一种隧道围岩快速分级的方法技术

本发明专利技术涉及隧道探测领域

【技术实现步骤摘要】
一种隧道围岩快速分级的方法


[0001]本专利技术涉及隧道探测领域
,
具体的是利用隧道掌子面及边墙裂隙和点荷载试验实现对隧道围岩快速分级的方法
。

技术介绍

[0002]我国土地广阔，地势西部高
、
东部低，东西部落差极大，造就了我国地质条件多种多样及其复杂，随着我国经济的高速发展以及高速路修建逐渐向地形和岩性复杂的山区发展，由此遇到的问题也越来越多
。
在遇到不良地质条件时，通常选择规避绕行，当遇到难以绕行的顺层岩体
、
软岩
、
溶洞等不良施工条件时，不良的地质条件往往大大增加了隧道的施工难度及风险
。
同时在高速公路在修建过程中，存在桥梁以及隧道的数量多
、
长度大等问题，尤其是在高速公路在向以山区为主的西部地区推进时，隧道与地下工程必然成为影响线路能否顺利贯通的关键点
。
隧道围岩分级是正确地进行隧道设计与施工的基础，一个符合隧道工程实际情况的围岩分级对提高隧道掘进速度，保证施工质量有着十分重要的意义
。
[0003]据有关调查研究表明在隧道建设过程中，在隧道勘察阶段所测定的围岩等级的准确率只有
50
％左右，且有近
30
～
40
％的围岩分级结果与实际围岩等级相差1至2个级别，围岩等级的测定往往与隧道施工支护密切相关
。
若不能准确的测定围岩等级将会造成严重的后果，造成支护方案以及施工方案与实际围岩等级不符合，将会大大影响隧道的修建进度和造成较大的经济损失，同时也会存在重大安全隐患并造成人员伤亡
。
因此，在隧道建造的过程中，有必要对开挖揭露的围岩进行实时的评价，使用围岩进行动态分级来检验设计初期的设计参数，并检验开挖和支护等重要参数，利用动态围岩的方法对围岩实施动态分级直至隧道贯通
。
隧道围岩动态分级将是未来隧道修建发展的趋势，对隧道建设发展有着重大意义
。
[0004]目前，有多种方法可以实现隧道围岩动态分级，但都会花大量的人力
、
财力及时间，所以需要一种新的方法来实现围岩快速分级
。
用隧道掌子面及边墙裂隙和点荷载试验相结合的办法，可以实现对隧道围岩快速分级，且不用花太多的人力
、
财力及时间，使用技巧容易掌握
。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，本专利技术的一种隧道围岩快速分级的方法，包括以下步骤
:
[0006]隧道掌子面爆破出渣后，按照点荷载试验相关规范，选取合适的掌子面和边墙处的出渣在点荷载试验仪上完成试验，测出掌子面和边墙处的岩石单轴抗压强度
。
[0007]启动水泵，将壳体中的水抽出抽到雾化喷头处，使雾化水汽从雾化喷头喷出，再启动风扇加快隧道内空气流通，同时加快雾化水汽与隧道内烟尘结合，降低隧道内的烟尘浓度
。
[0008]等隧道内烟尘浓度降低到合适的浓度时，调整设备位置使设备朝向隧道掌子面，调节升降台使相机到达合适高度位置，再调节升降杆，使手电筒能完全照射到隧道掌子面，用激光测距仪测量要拍摄的掌子面一块长度和宽度为
4m
×
4m
的区域，启动相机对隧道掌子面测量好的区域进行拍摄，再用激光测距仪测量相机到隧道掌子面的距离及相机到两边边墙的距离
。
[0009]调整设备位置使设备朝向隧道边墙，调节升降台使相机到达合适高度位置，再调节升降杆，使手电筒能完全照射到隧道边墙
。
用激光测距仪测量要拍摄的边墙一块长度和宽度为
4m
×
4m
的区域，启动相机对隧道边墙测量好的区域进行拍摄，再用激光测距仪测量相机到隧道边墙的水平距离
。
[0010]将相机拍摄的图像传至计算机，由计算机完成对图像的灰度化，图像的中值滤波处理，图像的均衡化
。
将计算机处理好的图像进行计算机自动裂隙提取，再手动提取修正图像边界上的裂隙，以此完成对裂隙的提取
。
[0011]将隧道中所有图像的裂隙提取结果通过绘图软件绘制二维不连续面迹线图，通过对不连续面迹线图布置测线，统计不连续面线密度，通过线密度计算面密度及体密度，采用体密度代替岩体体积节理数，通过相关规范中的岩体体积节理数和岩体完整性系数的关系表，采用线性插值法可近似得出岩体完整性系数
。
[0012]按照相关规范中的公式，通过所得出的岩体完整性系数和岩石单轴抗压强度即可得到围岩基本质量指标，通过隧道围岩等级划分表和围岩基本质量指标可确定围岩级别，实现围岩分级
。
[0013]本专利技术提供一种隧道围岩快速分级的方法，所述的相机安装在升降台上；计算机，用于处理相机所拍摄的隧道掌子面及边墙图像；所述相机上侧安装激光测距仪；手电筒，用于照射隧道掌子面及边墙，所述手电筒安装在升降杆上，所述升降杆安装在储能电源上侧；点荷载试验仪，用于试验得到岩石的单轴抗压强度；壳体，用于储存水，所述壳体上侧安装点荷载试验仪
、
储能电源
、
升降台；雾化喷头，用于喷出雾化水汽，所述雾化喷头连接在连接管端部，所述连接管通过卡扣安装在三脚架上，所述卡扣上安装风扇；水泵，用于将壳体中的水抽出抽到雾化喷头处；所述壳体下侧安装四个车轮
。
[0014]进一步的设置在于：
[0015]所述的激光测距仪测量隧道掌子面及边墙相机所要拍摄的范围时，分别选取一块长度和宽度为
4m
×
4m
的区域；所述的储能电源为手电筒和水泵提供电力，所述储能电源和手电筒之间有电路连接，所述储能电源和水泵之间有电路连接
。
[0016]本专利技术的有益效果在于：
[0017]a、
本专利技术采用隧道掌子面及边墙裂隙和点荷载试验结合的方法，实现了对隧道的围岩快速分级
。
[0018]b、
本专利技术相较于其他的隧道围岩分级的方式，大大减少了人力
、
财力的使用，同时节约了大量的隧道围岩分级的时间
。
[0019]c、
本专利技术设计合理，方便实用，简单易懂，且围岩分级准确度高
。
[0020]下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述
。
附图说明
[0021]图1为本专利技术实施方法流程图
。
[0022]图2为本专利技术实施例的装置图
。
[0023]图中标注说明：
1、
壳体；
2、
水泵；
3、
连接管；
4、
雾化喷头；
5、
三脚架；
6、
卡扣；
7、
风扇；
8、
点荷载试验仪；<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种隧道围岩快速分级的方法，其特征在于，所述方法主要包括以下步骤：
S1:
隧道掌子面爆破出渣后，按照点荷载试验相关规范，选取合适的掌子面和边墙处的出渣在点荷载试验仪上完成试验，测出掌子面和边墙处的岩石单轴抗压强度
。S2:
启动水泵，将壳体中的水抽出抽到雾化喷头处，使雾化水汽从雾化喷头喷出，再启动风扇加快隧道内空气流通，同时加快雾化水汽与隧道内烟尘结合，降低隧道内的烟尘浓度
。S3:
等隧道内烟尘浓度降低到合适的浓度时，调整设备位置使设备朝向隧道掌子面，调节升降台使相机到达合适高度位置，再调节升降杆，使手电筒能完全照射到隧道掌子面，用激光测距仪测量要拍摄的掌子面一块长度和宽度为
4m
×
4m
的区域，启动相机对隧道掌子面测量好的区域进行拍摄，再用激光测距仪测量相机到隧道掌子面的距离及相机到两边边墙的距离
。S4:
调整设备位置使设备朝向隧道边墙，调节升降台使相机到达合适高度位置，再调节升降杆，使手电筒能完全照射到隧道边墙
。
用激光测距仪测量要拍摄的边墙一块长度和宽度为
4m
×
4m

【专利技术属性】
技术研发人员：王乃勇，张振，武加强，王义春，徐振龙，宋礼宏，冯成昌，汪恩来，胡启军，何乐平，钟林，李沐遥，陈嘉乐，
申请(专利权)人：中铁二十三局集团第六工程有限公司西南石油大学四川自然空间数字技术有限公司，
类型：发明
国别省市：