性粘土和淤泥。而粘土和淤泥的内部结构往往都比较松散使得其间存在着大量的间隙。同时, 由于这些粘土和淤泥主要来自于水流, 使得其含水量往往较高, 因而软弱围岩所具有的透水性能很差, 并且固结的速率也相对较慢。一方面, 组成软弱围岩的颗粒粒子直径较小, 大部分直径都小于0.05 mm, 而且颗粒之间存在的空隙往往充满水。这使得软弱围岩中的一部分粘土与颗粒间隙内的水结合, 整体结构较为紧密, 结构外部的水分很难渗透到结构之中, 即围岩结构的透水性较差。这种情况下形成的软弱围岩可以极大程度上减少外界环境对其产生的影响, 达到一种相对平衡的稳态, 在很长的时间内都不会发生变化。而另一方面, 软弱围岩中的水分的存在形式基本上都是结合水, 也就是说水分大部分都已经和组成围岩的颗粒结合到一起, 自由水的含量自然也就比较少。在这种情况下, 如果围岩结构受到了外界力的作用, 由于内部水分不能移动, 无法发生渗透作用, 使得大量的水分无法从软弱围岩内部土壤中及时排除, 土壤的固结速度从而较慢, 使得岩体的硬度和强度都没有办法达到应有的标准。因此, 当软弱围岩受到了外界施加的较大的剪应力时, 非常容易造成剪应破坏。
1.2 软弱围岩的危害
软弱围岩的透水性能较差、固结速率缓慢等特点往往会使施工工程中的路面所具有的稳定性和承载性相对较差。一旦有较大的负载外力施加到路面上时, 很容易对路面的质量产生较大的影响, 从而危及交通安全[1]。除此之外, 软弱围岩所带来的危害还会体现在路堤滑坡和路基沉降这两个方面。首先, 由于软弱围岩自身透水性和固结速率的基本特点所产生的影响, 往往会导致公路的稳定性较低。尤其是在坡度路面的施工建设中, 不稳定的软弱围岩在受到较大强度的外力作用时随时都会发生滑坡, 从而产生施工事故。而另一个方面, 由于软弱围岩的含水量比较大, 而且其内部有着很多的微小间隙, 以软弱围岩为基础建设的路面承载力极为有限。而在施工过程中难免会对其长时间持续施加高强度外力, 在力的作用下很容易发生路基沉降, 更严重的甚至会导致路面坍塌断裂的后果。而这也是绝大多数软弱围岩所带来的最为常见的路面危害。
2 软弱围岩隧道工程的安全技术
2.1 工程概况
某地铁隧道工程在东风西路的南北两面分别设置有进站口和出站口, 为了将二者连接起来, 必须在东风西路的地下建设一条连通隧道。该通道宽度为6.5 m, 拱高为5.8 m, 隧道拱顶与东风西路的距离为3.0 m左右, 通过对该区域的地层土壤情况分析, 距离地表层1.2 m, 4.8 m和8.0 m处属于淤泥质软弱土壤, 为了保证隧道工程的质量, 在施工过程中必须要采用相关的安全技术。
2.2 软弱围岩隧道工程的安全施工技术
软弱围岩隧道工程应采用超前管棚支护、调动围岩自承能力以及二次衬砌等创新工艺, 使支护与围岩封闭成环, 从而形成相互支撑的联合体系。同时也要采用高科技的测量手段进行施工辅助。具体的操作内容如下:首先, 在地铁隧道施工之前必须要对施工位置附近的围岩结构进行提前支护加固操作, 然后采用高压灌浆技术, 对范围内的围岩结构进行处理, 使软弱围岩内部存在的微小空隙被填满。这样可以使地铁隧道在施工之前就拥有一个硬度与强度都相对较高的壳体, 大大提高了地铁隧道周围围岩结构的稳定性。其次, 在灌浆完成之后, 虽然此时软弱围岩结构已经具有一定的承载能力, 单位施工人员在挖掘的过程中也应注意操作方式。最好是使用多次开挖的挖掘方法进行地铁隧道的掘进, 以这种方式来减少对周围软弱围岩的震动, 避免因震动过强而造成的垮塌、断裂等事故。在施工过程中, 施工人员也应该时刻注意周围软弱围岩的变形程度, 以确定后续所应该采取的操作。最后, 施工过程中要对掌子面、围岩强度等地理数据进行量测, 掌握实时动态, 确保安全[2]。虽然我们在施工之前已经对施工区域附近的软弱围岩采取了一系列的处理措施, 但是这并不能够保证在施工过程中不会出现问题。因为在隧道挖掘的过程中, 由于地下土层不断被掏空, 使得周围的软弱围岩所需要承受的压力越来越大, 加之挖掘过程中由于机器运行对软弱围岩造成的震动和压力, 如果不进行实时检测并对施工行为进行实时调整, 就很容易发生危险。
2.3 具体的施工方法
第一, 管棚施工。所谓管棚施工便是在地下隧道挖掘之前, 先在附近的岩体中钻孔并安装惯性力矩较大的钢管, 以此来对周围的岩体进行支撑, 防止隧道上方的土层发生沉降、坍塌、断裂等问题。管棚通常采用DN100无缝钢管进行安装, 并在钢管内放入直径50的钢筋, 然后用普通硅酸盐水泥向钢管中灌浆, 注浆压力为0.6 MPa~1.0 MPa。第二, 衬砌施工。衬砌施工是为防止围岩变形或坍塌, 沿隧道洞身周边用钢筋混凝土等材料修建的永久性支护结构。为了提高地铁施工面的稳定性, 洞口开挖完成之后要立即进行衬砌施工。而衬砌施工在隧道工程中的应用极为普遍。在施工之前, 首先要对施工区域进行调查, 测量之后便要依据数据进行判断, 以确定其是否能够达到施工的标准。如果能够达到施工的标准, 才能进行后续的施工。衬砌施工通常分为两个部分, 即两侧衬砌和拱顶衬砌, 两侧衬砌先用水泥混凝土浇筑, 当混凝土强度达到80%后进行横撑工字钢的拆除, 每次拆除10 m, 然后用规格Ⅰ16的工字钢进行模板衬砌, 待拆模之后, 横撑工字钢竖直连接在衬砌与钢拱架之间。第三, 监控测量。监控测量是根据新奥法原理来确定施工区域围岩的状态是否能够满足施工的要求。由此再来制定日后的施工程序, 保证施工的安全性。为了减少因隧道施工而带来的路面沉降, 在隧道管线之上设立了多个测量观察点, 对路面进行实时监控测量, 如果发现路面变形, 则立即调整施工参数, 确保路面形变低于30 mm的极限值。通过检测, 东风西路路面最大沉降值小于30 mm, 满足施工要求。
3 结语
城市化建设的过程中, 交通问题是重中之重。现在很多的城市为了能够加快城市交通的建设, 都已经致力于建设地下交通的工程。但是在地铁隧道施工时, 软弱围岩将会对施工工程造成极大的影响。因此软弱围岩隧道工程施工中应当按照超前支护、少部分大进尺开挖以及加大机械投入力度等方法, 从而保证工程的施工质量和安全。
参考文献
[1]幸江涛, 向国金.软弱围岩隧道工程施工安全技术[J].技术研发, 2011 (6) :96.
工程围岩论文 篇6
1 隧道工程概况
笔架山隧道工程是张唐铁路的长大隧道之一, 它位于河北省承德市兴隆县境内的燕山山脉中段, 属于侵蚀性低~中山区, 地形切割中等~较深, 沟谷狭窄, 海拔一般为500~900m区内植被发育, 以灌木为主, 隧道所经山脉海拔高程在470m~779m.隧道全长5534m, 最大埋深300m, 隧道范围穿越地层较为复杂, 洞身范围穿越侏罗系侵入二长斑岩脉及正长岩脉;侏罗系中统髫山组安山岩、九龙山组凝灰岩、砂岩。受燕山造山运动影响, 该隧道所传越地段出现多处褶皱和断层破碎带, 地下水较为发育, 主要有孔隙水和裂隙水两种形态。
隧道总长度为5534m, 其中Ⅴ级围岩89m、总长度比例1.6%;Ⅳ级围岩422m, 总长度比例7.6%;Ⅲ级围岩2249m, 总长度比例40.6%;Ⅱ级围岩2774m, 总长度比例50.2%。
隧道为单洞双线设计, 标准线间距为4m, 综合考虑建筑限界, 维修等要求, 内轨顶面以上净空横断面积为63.6m2;隧道进口位于半径为3000m的右偏曲线上, 曲线长度612.67m;隧道从进口至出口位于5.5‰的下坡上。
该隧道从2011年开始施工, 采用双口掘进施工, 至2013年11月底贯通, 扣除冬休时间, 共用时21个月, 平均月进尺110m, 其中IV级围岩月最大进尺110m。爆破完毕后轮廓圆顺, 超欠挖量很小, 不仅为后续工序施工提供了便利条件, 而且节约了大量成本。
2 隧道工程的爆破设计
2.1 选择合适的爆破器材以及炸药
爆破器材以及炸药的用量与炸药本身的威力、围岩的性质、以及炮眼的直径和深度等是息息相关的, 同时在爆破器材的选择时还要注意满足装渣作业和围岩扰动程度的要求。该隧道工程根据上述的条件和要求在爆破设计和施工过程中选用了防水乳化炸药, 采用塑料导爆管传爆作为起爆系统来控制隧道工程的爆破, 周边的炮眼使用导爆索起爆, 并将炸药按照相关的爆破设计要求分成数段均匀绑在了小竹片上, 以此来保证合适的装药间距。其中炸药的药卷直径为不超过29mm, 以实现不耦合装药的理念。此外, 所有的炮眼在装入了炸药以后, 要在20cm范围内用黄粘土堵塞。为了在最大程度上避免爆破对隧道工程围岩产生不利影响, 还采用非电毫秒雷管微差控制爆破技术, 来达到光面爆破和预裂爆破的效果。为了使爆破达到最好的效果, 要在现场进行爆破试验, 然后依据实验的结果对爆破器材以及炸药的选择进行修正, 直到取得最好的爆破效果[2]。
2.2 合理选择开挖方法和进尺
经过对该隧道工程围岩状况的深入调查和研究, 在爆破设计阶段我们决定采用采用中空孔斜眼楔形掏槽作为主要的掏槽型式, 掏槽眼深度超出其他炮眼深度50cm以上;因为隧道的浅埋和断层区域处于浅埋破碎带, 并分布有强风化砂岩, 可以划分为Ⅳ级围岩, 所以此处的稳定系较差, 采用三台阶施工的方法来进行爆破施工, 分上中下台阶对此处进行开挖, 其中上台阶及中、下台阶左、右侧错开3~5m同步施工;上台阶高度为2.89m。开挖面积为24.5m2, 计划每循环进尺1m;中台阶高度为1.89米。开挖面积为17.5m2, 计划每循环进尺1m;下台阶高度为3.76m, 开挖面积为48.8m2, 计划每循环进尺1m。
2.3 设置科学的爆破参数
为了减轻爆破时产生的震动对Ⅳ级软弱围岩形成不利影响, 除了在周边眼之间设置空眼作为散能和定位外, 周边眼均采用小直径光爆药卷, 详细的爆破参数见表1:
3 结束语
综上所述, 我们以笔架山隧道工程为例对关于隧道工程爆破设计进行了分析和研究, 并着重提出了选择合适的爆破器材以及炸药、合理布置炮眼和设置科学的爆破参数等三个方面是爆破设计的关键环节, 爆破技术的进步是没有止境的, 我们还需在爆破设计的过程中勇于创新和突破, 不断总结, 不断推进隧道工程爆破设计的发展。
参考文献
[1]王建秀, 邹宝平, 胡力绳.隧道及地下工程光面爆破技术研究现状与展望[J].地下空间与工程学报, 2013 (04) :800-807.
围岩多场耦合分析及工程应用研究 篇7
随着开采深度的不断增大,地压和地温的显现越来越突出,而且将会是长期困扰我国矿山生产的技术难题,深部岩港开挖支护面临地压和地温治理两大技术难题和三大技术挑战:高地压、高地温和高渗透。进入深部开拓阶段后,地质条件恶化,三高明显,给港道围岩稳定与施工安全控制提出了一系列严峻挑战:①进入深部以后,由于围岩的高地应力与其本身低强度之间的突出矛盾,高应力场导致围岩开挖之后破裂碎胀和塑性发展,很容易出现大变形而失稳;②随着深度的增加,地下水渗透压力相应增大,港道开挖之后近表面围岩内孔压力大幅降低,从而使得有效应力增大,导致围岩应力进一步超过岩体强度,使得围岩破坏失稳;③随着开拓深度的增加,地温升高,港道开挖之后,港道表面一定深度围岩内产生较大的温度梯度和附加应力,使围岩产生离层,对围岩破裂扩展带来不可忽视的影响[1,2,3]。
综上所述,深部围岩明显与浅部港道围岩不同,浅部围岩稳定理论已经不能适应围岩稳定控制的要求,以往的研究不能定量评价港道围岩的稳定性,本文根据围岩的破坏过程,采用应力迁移来实现深部围岩逐渐破坏过程,推导了港道围岩三高耦合作用下的控制方程,并用有限元法进行了求解,最后将提出的方法应用于工程实例,结果表明建立的多场耦合模型是提出的设计方法一种有效的方法。
2 温度场、渗流场和应力场耦合控制方程及其有限元解
2.1 控制方程
根据热传导和渗流理论推导出温度场、渗流场和应力场耦合的微分方程[4,5]:
式中,uk为岩体骨架位移,为弹塑性刚度张量,xi为空间坐标,Fi为单元体力分量,p1为孔隙水压力,α1为增量有效应力参数,δij为Kronecker参数,γ为岩石的热膨胀系数,β为黏土矿物的遇水膨胀系数,Se为岩石内有效饱和度,Cm为容水度,kl为渗透系数,krl为相对渗透系数,ηl为流体黏度系数,是温度的函数,即ηt=η(T),ρl为流体密度,也是温度的函数ρl=ρ(T),Qs为渗流源,T为温度,ρs为岩石的密度,Cs为岩石的热容,λs为热传导系数,ρl,Cl为水的密度和热容,{u}为水的速度,Qt为热源。
2.2 有限元解
该方程组是非线性的,无法获得解析解,故采用数值计算方法进行求解。采用分步解耦的方法[2],分三步:第一步,对流-固耦合求解;第二步,对温度场和渗流场求解;第三步,对上述两个耦合求解部分之间进行耦合迭代,考虑热应力等耦合,两者之间将参数作为对方动态耦合的边界条件,迭代到符合精度为止,达到三场全耦合求解得目标。
流-固耦合求解:
式中,[K]为单元总刚度矩阵,其子矩阵表达式:
其中,为单元刚度的子矩阵,为单元耦合矩阵的子矩阵元素,[Kcij]为单元耦合矩阵的元素,θΔtKsij为单元渗流矩阵的元素,[Kvij]为单元耦合矩阵的变换矩阵,[Kwij]为单元饱和度耦合矩阵,为有限元单元节点未知量增量,其子列阵为:
式中,Δui,Δvi,Δptoti,ΔSli分别为单元节点的位移两个分量,孔隙流体有效总压力和流体饱和度的增量。{ΔR}e为单元节点等效荷载和流量增量矩阵,其子列阵为:
式中,ΔRui,ΔRvi分别为单元节点i的等效荷载增量,ΔRsi为流量增量、压力荷载增量和毛管压荷载增量之和,ΔRli为节点毛管压荷载增量。
温度场-渗流场耦合求解:
式中,[K]为单元温度场矩阵,其子矩阵表达式:
其中,θΔtKsij+Ksdij为围岩介质温度场的单元矩阵元素,θΔtKslij为围岩介质的单元孔隙流体温度系数矩阵元素,θΔtKlsij为由孔隙流体温度场方程得到围岩单元温度的系数矩阵元素,θΔKlij+Kldij为有孔隙流体温度场得到的单元孔隙温度的系数矩阵元素,{ΔT}e为单元节点温度增量列阵,其子列阵:
式中,ΔTsi,ΔTli分别为单元节点的围岩介质温度增量和孔隙流体温度增量。
{ΔQ}e为单元节点温度增量阵,其子列阵:
式中,ΔQsi,ΔQli分别为单元节点i的等效温度荷载增量。
从而求解了温度场-渗流场的耦合,在流-固耦合的基础上,求得围岩和孔隙流体的温度场,然后将温度场产生的热效应转化为广义的热荷载施加到围岩骨架上,再进行围岩与渗流的迭代计算,这样就实现了三场耦合的求解。
3 支护理论及设计方法
3.1 港道围岩温度应力简化计算
由弹性力学可知,温度分布函数T(r)为轴对称问题,可得:
式中,E为弹性模量,μ泊松比,线膨胀系数,A,C由下列条件确定:
其中,γ围岩容重。
3.2 考虑温度效应的深部隧道锚杆支护结构设计
(1)锚杆长度设计
由极限平衡条件得到:
假设由于开挖、支护和温度影响下,围岩强度蜕化K倍,由式(12)可得出锚杆长度l为:
(2)锚杆稳定验算
松动区的平均半径:
式中,r'为松动区半径。
松动区的径向应力:
松动区的轴向力:
松动区切向应力:
由破坏条件得到r':
从而可以得到锚杆承载力:
式中,d为锚杆直径,τ为抗剪强度。
当锚杆与节理面垂直时,稳定性按下式验算:
当锚杆与隧道壁垂直时,稳定性按下式验算:
(3)锚杆截面设计
As锚杆的截面面积,fy为钢筋抗拉强度设计值。
3.3 考虑温度效应的隧道喷锚支护结构设计
根据Bingham模型得到如下稳定性控制方程:
在Bingham模型求解时将温度应力加上,然后进行收敛反馈求解支护参数。
4 案例分析
4.1 工程背景
1178m分段采准工程是金川二矿区1#矿体1150m中段第四个回采分段,也是1198m分段接续分段。1178m分段采准工程布置在矿体顶盘,走向为N52°W,埋深约为520m,其巷道开挖断面为6.0m×5.0m。考虑温度效应,1178m分段联络道的支护形式为注浆锚杆+双层喷锚网,设计结果为:锚杆长度3.0m.排间距为1m。由于采准工程埋藏深、工程地质条件恶劣、地压大,随着服务时间的增长,分段巷道变形破坏日益严重,多数地段虽经多次返修,仍未解决其稳定性问题。
港道围岩基本上属于Ⅲ3岩组,为多种岩浆岩穿插的中薄层大理岩,整个港道岩层走向与港道轴线方向小角度相交。
地应力采用实测值[6],岩土参数见文献[6]。
4.2 加固设计及数值分析
基于以上理论,采用MATLAB语言进行编程计算,有限元模型如图1所示。
首先进行支护结构设计,锚杆取4.0m,然后进行多场耦合分析,模拟结果如图2～图4所示。
图2为港道开挖支护完位移分布图,由图可以看出,总的最大位移为67.5mm,发生在港道顶部位置,图3给出了锚杆轴力图,由于对称,因此只给出了一半锚杆轴力图,锚杆最大轴力为272kN,通过验算,锚杆截面和稳定性均满足要求,图4给出了围岩竖向位移变化曲线图,支护后位移速度逐渐减小,40天后位移趋于稳定,其主要是在一个月后,锚固力充分发挥,塑性区基本上再没有发展,说明港道稳定性良好。
6 结语
通过对深部围岩的分析,可以得到以下结论:
(1)根据盐岩的特性建立了温度场、渗流场和应力场耦合控制方程,并用有限元进行了求解,该控制方程能够刻画深部围岩的物理特性,为深部围岩稳定性分析提供了理论基础;
(2)考虑了温度场和渗流场,给出了围岩加固设计方法,该方法可以更加准确的进行围岩不稳定体的加固设计;
(3)最后将提出的计算方法应用于工程实例,结果表明本文提出的分析方法是实用、有效的,为深部围岩的稳定性提供了一种比较准确的计算方法。
参考文献
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[3]闫长斌,徐国元.对Hoek-Brown公式的改进及其工程应用[J].岩石力学与工程学报,2005,24(22):4030-4035.
[4]Priest S D.Determination of shear strength and threedimensional yield strength for the Hoek-Brown criterion[J].Rock Mechanics and Rock Engineering,2005,38(4):299-327.
[5]徐芝纶.弹性力学[M].北京:高等教育出版社,2006.
工程围岩论文 篇8
1 工程地质条件
隧道洞口附近地貌为冲沟,其上有人工梯田及经济作物。隧道区域内水系呈树状,多为冲沟。左线隧道穿越的地层,主要为风化板岩,并夹薄层状灰岩及石煤;右线隧道穿越的地层主要为风化的板岩,夹薄层状灰岩及石煤、微风化白云质灰岩夹泥质岩和弱风化粒花岗岩。风化板岩主要地质特征:岩层呈灰～灰黑色,岩芯破碎,呈松散结构,沿两隧道轴线多有分布,厚3 m～8 m。右线隧道岩层较左线隧道稍好。隧道围岩以薄层状板岩为主,地层向大致平行于隧道轴线,倾角一般大于65°。
1)断层。穿越隧道的F2断层,走向65°,倾向155°,倾角70°,延伸长度大于800 m,断层宽度0.5 m～15 m,为压扭性逆断层,早期张性后期为压扭性,见有石英脉及萤石脉充填,有擦痕,岩层张裂破碎,主要影响左线进出口段。2)节理裂隙。主要地层间裂隙最为发育,其余交层面节理裂隙次之。节理面以平直为主,多为闭合,部分被泥质、硅质充填,局部充填方解石脉。3)褶皱构造。隧道位于东西向区域断裂带内,岩层褶皱破坏。总体上,地层为单斜地层,而隧道轴线附近以板岩类岩石为主,受构造挤压作用,岩层局部产生小褶皱,以倒转向斜褶皱为主。4)水文地质。隧道区域属亚热带温暖型季风气候,年平均气温16 ℃,年平均降水1 400 mm,降水多集中在春季和夏初,盛夏遇有台风影响常有暴雨,对隧道施工影响较大。区内水系显树枝状多为沟谷。隧道所处位置,相对南北两侧地势低,围岩节理裂隙发育,富水和透水性相对较强。总体说,隧道区域地下水不发育,促雨季期,地下水发育,水量中等,水文地质条件比较复杂。地下水主要为第四系松散孔隙水和基岩裂隙水,均无结晶,分解及复合类侵蚀性。
2 塌方原因分析
2.1 地质条件对塌方的影响
1)隧道开挖之前,应调查围岩产状,节理发育情况,这些都影响着围岩稳定状况。根据围岩节理走向、倾向、倾角,推断其纵深发展情况,预测对隧道围岩稳定性的影响。对于隧道岩层构造复杂,存在软弱结构面的,更应重视围岩岩层与节理产状的组合关系,因为尽管软弱结构面是连续的尚未断裂,但隧道开挖后其应力关系的调整若不利于节理产状组合,很容易被切断造成塌方。隧道开挖前尚连续的结构面,在隧道开挖后,由于开挖爆破对围岩的扰动及应力重新调整分布,围岩会产生裂隙,围岩中水补给充分,更易软化、坍塌。
2)隧道穿越断层及其挤压破碎带、岩脉穿插带、节理密集带等破碎结构地层小,岩块间相互挤压牵制。开挖后围岩应力释放,受压的岩块易失稳坍落。在软弱结构面发育的情况下,或泥质充填物过多,易发生较大的塌方。
3)对于页岩的地层,隧道施工更应注意,因为页岩抗剪强度很低,受本身原生、构造节理及开挖临空面的影响,隧道围岩被交织切割,成为独立的不稳定的岩体,而页岩层面光滑平坦,摩擦力小,瞬间围岩失稳而坍塌,且无任何预兆。
2.2 不规范施工对塌方的影响
1)施工中上、下台阶拉的过长,初期支护不能及时施作,格栅钢架未及时落脚封闭成环。2)施工工序间距安排不合理,各工序时间拉的较长,岩层暴露时间过长,引起围岩松动、风化造成塌方。3)喷锚不及时或喷混凝土质量、厚度不符合要求,超挖处乱填杂物,或留有空洞,或未喷混凝土或填塞不密实。4)施工方法与工序选择不当,施工中又违反技术要求与施工规范,例如现场实际施工中,下断面与仰拱初期支护部分一次开挖出来,这样拱脚处经常超挖,为了节省材料和时间,喷射拱脚混凝土时,在超挖处用虚渣回填,从而造成拱脚悬空。5)采用钢支撑时,支撑架设质量欠佳,间距过大,连接不够牢固,纵向连接筋焊接质量差,不能满足围岩压力所需要的强度要求。6)爆破作业不当,用药量过大,对围岩二次扰动大;循环进尺过大,造成上断面拱架悬空距离过长,如不能及时支护,很容易造成塌方。7)锚杆长度、数量不够,位置不准,连接不牢,施工不及时。锚杆的安设位置、数量及长度,应根据围岩的层理厚度及节理产状现场确定,确保锚杆锚固在稳定的岩体上,锚杆安装质量必须要保证。
3 隧道工程塌方防治
1)开工前要充分认识到隧道地质的复杂程度,合理安排施工,以便稳中求快,避免发生塌方事故。同时,加强对职工的教育,树立“安全第一,质量第二,进度第三”的施工思想,使职工认识到隧道地质的特殊性,以及塌方对安全、质量及工期影响的严重性,在工作中自觉养成程序化、标准化作业。
2)施工前根据工程项目的需要,合理配备机械设备,施工中对机械设备及时检修保养,达到良好运转状态。
3)把好原材料进场关,不合格的材料坚决不验收、不允许进场,加强钢拱架焊接质量控制,加强现场实验管理工作。
4)施工中遵循“管超前、严注浆、短进尺、弱爆破、强支护、早封闭、勤量测、快衬砌”的24字原则,稳扎稳打,坚持“不塌就是进度”的施工思想,严格控制施工质量,实行隐蔽工程及关键工序“三检制”,确保施工安全、质量。
5)技术干部实行现场值班制,跟班工作,现场处理、安排、指导施工中出现的问题,并填写施工记录,同时,加强对围岩的量测及信息反馈工作,做好地质超前预报工作。
6)强化施工技术、作业纪律管理,认真执行技术交底及施工规范。
隧道塌方往往会给施工带来很大困难和经济损失,甚至还会造成人员伤亡,因此,在施工过程中,一定要把塌方防治作为一项重要工作来抓,在塌方的处理中,要认真分析塌方的原因,制定科学可行便于施工的处理方案及早处理不留后患。
4经验教训
本隧道处于地质破碎带内,地质条件差,围岩主要为风化的炭质板岩夹石煤。在施工中,由于对该类围岩工程性质认识不够,事先准备不足,未能防患于未然,因而,发生了多次塌方。根据工程现场实际,发现该类围岩的岩芯破碎,层面光滑结合性差,节理发育,无水时围岩较为稳定,遇水崩解、软化,自稳能力差,容易坍塌。在今后的施工中,应充分吸取以往的经验教训,一定要充分认识到地质的复杂程度,合理安排施工,坚持稳中求快施工原则,避免塌方。
根据现场实际施工经验,本隧道在这种围岩条件下进行开挖时,合理的开挖进尺为:无水情况时,上台阶开挖进尺宜控制在2.0m以内,下台阶开挖进尺宜控制在2.5m左右。有水情况时上台阶开挖进尺应控制在1.0m以内,下台阶开挖进尺控制在1.5m左右。
参考文献
[1]张继恒.软弱围岩隧道施工坍方处理技术[J].中国水运,2010,10(1):30-31.
[2]冯靖.客运专线大断面软弱围岩隧道塌方预防与整治技术[J].铁道标注设计,2007(1):13-14.
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工程地质围岩Q系统分类法的认识 篇9
目前国内外工程地质工作中对于围岩分类方法众多，针对不同的目的及行业，常用的分类方法有《水利水电工程地质勘察规范》的HC法、国际《工程岩体分级标准》的BQ法、地质力学系统的RMR分类方法及巴顿等人提出的岩体质量分类Q系统法等。
1 常用的几种地质围岩分类方法
由于工程岩土体本身的不均一性，所以对其做分类评价时不同的分类方法对各种影响地质体的条件认识侧重点有所不同，所以各分类方法对围岩分类时所采用的评价指标也各成一体。HC法的评价指标为T值，BQ法采用的指标为[BQ]值，RMR法采用的评价指标为RMR值，Q系统的评价指标为Q值。同时由于不同的分类方法对影响地质体的各条件的不同侧重，所以各分类方法所采用的地质参数条件也有所差异。HC法是以控制围岩稳定的岩石强度Rb、岩体完整程度Kv、结构面状态、地下水q和主要结构面产状五项因素来做判定的[1];BQ法所涉及的地质参数有岩石单轴饱和抗压强度Rc、岩体完整性指数Kv、地下水影响修正系数K1、主要软弱结构面产状影响修正系数K2、初始应力状态影响修正系数K3等参数[2];RMR法所涉及的工程地质参数有岩石材料单轴挤压强度Rc、岩石质量指标RQD、不连续面间距、不连续面条件、地下水条件q、不连续面方向等参数[3];Q系统分类法涉及的地质参数有岩体质量指标RQD、节理组数Jn、节理粗糙系数Jr、节理蚀变系数Ja、节理水折减系数Jw、地应力折减系数SRF等参数[4]。由以上所列不同分类方法及涉及的地质参数可以发现地质围岩的分类是一种既有定量数值也有定性评价的分类评价。
2 Q系统参数的选择
对于使用Q系统对围岩做分类，涉及到岩体的6个基本参数，并通过以下公式得到Q值以对围岩做分类:
Q值的范围在0.001～1 000之间，代表着围岩质量从极差到极好，分为9个类别，见表1。
下面对使用的6个参数的选取做个说明。
岩体质量指标RQD，其取值按照岩土工程勘察规范的描述，要求是采用钻孔取芯以得到RQD值，但是由于岩土体本身的不均一性，所以在不同点位、不同方向的钻孔其RQD取值可能差异很大;并且在工程中当涉及面积较大时，也难以以点代面，所以在使用中我们是常采用一个统计换算法，用一个估计值表示实际的RQD值(见表2)。我们采用体积节理数Jv来做统计，Jv{Xn,Yn,Zn}，即取三个方向节理数之和，Xn表示水平方向，垂直于洞室走向的节理条数，Yn表示竖直方向节理条数，Zn表示沿洞室延伸方向节理条数[5]。
RQD取值时当RQD<10时，RQD采用10为计算值参数值，并且RQD取值的数据间距为5即可以满足计算精度要求，如取RQD(%)为100,95,90等[4]。
参数RQD对应于HC法、RMR法、BQ法等围岩分类法中的岩体完整性系数Kv。
节理组数Jn也同样与岩体的完整性系数有紧密联系，其值在选取时同时考虑到复杂洞室，比如洞室相交或者洞室挂口进洞时，对Jn值分别取3×Jn或2×Jn，一般在取值时的洞室影响范围一般为2倍～3倍洞径。
Jn值的取值标准见表3。
节理面粗糙系数Jr的取值，先行区分代表性节理及节理特征，张开度，充填物情况等，以查表选择对应性状的取值，同时反映节理面性状的还有一个参数节理风化蚀变系数Ja，此两个参数Jr,Ja反映了节理面的抗剪强度，可反映不利节理面对洞室稳定的影响，在HC法、BQ法、RMR法等等分类法中表述为结构面状态评价。Jr,Ja值见表4，表5。
地下水折减系数Jw，在各围岩分类方法中都有所涉及，对地下水对洞室稳定的影响都有统一的认识，但是在取值时，由于表格中的值是近似的估计值，所以使用中要求技术人员要有丰富的野外工作经验，取值见表6。
应力折减系数SRF，在SRF取值时先是分成不同的围岩应力状态及岩石强度，再对不同应力状态及岩石强度的岩体作进一步细化，由于Q系统中没有直接涉及岩石强度的参数，但是其对洞室的影响是通过应力折减参数来表现，见表7。
注:1)Jr取值适用于小～中等规模的节理;2)当节理平均间距大于3 m时，则Jr取值要加1.0;3)对于层理较发育且节理面平直、光滑的节理，如果层理发育方向较为不利，则Jr值可取0.5;4)Jr,Ja取值选择时为最不利于岩体稳定的节理组参数。其抗剪强度τ≈σntan-1(Jr/Ja)，其中，σn为作用在节理面上的正应力
注:1)参数3项～6项是估测值，当无排水措施时，Jw的取值要增大。2)对于冰冻引起的特殊问题本参数未予涉及。2)当RQD/Jn值非常小(假如0.5～25)，同时裂隙水力联通性较好，对于开挖影响范围为0 m～5 m,5 m～25 m,25 m～250 m,>250 m时，其对应的Jw值分别选取1,0.66,0.5,0.33。这将有助于调整Q值的有效应力和水的软化效果，并结合适当的特征值SRF
3 Q系统分类法与其他分类方法的不同点
在Q系统围岩分类中，其洞室的支护类型与Q值是紧密相关的，对于不同洞径有一个开挖跨度、直径、侧帮高度与支护比ESR的比值而得到开挖洞室的当量尺寸De，在取得围岩的Q值后，可以查支护分类表以确定支护类型。
注:1)当剪切区所处位置不在交叉口处时，可减少SRF值25%～50%。2)如果能实测得到的初始应力各向异性较强:5≤σ1/σ3≤10，σc减少到0.75σc;σ1/σ3>10时，σc减少到0.5σc;这里，σc是无侧限抗压强度。σ1，σ3分别是最大、最小主应力。σθ是最大切向应力(由弹性理论估测得到)[4]。3)由于上覆覆盖层的厚度小于跨度的情况较为少见，对此，建议增加SRF由2.5～5.0。4)11,12,13通常是针对深埋、坚硬、大块状岩体开挖、支护设计提出的，其RQD/Jn值在50～200之间。5)开挖对岩体的影响一般用开挖影响范围来描述，影响范围为0 m～5 m,5 m～25 m,25 m～250 m,>250 m时，相对应的SRF值分别为5,2.5,1.0,0.5。可以参照此值，与Jw的取值相对照，以描述有效应力对Q值的影响。这一做法也有助于研究静弹性模量、地震波速的变化规律。6)根据Singh的研究成果，当埋深H>350,Q1/3时，岩石可能会被挤出，岩石抗压强度SIGMAcm可由公式SIGMAcm≈5r Qc1/3(MPa)估算，这里r为岩石容重，单位t/m3,Qc=Q×σc/100[4]
对比HC法、RMR法、BQ法、Q系统对岩石强度的取值没有直接采用，同时节理的产状与洞室走向的关系以及节理的出露部位对洞室稳定的影响较大，但是在Q系统分类中没有足够的体现出来，但是该方法的计算直接与不同洞室开挖洞径的支护类型对照，有助于指导我们的支护处理，甚为值得学习。
下面我们通过一个例子对Q系统的计算作一个对比。
某水电站工程的引水隧洞，围岩为二云石英片麻岩，岩石微风化，岩石强度25 MPa，岩体较完整，我们对其几个部位做分析数值对比，见图1～图4。
4结语
在工程实践中，常用在水电工程中的为HC法，在此我们可以借鉴于Q系统分类做对比，一般我们认为Q系统分类与HC法分类的对照关系如表8，表9所示。Q系统围岩分类方法对比HC法等可以发现，HC法更是对岩体本身条件参数的确认及围岩的划分，对于人为参与的洞室开挖等在Q系统中有不同的反应。
参考文献
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