一种地下洞室顶拱缓倾结构面稳定性分析方法

摘要

一种地下洞室顶拱缓倾结构面稳定性分析方法，涉及围岩受力分析领域。该地下洞室顶拱缓倾结构面稳定性分析方法是在地下洞室顶拱自下向上钻孔并采集数据进行统计确定地下洞室缓倾结构面的特征，根据地下洞室缓倾结构面的特征按地下洞室顶拱缓倾结构面失稳模式分成构成块体的缓倾结构面、不构成块体的缓倾结构面及短小缓倾结构面较发育区分别计算和分析局部稳定性。本实施例提供的地下洞室顶拱缓倾结构面稳定性分析方法能有效避免常规方法精度低、易遗漏等问题，更合理全面判别缓倾结构面的空间延伸情况及性状特征，并系统分析顶拱缓倾结构面失稳模式与稳定性。

权利要求

1.一种地下洞室顶拱缓倾结构面稳定性分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

在地下洞室顶拱自下向上钻孔，并采集钻孔内部的结构面位置、产状和性状数据，对所述地下洞室顶拱上的多个所述钻孔的所述数据进行统计确定地下洞室缓倾结构面的特征，根据所述地下洞室缓倾结构面的特征按地下洞室顶拱缓倾结构面失稳模式分成构成块体的缓倾结构面、不构成块体的缓倾结构面及短小缓倾结构面较发育区；

对所述构成块体的缓倾结构面采取块体理论计算稳定系数；对所述不构成块体的缓倾结构面，当结构面为拉裂式时其稳定系数K的计算公式为： 当结构面为弯折式时其稳定系数K的计算公式为： 式中，σt为岩石抗拉强度，L，θ为缓倾结构面的长度与倾角，h为缓倾结构面于顶拱的埋深，γ为岩石重度；对所述短小缓倾结构面较发育区定性分析局部稳定性。

2.根据权利要求1所述的地下洞室顶拱缓倾结构面稳定性分析方法，其特征在于，在地下洞室顶拱自下向上钻孔时采用潜孔钻钻孔。

3.根据权利要求1所述的地下洞室顶拱缓倾结构面稳定性分析方法，其特征在于，采集钻孔内部的结构面位置、产状和性状数据时，对所述钻孔内部进行高清录像。

说明书

一种地下洞室顶拱缓倾结构面稳定性分析方法

技术领域

[0001] 本申请涉及围岩受力分析领域，具体而言，涉及一种地下洞室顶拱缓倾结构面稳定性分析方法。

背景技术

[0002] 地下洞室顶拱围岩中可能存在由缓倾结构面引起的地质问题，对长期运行和施工安全都存在着隐患，也成为地下洞室工程勘察中亟待解决的重要问题之一。同时因前期勘探精度有限，加上缓倾结构面于地下洞室顶拱上具有隐蔽性特征，难以准确查明缓倾结构面的延伸情况，导致难以分析其失稳破坏模式及定量评价其稳定性。

[0003] 传统的地下洞室缓倾结构面搜索与分析方法主要依靠在地下洞室附近勘探采集结构面数据，通过对结构面的发育特征进行统计分析，以此推测地下洞室顶拱围岩中缓倾结构面的发育特征，并进行稳定性定性分析，但是由于围岩中结构面发育特征的隐蔽性，传统方法未直接揭露顶拱中结构面的发育特征，仅仅是对其发育特征进行推测分析，且对未构成块体的长大缓倾结构面稳定性仅做定性分析，无法满足地下洞室顶拱围岩稳定分析需求。

发明内容

[0004] 本申请的目的在于提供一种地下洞室顶拱缓倾结构面稳定性分析方法，其能够有效避免常规方法精度低、易遗漏等问题，更合理全面判别缓倾结构面的空间延伸情况及性状特征，并系统分析顶拱缓倾结构面失稳模式与稳定性。

[0005] 本申请的实施例是这样实现的：

[0006] 本申请实施例提供一种地下洞室顶拱缓倾结构面稳定性分析方法，包括以下步骤：

[0007] 在地下洞室顶拱自下向上钻孔，并采集钻孔内部的结构面位置、产状和性状数据，对地下洞室顶拱上的多个钻孔的数据进行统计确定地下洞室缓倾结构面的特征，根据地下洞室缓倾结构面的特征按地下洞室顶拱缓倾结构面失稳模式分成构成块体的缓倾结构面、不构成块体的缓倾结构面及短小缓倾结构面较发育区；

[0008] 对构成块体的缓倾结构面采取块体理论计算稳定系数；对不构成块体的缓倾结构面，当结构面为拉裂式时其稳定系数K的计算公式为： 当结构面为弯折式时其稳定系数K的计算公式为： 式中，σt为岩石抗拉强度，L，θ为缓倾结构
面的长度与倾角，h为缓倾结构面于顶拱的埋深，γ为岩石重度；对短小缓倾结构面较发育区定性分析局部稳定性。

[0009] 在一些可选的实施方案中，在地下洞室顶拱自下向上钻孔时采用潜孔钻钻孔。

[0010] 在一些可选的实施方案中，采集钻孔内部的结构面位置、产状和性状数据时，对钻孔内部进行高清录像。

[0011] 本申请的有益效果是：本实施例提供的地下洞室顶拱缓倾结构面稳定性分析方法包括以下步骤：在地下洞室顶拱自下向上钻孔，并采集钻孔内部的结构面位置、产状和性状数据，对地下洞室顶拱上的多个钻孔的数据进行统计确定地下洞室缓倾结构面的特征，根据地下洞室缓倾结构面的特征按地下洞室顶拱缓倾结构面失稳模式分成构成块体的缓倾结构面、不构成块体的缓倾结构面及短小缓倾结构面较发育区；对构成块体的缓倾结构面采取块体理论计算稳定系数；对不构成块体的缓倾结构面，当结构面为拉裂式时其稳定系数K的计算公式为： 当结构面为弯折式时其稳定系数K的计算公式为：式中，σt为岩石抗拉强度，L，θ为缓倾结构面的长度与倾角，h为缓倾结构面
于顶拱的埋深，γ为岩石重度；对短小缓倾结构面较发育区定性分析局部稳定性。本实施例提供的地下洞室顶拱缓倾结构面稳定性分析方法能有效避免常规方法精度低、易遗漏等问题，更合理全面判别缓倾结构面的空间延伸情况及性状特征，并系统分析顶拱缓倾结构面失稳模式与稳定性。

附图说明

[0012] 为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

[0013] 图1为本申请实施例提供的地下洞室顶拱缓倾结构面稳定性分析方法的流程示意图；

[0014] 图2为本申请实施例提供的地下洞室顶拱缓倾结构面稳定性分析方法对地下洞室顶拱进行钻孔的结构示意图；

[0015] 图3为本申请实施例提供的地下洞室顶拱缓倾结构面稳定性分析方法中对不构成块体的缓倾结构面且结构面为拉裂式时的稳定性计算模式图；

[0016] 图4为本申请实施例提供的地下洞室顶拱缓倾结构面稳定性分析方法中对不构成块体的缓倾结构面且结构面为弯折式时的稳定性计算模式图。

[0017] 附图中标注：1、钻孔；2、缓倾结构面；3、岩体。

具体实施方式

[0018] 为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

[0019] 因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

[0020] 应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

[0021] 在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

[0022] 此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

[0023] 在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

[0024] 在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

[0025] 以下结合实施例对本申请的地下洞室顶拱缓倾结构面稳定性分析方法的特征和性能作进一步的详细描述。

[0026] 如图1、图2、图3和图4所示，本实施例提供了一种地下洞室顶拱缓倾结构面稳定性分析方法，包括以下步骤：

[0027] 在地下洞室顶拱岩体3自下向上采用潜孔钻钻孔不进行取芯，并采用高清电视录像采集钻孔1内部的结构面位置、产状和性状数据，对地下洞室顶拱上的多个钻孔1的数据进行统计确定地下洞室的缓倾结构面2的特征，根据地下洞室缓倾结构面2的特征按地下洞室顶拱缓倾结构面2失稳模式分成构成块体的缓倾结构面、不构成块体的缓倾结构面及短小缓倾结构面较发育区；

[0028] 对构成块体的缓倾结构面采取块体理论计算稳定系数；对不构成块体的缓倾结构面，当结构面为拉裂式时其稳定系数K的计算公式为： 当结构面为弯折式时其稳定系数K的计算公式为： 式中，σt为岩石抗拉强度，L，θ为缓倾结构
面的长度与倾角，h为缓倾结构面于顶拱的埋深，γ为岩石重度；对短小缓倾结构面较发育区定性分析局部稳定性。

[0029] 本实施例提供的地下洞室顶拱缓倾结构面稳定性分析方法是在地下洞室顶拱实施潜孔钻孔进行钻孔1结构面数据采集，突破传统间接推测顶拱结构面发育情况这一缺陷，通过搜索不同钻孔1结构面发育情况来查明顶拱缓倾结构面的延伸情况，保证结构面不遗漏，同时根据结构面延伸情况并结合结构面性状特征完成地下洞室顶拱缓倾结构面产生的失稳模式区分，并根据不同失稳模式进行定量稳定性评价，实现了对不构成块体的缓倾结构面稳定性的定量计算。

[0030] 本实施例提供的地下洞室顶拱缓倾结构面稳定性分析方法能有效避免常规方法精度低、易遗漏等问题，更合理全面判别缓倾结构面的空间延伸情况及性状特征，并系统分析顶拱缓倾结构面失稳模式与稳定性。

[0031] 以上所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。