中老铁路隧道软弱围岩大变形特征试验研究

针对中老铁路穿越琅勃拉邦缝合带引发的隧道大变形问题,采用室内外试验、数值模拟等方法,研究缝合带内5座隧道的围岩强度、地应力场分布规律、围岩松动圈范围以及隧道宏观变形破坏特征,提出相应的变形控制措施。试验结果表明:隧道群岩石平均单轴抗压强度约12.7 MPa,采用广义Hoek-Brown屈服准则换算得到岩体平均抗压强度约1.67 MPa;空心包体应力解除法测得隧道群最大主应力均为水平方向,且与隧线方向大角度相交,最大与最小主应力之比均大于1.5;声波法测得围岩松动圈范围为5.5~7.0 m,超过隧道洞跨的0.65倍;围岩变形最大水平收敛达600 mm以上,相比同类隧道,隧道群的变形量更大、变形速率更高且水平挤压收敛变形更为突出。数值模拟进一步揭示,隧道群围岩变形具有显著的非线性和非对称性特征,会进一步加剧隧道围岩大变形的发生。为此,提出隧道变形控制措施以调整隧道断面结构形式、改变施工工法及台阶长度、优化锚杆间距和方位以及加强拱架和锁脚强度为主。

基于最小二乘支持向量机理论的凿岩台车地质预报系统研究

为了实现钻爆法开挖过程中对掌子面前方围岩岩性的准确、快速评价,研究了矿山法施工凿岩台车钻孔开挖过程中钻进参数与隧道围岩单轴抗压强度之间的关系。初步建立基于最小二乘支持向量机的凿岩台车地质预报模型,并优化模型参数提高模型精度,搭建了凿岩台车地质预报系统。通过岩石物理力学性能试验和厂内凿岩台车钻进试验,得到厂内试验钻进参数与隧道围岩参数数据库。厂内试验验证结果显示,模型预报围岩单轴抗压强度与试验实测参数相近,拟合优度R2=88.1%,平均绝对误差、均方根误差分别为MAE=2.39、MSE=4.21,表明凿岩台车地质预报系统对单轴抗压强度具备较好的预报效果,为后期提高钻爆法施工凿岩台车智能化控制程度及指导隧道安全施工提供基础。