第３７卷第ｌ７期 ２ ０ １ １年６月 文章编号：１００９—６８２５（２０１ １）１７—０１５９—０２ 山 西 建 筑 ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ Ｖｏ１．３７ Ｎｏ．１７ Ｊｕｎ．２０１１ ・１５９・ 运用概率统计方法分析隧道拱顶累计沉降量 梁军锋 摘要：通过对混合岩（花岗岩）不同级别围岩共６９８个拱顶下沉测点数据进行综合分析，得出在混合岩（花岗岩）不同 级别围岩情况下拱顶沉降累计值的数学期望值，对隧道的监控量测起到指导作用。 关键词：围岩，概率统计，拱顶下沉，数学期望值 中图分类号：Ｕ４５２．２ 文献标识码：Ａ １～图４。 ５０ ４（】 Ｏ 引言 隧道设计施工基本理念即采用新奥法，新奥法的核心内容之 …便是采用监控量测的手段及时反馈隧道施工是否合理且为优 士化设计参数提供依据。国内关于隧道监控量测文章较多，多为对 隧道稳定性判断标准做出分析，提出量变和质变两种概念，即从 变化量上和变化趋势判断隧道稳定性，目前量变标准尚难定论。 ３０ 面２Ｏ １０ ｏ 利用以往隧道监控数据分析出特定岩性围岩的沉降变化情况对 今后类似隧道的监控鼍测起到重要借鉴意义，本文通过实际工程 拱顶下沉监测数据从概率角度分析拱顶下沉累计变化量和围岩 级别基本关系 。 拱顶沉降数＂ｉｆＭｍｍ 图１ Ｖ级围岩不同沉降数值测点分布规律 ４０ ３５ １ 隧道概况 本文所论述的隧道属于单向三车道，隧道开挖方式主要为爆 破开挖，不同围岩级别的进尺及支护参数不同。Ｖ级围岩为全风 化及强风化混合岩（花岗岩），结构松散，为极软岩。Ⅳ级围岩为 强风化和弱风化混合岩（花岗岩），岩石（土）具有较小的粘聚力， ］ 、 ３０ ２５ 鑫２０ 素１５ １０ ５ ｜ ＿ 自稳能力好，岩石为软岩或较软岩。Ⅲ级围岩为弱风化混合岩 （花岗岩），岩石基本为较大块状，较完整，掌子面自稳能力好，属 于较坚硬岩。Ⅱ级围岩为弱风化混合岩（花岗岩），围岩呈巨块 状，局部轻微破碎，从掌子面整体上来看围岩稳定性较好、完整性 较好，岩石锤击弹手，锤击声清脆，岩石为坚硬岩。初期支护参数 主要依据ＴＴＧ Ｄ７０—２００４公路隧道设计规范 ｊ。 ２数据采集及分析 ２．１ 采集方法 在距离掌子面２ ｍ～３ ｍ隧道初期支护布设三个测点及距离 掌子面一定距离不发生位移的后视点，通过比较测点与后视点的 竖育方向相对变化量得到测点的沉降量。鉴于水准仪在隧道内 可视距离较短及倒站产生误差较大，本次监测主要采用高精度全 站仪（Ｌｅｉｃａ２００３）结合反光片进行量测。 次 一２．２采集数据 本次监测在左线１ ６６１ ｍ共布设了１２４个断面，右线１ ６９６ ｍ 共布没了１１８个断面，共２４２个断面６９８个有效测点数据。最终 数据采集截止时间满足测点日变化量小于０．２ ｍｍ／ｄ，认为累计 变化量为可观测的最终累计变化量。 ｜ ２．３数据分析 隧道拱顶沉降受多方面因素影响，本文只针对围岩级别进行 统计分析，从监测得到的拱顶沉降累计不同级别围岩在不同沉降 数值区问所占的比例，通过统计概率进行拟合，得出不同级别围 岩拱顶沉降累计值数学期望值。通过Ｏｒｉｇｉｎ软件绘制不同围岩 不同沉降数值测点个数并通过高斯拟合出其正态分布规律，见图 收稿ｆ３期：２０１ １—０３—０４ 作者简介：梁军锋（１９７５一），男，工程师，武汉广益工程咨询有限公司，湖北武汉４３００７４ ・１６０・ 第３７卷第１７期 ２ ０ １ １年６月 山 西 建 筑 ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ Ｖｏ１．３７ Ｎｏ．１７ Ｊｕｎ． ２０１１ 文章编号：１００９—６８２５（２０１ １）１７—０１６０—０２ 浅谈高速铁路黄土隧道斜井挑顶 郭永军 摘要：结合黄土隧道斜井施工受断面、地质等原因限制施工难度较大的特点，从斜井挑顶的可行性进行了分析，从施工 步骤方面进行了论述，解决了湿陷性黄土隧道挑顶容易引起塌方的问题。 关键词：挑顶，斜井，隧道 中图分类号：Ｕ４５５．４ 文献标识码：Ａ １工程基本情况 隧道设计为双线，线间距５ ｍ，设计时速３５０ ｋｍ／ｈ，开挖断面 面积为１６４ ｍ ，全隧地处湿陷性黄土地段，斜井净空断面尺寸高 度为４．６８／／１，宽度４．８ １／１。斜井洞身与线路方向夹角为５２。。与 正洞相交处斜井的初期支护设计参数如下：台阶法开挖，预留核 心土，拱部设超前小导管，拱墙为锚网喷支护，全环型钢钢架加 强。斜井洞身置于一１ １％ｏ的纵坡上，正洞设计为侧壁导坑法，初期 支护设计为锚网喷加型钢钢架；二衬采用钢筋混凝土。 势 ８ 钢架 ２斜井挑顶总体方案 总体挑顶方案为：１）斜井沿着目前的中线方向向前延伸，位 置至第（三）洞室内；２）挑顶位置选择在第（三）洞室临时中隔壁 处，挑顶的方法采用直挑；３）第（三）洞室挑顶完毕并向小里程方 注：图中的（一）、（二）、（三）、（四）、（五）、（六）、（七）、（八）为双侧壁导坑法中的 各洞室的编号；第一步、第二步、第三步、第四步、第五步、第六步、第七步、第 八步为斜井进入正洞后的施工步骤 图１斜井进入正洞各洞室施工顺序图 向施工８ ｍ进行第（五）洞室的挑顶，方法与第（三）洞室挑顶方法 ３斜井延伸段施工方案 相同，第（三）洞室继续向小里程方向施工；４）第（五）洞室挑顶完 斜井在施工完过渡段后将型钢钢架延伸至第（三）洞室，斜井 毕并向大小里程方向各施工５ ｍ，将第（六）洞室落底；５）通过第 型钢钢架延伸至越过第（三）洞室临时钢架２ ｍ。斜井延伸段在 （五）洞室进行第（一）洞室的开挖落底施工，落底后向大小里程方 第（七）洞室内的型钢钢架的方向与正洞中心线平行，纵向采用螺 向同时进行开挖；６）第（四）洞室（落后于第（五）洞室１０ ｍ）开挖 纹钢连接，锚网喷支护。斜井延伸段的开挖支护方法同斜井施工 落底，与斜井延伸段连通，然后向小里程方向开挖；７）将第（七）洞 方法相同，采用上下台阶预留核心土法施工。 室落底；８）将第（二）洞室落底，开挖土方通过第（七）洞室和第 法的正常工序组织施工。 在延伸段内，型钢钢架将由“ｎ”形逐步变为“兀”形，即逐步 化。“ｎ”拱架的高度不变，宽度小于４．０ ｍ，以满足装载机的作业 （一）洞室由斜井运至洞外；９）洞内形成作业面后按照双侧壁导坑 由“拱形”转换为“门形”。具体过渡几榀不做规定，但要体现变 斜井进入正洞各洞室施工顺序图见图１。 表１ 不同级别围岩高斯正态分布函数及数学期望值 困岩级别 Ｖ级 Ⅳ级 宽度。门形钢架的横梁务必要放在竖梁上。斜井进入正洞延伸段 学期望值为一ｌ３．０４ ｍｍ，１Ｖ级围岩沉降量累计值数学期望值为 一高斯正态分布函数 （＊）：２．８ｇ＋６１．５５ ｘ ｅ一２ｘ［（ ＋１３ ｏｃ／１９．９９１ ｇ（ｘ）：４．０７＋３０．０１×ｅ一２×［（ 十５ ６）／７ ２６］。 数学期望￣．／ｍｍ 一１３．０４ 一５．６０ ５．６０ ｍｍ，Ｉｌｌ级围岩沉降量累计值数学期望值为一３．７４ ｍｉｌｌ，ＩＩ 级围岩沉降量累计值数学期望值为一２．９０ ｉｎｌｎ。 参考文献： Ⅲ级 １１级 ｇ（ ）＝４．０７＋４９．３４×ｅ一２ ｘ［（ ＋３ ７４）／４＇ ９５］。 （ｘ）：ｏ．９１＋３０．９７×ｅ一２ ｘ［（ ＋２ ９ｏ）／５ ｏ】。 一３．７４ 一２．９０ ［１］ 霍玉华．浅埋公路隧道施工塌方事故的预防与整治技术研 究［Ｊ］．中国安全科学学报，２００５，１５（７）：８４一Ｂ７． 硅｛五 累计变化量测点个数分布坌 规律宝 誉翌 得出了Ｖ级围岩沉降量累计值数 … ，妻 詈羞 院黼 酣舭ｍ 北 ～…一 …。Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｂｏｕｔ ｔｈｅ ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｖｅ ｖａｌｕｅ ｏｆ ｔｕｎｎｅｌ ｃｒｏｗｎ ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ ｓｔａｔｉｓｔｉｃｓ ｍｅｔｈｏｄ ＬＩＡＮＧ Ｊｕｎ－ｆｅｎｇ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｂｏｕｔ ６９８ ｃｒｏｗｎ ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｐｏｉｎｔｓ ｄａｔａ ｏｆ ｄｉｆｅｒｅｎｔ ｇｒａｄｅ ｍｉｇｍａｔｉｔｅ（ｇｒａｎｉｔｅ）ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ ｒｏｃｋ，ｗｅ ｇｅｔ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｅｘｐｅｃｔｅｄ ｖａｌｕｅｓ ｏｆ ｃｒｏｗｎ ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｖｅ ｖａｌｕｅ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｇｒａｄｅ ｍｉｇｍａｔｉｔｅ（ｇｒａｎｉｔｅ）ｓｕｒ－ ｒｏｕｎｄｉｎｇ ｒｏｃｋ，ｔｏ ｈａｖｅ ｔｈｅ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｒｏｌｅ ｆｏｒ ｓｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎ ａｎｄ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｆｏｒ ｔｕｎｎｅｌｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ ｒｏｃｋ，ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ ｓｔａｔｉｓｔｉｃｓ，ｃｒｏｗｎ ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ，ｅｘｐｅｃｔｅｄ ｖａｌＬｌｅ 收稿日期：２０１１—０２－２４ 作者简介：郭永军（１９７７一），男，工程师，中铁三局集团第五工程有限公司，山西晋中０３０６００