專利名稱：定量化評價超大型地下洞室群施工期圍巖穩定性的方法
技術領域：
本發明涉及定量化評價超大型地下洞室群施工期圍巖穩定性的方法，具體的說是涉及用于水電站施工期的超大型地下廠房洞室群的圍巖穩定性監測方法。
背景技術：
超大型地下洞室群工程問題復雜，很多工作都超出了現有經驗和實踐的認識，無專門的地下廠房設計規范可依，無類似工程和研究成果可供借鑒，問題復雜，富有挑戰性。受限于超大型地下洞室群工程問題的復雜性、現有技術水平和實踐認識，迄今為止尚無一個評價超大型地下洞室群施工期圍巖穩定安全的工作流程、標準與方法體系，現有設計與評價多是建立在經驗類比的基礎上，工作程序缺乏系統性和連貫性，無法真正貫徹“設計一施工一監測一反饋一預測一設計變更一指導施工”的循環開挖設計模式；同時，以圍巖分類及工程類比、地質模型試驗、參照規范、數值分析等圍巖穩定評價方法在超大型地下洞室群圍巖穩定安全評價中多是以定性方式出現，現有技術多是單一方法或單一指標在圍巖穩定評價方面的應用，缺乏全面性和代表性。因此，超大型地下洞室群施工期圍巖穩定性問題突出，安全控制難，給工程設計施工帶來很大困擾，缺乏一個系統的由流程、方法和標準構成的能夠定量化評價圍巖穩定性的方法。
發明內容
本實發明所要解決的技術問題是提出定量化評價超大型地下洞室群施工期圍巖穩定性的方法。本發明解決上述技術問題所采用的技術方案是:定量化評價超大型地下洞室群施工期圍巖穩定性的方法，其特征在`于，包括以下步驟:a.通過多種地質采集方法采集圍巖的地質參數，將采集到的參數通過輸入設備輸入系統；b.根據采集到的地質參數判斷圍巖地質是否明顯不穩定，包括圍巖類別穩定性判斷、塊體穩定性判斷和松弛圈及變形跡象分析，若是，則通過顯示模塊反饋清除圍巖信息，若否，則進入步驟C，這里采用的判斷方式可以為通過與預設的數據進行對比，通過對比得出的大小來判斷圍巖地質的穩定性；c.對采集到的地質參數信息傳輸到處理模塊進行處理，將處理后的數據與施工期洞室群圍巖穩定性監測評價標準進行對比，進行分級處理，每級數據對應預設的穩定性程度判斷值，這里采用的處理模塊為計算機處理器，處理方法為對數據進行位移以及計算變化率等；d.將分級后的監測數據通過顯示模塊反饋給操作員。具體的，所述地質采集方法包括快速編錄、地質巡視和快速測試中的一種或多種，所述快速編錄包括地質編錄、數碼攝像和三維激光采集中的一種或多種，所述快速測試包括聲波測試、孔內電視測試、地質雷達測試、超前導洞測試和地應力測試中的一種或多種。具體的，步驟c中所述分級處理包括三級，其中第一級對應圍巖穩定性較高，第二級對應圍巖穩定性一般，第三級對應圍巖穩定性較差。具體的，步驟c還包括以下步驟:Cl.對分級結果為第二級或第三級的數據，進行錨索超限比例分級指標驗證，并判斷驗證結果是否小于預設的界限值，若小于，則輸出結果為圍巖整體穩定，若大于，則進入步驟c2 ；c2.對圍巖的全局整體穩定性進行分析判斷并輸出判斷結果。具體的，步驟c2還包括以下步驟:
c21.輸入施工信息，采用洞周松弛參數場的自動反饋分析有限元法、基于圍巖松動圈的圍巖參數場并行智能優化反演分析法和復雜地應力場及洞周分區分級松動區時效模型的智能反饋分析法中的一種或多種方法分析圍巖的全局整體性，并根據分析結果結合施工期洞室群圍巖穩定安全評價標準的整體穩定評價標準判斷圍巖的全局整體性是否穩定，若是，則調整系統支護參數并重復步驟c21，若否，則進入步驟c22 ；c22.根據步驟c21的分析結果判斷圍巖是否有局部性問題，若是，則調整局部支護參數，并返回步驟c21，若否，則輸出結果為圍巖穩定。具體的，步驟c22中為采用塊體穩定分析法進行圍巖局部穩定性分析，并根據分析成果結合施工期洞室群圍巖穩定安全評價標準的塊體穩定評價標準進行圍巖塊體穩定判斷。具體的，還包括以下步驟:e.進行后續開挖圍巖穩定性數據預處理并判斷預處理得到的數據代表的圍巖穩定性是否較高，若是，則輸出本階段數據及預處理的數據結果，若否，則調整支護參數，并返回步驟C。本發明的有益效果為，提供了一種有效的定量化評價超大型地下洞室群施工期圍巖穩定性的方法，使得超大型地下洞室群施工期圍巖穩定評價由“定性評價”上升至“定量評價”，從而能夠獲得直觀準確的穩定性判斷數據，更加有利于圍巖穩定，確保施工安全，保障工程順利建設和長期安全穩定運行。
圖1為本發明的定量化評價超大型地下洞室群施工期圍巖穩定性的方法的流程圖。
具體實施例方式下面根據附圖對本發明做進一步的詳細描述本發明提出的定量化評價超大型地下洞室群施工期圍巖穩定性的方法，主要步驟為:在地下洞室群開挖開始后，假設開挖處于第i個開挖梯段，首先通過采集圍巖的地質特征參數對圍巖的穩定性進行快速判斷，若判斷結果有圍巖不穩定現象，直接進行開支護設計與動態調整；在地質判斷模塊完成判斷后，對判斷結果為不穩定的情況再次進行判斷，分為整體性與局部性穩定性判斷，對判斷為不穩定的局部進行開支護設計與動態調整；在上述兩步判斷步驟完成后，若有必要，則進一步對圍巖穩定狀況做出評價，若圍巖不穩定，則修改開挖支護設計參數直到圍巖穩定滿足評價標準要求。在三個層次的評價完成后，若開挖尚未結束，則返回開始，進入第i+Ι個梯段的圍巖穩定評價，如此反復，直到地下洞室群開挖結束。如圖1所示，本發明的超大型地下洞室群施工期圍巖穩定性監測方法的工作流程步驟為:1、采用快速編錄(地質編錄、數碼攝像、三維激光)、地質巡視、快速測試(聲波、孔內電視、地質雷達、超前導洞(孔)、地應力)的地質采集方法，完成圍巖地質參數的采集，包括有圍巖基本地質條件、巖體結構類型、圍巖類別、圍巖變形破壞跡象和圍巖松動圈等參數數據信息。2、在第I步基礎上，可直接進行圍巖地質初步判斷，含圍巖類別穩定判斷、塊體穩定判斷和松弛圈評價與變形跡象評價分析，也可在第一步基礎上，采用GOCAD建模，進而進行圍巖地質初步評價，包含圍巖類別穩定判斷、塊體穩定判斷、松弛圈評價與變形跡象評價分析。3、如果第2步判斷結果顯示圍巖明顯不穩定，應該及時通過顯示模塊顯示出清除指令；指導操作人員進行圍巖清除，若第2步判斷結果顯示圍巖穩定性差或基本穩定，則對采集到的參數數據進行處理，在數據處理后得到的總位移、增量位移及支護荷載等信息的基礎上，根據所提出的施工期洞室群圍巖穩定監測評價標準，進行監測分級指標評價，超大型地下洞室群施工期圍巖監測安全分級標準見表I。表I超大型地下洞室群施工期圍巖監測安全分級標準
權利要求
1.定量化評價超大型地下洞室群施工期圍巖穩定性的方法，其特征在于，包括以下步驟: a.通過多種地質采集方法采集圍巖的地質參數，將采集到的參數通過輸入設備輸入系統； b.根據采集到的地質參數判斷圍巖地質是否明顯不穩定，包括圍巖類別穩定性判斷、塊體穩定性判斷和松弛圈及變形跡象分析判斷，若是，則通過顯示模塊反饋清除圍巖信息，若否，則進入步驟c ; c.對采集到的地質參數信息傳輸到處理模塊進行處理，將處理后的數據與施工期洞室群圍巖穩定性監測評價標準進行對比，進行分級處理，每級數據對應預設的穩定性程度判斷值； d.將分級后的監測數據通過顯示模塊反饋給操作員。
2.根據權利要求1所述的定量化評價超大型地下洞室群施工期圍巖穩定性的方法，其特征在于，所述地質采集方法包括快速編錄、地質巡視和快速測試中的一種或多種，所述快速編錄包括地質編錄、數碼攝像和三維激光采集中的一種或多種，所述快速測試包括聲波測試、孔內電視測試、地質雷達測試、超前導洞測試和地應力測試中的一種或多種。
3.根據權利要求1或2所述的定量化評價超大型地下洞室群施工期圍巖穩定性的方法，其特征在于，步驟c中所述分級處理包括三級，其中第一級對應圍巖穩定性較高，第二級對應圍巖穩定性一般，第三級對應圍巖穩定性較差。
4.根據權利要求3所述的定量化評價超大型地下洞室群施工期圍巖穩定性的方法，其特征在于，步驟c還 包括以下步驟: Cl.對分級結果為第二級或第三級的數據，進行錨索超限比例分級指標驗證，并判斷驗證結果是否小于預設的界限值，若小于，則輸出結果為圍巖整體穩定，若大于，則進入步驟c2 ； c2.對圍巖的全局整體穩定性進行分析判斷并輸出判斷結果。
5.根據權利要求4所述的定量化評價超大型地下洞室群施工期圍巖穩定性的方法，其特征在于，步驟c2還包括以下步驟: c21.輸入施工信息，采用洞周松弛參數場的自動反饋分析有限元法、基于圍巖松動圈的圍巖參數場并行智能優化反演分析法和復雜地應力場及洞周分區分級松動區時效模型的智能反饋分析法中的一種或多種方法分析圍巖的全局整體性，并根據分析結果結合施工期洞室群圍巖穩定安全評價標準的整體穩定評價標準判斷圍巖的全局整體性是否穩定，若是，則調整系統支護參數并重復步驟c21，若否，則進入步驟c22 ； c22.根據步驟c21的分析結果判斷圍巖是否有局部性問題，若是，則調整局部支護參數，并返回步驟c21，若否，則輸出結果為圍巖穩定。
6.根據權利要求5所述的定量化評價超大型地下洞室群施工期圍巖穩定性的方法，其特征在于，步驟c22中為采用塊體穩定分析法進行圍巖局部穩定性分析，并根據分析成果結合施工期洞室群圍巖穩定安全評價標準的塊體穩定評價標準進行圍巖塊體穩定判斷。
7.根據權利要求4 6任意一項所述的定量化評價超大型地下洞室群施工期圍巖穩定性的方法，其特征在于，還包括以下步驟: e.進行后續開挖圍巖穩定性數據預處理并判斷預處理得到的數據代表的圍巖穩定性是否較高，若是，則輸出本階段數據及預處理的數據結果，若否，則調整支護參數，并返回步驟 C。
全文摘要
本發明涉及一種超大型地下洞室群施工期圍巖穩定性監測方法，具體的說是涉及用于水電站施工期的超大型地下廠房洞室群的圍巖穩定性監測方法。本發明所述的方法主要步驟為通過多種地質采集方法采集圍巖的地質參數，根據采集到的地質參數判斷圍巖地質是否明顯不穩定，對則對采集到的地質參數信息進行處理，將處理后的數據進行分級，每級數據對應預設的穩定性程度判斷值。本發明的有益效果為，提供了一種有效的定量化評價超大型地下洞室群施工期圍巖穩定性的方法，從而能夠獲得直觀準確的穩定性判斷數據，更加有利于圍巖穩定，確保施工安全，保障工程順利建設和長期安全穩定運行。本發明尤其適用于超大型地下洞室群施工期圍巖穩定性監測。
文檔編號E21D9/00GK103233741SQ20131013613
公開日2013年8月7日 申請日期2013年4月18日 優先權日2013年4月18日
發明者王仁坤, 楊建宏, 趙曉峰, 邢萬波, 蔡德文, 李攀峰, 張恩寶, 崔長武, 王俤凱, 張紹成, 湯雪峰, 張勇, 王壽根, 李仲奎, 肖明, 張建海 申請人:中國水電顧問集團成都勘測設計研究院