基于机器视觉算法的隧道岩体质量智能评估方法

路罗隧道1号横洞隧址区为第四系全新统崩积碎石土,节理密集,岩石破碎,地质条件较差。针对该工况,基于岩体结构面三维点云模型,对结构面产状、节理组数、粗糙度和块体体积的统计分析方法展开研究,进一步完善岩体结构面智能表征在三维指标中的应用。基于机器视觉统计的6个岩体结构面特征指标,快速获取隧道围岩分级结果。结果表明,所选隧道横洞开挖面围岩质量一般,整体属于Ⅲ级围岩,与地质勘察结果相符,验证了基于机器视觉算法的岩体质量评估方法的可靠性。

金川水电站大型地下厂房洞室群施工期围岩质量评价方法

金川水电站地下厂房洞室群规模大且地质构造条件复杂,给施工期带来极大的安全风险,鉴于地下厂房的重要性及特殊性,查明开挖洞室围岩类别及不良地质现象可以为洞室群施工期安全快速施工提供保障,因此本工程迫切需要一种针对地下厂房洞室群在施工期的围岩质量评价方法去解决当下面临的问题。为此,基于前期勘探成果、借助三维地质建模软件建立地下厂房三维围岩质量分级模型,在施工期洞室开挖前采用TGS360Pro系统进行掌子面前方100 m洞段的超前地质预报,对该段的三维围岩质量分级模型进行动态修正,进行地下厂房开挖后地质编录结果和地质预报结果的对比分析。结果表明:采用该方法可深入研究探明局部Ⅳ类围岩等不良地质现象对围岩稳定性的影响,可实现最大限度地降低不良地质部位开挖风险,为工程的顺利修建和安全运行提供技术保障。TGS360Pro超前地质预报技术可以实现精准的超前地质预测预报,进一步查明不良地质现象位置及分布范围,可作为完善地质三维围岩分级模型的重要依据。该围岩质量评价方法及超前地质预报方式对金川水电站大型地下厂房洞室群可实现快速开挖支护提供了技术支撑。

深部岩体工程围岩质量评价的IRMR法研究

通过采用连续性细化方法,考虑高压地下水和高地温对岩体力学性质的影响,分别引入地下水和地温弱化系数,对传统RMR法中的岩石单轴抗压强度、岩石质量指标和节理间距这3个评价指标的评分标准进行修正,获得3个评价指标和其对应分值之间的非线性连续回归方程;根据深部岩体工程中地应力与岩石强度特征值之间的关系,定义岩体损伤破坏危险度系数,且建立该系数和岩体质量评分修正值之间的对应关系,由此获得适用于深部岩体工程围岩质量评价实际的IRMR法,并用实例验证了该法评价结果的合理性和有效性。

基于修正RMR法的深部岩体工程围岩质量评价研究

深部岩体工程具有典型的高地应力、高地温和高孔隙水压等特点,传统的RMR法对评价其围岩质量存在不足之处。通过考虑高压地下水和高地温对岩体力学性质的影响分别引入地下水和地温弱化系数,结合连续性细化方法对传统的RMR法中的岩石单轴抗压强度、岩石质量指标和节理间距等三个评价指标的评分标准进行了修正,获得了三个评价指标值与其对应分值之间的非线性连续回归方程。然后,根据岩体中地应力的大小及岩石强度特征定义了岩体损伤破坏危险度系数,建立了该系数与岩体质量评分修正值之间的对应关系。由此获得了比较符合深部岩体工程围岩质量评价实际的修正RMR法,并用实例表明了其评价结果的合理有效性。

高速公路隧道围岩质量评价系统初步研究

回顾了隧道围岩分类研究现状 ,分析了高速公路隧道围岩的工程特性 ,提出了建立高速公路隧道围岩质量评价系统时应遵循的原则、思路 ,并给出了相应的研究成果。将所建立的系统应用于工程实际 。

基于熵权法和可拓学理论的隧道围岩质量评价

引入可拓学理论,建立隧道围岩质量评价物元模型,采用熵权法计算指标权重,选取岩石单轴饱和抗压强度RC、围岩质量指标RQD值、结构面摩擦系数Jf、节理间距Jd、地下水状态W、完整性系数Kv为评价指标,对坪子头隧道左线围岩质量等级进行评价,研究表明,基于熵权法的围岩质量可拓评价不仅取得了与工程地质报告相一致的评价结果,而且能客观反映待评围岩与相邻围岩等级之间的距离,从而提供更为准确的围岩级别,为隧道施工提供了科学依据。

基于漂移度的隧道围岩质量分级组合评价方法

针对现有隧道围岩质量分级方法评价结果存在非一致性问题的特点,首先引入组合评价思想,选取多种已有围岩质量分级方法作为基础分级方法,建立了融合各基础分级方法优越性的隧道围岩质量分级组合评价计算模型;其次,依据不同基础分级方法评价指标的物理意义和量纲不同的特点,建立了评价指标的标准化方法,使不同基础分级方法评价结果具有可比性,以解决组合评价计算模型的组合计算方法问题;然后,针对不同基础分级方法评价结果的合理性存在差异的特点,引入漂移度概念,建立了基础分级方法合理程度的度量方法,并在此基础上,提出基础分级方法权重分配的合理确定方法,进而建立了隧道围岩质量分级的新型组合评价方法,该方法不仅可以解决不同基础分级方法评价结果的非一致性问题,更重要的是可以充分发挥各基础分级方法的优势,避免它们的不合理性,使隧道围岩质量分级更为合理;最后,通过工程实例分析,表明了该方法的合理性与可行性。

基于支持度的隧道围岩质量分级组合评价方法

针对基于漂移度的隧道围岩质量分级组合评价方法存在漂移度参考对象不一致,计算结果不可比问题,引入支持度概念作为各基础评价方法权重计算的依据。首先,从相似度和差异度两个方面建立新的支持度数学定义,避免了传统支持度公式仅考虑差异度的缺陷。其次,以整体数据对每种基础评价方法评价结果的综合支持度作为权重计算综合评价结果,从而建立了隧道围岩质量分级的新型组合评价方法,该方法不仅可以解决不同基础分级方法评价结果的非一致性问题,更重要的是其解决了漂移度概念下参考对象的不一致问题,使得权重结果更客观实际,理论基础更加坚实。最后,通过工程实例分析,表明了该方法的合理性与可行性。

关口垭隧道围岩质量分级组合评价研究

现有隧道围岩质量分级方法评价结果有时存在非一致性的问题,引入组合评价思想,选取3种已有围岩质量分级方法作为基础分级方法,建立隧道围岩质量分级组合评价计算模型;然后,建立评价指标的标准化方法,从而使不同基础分级方法评价结果具有可比性,解决不同方法物理意义和量纲不同的问题;引入漂移度概念建立基础分级方法合理程度度量方法,并在此基础上建立基础分级方法的权重计算方法,进而建立隧道围岩质量分级的组合评价方法;最后,通过工程实例分析,表明所提出方法的合理性与可行性。

工程因素对施工期地下洞室围岩质量影响分析

地下工程规模扩大化和布置形式复杂化,以及人为改造因素对围岩质量影响日益显著,因此,准确评价工程岩体质量,需考虑自然因素和工程因素的综合影响。其中工程因素应作为自然因素围岩质量体系的修正条件予以考虑。以大岗山水电站地下厂房区为例,尝试分析施工期工程因素对围岩质量的影响,首先归纳了工程因素主要类型及其对围岩质量的影响,藉此选取针对性的评价指标对围岩质量予以劣化效应定量化表示及工程时效性、功能性与支护补强的关联分析;此后,基于相关技术要求,提出了施工期分层次、围岩分类体系构建流程,为实现工程因素劣化作用的定量表示及其在施工期围岩评价体系中的作用提供了理论基础。对工程因素与围岩质量评价体系的影响作用等研究具有一定启迪意义。

基于组合权重非对称贴近度准则的可拓理论在围岩质量评价中的应用

根据可拓工程理论,以布伦口-公格尔水电站地下洞室4个典型标段为例,建立基于非对称贴近度准则的围岩评价物元模型。考虑实际工程中主客观因素对围岩质量评价指标权重的影响,将简单关联函数法、熵值法和德尔菲法相结合,基于最小鉴别信息原理确定围岩评价指标的组合权重。研究结果表明,与其他围岩评价方法结果相比,认为基于组合权重非对称贴近度准则的可拓理论的围岩质量评价结果能较准确地反映洞室岩体的工程特性,且对围岩质量能够进行准确合理的评价。

可拓物元理论在地下洞室围岩质量评价中的应用

由于地下洞室围岩力学参数的不确定性和前期地质勘探的随机性,导致地下洞室围岩质量评价存在一定不合理性。而可拓物元理论对分析具有随机性和模糊性的问题具有较大优势,故引入可拓物元理论并通过简单关联函数法确定围岩各影响因素的权重,由此进行围岩质量评价。在新疆布伦口-公格尔水电站地下洞室围岩评价中的应用表明,与其他方法相比,该方法具有较高的精确性。

基于综合权重—模糊物元法的岩溶地区隧道围岩质量评价

为科学、准确地对岩溶隧道进行围岩质量分级评价,提出了基于综合权重—模糊物元法的岩溶地区隧道围岩质量评价方法。根据实测数据,采用CRITIC法确定影响岩溶地区隧道围岩质量指标的客观权重,采用改进的层次分析法确定其主观权重,并利用组合赋权计算得出各项指标的综合权重,最终根据模糊物元理论确定围岩的分级。为验证该方法的有效性,将其应用于岩溶地区腾讯七星数据中心隧道群围岩质量评价中。研究结果表明:基于综合权重—模糊物元法的岩溶地区隧道围岩质量评价判定结果与实际现场分级情况吻合较好,说明该方法能够实现对岩溶隧道围岩质量的综合判定。

全断面竖井掘进机凿井围岩分类指标体系与评价方法

针对全断面竖井掘进机凿井过程中软弱或破碎围岩失稳坍塌、高硬度岩石难破碎、地层涌水、地层节理构造等一系列地层复杂性带来的工程难题,开展了适用全断面竖井掘进机凿井的围岩分类指标体系与评价方法研究,考虑了全断面竖井掘进机凿井"岩"与"机"互馈作用下各因素的独立性和相关性,构建了围岩分类指标体系与评价方法,提出了全断面竖井掘进机凿井地层适应性综合判识方法。首先基于全断面竖井掘进机凿井工艺特征,分析了竖井掘进机凿井面临的地质难题以及防控措施,围绕竖井掘进机凿井"岩-机"相互作用下围岩岩石力学特性、装备破岩能力、岩体构造特征、围岩与装备相互支撑、地层防治水等多因素的影响,提出了围岩分类指标选取原则,构建了岩石可切割性、围岩自稳性、地层控水性3个准则层指标以及所属13个基础评价指标组成的评价指标体系框架;确定了围岩分类指标体系权重,并采用模糊综合评价和百分制方法量化基础指标,构建了多维矩阵结构围岩分类评价数学模型,经计算和分析将岩石可切割性、围岩自稳性、地层控水性划分为有利、一般有利、适中、不利和很不利5类,进而根据计算结果将竖井掘进机凿井围岩条件分为Ⅰ~Ⅴ类,评判了全断面竖井掘进机凿井与地层之间的适应性,提出了竖井掘进机凿井围岩控制措施;以我国首台套导井式全断面竖井掘进机凿井工程为例,验证了围岩分类指标体系与评价方法的可行性和合理性。全断面竖井掘进机凿井围岩分类指标体系与评价方法对破岩掘进、灾害防控、围岩稳定控制等技术方案的制定和实施提供了科学依据。

基于主成分分析法的可拓理论在围岩质量评价中的应用

根据可拓工程理论,以布伦口~公格尔水电站地下洞室4个典型标段为例,建立改进的围岩评价物元模型。考虑实际工程中主客观因素对围岩质量评价指标权重的影响,将主成分分析赋权法应用到理论当中。研究结果表明,与其他围岩评价方法结果相比,改进后的可拓理论的围岩质量评价结果能够满足实际工程需要,并且能够为围岩质量进行科学评价提供理论依据。

基于理想点法与组合赋权的围岩质量评价模型

为了克服围岩质量评价结果的模糊性和随机性对隧道安全的影响,首先遴选了围岩的单轴抗压强度、岩石质量指标、岩体完整性系数、地下水发育状态、岩体声波速度和结构面走向与洞轴线夹角6个指标,建立了基于层次分析法、熵权法和拉格朗日乘子法的各个指标的权重计算方法,并采用理想点法构建了隧道围岩质量的评价模型;然后将该模型运用到布伦口-公格尔水电站地下洞室4个标段的围岩质量评价中。通过对比发现,计算出的结果与现场实测数据基本吻合,说明所建立的围岩质量评价模型为隧道围岩质量评价提供了新方法。

基于改进AHP-SPA的公路隧道围岩质量综合评价

为了评价公路隧道围岩质量好坏,建立隧道围岩质量的评价系统和评价等级标准。引入集对分析法(SPA)对隧道围岩质量进行定量分析,选取评价指标,同时考虑层次分析法(APH)中同层次指标之间的相互影响,采用DEMATEL法修正指标权重,从而确定评价指标的最终权重,提高了指标权重的客观性和科学性。运用该评价模型对某高速公路的四个路段的隧道围岩进行验证,结果表明:该模型具有较高的评价精度,且评价结果合理、科学,符合现场实际情况,可推广至各类公路隧道围岩评价中应用。

钻爆法隧道智能建造技术研究综述与展望

首先,概述智能建造的基本内涵,即采用新一代信息技术、人工智能技术和机器人技术,构建智能超前地质预报、智能围岩质量评价、智能设计、智能施工、工程智能管理的多系统协同控制的隧道建造新模式。其次,从智能超前地质预报、智能围岩质量评价(钻进参数、数字图像、三维激光扫描点云等)、智能设计(信息化和数字化支护参数设计、智能化生成式设计方法等)、智能施工(施工工法工艺、施工装备等)、智能建造协同管理平台5个方面总结钻爆法隧道智能建造技术的研究现状。最后,从以下方面对智能建造今后的发展前景和方向进行展望:需构建与钻爆法隧道智能建造相适应的智能算法和模型;探索智能建造条件下隧道围岩响应规律和支护力学特性;发展考虑时间效应的隧道围岩整体稳定性评价方法和支护体系一体化设计方法;研制自感知、自适应、自决策的谱系化、多功能智能装备;形成更为安全、高效、经济的隧道智能建造标准化工法工艺;开发覆盖面更广、功能更强大、智能化水平更高的协同管理平台。

层状岩体地下洞室围岩稳定性的模糊评价

在现有多种围岩分类标准的基础上,结合层状岩体的工程特性,采用多因素的岩体分类,并运用模糊数学的处理方法,对层状岩体地下洞室围岩稳定性进行了合理的综合因素模糊评价,以较好地解决围岩稳定性评价问题。

基于BQ值修正的岩溶隧道围岩分级方法研究与应用

岩溶隧道围岩质量评价是困扰岩溶隧道支护结构设计的重难点问题之一,本文以BQ值围岩分级方法为基础,分析研究了岩溶对岩石坚硬程度、岩体完整程度两项围岩质量指标的影响规律及特征,并以此构建了基于BQ值修正的岩溶围岩分级方法,通过工程实例验证,检验了分级方法的合理性。研究成果对岩溶隧道围岩质量评价及分级具有一定的参考和借鉴价值。