隧道构造软岩大变形分级方法

1.隧道构造软岩大变形分级方法，其特征在于，包括：S1、获取待研究隧道段的地形地貌、地层岩性、地质构造和地应力资料；S2、根据待研究隧道段的地应力、地层岩性和地质构造资料，判断待研究隧道段围岩是否满足构造软岩大变形的设定条件，若满足，进行步骤S3，否则，围岩不会发生大变形，结束算法；S3、判断勘测过程中获得的地应力资料是否完整，若完整进入步骤S6，否则进入步骤S4；S4、根据地质构造、岩石天然强度、岩层厚度、岩层产状和物探异常特征资料，将待研究隧道段的围岩构造大变形等级初判为Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级或不会发生大变形；S5、采用现场量测或数值反演获取待研究隧道之前未获取的地应力资料；S6、根据垂直洞轴方向的最大正应力和岩体强度，计算岩体强度应力比，并根据岩体强度应力比确定待研究隧道围岩的构造大变形等级；步骤S6中在计算岩体强度应力比之前还包括根据待研究隧道的地层岩性和地质构造，将待研究隧道段围岩受构造影响程度等级划分为轻微、较重或严重；之后，根据待研究隧道围岩受构造影响程度等级计算岩体强度应力比：当影响程度等级为严重时，计算岩体强度应力比的公式为：M＝R cm /σ max当影响程度等级为较重或轻微时，计算岩体强度应力比的公式为：M＝a 1 a 2 a 3 a 4 R cm /σ max ＝a 1 a 2 a 3 a 4 K v R c /σ max其中，M为岩体强度应力比；a 1 为地层时代影响系数；a 2 为小夹角影响系数；a 3 为岩石强度影响系数；a 4 为岩层厚度影响系数；R cm 为岩体强度；K v 为岩体完整性指数；R c 为岩石天然单轴抗压强度；σ max 为垂直洞轴的最大正应力。 2.根据权利要求1所述的隧道构造软岩大变形分级方法，其特征在于，所述设定条件至少包括待研究隧道段的水平地应力大于垂直地应力。 3.根据权利要求2所述的隧道构造软岩大变形分级方法，其特征在于，所述设定条件还包括地层岩性为极软岩、软岩、较软岩或破碎的硬质岩，和/或待研究隧道段的穿过区域为断层破碎带、褶皱核部、节理密集带、顺层岩层或缓倾岩层。 4.根据权利要求1所述的隧道构造软岩大变形分级方法，其特征在于，所述岩体强度的获取方法包括：当影响程度等级为严重时，岩体强度R cm 的获取方法为：若岩石天然单轴抗压强度R c ≤15，岩体强度R cm 为0.8-1.8，若岩石天然单轴抗压强度15＜R c ≤30，岩体强度R cm 为1.8-3.0，若岩石天然单轴抗压强度R c ＞30，岩体强度R cm 为3.0-4.2；当影响程度等级为轻微或较重时，岩体强度R cm 采用以下三种方法中任一一种获取：方法一，开展现场载荷板试验直接测量；方法二，开展现场剪试验或直剪试验，按Mohr-Coulomb准则计算：其中，c p 为岩体峰值黏聚力； 为岩体峰值内摩擦角；3)根据岩体完整性指数或者实测得到的岩体和岩块弹性波纵波传播速度，计算岩体强度R cm ：其中，v pm 为岩体中的弹性波纵波传播速度；v pr 为岩石中的弹性波纵波传播速度。 5.根据权利要求1或4所述的隧道构造软岩大变形分级方法，其特征在于，所述垂直洞轴方向的最大正应力σ max 的获取方法为：当破坏程度等级为轻微或较重时，垂直洞轴方向的最大正应力σ max 的获取方法包括：根据应力椭球体计算垂直洞身的原位最大水平初始正应力σ 横max ：其中，σ H 为最大水平主应力；σ h 为最小水平主应力；θ为最大水平主应力与隧道洞轴方向的夹角；对比垂直洞身原位最大水平初始正应力σ 横max 和垂直地应力σ υ 的大小，选取两者中最大的力作为垂直洞轴方向的最大正应力σ max ；当破坏程度等级为严重时，垂直洞轴方向的最大正应力σ max 的计算公式为：σ max ＝γH其中，γ为岩石容重；H为隧道埋深。 6.根据权利要求1所述的隧道构造软岩大变形分级方法，其特征在于，所述地层岩性包括地层时代信息、岩层厚度和产状、岩层面与隧道轴线方向夹角及岩石天然单轴抗压强度R c 和岩体强度R cm ；所述地质构造包括断层破碎带、褶皱核部的位置和性质以及结构面与隧道轴线方向夹角。 7.根据权利要求6所述的隧道构造软岩大变形分级方法，其特征在于，所述结构面包括层理面、片理面、软弱夹层面、断层面和/或节理裂隙面。