一種用于地下洞室巖爆烈度等級的綜合預報方法
【專利摘要】本發明公開了一種用于地下洞室巖爆烈度等級的綜合預報方法,該方法以用于巖爆烈度等級預報的強度理論、能量理論為基礎,考慮六種相關因素對巖爆烈度等級的影響,實現巖爆烈度等級的綜合預報。具體以地下工程不同部位的最大初始地應力值σ1和巖體強度σcm的比值作為初始應力強度比,分別對六種影響因素賦予不同的權重系數,這六種因素包括:最大初始地應力方向與地下洞室走向的水平夾角;判斷部位的地下水出露特征(判斷位置前后10m范圍內);地下洞室的斷面形狀;地下工程開挖的施工方法;地下工程所在位置的埋深條件;地下工程的布置與地形和構造的關系。將初始應力強度比與六種影響因素的權重系數相乘,得到修正的應力強度比,以此預報巖爆的烈度等級。
【專利說明】一種用于地下洞室巖爆烈度等級的綜合預報方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于地下工程【技術領域】,特別是涉及一種地下洞室巖爆烈度等級的綜合預報方法。
【背景技術】
[0002]巖爆是高地應力區硬脆性巖體中開挖地下工程時常遇到的一種地質災害,其發生具有突發性、持續性與滯后性等特點。巖爆發生時往往伴隨有明顯的聲響甚至誘發地震,破碎巖塊以剝落和彈射等形式脫離母巖,對施工人員和設備造成很大的影響,烈度等級高的巖爆有時造成機會人亡的慘劇。
[0003]巖爆的烈度等級預報是世界性的工程技術難題之一,也是世界范圍內巖石力學與工程地質界致力解決的問題。國內外很多學者和工程技術人員對巖爆的烈度等級預報提出了不同的方法,如Russense判據、Barton判據、Hoek判據、王蘭生判別方法、考慮綜合因素的五因素綜合判據、陶振宇判據、Griffith判據等等,這些判據分別以巖爆發生的強度理論、能量理論以及綜合判別等為基礎對巖爆的烈度等級預報做了很多的嘗試。然而,巖爆的形成機理復雜,影響因素多樣,如巖性、巖體結構、地應力場特征、洞室斷面、上覆巖體厚度、構造和地形等等對巖爆的烈度等級都會產生不同的影響。
[0004]在我國,《水利水電工程地質勘察規范》GB50487-2008、《水力發電工程地質勘察規范》GB50287-2006、《工程巖體分級標準》GB50218-94等規范中僅使用強度應力比對巖爆的烈度等級做了預報 ,所使用的強度應力比為巖體的室內飽和單軸抗壓強度σ。和最大初始地應力O1的比值,并且未考慮其他因素的影響。大量的工程實踐證明原位巖體強度要低于室內試驗的飽和巖石單軸抗壓強度σ。,甚至僅為O。的1/10,因此使用最大初始地應力01與原位巖體強度0?的比值作為應力強度比判斷巖爆的烈度等級更具有適用性,同時考慮巖爆發生的影響因素對巖爆烈度等級的影響,對應力強度比加以修正,利用修正后的應力強度比能夠更好的預報巖爆的烈度等級。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于,提供了一種能夠更為有效的預報巖爆發生烈度等級的用于地下洞室巖爆烈度等級的綜合預報方法。
[0006]為達到上述目的,本發明采用如下技術方案:一種用于地下洞室巖爆烈度等級的綜合預報方法,包括以下步驟:
[0007]Α、測量工程區的地應力場,獲得工程區的最大初始地應力σ i的量值與產狀;
[0008]B、確定原位巖體強度σ Μ ;
[0009]C、確定初始應力強度比T
[0010]根據步驟A、B得到的最大初始地應力σ I和原位巖體強度σ Μ,利用式T= σ / σ cm確定初始應力強度比T ;
[0011]D、計算工程區巖爆發生的臨界埋深Hra[0012]使用公式
【權利要求】
1.一種用于地下洞室巖爆烈度等級的綜合預報方法,其特征在于,包括以下步驟: A、測量工程區的地應力場,獲得工程區的最大初始地應力σcm的量值與產狀; B、確定原位巖體強度σcm ; C、確定初始應力強度比T 根據步驟Α、Β得到的最大初始地應力σ i和原位巖體強度σ Μ,利用式T= σ / σ Cffl確定初始應力強度比T ; D、計算工程區巖爆發生的臨界埋深Her使用公式
2.根據權利要求1所述的用于地下洞室巖爆烈度等級的綜合預報方法,其特征在于,所述步驟A依工程布置形式及地質構造的關系,采取水壓致裂法或應力解除法測量工程區的地應力場,得出工程區的最大初始地應力O1的量值與產狀。
3.根據權利要求1所述的用于地下洞室巖爆烈度等級的綜合預報方法,其特征在于,所述步驟B通過巖石力學試驗確定工程區內巖塊的室內飽和單軸抗壓強度σ。,采用Hoek-Brown破壞準則2002版確定原位巖體強度σ cm。
4.根據權利要求2所述的用于地下洞室巖爆烈度等級的綜合預報方法,其特征在于,所述應力解除法為空心包體應力解除法。
【文檔編號】G01V9/00GK103744128SQ201410025161
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2014年1月20日 優先權日:2014年1月20日
【發明者】趙國斌, 高玉生, 賈國臣, 程向民 申請人:中水北方勘測設計研究有限責任公司