地下洞室围岩稳定性综述.doc

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1、地下洞室围岩稳定性综述摘要：地下洞室围岩的稳定性在地下洞室施工时有着至关重要的作用，简要介绍了近几年研究成果，并对这一研究的现状与发展趋势做了简要评述C关键词：地下洞室围岩稳定性综述引言地下洞室等地下工程开挖之前，岩体处于一定的应力平衡状态。用于各种目的的地下开挖改变了原有的平衡状态，从而造成开挖空间周围的应力重新分布。如果围岩中的应力超过了岩体强度，则围岩会破坏，产生坍塌、片帮甚至底板隆起等现象，软岩或高地应力中的地下洞室则可能产生很大的塑性变形。如果不及时对由岩进行支护或加固开挖出来的地下空间就会因为围岩的变形与破坏而无法使用。

2、当二次应力较低，达不到围岩的弹性极限时，围岩处于弹性状态，无需支护就可以保持稳定；反之当围岩应力较高、强较低时，就会产生塑性变形和断裂破坏；在有断层、节理等不连续面切割时，还有可能在地下洞室的顶板或边墙产生不稳定的楔形块体，也可以对地下空间构成威胁。在进行地下空间设计和施工之前，需要对开挖后的I韦I岩应力进行分析，进而对闱岩稳定性进行评价，以便采取合理的开挖方式和支护形式。地下洞室等地下工程不可能一次开挖完成，不同的开挖顺序及施工方案对地下洞室群的稳定性的影响不同，即开挖顺序或施工方案将直接彫响围岩应力、变形及破坏区的发展变化过程。

3、因此，选择合理的开挖顺序或施工过程是地下洞室群设计与施工的重要内容，具有重耍的理论意义和过程使用价值。主要研究成果2004年周敏等［1］在针对影响因素与围岩稳定的非线性关系，利用神经网络理论与BP神经网络的建模能力，进行非线性运算，提出改进的BP神经网络评判围岩稳定性模型，得出神经网络方法可以很好的运用于洞室稳定性影响因素中，且输入的参数不受限制，分类,设计及预测精度高，还可以进行数据联想以及校正补错。提出神经网络方法在地下洞室稳定性分类中具有非常重要的意义。2005年胡夏嵩等［2~4］以西北某市大型水利地下洞室工程为例，釆用弹塑性

4、二维有限元法通过低地应力区地下洞室开挖后围岩拉应力、剪切应力分布与围岩变形破坏进行了数值模拟研究，模拟结果表明：在低地应力地区对于椭圆形洞室，地下洞室开挖后在洞侧壁位置产生应力集中，在洞顶位置出现拉应力现象，基本产生在拱顶正中位置；低地应力区地下洞室开挖后，闱岩中的剪应力集中带主要形成于洞顶垂直位置，即地下洞室由岩破坏主要发生在洞顶位置，略偏于拱顶的位置，最大剪切应力等值线分布具有对称性，形成于地下洞室底边墙拐角位置处的最大剪应力集中现象，这种现象与地下洞室开挖所引起的围岩块体结构面切向挤压滑落时的剪切变形、应力释放有一定的关系，洞

5、顶位置处的最大剪应力值明显小于底部边墙拐角处的最大剪应力值，边墙拐角处的最大剪应力值一般是洞顶位置最大剪应力值得1.7倍以上，这与地下洞室底边与侧壁边墙之间开挖成直角形有关，直角形的拐角容易形成剪应力集中，产生围岩的不稳定区；低地应力区地下洞室围岩变形破坏主要是发生在垂直方向,水平方向的规模和程度均不及前者，同时总结分析了低地应力区地下洞室开挖后围岩变形破坏规律及其特征。2010年叶洲元⑸基于等效数值原理并结合地下洞室围岩本身特性，对大冶铁矿地下洞室工程进行分析，选取围岩质量指标D、单轴抗压强度Rc、岩体完整性指标Kv、地下水渗水流

6、量W和节理状况对地下洞室围岩稳泄性进行评价，结果表明等效数值法应用于围岩稳定性的评价，具有计算简单高效，使用方便等特点。2013年朱义欢⑹针对地下洞室短长期稳定性的评判准则进行分类总结与归纳，得出岩体流变特性试验的开展以及长期强度的确定，如何给出I韦1岩稳定性的综合评判以及相应的临界警戒指标，针对围岩的力学行为进行预测和控制等方面必须要进行进一步的研究。围岩稳定性的评判不能依赖于一种单一的评判标准，依赖于计算机技术，结合多种方法进行围岩的综和评判建立，结合类似工程实例进行多学科交叉应用也是一种发展方向。2014年李一冬等［7］采用改

7、进的BP神经网络分析地下工程围岩的稳定性，将岩石单轴饱和抗压强度、岩石质暈指标、岩石的完整性系数、结构而的强度系数、地下水渗流指标作为围岩的分类指标，利用附加动力因子、L-M优化算法与NguyuiWidrow初始化算法相结合的改进BP神经网络建立围岩稳定性的分类预测模型，并运用MATLAB对学习样本进行分类识别，确定地下工程围岩的岩体等级，并结合平均影响值特征筛选法确定影响围岩稳定的主导因素。结果表明：改进的BP神经网络克服了仅适用单一敏感性指标和模糊主观判断的缺陷，使神经网络强大的记忆性和容错性，因此可以在围岩稳定性分类中填补缺失

8、的数据、校正错误数据。B0神经网络不限制输入参数的个数，并且充分考虑影响围岩稳定性及不确泄因索，既消除了人为主管因素的影响，又能减小手动计算产生的误差，从而提高计算精度与工作效率。附加动量与L-M优化算法相结合的BP算法与传统的BP算