一種用于地下洞室?guī)r爆烈度等級的綜合預(yù)報方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于地下洞室?guī)r爆烈度等級的綜合預(yù)報方法，該方法以用于巖爆烈度等級預(yù)報的強度理論、能量理論為基礎(chǔ)，考慮六種相關(guān)因素對巖爆烈度等級的影響，實現(xiàn)巖爆烈度等級的綜合預(yù)報。具體以地下工程不同部位的最大初始地應(yīng)力值σ1和巖體強度σcm的比值作為初始應(yīng)力強度比，分別對六種影響因素賦予不同的權(quán)重系數(shù)，這六種因素包括：最大初始地應(yīng)力方向與地下洞室走向的水平夾角；判斷部位的地下水出露特征(判斷位置前后10m范圍內(nèi))；地下洞室的斷面形狀；地下工程開挖的施工方法；地下工程所在位置的埋深條件；地下工程的布置與地形和構(gòu)造的關(guān)系。將初始應(yīng)力強度比與六種影響因素的權(quán)重系數(shù)相乘，得到修正的應(yīng)力強度比，以此預(yù)報巖爆的烈度等級。
【專利說明】一種用于地下洞室?guī)r爆烈度等級的綜合預(yù)報方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于地下工程【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種地下洞室?guī)r爆烈度等級的綜合預(yù)報方法。
【背景技術(shù)】
[0002]巖爆是高地應(yīng)力區(qū)硬脆性巖體中開挖地下工程時常遇到的一種地質(zhì)災(zāi)害，其發(fā)生具有突發(fā)性、持續(xù)性與滯后性等特點。巖爆發(fā)生時往往伴隨有明顯的聲響甚至誘發(fā)地震，破碎巖塊以剝落和彈射等形式脫離母巖，對施工人員和設(shè)備造成很大的影響，烈度等級高的巖爆有時造成機(jī)會人亡的慘劇。
[0003]巖爆的烈度等級預(yù)報是世界性的工程技術(shù)難題之一，也是世界范圍內(nèi)巖石力學(xué)與工程地質(zhì)界致力解決的問題。國內(nèi)外很多學(xué)者和工程技術(shù)人員對巖爆的烈度等級預(yù)報提出了不同的方法，如Russense判據(jù)、Barton判據(jù)、Hoek判據(jù)、王蘭生判別方法、考慮綜合因素的五因素綜合判據(jù)、陶振宇判據(jù)、Griffith判據(jù)等等，這些判據(jù)分別以巖爆發(fā)生的強度理論、能量理論以及綜合判別等為基礎(chǔ)對巖爆的烈度等級預(yù)報做了很多的嘗試。然而，巖爆的形成機(jī)理復(fù)雜，影響因素多樣，如巖性、巖體結(jié)構(gòu)、地應(yīng)力場特征、洞室斷面、上覆巖體厚度、構(gòu)造和地形等等對巖爆的烈度等級都會產(chǎn)生不同的影響。
[0004]在我國，《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》GB50487-2008、《水力發(fā)電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》GB50287-2006、《工程巖體分級標(biāo)準(zhǔn)》GB50218-94等規(guī)范中僅使用強度應(yīng)力比對巖爆的烈度等級做了預(yù)報 ，所使用的強度應(yīng)力比為巖體的室內(nèi)飽和單軸抗壓強度σ。和最大初始地應(yīng)力O1的比值，并且未考慮其他因素的影響。大量的工程實踐證明原位巖體強度要低于室內(nèi)試驗的飽和巖石單軸抗壓強度σ。，甚至僅為O。的1/10，因此使用最大初始地應(yīng)力01與原位巖體強度0?的比值作為應(yīng)力強度比判斷巖爆的烈度等級更具有適用性，同時考慮巖爆發(fā)生的影響因素對巖爆烈度等級的影響，對應(yīng)力強度比加以修正，利用修正后的應(yīng)力強度比能夠更好的預(yù)報巖爆的烈度等級。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于，提供了一種能夠更為有效的預(yù)報巖爆發(fā)生烈度等級的用于地下洞室?guī)r爆烈度等級的綜合預(yù)報方法。
[0006]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種用于地下洞室?guī)r爆烈度等級的綜合預(yù)報方法，包括以下步驟:
[0007]Α、測量工程區(qū)的地應(yīng)力場，獲得工程區(qū)的最大初始地應(yīng)力σ i的量值與產(chǎn)狀；
[0008]B、確定原位巖體強度σ Μ ；
[0009]C、確定初始應(yīng)力強度比T
[0010]根據(jù)步驟A、B得到的最大初始地應(yīng)力σ I和原位巖體強度σ Μ，利用式T= σ / σ cm確定初始應(yīng)力強度比T ；
[0011]D、計算工程區(qū)巖爆發(fā)生的臨界埋深Hra[0012]使用公式
【權(quán)利要求】
1.一種用于地下洞室?guī)r爆烈度等級的綜合預(yù)報方法，其特征在于，包括以下步驟: A、測量工程區(qū)的地應(yīng)力場，獲得工程區(qū)的最大初始地應(yīng)力σcm的量值與產(chǎn)狀； B、確定原位巖體強度σcm ； C、確定初始應(yīng)力強度比T 根據(jù)步驟Α、Β得到的最大初始地應(yīng)力σ i和原位巖體強度σ Μ，利用式T= σ / σ Cffl確定初始應(yīng)力強度比T ； D、計算工程區(qū)巖爆發(fā)生的臨界埋深Her使用公式
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于地下洞室?guī)r爆烈度等級的綜合預(yù)報方法，其特征在于，所述步驟A依工程布置形式及地質(zhì)構(gòu)造的關(guān)系，采取水壓致裂法或應(yīng)力解除法測量工程區(qū)的地應(yīng)力場，得出工程區(qū)的最大初始地應(yīng)力O1的量值與產(chǎn)狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于地下洞室?guī)r爆烈度等級的綜合預(yù)報方法，其特征在于，所述步驟B通過巖石力學(xué)試驗確定工程區(qū)內(nèi)巖塊的室內(nèi)飽和單軸抗壓強度σ。，采用Hoek-Brown破壞準(zhǔn)則2002版確定原位巖體強度σ cm。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于地下洞室?guī)r爆烈度等級的綜合預(yù)報方法，其特征在于，所述應(yīng)力解除法為空心包體應(yīng)力解除法。
【文檔編號】G01V9/00GK103744128SQ201410025161
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2014年1月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月20日
【發(fā)明者】趙國斌, 高玉生, 賈國臣, 程向民 申請人:中水北方勘測設(shè)計研究有限責(zé)任公司