基于动态围岩分类的高速公路隧道围岩稳定性评价方法

D0I:10.13374/i.issm1001-053x.2005.02.037 第27卷第2期 北京科技大学学报 Vol.27 No.2 2005年4月 Journal of University of Science and Technology Beijing Apr.2005 基于动态围岩分类的高速公路 隧道围岩稳定性评价方法 刘宝许乔兰李长洪 北京科技大学土木与环境工程学院，北京100083 摘要针对高速公路隧道工程施工的特点，基于动态化的围岩分类，采用多种方法对隧道 围岩进行地质跟踪调查与预测，通过综合分析和优化处理上述信息，从而对公路隧道动态稳 定性进行评价，为高速路隧道工程稳定状况的评判提供了一种简单易行的方法. 关键词动态分类：围岩稳定：高速公路；隧道：地质雷达 分类号U452.I2 隧道工程在施工过程中导致工程失稳是一 陡，山间有“V”型侵蚀冲沟，工作区范围内及勘 个复杂的系统工程，它是一个由多种介质组成的 探深度内地层主要有厚层石英粗面质熔结角砾 高度复杂的动态系统.隧道稳定性呈现出一个随 凝灰岩、石英粗面质角砾凝灰岩夹中厚层石英岩 时间演化发展的动态过程，该动态行为受到各种 组成，土层主要为坡积土和山间冲沟洪积土，工 因素的共同作用，众多因素耦合在一起；在隧道 作区的地质构造发育，其断裂走向为北东一南西 稳定性的动态演化中这些因素的重要程度会随 为主：由于受到附近古火山群的影响，工作区中 施工的进行时刻发生转化，并且相互影响、相互 环状小断裂发育.工作区地下水位埋藏较深，约 作用，因而很难用数学方法进行准确的描述. 为6.478.2m,水位沿隧道方向呈中间高两边地 隧道工程施工过程和运行期间的稳定性目前都 形势.隧道岩块物理力学指标为：石英粗面质角 有相应的评价方法，但多是基于经验和定性评 砾凝灰岩，天然密度2.565g/Cm3,吸水率2%，单轴 价.鉴于高速公路隧道工程施工过程中的复杂性 饱和抗压强度22.3MPa,软化系数0.52，纵波速度 及使用标准的差异，应该寻求一种对隧道系统动 2700m/s,饱和抗剪强度11MPa,内摩擦角中为 态行为进行描述的定量评价方法，以确保隧道支 35°：石英粗面质角砾熔结凝灰岩，天然密度2.593 护结构体系在施工和运行过程中的稳定性，基于 gcm,吸水率1.4%，单轴饱和抗压强度83MPa, 动态围岩分类的公路隧道稳定性评价，就是在隧 软化系数0.98，纵波速度4230m/s,饱和抗剪强度 道施工过程中现场测定影响隧道稳定性的各种 21MPa,内摩擦角p为31°. 因素，并将这些信息动态优化集成，进而评价隧 道工程的稳定性5 2隧道围岩类型与隧道设计概况 1工程概况 2.1隧道围岩类型 京承高速公路的隧道工程由河北省交通规 隧道位于京承高速公路承德段，为上下行分 划设计院勘察设计完成，依据《公路隧道设计规 离式隧道.隧道路线经过区域地势北高南低，高 范》、《公路工程地质勘查规程》、《公路隧道勘测 程323~659m,最大相对高差236m,斜坡坡度较 规程》，结合工程地质测绘、钴探和物探勘测 收稿日期：2004-04-29修回日期：200407-12 结果，隧道围岩分为三类，其中Ⅱ类围岩320 基金项目：四家自然科学基金(No.50074002) m,I类围岩2175m,V类围岩1220m,隧道左右 作者简介：刘宝许(1975一)，男，博士研究生 幅合计总长3175m

第 卷 第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 叭， 基于 动态 围岩分类的高速公路 隧道围岩稳定性评价方法 刘 宝 许 乔 兰 李长 洪 北 京 科技大 学 土 木 与环 境 工 程 学 院 ， 北 京 摘 要 针对 高速 公 路 隧 道工 程 施 工 的特 点 ， 基 于 动 态 化 的 围岩 分类 ， 采用 多种 方 法对 隧 道 围岩进 行地 质 跟 踪 调 查 与预 测 通 过 综合 分 析 和 优 化处 理 上 述信 息 ， 从 而 对 公 路 隧道 动 态 稳 定 性进 行 评 价 ， 为 高速路 隧道 工 程稳 定状况 的评 判 提供 了一 种 简单 易 行 的方 法 关键 词 动 态 分类 围岩 稳 定 高 速 公 路 隧 道 地 质 雷达 分 类号 隧 道 工 程 在 施 工 过 程 中 导 致 工 程 失 稳 是 一 个 复杂 的系 统 工 程 ， 它 是 一 个 由多种介质 组 成 的 高度 复 杂 的动 态 系 统 隧道 稳 定 性 呈 现 出一 个 随 时 间演 化 发 展 的动 态 过程 ， 该动 态 行 为 受到各 种 因素 的共 同作 用 ， 众 多 因 素 藕 合 在 一 起 在 隧道 稳 定 性 的动 态 演 化 中这 些 因 素 的重 要 程 度 会 随 施 工 的进 行 时刻 发 生转 化 ， 并 且 相 互 影 响 、 相 互 作 用 ， 因而 很 难 用 数 学 方 法 进 行 准 确 的描 述 〔 隧 道 工 程 施 工 过 程 和 运 行 期 间 的稳 定 性 目前 都 有 相 应 的评 价 方 法 ， 但 多 是 基 于 经 验 和 定 性 评 价 鉴 于 高速 公 路 隧道 工 程 施 工 过 程 中 的复 杂性 及 使用 标 准 的差 异 ， 应 该 寻 求 一种 对 隧道 系 统 动 态 行 为进 行 描 述 的定量评 价 方 法 ， 以确 保 隧道支 护 结构 体 系在 施 工 和 运 行 过程 中的稳 定 性 基 于 动 态 围岩 分类 的公路 隧道 稳 定性 评 价 ， 就 是 在 隧 道 施 工 过 程 中现 场 测 定 影 响 隧道 稳 定 性 的各 种 因素 ， 并 将 这 些信 息 动 态 优 化 集 成 ， 进 而 评 价 隧 道 工 程 的稳 定 性 协 一 陡 ， 山 间有 “ ’ ， 型 侵 蚀 冲 沟 工 作 区 范 围 内及 勘 探 深 度 内地 层 主 要 有 厚 层 石 英 粗 面 质 熔 结 角砾 凝 灰 岩 、 石 英 粗面质 角砾 凝 灰 岩 夹 中厚 层 石 英 岩 组 成 ， 土 层 主 要 为坡 积 土 和 山 间冲 沟 洪 积 土 工 作 区 的地 质 构 造 发育 ， 其 断裂 走 向为 北 东一南 西 为 主 由于 受 到 附近 古火 山群 的影 响 ， 工 作 区 中 环 状 小 断裂 发 育 ， 工 作 区地 下 水 位 埋藏 较 深 ， 约 为 一 ， 水 位 沿 隧 道 方 向呈 中 间 高两 边 地 形 势 隧道 岩 块 物 理 力 学 指 标 为 石 英 粗 面质 角 砾 凝 灰 岩 ， 天 然 密度 二 留 耐 ， 吸 水 率 ， 单 轴 饱 和 抗 压 强度 ， ， 软化 系 数 ， 纵 波速 度 ， 饱 和 抗 剪 强 度 ， 内摩 擦 角价为 “ 石 英粗 面质 角砾 熔 结凝 灰岩 ， 天 然 密度 留 ，， 吸 水 率 ， 单 轴 饱 和 抗 压 强度 ， 软 化 系 数 ， 纵 波速度 ， 饱 和 抗 剪 强度 ， 内摩 擦 角沪为 工 程 概 况 隧道位 于 京承 高速 公 路 承 德 段 ， 为 上 下 行 分 离式 隧道 隧道 路 线 经 过 区 域 地 势 北 高南 低 ， 高 程 一 ， 最 大相 对 高差 ， 斜 坡坡 度 较 收稿 日期 修回 日期 一 一 基 金 项 目 国 家 自然 科 学基金 作者 简 介 刘 宝 许 一 ， 男 ， 博 士 研 究生 隧 道 围 岩 类 型 与 隧 道 设 计 概 况 隧道 围岩 类型 京 承 高 速 公 路 的 隧 道 工 程 由河 北 省 交 通 规 划 设 计 院勘 察 设 计 完 成 ， 依 据 《公 路 隧道 设 计 规 范》 、 《公 路 工 程 地 质 勘 查 规 程》 、 《公 路 隧 道 勘 测 规 程 》 『， ， 结合 工 程 地 质 测 绘 、 钻 探 和 物 探 勘 测 结 果 ， 隧 道 围岩 分 为 三 类 ， 其 中 类 围 岩 ， 类 围岩 ， 类 围岩 ， 隧道 左 右 幅 合 计 总 长 ， DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．2005．02．037

Vol.27 No.2 刘宝许等：基于动态围岩分类的高速公路隧道围岩稳定性评价方法 ·147. 22隧道设计与施工方案 的比值，通过这两个指标来评价地下水条件对隧 隧道采用“新奥法”原理设计，施工中应尽量 道围岩稳定性的影响程度 减少对围岩的扰动破坏程度，充分发挥围岩的自 (5)现场确定开挖周期内岩体隧道开挖质量 承能力.隧道采用复合式衬砌，以锚杆加固、挂钢 指标Q,用于量化评价隧道的稳定性.指标Q的数 筋网、喷混凝土、格栅钢架支撑等为初期支护，模 值按下式确 筑混凝土或钢筋混凝土为二次支护，并在两层衬 Q-RgD (1) 砌之间铺设防水板.隧道开挖轮廓预留变形量 式中，J为节理组数，为节理粗糙度系数，J为节 为：Ⅱ类围岩15cm,I类围岩10cm,V类围岩7 理蚀变影响系数，J节理水折减系数 cm.隧道净宽12.25m,断面采用曲墙带仰拱断面 3.2地质雷达探测 形式（Ⅱ、Ⅱ类围岩带仰拱，V类围岩不带仰拱）， 为了对隧道围岩情况做出全面准确的了解， 曲墙与顶拱为同一半径，半径为6.35m,仰拱半 现场应用美国GSSI公司生产的SR一2型地质雷 径为13.25m.隧道处于基本烈度6度地震区，按 达系统对实验隧道围岩进行地质雷达探测.地质 烈度7度地震区设防，隧道衬砌结构采用曲墙喷 雷达技术运用了瞬态电磁场的基本原理，地质雷 锚带仰拱的复合式衬砌. 达利用高频电磁波以宽频带短脉冲形式，由地面 通过天线发射纳秒级宽频域无载波窄脉冲，通过 3现场地质跟踪调查 在时域上接收雷达的散射及被测目标的反射信 号区分不同的介质层面，以精确标定不同层面物 31围岩综合信息的现场测试与核定 质的深度，并可有效地探测出埋藏在介质中不同 施工隧道工作过程中，钻孔、爆破、掘进、出 于周围介电常数的洞穴、裂隙、断层、软地层等目 渣、喷锚、初期支护等工序交替循环进行，在现场 标6,1 实验隧道施工地质调查中课题组采用了一些快 本次地质雷达探测目的是探测出掌子面前 速、简易的辅助性测试手段2，这有利于迅速判 方20m范围内岩石的破碎程度及节理裂隙、断层 定当前隧道掘进周期内围岩类别的真实情况. 发育及含水量等情况，将现场获取的围岩综合信 (1)现场采用便于操作的点荷载仪，系统测定 息和地质雷达探测结果综合对比分析，对结果进 围岩的点荷载强度和回弹值，进而快速求得岩石 行优化，在此基础上做出隧道围岩的动态分类， 的抗拉和抗压强度等数据，用于量化判定岩石强 从而达到围岩稳定性动态评价的目的.地质雷达 度等级， 探测采用了100MHz探测天线，对所探测地质体 (2)现场测定洞壁岩石质量指标(RQD).借鉴 垂向探测最大解释深度为15m,推测深度为25 黄润秋教授的做法：在洞壁施测的若干典型 m.从实测剖面图上看，岩石中反射波的能量对 节理网路图(2m×2m)内每隔10°引出一条测线作 比适中，异常反映较清晰，剖面图像可作为记录 为假想的钻孔轴线，由这些轴线上节理发育情 时间、速度判层的依据，从而推断出隧道掘进工 况，就可以计算分割出长度大于10cm的岩块与 作面前方20m以内岩体中不良地质体变化的规 测线总长度之比值作为反映岩体质量好坏的 律 RQD值；根据上述原理计算出每条测线的RQD 图1是节理裂隙和岩层层面较发育的雷达 值后，就可以求得所有测线的平均RQD,从而得 波.其波形主要特征：断层界面反射强烈，反射面 到综合反映测点岩体结构的“测网RQD”, 附近波幅显著增强，反射波的同相轴错断，破碎 (3)现场测定洞壁体积节理数认，用于量化评 面上反射波高频部分衰减很快，经开挖后证实， 价节理裂隙发育程度和构造影响程度.Palmstrom 掌子面前方有数条小断层切割隧道，节理发育、 认为=+片，式中伪第组节理裂隙间距， 岩石破碎.图2是掌子面前方有较多裂隙水的雷 m,N,为随机节理裂隙数.与RQD的关系为 达波，图3是掌子面前方有断层破碎带的雷达 RQD=115-3.3w. 波，图4是掌子面前方有松散体和间歇性空洞存 (4)现场量测隧道地下水流量，用于判断地下 在的雷达波，这些情况经后来实际开挖后均得到 水对隧道围岩稳定性的影响程度.需要测量每10 了证实.利用探测雷达波的成果指导施工方及时 m长隧道涌水量以及节理水压力与最大主应力 采取相应的对策，多次避免了险情的发生

叭〕 一 刘 宝 许 等 基 于 动 态 围岩 分 类 的 高速 公 路 隧 道 围岩 稳 定 性 评 价 方 法 隧 道 设 计 与施 工 方 案 隧道 采 用 “ 新 奥法 ” 原 理 设 计 ， 施 工 中应 尽 量 减 少对 围岩 的扰动 破 坏程度 ， 充分 发挥 围岩 的 自 承 能力 隧道采用 复合 式衬 砌 ， 以锚杆加 固 、 挂钢 筋 网 、 喷混凝土 、 格栅 钢架 支 撑 等 为初 期支 护 ， 模 筑 混凝 土 或 钢 筋混 凝 土 为二 次 支护 ， 并在两 层 衬 砌 之 间铺 设 防水 板 隧 道 开 挖 轮 廓 预 留变 形 量 为 类 围岩 巧 ， 类 围岩 ， 类 围岩 隧道 净 宽 ， 断面 采 用 曲墙 带仰 拱 断 面 形 式 、 类 围岩 带 仰 拱 ， 类 围岩 不 带仰 拱 ， 曲墙 与 顶 拱 为 同一 半径 ， 半径 为 ， 仰 拱 半 径 为 隧道 处 于 基 本 烈 度 度 地 震 区 ， 按 烈 度 度 地 震 区 设 防 ， 隧道衬 砌 结构 采 用 曲墙 喷 锚 带仰拱 的复合 式 衬 砌‘，” 的 比值 ， 通 过 这 两个 指 标 来 评 价 地 下 水 条件对 隧 道 围岩 稳 定 性 的影 响程 度 现 场 确 定 开挖 周 期 内岩 体 隧道 开 挖 质 量 指 标 ， 用 于 量 化 评 价 隧道 的稳 定 性 指标 的数 值 按 下 式 确 定 门 旦旦旦 火 五 竺匕 匕 现 场 地 质 跟 踪 调 查 围岩 综 合 信 息 的现 场 测 试 与核 定 施 工 隧道 工 作过 程 中 ， 钻 孔 、 爆 破 、 掘 进 、 出 渣 、 喷锚 、 初 期支 护 等 工 序交 替循 环 进行 ， 在现 场 实验 隧道 施 工 地 质 调 查 中课 题 组 采 用 了 一 些 快 速 、 简 易 的辅 助 性 测 试 手 段 「， 一 ， 这 有 利 于 迅 速 判 定 当前 隧道 掘 进 周 期 内围岩 类 别 的真 实情况 现 场采 用 便 于操 作 的点荷 载 仪 ， 系 统测 定 围岩 的点荷 载 强度 和 回弹值 ， 进 而 快速 求 得 岩 石 的抗 拉和 抗压 强度 等 数据 ， 用 于 量 化判 定 岩 石 强 度 等 级 现 场 测 定洞 壁 岩 石 质 量 指 标 借 鉴 黄润 秋 教授 『， 的做 法 在 洞 壁 施 测 的若 干 典 型 节 理 网路 图 又 内每 隔 引 出一 条 测 线 作 为假 想 的钻 孔 轴 线 ， 由这 些 轴 线 上 节 理 发 育情 况 ， 就 可 以计 算 分割 出长 度 大 于 的岩 块 与 测 线 总 长 度 之 比 值 作 为 反 映 岩 体 质 量 好 坏 的 值 根 据 上 述 原 理 计 算 出每 条 测 线 的 值 后 ， 就 可 以求 得 所 有 测 线 的平 均 ， 从 而 得 到 综 合 反 映测 点岩 体 结 构 的 “ 测 网 ” 现 场 测 定洞 壁 体 积 节 理 数 ， 用 于 量 化 评 价 节 理 裂 隙发育程度 和 构 造 影 响程 度 认 为 一 粤谬 ， 式 中、 为 第、组 节 理 裂 隙 间距 ， 叭 ” “ ’ ’ 产、 ’ “ ’ 月 目 ’ ’ ” ’ ’ “ “ ’ ，从 为 随 机 节 理 裂 隙 数 与 的 关 系 为 巧 一 现 场 量测 隧道 地 下 水 流 量 ， 用 于判 断地 下 水对 隧道 围岩 稳 定性 的影 响程度 需要 测 量 每 长 隧道 涌 水 量 以及 节 理 水 压 力 与 最 大主 应 力 式 中 ， 为节 理 组数 ， 沂为节 理粗 糙度 系数 ， 为节 理蚀 变 影 响系 数 ， 节 理 水 折 减 系 数 地 质 雷 达 探 测 为 了对 隧道 围岩 情 况 做 出全 面 准 确 的 了解 ， 现 场 应 用 美 国 公 司 生产 的 一 型 地 质 雷 达 系 统对 实验 隧道 围岩 进行 地质 雷达 探测 地质 雷达 技术运用 了瞬 态 电磁 场 的基 本 原 理 ， 地质 雷 达 利用 高频 电磁 波 以宽频 带 短脉 冲 形 式 ， 由地 面 通 过 天 线 发射 纳 秒 级 宽频 域 无载 波 窄脉 冲 ， 通 过 在 时 域 上 接 收 雷 达 的散 射 及 被 测 目标 的反 射 信 号 区分 不 同的介 质 层 面 ， 以精确 标 定 不 同层 面物 质 的深 度 ， 并可有 效地 探测 出埋 藏在 介质 中不 同 于周 围介 电常数 的洞 穴 、 裂 隙 、 断层 、 软地层 等 目 标 【“ ‘， 本 次 地 质 雷 达 探 测 目的 是 探 测 出掌 子 面 前 方 范 围 内岩 石 的破 碎 程度 及 节 理 裂 隙 、 断层 发 育及 含 水 量 等 情 况 ， 将现 场 获取 的 围岩 综合 信 息和 地 质 雷 达探 测 结果 综 合对 比分 析 ， 对 结果进 行 优 化 ， 在 此 基 础 上 做 出隧道 围岩 的动 态 分类 ， 从 而达 到 围岩稳 定 性 动态 评 价 的 目的 地质 雷达 探 测 采 用 了 探 测 天 线 ， 对 所 探 测 地质 体 垂 向探 测 最 大 解 释 深 度 为 ， 推 测 深 度 为 从 实测 剖 面 图上 看 ， 岩 石 中反射 波 的能量 对 比适 中 ， 异 常 反 映较清 晰 ， 剖 面 图像 可 作 为记 录 时 间 、 速 度 判 层 的依 据 ， 从 而 推 断 出隧道 掘进 工 作 面 前 方 以 内岩 体 中不 良地 质 体 变化 的规 律 图 是 节 理 裂 隙和 岩 层 层 面 较 发 育 的 雷 达 波 其 波 形 主 要 特 征 断层 界面 反射 强 烈 ， 反射 面 附近 波 幅 显 著增 强 ， 反射 波 的 同相 轴 错 断 ， 破 碎 面 上 反 射 波 高频 部 分 衰 减 很 快 经 开 挖 后 证 实 ， 掌 子 面 前 方 有 数 条 小 断层 切 割 隧道 ， 节 理 发育 、 岩 石 破 碎 图 是 掌 子 面前方 有 较 多裂 隙水 的雷 达 波 ， 图 是 掌 子 面 前 方有 断 层 破 碎 带 的 雷达 波 ， 图 是 掌 子 面 前 方 有 松 散体和 间歇 性 空 洞 存 在 的雷 达 波 ， 这些 情况 经 后 来 实 际 开挖 后均 得 到 了证 实 利 用 探 测 雷达 波 的成 果 指 导施 工 方及 时 采 取 相 应 的对 策 ， 多次避 免 了 险情 的发 生

·148· 北京科技大学学报 2005年第2期 距离/m 距离m 8 10 8 10 16 0 0 100 I00 200 200 8 300 300 400 400 6 500 J17 500 17 图1节理裂隙、岩层层面发育的雷达波 图2有裂隙含水区的雷达波 Fig.I Radar wave of the joint developed intensively and the ter- Fig.2 Radar wave of the water zone in the heading face ahead rain developed in the heading face abead 距离m 距离m o 0 8 16 0 0 10 100 100 200 200 8 300 300 12 400 400 16 6 500 17 500 17 图3掌子面前方有新层破碎带的雷达波 图4掌子面前方有松散体和间欧性空洞存在的雷达波 Fig.3 Radar wave of the fault fracture zone in the heading face Fig.4 Radar wave of the intermittent cave in the heading face ahead ahead 4基于动态围岩分类的隧道稳定 有较大出入，施工阶段测定的稳定性较差的亚类 围岩由原来所占的8.7%降为3.8%，Π类围岩由原 性评价 表1隧道围岩类别划分对比表 Table 1 CoMParison of Rock Surrounding Sort 在京承高速公路某隧道中按前述方法现场 勘查设计阶段 实际施工阶段 及时地对各回次掘进后隧道展开地质跟踪与核 围岩类别 长度m 比例% 长度m 比例% 实工作，对隧道围岩的类别作了动态划分，施工 320 8.7 140 3.8 阶段隧道围岩类别重新划分结果见下表1. Ⅲ 2175 58.5 680 18.3 从表1中可以看出，隧道施工阶段围岩类别 IV 1220 32.8 1935 52.1 测定结果与原来勘查设计部门的预测结果相比 0 0 960 25.8

北 京 科 技 大 学 学 报 年 第 期 距 离 距 离加 厘蓄、目 月侧线 旦蓄之， 月侧珑 气 八︵ 图 节理 裂隙 、 岩 层 层 面 发 育的雷达波 图 有 裂 隙 含水 区 的 雷达 波 助 距 离 距 离 勺臼， 添蟒﹄白 侧遏送 尽岔迢 宜盆之圈 八 曰 曰 勺︸ 曰︸ 图 掌子 面前 方 有断层破碎 带 的 雷达 波 “ 图 掌 子 面前 方 有 松散 体和 间歇 性 空 洞 存在 的 雷 达 波 比 基 于 动 态 围 岩 分 类 的 隧 道 稳 定 性评 价 在 京 承 高 速 公 路 某 隧道 中按 前 述 方 法 现 场 及 时地 对 各 回 次 掘 进 后 隧 道 展 开 地 质 跟 踪 与 核 实工 作 ， 对 隧道 围岩 的类 别 作 了动 态 划 分 ， 施 工 阶段 隧道 围岩 类 别 重 新 划 分 结 果 见 下表 ， 从 表 中可 以看 出 ， 隧道施 工 阶 段 围岩 类 别 测 定 结 果 与 原 来 勘 查 设 计 部 门 的预 测 结 果 相 比 有 较 大 出入 ， 施 工 阶 段 测 定 的稳 定 性 较 差 的 类 围岩 由原来所 占的 降为 ， 类 围岩 由原 表 隧道 围岩类别划 分 对 比表 围岩类别 勘 查 设 计阶段 实 际 施工 阶段 长 度 比例 长度 比 例 一

Vol.27 No.2 刘宝许等：基于动态围岩分类的高速公路隧道围岩稳定性评价方法 ·149 来所占的58.5%降为18.3%，稳定性较好的V类围 质量的完成隧道工程施工 岩由原来的32.8%上升为52.1%，而原设计没有V 类围岩，经过现场测定V类围岩实际应该占 参考文献 25.8%.从以上可以得出，实际施工过程中隧道的 ]张勇，华安增.基于信息扩散理论的隧道系统动态稳定性 围岩稳定性总体上比勘察、设计阶段所预测的情 分析.中国矿业大学学报，2003,32(3)：263 [2]刘占魁，刘宝许.隧道工程监控技术与位移反分析测点优 况要好得多，勘查设计阶段Ⅱ，I类等围岩稳定 化布置.包头钢铁学院学报，2002,131)：1 性比较差的隧道长度占总长度的672%，经过现 [3]干昆蓉，地下工程围岩稳定性分析方法存在的问题与思 场实际测定后这一比例下降到22】%，而V,V隧 考.现代隧道技术，2003,40(6)：16 道围岩稳定性比较好的隧道长度由32.8%上升到 [4吴梦军，陈彰费，许锡宾，等，公路隧道围岩稳定性研究 现状与展望.重庆交通学院学报，2003,22(2：24 77.9% [5】张勇，张子新，华安增.高速公路隧道的围岩变形特性，中 南公路工程，2001,26(3)：12 5结论 []赵玉光.地下工程开挖与支护安全监控量测及地质灾害 动态预测与防治.中国地质灾害与预防学报，2001,12(3 (1)通过现场围岩类别的动态测定来复核原 36 来围岩的设计类别，并把测定结果（信息）反馈到 [刀朱合华，丁文其，地下结构施工过程的动态仿真模拟分析 岩石力学与工程学报，1999,18(5)：558 设计中，从而进一步修改和完善原设计的支护参 [8]靳小光，王兰生，卫宏，公路隧道围岩变形监测及其应用 数，并进而指导后续的施工，这样使得设计和施 中国地质灾害与防治学报，2000.12(1)：19 工更符合或接近现场实际，也能够适应多变的地 [9]TJ02690,公路隧道设计规范.北京：人民交通出版社， 质条件和各种不同的施工条件， 1990.52 [10]TB10003一2001铁路隧道设计规范，北京：中国铁道出版 (2)将围岩类别跟踪调研测试结果及时、迅速 社，2001.10 地反馈给业主、施工、监理单位和现场设计代表， [1]河北省交通规划设计院.京承高速公路工程地质勘查报 以便达成共识和及时调整与优化施工方案，提 告.2003.15 高了效率.由于及时掌握了围岩的动态，并采取 【12]Hoek E,Brown E T.岩石地下工程.连志升，译.北京：冶 金出版社，1986.35 相应的措施，从而大大减少了灾害事故发生率及 [13】蔡美锋，何满朝，刘东燕.岩石力学与工程.北京：科学出 工程返工时间. 版社，2002.180 (3)在隧道施工和支护工程中，及时地掌握了 [14)黄润秋.长江三峡工程大跨度地下厂房围岩稳定性研究 报告，1999.31 围岩的真实状态，了解了围岩的松弛范围，能够 [15】黄润秋，陈尚桥，黄家渝，等，重庆市浅埋地下洞室安全顶 客观、真实为隧道围岩的稳定性做出综合评价， 板厚度研究.工程地质学报，1998.62)：120 (4)对隧道工程施工进行动态围岩类别的测 [16吴俊，毛海河，应松.地质雷达在公路隧道短期地质超前 定，使隧道工程的设计和施工运作纳入科学的动 预报中的应用.岩土力学，2003,241)：154 [17]高才坤，郭士明.采用地质雷达进行隧道草子面前方地质 态管理中，使隧道工程始终处于良好的运行状 情况预报.水力发电，20003：11 态，确保地下工程的顺利实施，以保证高水平、高 Evaluation method of engineering construction stability for expressway tunnels based on dynamic classification of wall rock LIU Baoxu,OIAO Lan,LI Changhong Civil and Environmental Engineering School,University of Science and Technology,Beijing,100083,china ABSTRACT According to the engineering construction characteristic of freeway tunnels,some methods were ad- opted to investigate and predict the geological condition of tunnel wall rock on the basis of dynamic wall rock clas- sification.The information obtained by these methods was integratively analyzed and optimized so as to evaluate the dynamic stability of expressway tunnels.The results of practical application show that this evaluation method is simple and effective. KEY WORDS dynamic classification;rock surrounding stability;expressway tunnel;ground probing radar

刘 宝 许等 基 于 动 态 围岩分 类 的 高速 公 路 隧 道 围岩稳 定 性评 价 方 法 来所 占的 降为 ， 稳定 性 较好 的 类 围 岩 由原来 的 上升 为 ， 而 原 设 计 没有 类 围 岩 ， 经 过 现 场 测 定 类 围 岩 实 际 应 该 占 ， 从 以上 可 以得 出 ， 实 际 施 工 过程 中隧道 的 围岩 稳 定性 总体 上 比勘 察 、 设计 阶段 所 预 测 的情 况 要 好 得 多 ， 勘 查 设 计 阶 段 ， 类 等 围岩 稳 定 性 比较 差 的隧道 长 度 占总 长 度 的 ， 经 过 现 场 实 际测 定后 这 一 比例 下 降到 ， 而 ， 隧 道 围岩稳 定性 比较好 的隧道 长度 由犯名 上 升 到 质 量 的完成 隧道 工 程施 工 参 考 文 献 结 论 通 过现 场 围岩 类 别 的动 态 测 定 来 复 核 原 来 围岩 的设 计类 别 ， 并把 测 定 结 果 信 息 反馈 到 设计 中 ， 从 而进 一步 修 改和 完 善原 设计 的支 护 参 数 ， 并进 而 指 导 后 续 的施 工 ， 这 样 使 得 设计 和 施 工更 符合 或接 近 现 场 实 际 ， 也 能够 适 应 多变 的地 质 条件 和 各种 不 同 的施 工 条件 将 围岩类 别跟 踪 调 研 测试 结 果及 时 、 迅速 地 反馈 给业 主 、 施 工 、 监 理 单 位和 现场 设计 代表 ， 以便达 成 共 识 和 及 时调 整 与优 化 施 工 方 案 ， 提 高 了效 率 由于 及 时掌 握 了 围岩 的动 态 ， 并 采 取 相 应 的措 施 ， 从 而 大 大 减 少 了灾 害事 故 发生 率及 工 程 返 工 时 间 ， 在 隧道 施 工 和 支 护 工程 中 ， 及 时地 掌握 了 围岩 的真 实状 态 ， 了解 了 围岩 的松 弛 范 围 ， 能够 客观 、 真 实 为 隧道 围岩 的稳 定 性 做 出综 合 评 价 对 隧道 工 程 施 工 进 行 动 态 围岩 类 别 的测 定 ， 使 隧道 工程 的设计和 施 工 运 作纳 入科学 的动 态 管 理 中 ， 使 隧道 工 程 始 终 处 于 良好 的运 行 状 态 ， 确 保地 下 工 程 的顺 利 实施 ， 以保 证 高水 平 、 高 「 张 勇 ， 华 安增 基 于 信息扩 散 理 论 的 隧道 系统动 态 稳 定性 分 析 中 国矿业 大 学 学报 ， ， 刘 占魁 ， 刘 宝 许 隧 道 工 程 监 控技 术 与位移 反分析测 点优 化 布 置 包 头钢 铁 学院学报 ， ， 干 昆蓉 地 下 工 程 围岩 稳 定性 分析 方法 存 在 的 问题 与思 考 现 代 隧 道 技 术 ， ， 吴梦 军 ， 陈彰贵 ， 许 锡 宾 ， 等 公路 隧道 围岩 稳 定性研 究 现 状 与展 望 重庆 交 通 学院 学报 ， ， 协 张 勇 ， 张 子 新 ， 华 安 增 高速 公 路隧 道 的 围岩 变 形 特 性 中 南公 路工 程 ， ， 赵 玉 光 地 下 工 程 开 挖 与 支护 安全 监 控 量测 及 地 质 灾 害 动 态 预测 与 防 治 中国 地质灾 害与预 防 学 报 ， ， 【 朱合 华 ， 丁 文 其 地 下 结构施 工 过程 的动 态仿 真模 拟 分 析 ， 岩 石 力 学 与工 程 学报 ， ， 靳小 光 ， 王 兰 生 ， 卫 宏 公 路隧 道 围岩 变 形监 测 及 其应 用 中 国 地质 灾 害与 防 治 学 报 ， ， 」 一 ， 公 路 隧道 设计规 范 北 京 人 民交 通 出 版 社 ， 一 铁 路 隧 道 设 计 规范 北 京 中 国铁道 出版 社 ， 【 河 北 省 交通 规 划 设计 院 京承 高速 公 路 工 程 地 质勘查 报 告 ， 岩石地 下 工 程 连 志 升 ， 译 北 京 冶 金 出版 社 ， 【 蔡美 锋 ， 何 满朝 ， 刘 东燕 岩 石 力学 与 工 程 北 京 科 学 出 版社 ， 「 黄 润 秋 长 江 三 峡 工 程 大跨度 地下 厂 房 围岩 稳 定性 研 究 报 告 「习 黄润秋 ， 陈 尚桥 ， 黄家 渝 ， 等 重庆 市浅埋 地 下 洞 室 安全顶 板 厚度研 究 工 程地 质 学报 ， ， 仅 吴俊 ， 毛 海 河 ， 应 松 地 质雷 达在 公路 隧道 短期 地质超前 预报 中 的 应 用 岩土 力学 ， ， 【 高才 坤 ， 郭士 明 采 用 地质 雷达 进 行隧道 掌子 面 前方地 质 情 况 预报 水 力发 电 ， 即 ， 例口 ， 咖， 助 ， ， ， ， 五 比山 『