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本文以沪蓉国道主干线湖北沪蓉西(宜昌至恩施)高速公路漆树槽隧道为例,首先介绍了漆树槽隧道工程地质背景,进而分析了影响隧道围岩稳定性的七种主要因素,并通过围岩类别判定卡法和模糊综合评判法两种不同的围岩分类法对漆树槽隧道研究区内围岩进行了稳定性评价,在此基础上分析了两种方法的优缺点及适用性,提出了适用于漆树槽隧道的围岩分类法。并取得如下结论:
1、经现场调研认为,影响漆树槽隧道围岩稳定性的各种因素,可以概括为以下三种类型:地质因素、工程因素、施工因素。其中前者为可控因素,后两者为不可控因素。
2、漆树槽隧道围岩稳定性的影响因素依次为:岩块的坚硬程度、岩体的完整性程度、结构面的抗剪强度、围岩初始应力、地下水的作用、风化作用、主要软弱结构面方向。通过分析各因素之间的相互关系,又可将其划分为五个基本独立的影响因素:岩块的坚硬程度、岩体的完整性程度、结构面的抗剪强度、围岩初始应力、地下水的作用。
3、在模糊综合评判法中,根据评价域等级划分要求,将评价因子量化分级,并附以各级别相应定性描述,按“定量为主、定性为辅”的原则,进行模糊综合评价具有良好的实用性和适用性。
4、判定卡法、模糊综合评判法经实例对比验证,认为在对较高围岩质量级别(Ⅲ、Ⅳ)的判定上,两种方法的结果基本一致,而在较低围岩质量级别(Ⅰ、Ⅱ)两者有所差别,模糊综合评判法往往比判定卡法的围岩判定类别低一个级别,即评判结果较为保守。通过隧道开挖后的现场测试判断,认为判定卡法对漆树槽隧道围岩类别实际情况更为吻合。
同时,引入TSP202超前地质预报系统对漆树槽隧道右线出口YKl20+000~YKl20+160里程段进行了多次地质超前预报,通过对其影像点成果图的分析、解译、对比、研究得出预报结果,继而将其与隧道开挖后所揭示的实际地质情况对比分析,获得结论如下:
1、从施工中实际所揭示的地质情况与TSP超前地质预报系统所推断的地质情况来看,在预报有效范围以内,实际地质情况和预报结果符合良好,在某些地段和预报结果一致,如:对YKl20+125里程点处的小型溶洞的预测,对YKl20+148里程点处夹泥带的预测,这都能说明预报结果具有较高的可靠性。 2、正确地划分探测地区的构造框架,确定主要影响隧道施工的结构面的空间产状,是决定传感器最佳位置与延伸方向的主要因素,也是决定探测距离远近的主要因素,只有将高灵敏的传感器安置在结构面与掌子面前进方向的夹角φ大于90。的隧道壁一侧,且采取平行于结构面延伸方向的布置,才能有效地接受从远距离传回来的能量微弱的反射波。
3、结合地质力学理论,可提高TSP202探测断层的实用性。TSP202探测主要是预报不良地质体的性质、位置和规模,而对断层破碎带及其不良地质体的围岩稳定性和围岩级别的判断则基本无能为力,而后者又是施工现场最需要的。按照地质力学的构造体系的理论,不同走向断层的力学性质不同,而不同力学性质断层对围岩稳定影响效果不同。因此在构造体系研究的基础上,结合TSP202探测成果得,就可能相对较准确地预报隧道区内断层破碎带的围岩级别。
4、由于物探成果的多解性和解译水平所限,预报有时会出现甚至很大的误差,如解译时将充水岩体误解为溶洞或软弱夹层,将围岩较完整段误解为节理裂隙发育段等,这些都影响了超前地质预报精度和水平。此时建议可将地面地质调查法和地质界面地质体投射技术、断层参数预测法预报断层等技术与TSP202探测成果紧密结合,并把多种成果进行反复比较和优选,再得出最终结论。这样就能减少预报失误,提高精度,实现高水平综合超前地质预报。