标准规范下载简介

_FONT+face=Verdana_深埋隧洞TBM开挖损伤区形成与演化过程的数字钻孔摄像观测与分析_FONT_.pdf简介：

_FONT+face=Verdana_深埋隧洞TBM开挖损伤区形成与演化过程的数字钻孔摄像观测与分析_FONT_.pdf部分内容预览：

中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室，湖北武汉430071：2.中国水电顾问集团华东勘测设计研究院 浙江杭州310014：3.东北大学资源与土木工程学院，辽宁沈阳110004)

ESTINGONFORMATIONANDEVOLUTIONOFTBMEXCAVATIO

LI Shaojun',FENG Xiating',ZHANGChunsheng’,LI Zhanhai',ZHOUHui'

GY／T 303.4-2018标准下载DU Jing,CHU Weijiang

(1.StateKeyLaboratoryofGeomechanicsand ngineering, Instifute ChineseAcadem of Sciences,Wuhan,Hubei 430071,China;2.East China Investigation andDesign InstitutionUnder CHECC,Hangzhou,Zhejian 310014,Chind;3.School of Resources and Civil Engineering,Northeastern University, Shenyang,Liaoning 110004,China)

李邵军，等。深埋隧洞TBM开挖损伤区形成与演化过程的数字钻孔摄像观测与分析

岩爆估计等方面往往遇到很多问题。 20世纪80年代末发展起来的数字全景钻孔摄 像技术，实现了对钻孔空间信息的获取、量测、存 诸、分析、管理、平面和三维显示，为地质勘探、 工程安全监测及工程质量检测提供了新的手段[13.14] 当前，国内外对于数字钻孔摄像技术的研究和应用， 隧洞开挖损伤区形成和演化全过程进行测试分析的 文献却鲜有报道。本文针对深埋隧洞开挖损伤区这 核心内容，采用数字全景钻孔摄像技术，利用隧 同开挖超前地质钻孔，对3"弓水TBM掘进隧洞进行 了现场原位测试，直接观察深埋隧洞开挖损伤区形成 有演化过程中裂纹萌生、扩展、搭接全过程以及裂纹 的张开或闭合等特征。分析了开挖损伤区的范围、裂 隙的形成、发展与闭合的全过程演化特性及其与施 工进度的关系

本次测试采用中科院武汉岩土力学研究所研制 的数字钻孔摄像仪(DPBGS)[13,14]，其硬件部分由绞 车、全景探头、控制箱、仪器箱、摄像机、台式计 算机（含视频采集卡、1394卡）等部分组成，可以获 得钻孔全长孔壁360°的全景图像，其环向最高精度 可达0.1～0.2mm。另开发了完善的用以计算分析的 数字图像分析系统，具备对地质结构和裂隙特征的 测量、计算和分析功能。目前已在矿山、水利水电工 程、公路和铁路等领域得到了较为广泛的应用。

2.2测试方案及钻孔布量

图1开挖损伤区测试钻孔与隧洞间的剖面布置示意图 Fig.1 Sketch map of layout profile of testing boreholes and around excavating tunnels

通过对该测试钻孔全长数字摄像结果的计算和 统计分析，得到图3所示的地质概化图，并得到了 每条结构面和节理裂隙的产状。综合看来，该钻孔 反映出该区岩体完整性较差，统计完整岩体共 20.5m，占钻孔全长的60%，孔内发育有大量的节 理、裂隙、溶蚀裂隙和破碎带。

红掘进过程中开挖损伤区

根据对该钻孔不同时间段的数字摄像结果分 析，在3"引水隧洞TBM掘进过程中开挖损伤区有 如下几方面的演化特征： （1）由于受扰动和岩体应力调整的影响，SZ1 钻孔壁出现了众多剥落掉块区，最大剥落区宽 mm，长39mm，如图4，5所示。

(2）TBM掘进过程中，开挖损伤区产生了一系 列细小裂隙，裂隙宽2～8mm。主要裂隙在钻孔长 度方向分布为：29.5~30.0，31.1~31.5和31.8~ 32.3m(32.3m前部在3引水隧洞边墙掘进后被开挖

29卷第6期 李邵军，等。深埋隧洞TBM开挖损伤区形成与演化过程的数字钻孔摄像观测与分析

图5TBM掘进过程中开挖损伤区裂隙演化数字钻孔摄像 Fig.5Digital borehole camera of cracks in excavation damaged zone during TBM construction

TBM掘进完成后发生了裂隙宽度减小甚至逐渐闭 合的现象，如图5(d）所示。

3.3开挖损伤区演化与施工开挖的关系

根据上述测试成果综合分析可见，开挖损伤区 与TBM掘进的关系可描述如下： （1）TBM掘进过程中，至少影响其离掌子面前 方13.0m距离处的岩体，如图6所示的“TBM施 工后挖除区，裂隙宽度发生了明显的变化。而在数 字钻孔摄像测试图像上(见图7)，可以很清楚地看出 33.3m附近的裂隙发生了明显的剪切变形。33.32m 处的裂隙宽度从9.0mm减小为8.0mm，而33.35m 处的裂隙宽度从4.5mm增大到8.1mm。 (2）TBM掌子面经过钻孔所在断面后0～50m 是开挖损伤区裂隙密集产生的时段。 (3）当TBM隧洞支护15d后，边墙变形相应 也得到较好控制，但开挖损伤区后部围岩继续向边 墙方向变形，这种差异变形使得新生的裂隙在TBM 掘进完成后发生了逐渐闭合的现象。如图8所示， 2009年12月27日多处裂隙最大裂隙宽度小于2009 年12月15日的裂隙宽度，如31.9m处的裂隙，由 原来7.2mm减小到5.3mm。

3.4开挖损伤区形成与演化的机制分析

TBM施工的破岩过程包括盘刀侵入岩体和两 刀盘之间岩石碎片形成2个阶段6，较之钻爆法施 工DB41∕T 1167-2015 非公路标志设置技术要求，TBM掘进对围岩的影响相对较小。根据对TBM 施工过程中连续数字钻孔摄像观测，基于本文的试 验结果分析，深埋隧道TBM施工开挖损伤区演化 可以概括为3个阶段：

图7TBM掘进掌子面前方开挖损伤区裂隙演化特征 Fig.7 Evolution character ahead of EDZ working face during TBM construction

图8测试断面与TBM掘进掌子面的关系 Fig.8Relationship between testing section and TBM face

(1）TBM破岩过程中的岩体开裂和原有裂隙变 化。由于施工开挖扰动，使得岩体内的应力重分布， 临近开挖面的岩体整体或者局部损伤产生裂隙，并 向纵深发展，形成开挖损伤区，如本文测试得到的 TBM掘进掌子面前方13.0m处的岩体裂隙发生了 变化。 (2）围岩瞬态卸荷EDZ的形成和发展。脆性硬 若在高应力条件下，由于岩体应力突然卸载，原来 储存的能量迅速释放，这种动力扩张使得开挖损伤 区裂纹的产生并发展。 (3）围岩支护后EDZ的控制与岩体蠕变。在这 阶段，TBM掘进后迅速对围岩进行了喷锚支护， 遂洞边墙的变形得到了初步的控制。但开挖损伤区 内的应力仍在进行调整，岩体继续发生蠕变变形， 使得高应力下的岩体继续发生张拉和剪切作用，然 而，边墙围岩的支护使得开挖损伤区内的裂隙发生 了宽度减小基至逐渐闭合的现象

通过对深埋隧洞TBM掘进不同时段数字钻孔

李邵军，等，深埋隧洞TBM开挖损伤区形成与演化过程的数字钻孔摄像观测与分析

参考文献（References)：

《工程测量基本术语标准 GBT50228-2011》参考文献（References)：