隧道围岩稳定性判别方法论文
摘要：由于隧道工程复杂且规律性不强，不能使用单一的方法判别围岩稳定性，因此，依托与技术革新，力学、数学和计算机技术的快速发展，运用多种方法进行综合分析和计算，并考虑多种影响因素，学科交叉融合，是未来隧道围岩稳定性判定的发展趋势。

1.概述
隧道施工开挖就是在岩体中形成一个自由变形的空间，由于开挖导致原本处于挤压状态的稳定的围岩，解除了束缚力从而发生向洞内变形。

当这种松胀变形的程度超过了围岩本身承受能力，围岩就发生失稳破坏。

隧道开挖后，在地下形成的自由空间，原来处于挤压状态的围岩，由于解除了束缚而向隧道间松胀变形，这种变形大小超过了围岩本身的承受能力，便发生破坏[1]。

康红谱于1995年提出了隧道关键承载圈的概念[2]。

稳定性状态主要体现在围岩的变形速率逐渐稳定或者趋于零，相反，失稳状态主要表现在围岩变形速率突然递增，并超出极限位移量。

2隧道围岩稳定性判定方法
在隧道施工中，主要根据容许极限位移量、位移变化率、位移加速度和变形速率比值判别这四种方法进行围岩稳定性判断[3][4]。

1）容许极限位移量的确定及失稳判别
2）容许位移速率和基于加速度的围岩稳定性判据
隧道容许位移速率指的是在确保围岩不产生有害松动的条件下，
隧道壁面间水平位移速度的最大容许值。

这一值和隧道的岩体条件、隧道埋深开挖断面的尺寸等因素有直接的关系。

对于容许位移速率，目前尚无统一规定，一般根据经验选定。

3）变形速率比值判别法
隧道施工中，预设计的初期支护全部施加后的围岩变形速率V与本断面实测围岩变形速率最大值U的比值，应不大于典型工程监控量测统计得出的阀值[5]。

3工程应用
本文对于某隧道的稳定性研究主要基于最大容许位移量判别法，在预测和拟合容许极限位移量时，采用了回归分析法和BP神经网络模型，并引进位移敏感率的概念来改进单一的位移变化量。

以下选取本隧道典型断面A进行分析。

1）回归分析判定最大位移量
依据最大位移值和位移速率进行隧道围岩稳定性判别是隧道围岩稳定性判别中最常用的判别方法。

根据规范规定，选用相应的函数对监控量测中的净空收敛数据进行回归分析处理，然后依据结果选择精度最高的作为回归函数，做出曲线图，以此推测最大位移值和位移速率。

回归算法通过实测数据选择指数函数进行回归分析，可得回归方程。

2）BP神经网络模型预测最终位移量
除了常规的函数拟合外，还可采用BP神经网络模型判断最终位
移量。

3）利用位移敏感率判断围岩稳定性
隧道净空收敛和拱顶下沉的变化速率有时相差悬殊，在这种情况下给出统一的围岩稳定性判别标准相对来说是比较困难的。

因此，依据位移敏感率的概念来衡量位移测线间的动态关系，通过这种方法来直观反映最敏感的隧道位移变化方向。

位移敏感率（S）的判别公式为：
分子、分母分别表示在同一时间间隔内的同一个断面的测线在前后相邻两次量测时的位移差值（mm）或者位移速率（mm/d）。

当S>1时可以使用净空收敛位移速率作为控制基准。

当S<1时可以使用拱顶下沉位移速率作为控制基准。

依据已有数据将A断面位移敏感率进行统计，可以很明显的看出隧道位移的变化方向，通过计算隧道的位移敏感率可以判断位移控制基线。

4结论
在对某隧道A这一典型断面进行围岩稳定性分析研究中，可以得到：
a.在监控量测中，使用位移敏感率来判断围岩稳定性是一种动态掌握隧道围岩变化情况的好方法，位移敏感率的概念简单易懂，计算方法快捷，其敏感率分布图较直观，在隧道监控量测中可以比较好的判断隧道围岩位移方向的变化情况。

b.判别隧道围岩稳定性的方法较多，但找到完美的解决实际问题
的方法很困难。

由于隧道工程复杂且规律性不强，不能使用单一的方法判别围岩稳定性，因此，依托与技术革新，力学、数学和计算机技术的快速发展，运用多种方法进行综合分析和计算，并考虑多种影响因素，学科交叉融合，是未来隧道围岩稳定性判定的发展趋势。

参考文献：
[1]胡广韬，杨文元主编.工程地质学[J].地质出版社，1983.
[2]康红普.巷道围岩的承载分析[M].岩土力学，1996，17（4）：85-88.
[3]陈建勋.公路隧道施工围岩稳定性及支护效果监控量测技术研究报告[R]，2009，122-125.
[4]于学馥等.地下工程围岩稳定分析[M].北京：煤炭工业出版社，1983.293-295，313-315.
[5]王建宇.隧道工程监测和信息化设计原理[M].北京：中国铁道出版社.1990，56-57.。