多元回归法在某水电站TBM施工隧洞围岩质量预测中的应用

随着tbm制造技术的发展,tbm施工的应用技术也越来越成熟。面对水电工程复杂的地质情况,对长引水隧洞施工方案选择就尤为重要。本文就tbm在长引水隧洞中施工方案研究,对tbm施工在楞古水电站引水隧洞的应用进行探讨。

本文首先介绍了多元线性回归法,然后针对某市住宅房需求现状归纳了影响住宅市场需求的社会性和经济性因素,并通过灰色系统关联度法定量分析了这些因素对该市住宅市场需求的影响程度,找出了关键性影响因素。然后,论文以某市历年的住宅市场需求统计量为基础,用多元线性回归法对某市住宅市场短期需求量进行了科学的预测。

文章针对tbm施工隧洞的围岩分类问题,分析了西南某水电站深埋隧洞影响洞室稳定性的因素,以《水利水电工程地质勘察规范》中的围岩分类方法(hc分类)为基础,依据岩石单轴抗压强度、岩体的完整性系数、岩体结构为主要因素来探讨适合tbm施工深埋隧洞的围岩分类。

针对tbm施工隧洞中的围岩分类问题,指出tbm施工条件下的隧洞围岩分类应针对围岩的可钻掘性,充分考虑影响tbm掘进效率的主要工程地质因素,提出了在《工程岩体分级标准》围岩稳定性基本分级的基础上,依据岩石的单轴抗压强度、岩石的耐磨性和岩体的完整性,将tbm施工条件下的隧洞围岩分为a(好)、b(一般)、c(差)3个级别,对于当今隧洞围岩分级方法的进一步发展,以及提高我国tbm施工隧洞的设计和施工水平具有一定的实用价值。

在分析tbm施工围岩历史数据的基础上,针对定性说明变量,将数量化理论ⅰ的数学模型简化为多元线性回归模型,再对围岩样本进行多元线性回归分析,导出了可以指导tbm施工围岩分类的回归方程。

已有不少专家在tbm施工围岩级别划分方面进行过有益探索,为后来的工作提供了很好思路。目前的问题是,所提出的分级指标难以获取、离散性较大、有一些与施工直接相关的指标的定量化问题未能解决,尚未形成明显共识的分级系统或方法。为此,有必要针对水工隧洞tbm施工围岩类别划分进行详细探讨。本文提出以现行《水利水电工程地质勘察规范》中水工隧洞围岩分级方法为基础,参考秦岭隧道tbm施工围岩分级方法,根据tbm施工的工作效率、碴料特征和涌水状况进行分级修正,建立适合于tbm施工的水工隧洞围岩分级修正模型,实现tbm施工水工隧洞的围岩分级,并以2个实例进行验证。

本文针对tbm施工隧洞中的围岩分类问题,通过分析研究国内外大量tbm施工实例和一些现场及室内岩石力学试验结果,指出tbm施工条件下的隧洞围岩分类应针对围岩的可钻掘性,充分考虑影响tbm掘进效率的主要工程地质因素,提出了在《工程岩体分级标准》围岩稳定性基本分级的基础上,依据岩石的单轴抗压强度、岩石的耐磨性和岩体的完整性将tbm施工条件下的隧洞围岩分为a(好)、b(一般)、c(差)3个级别的围岩分类新方法,并将该方法应用于掌鸠河引水供水工程tbm施工段工程实践,取得了良好的效果。

在现场施工地质编录的基础上,通过挪威的barton、lien和lunde等人的q法及bieniawsk的rmb法隧洞岩体质量分类方法,对巴贡水电站的8条引水隧洞围岩进行分类,通过分类对前期隧洞围岩类别进行修正,根据不同类别的围岩采取相应的临时及永久支护措施,为设计及施工提供地质依据。

在引水隧洞开挖过程中,岩体围岩分类是一项重要指标和依据,通过对围岩分类进一步细化,可以及时提出施工技术措施,有效地控制隧洞开挖质量,提高开挖进度。

安城水电站引水系统中设无压隧洞2座，总长809m。采用水电地下工程围岩分类法对2座引水隧洞围岩进行分类，其中ⅱ类围岩300m，ⅲ类围岩407m，ⅳ类围岩102m。根据不同围岩级别，采用喷混凝土、挂钢筋网喷混凝土和混凝土衬砌三种支护措施，效果良好。

某水电站引水隧洞布置于大通河右岸,引水隧洞方案一线路全长约2.71km,其中基岩段隧洞长2.28km,为无压城门洞形,隧洞高×宽=8.78m×6.00m。文中根据试验和测试结果,并参照sl55-2005《中小型水利水电工程地质勘察规范》,采用工程类比的方法对引水隧洞围岩进行了分类,提出了围岩主要物理力学参数建议值,评价了引水线路的工程地质条件。

色尔古水电站隧洞围岩为炭质千枚岩,遇水易软化、碎裂,且随着时间的推移隧洞岩体将发生蠕变沉降,将会造成初期支护的工字钢扭曲变形,并随沉降岩体整体下沉,影响隧洞混凝土衬砌断面。根据新奥法12字施工原则,采用预留变形尺寸、小导管注浆、工字钢支撑、挂网喷护等施工方法进行支护,从而达到快速、高效完成隧洞开挖施工,有效解决了安全隐患突出、工期紧等施工难题和矛盾。

以锦屏二级水电站3#引水隧洞为例,总结了tbm在施工过程中岩爆预防与处理的经验方法,可供同类工程参考。

传统围岩分级方法侧重于围岩的稳定性,对于tbm施工隧道工程,围岩与tbm均扮演重要角色,有必要建立一套服务于tbm隧道工程的围岩分级新方法。依托引汉济渭引水隧洞工程的现场数据,对场切深指数fpi与地质参数、掘进参数的相关性进行分析,建立tbm隧道的围岩可掘性分级;对影响tbm利用率的主要地质因素进行分析,建立tbm隧道的适应性分级。综合考虑工程的围岩可掘性及tbm适应性,以施工速度为指标,建立基于掘进性能的tbm施工围岩综合分级。分级选取岩石强度、岩体完整性、地下水状态、初始地应力状态、隧道轴线与主要软弱结构面夹角等5方面因素指标,对tbm推力、贯入度、利用率和施工速度进行影响关系综合分析。结果表明,新建立的tbm施工围岩综合分级方法可以进行tbm掘进性能预测与工期、成本分析,有效解决开敞式tbm工程实用围岩分级问题。

针对目前应用人工神经网络(ann)方法预测地下洞室围岩变形时间序列的缺陷,提出一种将神经元网络和模糊逻辑有机结合的新型模糊推理系统——anfis(adaptive-network-basedfuzzyinferencesystems),该系统采用反向传播算法和最小二乘法的混合算法分别调整前提参数和结论参数,充分地利用了神经网络的学习能力和模糊逻辑的表达能力,实现了回归模型的自适应调整.通过龙滩电站的实例应用可以发现,anfis预测系统较传统ann方法具有简单、快速以及预测精度高等特点.

锦屏二级水电站引水隧洞是我国目前规模最大的水工隧洞群,特点是洞线长、埋深大、技术难度大,且沿线突水、岩爆、塌方各种地质灾害十分突出,为确保工程施工的安全与按期顺利发电,有必要选择安全快速的掘进方式,为此针对tbm工法,进行大量的调查研究与分析论证,研究结果表明:无论是从岩石的可钻性、耐磨性,还是从岩石的变形、破坏特性,tbm施工都是可行的,对可能遇到的地下水、岩爆、围岩大变形等不良地质条件的处理,较传统的钻爆法有一定的优势,对人员设备的安全具有更好的保护作用。结合地质超前预报和施工中不断改进的施工工艺和支护手段,可以较好地解决施工过程中可能遇到的一些工程难题。

以庙林水电站引水隧洞工程施工中的围岩收敛变形监测为例,系统地阐述了小断面引水隧洞施工中围岩监测技术的量测方法、注意事项、量测数据的处理,以及围岩稳定性的判别方法。通过施工现场监测掌握围岩和支护系统在施工期间的变形情况及稳定程度。

本文以某水电站引水隧洞工程为例,分析影响洞群围岩变形的主要因素,介绍了该工程洞群围岩变形量测的原理和方法。现场量测资料表明:该工程灰岩收敛变形曲线呈“s”形,而灰页岩互层段收敛变形曲线呈双曲线形。现场收敛变形量测与有限元法计算的洞周边位移比较,两者基本一致。

本文针对水利工程施工深埋隧洞tbm施工段围岩难控制问题,从能量角度出发,简要分析了tbm法开挖岩体应变能的释放特征,按照能量释放程度的不同划分围岩变形特征,指出其变形破坏机制与调控策略;结合辽宁大伙房水库输水主体工程施工,按照所得围岩调控对策指导现场施工开挖与支护。工程实践证明,此法可大大提升隧洞掘进速率,确保隧洞围岩的稳定性。可为相关工程提供借鉴和参考。

文章介绍了大伙房水库输水工程tbm1施工段26+960-27+691洞段围岩发生塑性变形、侵占设计断面的处理措施,同时设计布置了永久性监测仪器。通过对仪器采集数据等相关资料的科学分析,表明该段隧洞围岩处于稳定状态。

锦屏二级水电站深埋引水隧洞处于西南高应力区,地质条件复杂,岩爆、突水、塌方等工程地质灾害突出,掌握tbm开挖围岩损伤演化规律,设计有效的支护方案防治tbm施工过程地质灾害的发生是非常重要的。为此,开展tbm施工过程中声发射监测试验,研究tbm开挖过程中围岩损伤的演化规律。试验结果表明:沿洞轴线方向,tbm开挖时掌子面前约10m的范围内围岩已受到不同程度的损伤,tbm开挖后围岩损伤破裂主要集中在掌子面后7m的范围内,其中以掌子面后3m时为最;沿洞径方向,围岩受损伤的范围约9m,根据损伤程度的不同,划分为松动区、损伤区和扰动区,依次为距洞壁3,3～9和9～22m的范围。从力学的角度揭示损伤演化的机制和松动区、损伤区和扰动区划分的依据,为支护措施设计与支护时机的选取提供科学依据。分析讨论传感器选取、传感器布置、现场噪音及地质条件等各种因素对围岩损伤结果的影响及进一步发展和研究的方向。

深埋长隧洞是水电工程设计中常见的建筑物形式,在整个工程的设计及施工中占据重要的地位,在勘察工作中,关于隧洞相关地质参数的正确选取关系到能够进行最优化的设计以及施工阶段顺利组织施工.以巴基斯坦某水电站深埋长隧洞为例,根据室内岩石物理力学试验数据,使用霍克—布朗准则推求岩体力学参数,并结合临近n-j水电站工程隧洞段所采用的围岩地质参数进行对比分析,综合确定适用于拟建工程的围岩地质参数.