基于tsp超前地质预报与监控量测信息的隧道围岩亚级分级方法及应用研究

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1、基于TSP超前地质（申请工学硕士学位论文）预报与监控量测基于TSP超前地质预报与监控量测信息信息的隧的隧道围岩亚级分级方法及应用研究道围岩亚级分培养单位：土木工程与建筑学院级方学科专业：岩土工程法及研究生：赵俊峰应用指导教师：谢全敏研究赵俊峰2014年5月武汉理工大学万方数据分类号学校代码10497UDC学号学位论文选题基于TSP超前地质预报与监控量测信息题目的隧道围岩亚级分级方法及应用研究英文StudyOnTheMethodsAndApplicationsOfTunnelSurroundingRock题目S

2、ub-classificationBasedOnTSPAndMonitoringMeasurementInformation研究生姓名赵俊峰姓名谢全敏职称教授学位博士指导教师单位名称土木工程与建筑学院邮编430070申请学位级别工学硕士学科专业名称岩土工程论文提交日期2014年5月论文答辩日期2014年5月学位授予单位武汉理工大学学位授予日期答辩委员会主席评阅人2014年5月万方数据独创性声明本人声明，所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外

3、，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得武汉理工大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中明确的说明并表示了谢意。研究生签名：日期学位论文使用授权书本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权武汉理工大学可以将本学位论文的全部内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存或汇编本学位论文。同时授权经武汉理工大学认可

4、的国家有关机构或论文数据库使用或收录本学位论文，并向社会公众提供信息服务。（保密的论文在解密后应遵循此规定）研究生（签名）：导师（签名）：日期：万方数据摘要近20年来，我国交通事业发展迅猛，高铁，高速公路，城市轨道等建设规模也越来越大。公路隧道的数量突飞猛涨，使得对于隧道的研究迎来新的挑战与发展。国内外在对隧道的各种研究中，隧道围岩分级一直是一个重点，快速、合理的围岩等级分级判定是隧道施工中急需的技术支撑，也是地质灾害稳定性评价与处治方案制定的重要依据。国内外先后产生了多种分级方法，它们从不同角度对围岩进行了

5、等级划分，但对于国内分级现状来说，与国际上有重要影响的围岩分级方法比，分级级数偏少，以往的隧道工程建设实践表明：《公路隧道设计规范》中Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级围岩划分跨度较大，可以通过对各级围岩进行亚级分级划分，从而最大限度的满足安全且经济的建设原则。对于设计阶段的围岩亚级分级已经在《公路隧道设计细则》提出，目前对围岩亚级分级的研究主要集中在施工阶段的开挖之后根据掌子面得到的信息进行围岩分级，但由于现场的复杂性，出现很多设计围岩级别与实际围岩级别有很大出入的情况，而对于超前预报阶段的围岩亚级分级研究还相对较少，没有系统的

6、研究。依据王明年教授等人通过数值试验将公路隧道岩质围岩根据其自稳性表现特征所进行的亚级分级，本文尝试建立了实用的公路隧道围岩亚级分级方法，将Ⅲ级围岩分为两个亚级级别，Ⅳ级围岩分为三个亚级级别，Ⅴ级围岩分为两个亚级级别。本文利用TSP超前预报系统探测成果与监控量测信息，结合数量化理论和统计回归分析原理，建立了围岩亚级分级方法。该方法将围岩级别中的Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级细分，以及将划分采用的定性指标岩石坚硬程度，岩体完整性和地下水状态定量化，实现围岩亚级分级自动化，标准化。并结合监控量测研究，探究了围岩变形与围岩级别之间的

7、定量关系。主要研究成果有：（1）TSP超前预报系统是利用弹性波的动力学原理，采用多分量勘探技术，用X、Y、Z三分量检波器接收由震源产生的地震波信息，通过软件分析得到完整的P-SV、P-SH波和P-P波的地震波记录，根据反射波中有效的信息以及数值分析，得到的成果包括：能够直观表现的数据，如纵波速度，密度，泊松比，静态杨氏模量等岩石物理力学参数，还有通过反射图，以及波形图反映的构造影响程度，节理裂隙发育，围岩的软硬和含水量等情况。以上的成果数据能够用以定量判断围岩分级各指标，为分级提供有效的定量值。I万方数据（2

8、）TSP系统成果与围岩分级指标之间关系的研究。波在岩石中传播受到岩石成分以及密度，体积弹性模量的影响从而发生能量亏损，导致不同的纵波与横波速度，波在岩体中的传播速度受到裂隙发育程度以及裂隙填充物的影响而不同。TSP203所能提供最大价值的是岩体纵波速度，而这对于岩石坚硬程度的分析有很大作用，要考究围岩坚硬程度，可以参考铁路隧道围岩分级方法中围岩硬度与围岩弹性纵波传播速度的关系；在进行定性描述时,可以