[發(fā)明專利]一種隧道圍巖松動圈的測試方法及圍巖損傷的分級方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811324336.8
• 申請日: 2018-11-08
• 公開（公告）號: CN109239779B
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 安建永;管曉明;陸繼廣;劉航
• 申請（專利權(quán)）人: 中國建筑第二工程局有限公司
• 主分類號: G01V1/30
• 分類號: G01V1/30
• 代理公司: 成都弘毅天承知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51230
• 代理人: 蔣秀清

本發(fā)明公開了一種隧道圍巖松動圈的測試方法，屬于隧道施工技術(shù)領(lǐng)域，包括以下步驟：(1)在隧道橫斷面上開設(shè)有若干個測試孔；(2)每個測試孔的側(cè)壁上開設(shè)有若干安裝孔，每個安裝孔內(nèi)均設(shè)置有速度傳感器，每一個速度傳感器均與爆破振動信號采集儀電連接；(3)選取上臺階爆破時的爆破能量作為激振源，記錄速度傳感器記錄的速度時程曲線；(4)分析每個測試孔內(nèi)的速度傳感器的速度峰值變化，速度衰減最大的點為圍巖損傷的分界點；(5)將每個測試孔的分界點連接起來，得到圍巖松動圈的損傷范圍；本方法簡單易行，直接利用隧道爆破產(chǎn)生的能量作為震源，一次爆破測試多個測試孔和多個振動速度，既得到圍巖損傷的范圍。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于隧道施工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種隧道圍巖松動圈的測試方法及圍巖損傷的分級方法，指導(dǎo)隧道控制爆破施工。

背景技術(shù)

近年來，隨著高速鐵路、公路和地下軌道交通工程的發(fā)展，隧道工程呈現(xiàn)出逐年增加的趨勢。對于巖質(zhì)隧道施工，采用鉆爆法開挖時，隧道爆破產(chǎn)生的沖擊波及振動經(jīng)常會對隧道周邊圍巖造成損傷。一般以圍巖松動圈的大小評價隧道圍巖損傷的程度，并根據(jù)松動圈的大小進行隧道初期支護結(jié)構(gòu)的設(shè)計。因此，準確測量圍巖的松動圈具有重要的理論和工程實踐指導(dǎo)意義。目前圍巖松動圈的常用測試方法如下：

1)聲波法。聲波法是目前公認的測量圍巖松動圈比較成熟的方法，大量的工程實踐證明了該方法的可行性。

2)多點位移法。通常應(yīng)用大量的多點位移計，得到大量的監(jiān)測數(shù)據(jù)。通過分析監(jiān)測數(shù)據(jù)，也可得到圍巖松動圈的厚度范圍。

3)地震波法。主要是根據(jù)探測圍巖縱波波速的差異來判斷其松動范圍，根據(jù)探測方式及原理的不同可分為層析成像法和折射波法。

4)地質(zhì)雷達法。地質(zhì)雷達法同樣是一種無損測試技術(shù)，用儀器從外表面發(fā)射高頻電磁脈沖波，利用其在圍巖內(nèi)部界面上的反射波來探測裂縫的位置。

5)鉆孔攝像方法。靖洪文(《鉆孔攝像測試圍巖松動圈的機理與實踐》)利用全景鉆孔數(shù)字攝像技術(shù)和數(shù)字圖像處理分析方法研制了全景數(shù)字鉆孔攝像煤礦巷道圍巖松動圈測試系統(tǒng)，利用鉆孔攝像技術(shù)測試巷道圍巖松動圈。

以上測試方法中，工作量較大，周期較長，測量精度不高，儀器貴，操作較復(fù)雜，且需要隧道爆破之后再安裝儀器或選用新的激振源對隧道進行量測，對圍巖損傷量化程度也較低，亟待提出一種新的測試方法，以克服以上方法存在的上述缺點。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種隧道圍巖松動圈的測試方法，爆破引起的圍巖損傷松動圈的測試方法，指導(dǎo)隧道控制爆破施工，有效的解決了隧道爆破引起圍巖損傷的松動圈的測試難題，相比常規(guī)方法，該方法原理可靠，工藝簡單，簡便易行，對于隧道施工行業(yè)具有深遠的影響。該方法利用隧道爆破產(chǎn)生的能量作為激振源，分別測試隧道爆破地震波在原巖和圍巖中的傳播速度，通過對比分析爆破地震波的傳播速度，得出速度臨界點，然后將各個臨界點連接起來，就得到爆破圍巖松動圈。

本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是一種隧道圍巖松動圈的測試方法，包括以下步驟：

(1)在隧道橫斷面上開設(shè)有若干個測試孔，每個測試孔均貫穿圍巖層和原巖層；

(2)每個測試孔的側(cè)壁上開設(shè)有若干安裝孔，每個安裝孔內(nèi)均設(shè)置有速度傳感器，每一個速度傳感器均與爆破振動信號采集儀電連接；

(3)選取上臺階爆破時的爆破能量作為激振源，采用爆破測試儀測試上臺階爆破時掌子面后方圍巖內(nèi)速度傳感器的振速，并記錄速度時程曲線；

(4)分析每個測試孔內(nèi)的速度傳感器的速度峰值變化，速度衰減最大的點為圍巖損傷的分界點，根據(jù)分界點所對應(yīng)的速度傳感器所在的位置即可確定圍巖的深度；

(5)將每個測試孔的分界點連接起來，得到圍巖松動圈的損傷范圍。