福建南平高速公路謝元隧道圍巖分級方法研究

夏 鵬

(福建省地質(zhì)測繪院，福州，350011)

隧道圍巖分級作為隧道設(shè)計施工的基礎(chǔ)，一直是相關(guān)研究的重點。目前，國內(nèi)外學者提出多種分級方法，但很多分級方法地域性較強且繁瑣復雜，難以應(yīng)用于實際工程。工程常用的圍巖分級方法[1-3]可按分級依據(jù)歸納為5類(表1)。理論上很難說明哪種算法更加準確，需要根據(jù)工程條件選擇最合適的判別方法。19世紀70年代，我國一直采用前蘇聯(lián)提出的堅固系數(shù)法進行圍巖分級，該方法的分級依據(jù)相對較單一，可靠性較低。19世紀80年代，鐵道部科學研究院和中國科學院在大量隧道修建資料的基礎(chǔ)上，歸納得出了巖體綜合分級法，并將該方法編入公路隧道勘測規(guī)程[4]。該方法屬于定性分析法，在我國使用了20余年，但隨著我國基建工程的飛速發(fā)展，這種經(jīng)驗方法已不能滿足實際工程的需求。19世紀90年代，我國工程巖體分級標準[5]，建議采用BQ法進行圍巖分級。BQ法屬于二級多因素組合分級法，結(jié)果相對可靠，2004年頒布的公路隧道設(shè)計規(guī)范[6]也沿用了這種方法。目前，以BQ法為主的多因素分級法，仍是實際工程中使用最多、認可度最高的圍巖分級方法。

以福建南平高速公路謝元隧道(1)福建省現(xiàn)代工程勘察院，謝元隧道工程地質(zhì)勘察報告，2011。為工程背景，將多因素組合法中的BQ法和Q法應(yīng)用于隧道圍巖分級中，并將判定結(jié)果與地質(zhì)驗槽結(jié)果相比較。然后，結(jié)合分級誤差與實際地質(zhì)條件，分析算法存在的局限與誤差可能產(chǎn)生的原因。最后，針對算法中存在的不足，以工程實例為依據(jù)，提出合理的改進建議。

位于梅村伯瀆河畔的泰伯廟不僅成為祭祀泰伯的中心，而且成為中華民族吳氏宗親對祖先的記憶之地，更是成為激發(fā)文化自信、文化惠民的多元文化空間。2016年，梅村把“致力發(fā)展特色文化旅游產(chǎn)業(yè)”寫進了“十三五”規(guī)劃，提出了打造梅里文化小鎮(zhèn)的構(gòu)想。

表1 常用圍巖分級方法

1 工程背景介紹

謝元隧道為雙硐分離式隧道,走向65°，為南平延平區(qū)繞城高速的重要節(jié)點工程，其中，左硐長4 451 m，起樁止號為ZK36+692～ZK41+143；右硐長4 472 m，起止樁號為YK36+715～YK41+187。隧道凈空為10.25 m×5.0 m，最大埋深約460 m。綜合考慮巖體穩(wěn)定、美觀和環(huán)保等因素，隧道進口采用削竹式硐門，出口采用端墻式硐門。

嬰幼兒?；贾夤芊窝?患病患兒年齡多為0.5—1歲[1]?？人?、肺部啰音以及氣促是常見的臨床癥狀。鹽酸氨溴索聯(lián)合布地奈德治療小兒肺炎是常用方式,但依舊需要配合護理干預方式促使治療效果提升[2]。因此,本文主要探討鹽酸氨溴索聯(lián)合布地奈德治療小兒肺炎的護理方式,為提升肺炎患兒護理質(zhì)量提供合理的護理方式,詳細報道如下。

1.1 地形與地層巖性

另外，分別對5處鉆孔進行了注水或抽水試驗(圖1)，得到隧址區(qū)各含水層的滲透系數(shù)后，根據(jù)里程樁號與含水層的近遠關(guān)系，計算出各斷面的地下水修正系數(shù)。根據(jù)滲透系數(shù)，得出BQ法中的地下水修正系數(shù)(K1)。

計算得到Q值后，對2種分級方法的分級依據(jù)進行了比較，可見BQ法與Q法的分級結(jié)果存在一定對應(yīng)關(guān)系。其中，BQ法的I級圍巖與Q法中的1，2級對應(yīng)，IV級圍巖與Q法中的5，6級對應(yīng)，V級圍巖則與Q法中的7，8和9級對應(yīng)。由式(5)可知，Q值在計算過程中僅需測定巖體的強度和彈性波波速，其余系數(shù)均通過查表或經(jīng)驗公式得出，算法的主觀性較強。同時，Q法采用的圍巖級別更多，算法主觀性較強可能使分級結(jié)果不準確。

1.2 地質(zhì)構(gòu)造與不良地質(zhì)作用

謝元隧道位于閩西南坳陷帶東緣政和—大埔深大斷裂帶東側(cè)，隧址區(qū)發(fā)育1條斷層、2條節(jié)理密集帶。斷層及節(jié)理發(fā)育特征(表2)。

另外，隧址區(qū)沒有地裂縫、滑坡、崩塌、泥石流等不良地質(zhì)現(xiàn)象。隧道硐身地表有4處滑坡，規(guī)模較小，對隧道無影響。

表2 節(jié)理發(fā)育情況

注：節(jié)理在隧道左右幅位置相差較小，僅以左幅位置為典型進行分析。

1.3 水文地質(zhì)條件

隧址區(qū)地表水主要為溪溝季節(jié)性流水，水量隨季節(jié)性變化而變化，地下水為潛水。地下水按埋藏條件及貯存介質(zhì)分為2類：①風化帶網(wǎng)狀孔隙裂隙水,主要在第四系坡殘層底部及碎塊狀強風化巖層的網(wǎng)狀孔隙裂隙中貯存，對圍巖及開挖影響較小。②基巖裂隙水，多為構(gòu)造裂隙水，受裂隙、節(jié)理等的影響控制。根據(jù)巖土工程勘察規(guī)范[10]判定可知，隧址區(qū)環(huán)境類別為Ⅱ類，隧道圍巖為弱透水層。地下水對混凝土結(jié)構(gòu)具微腐蝕性，隧道進、出口地表水對混凝土結(jié)構(gòu)具中等腐蝕性。

圖1 原位測試平面布置示意圖Fig.1 Sketch map of plan layout of situtest1—節(jié)理裂隙及編號；2—斷層及編號；3—水文試驗孔及編號；4—地應(yīng)力測試孔

謝元隧道場址區(qū)屬構(gòu)造侵蝕低山地貌，地形起伏大，軸線最高點海拔約892 m,相對高差約470 m。隧道進口段坡度20°～25°，高程448～500 m；出口段坡度為35°～45°，高程408～451 m。隧址區(qū)穿越的溝塹較為發(fā)育，多呈Ⅴ型。

1.4 地應(yīng)力試驗

綜合評價隧址區(qū)地應(yīng)力情況，為圍巖分級提供依據(jù)。研究以謝元隧道SK016-2鉆孔巖體為典型進行水壓致裂地應(yīng)力試驗，同時根據(jù)裂紋破裂方向確定隧址區(qū)最大水平主應(yīng)力方向(表3)。

最終法院決定對被告許沁強制執(zhí)行。很快，法院的封條貼到了許沁拋光部的大門上，限許沁一月內(nèi)履行判決，不然將變賣拋光部的設(shè)備和許沁的房產(chǎn)。無奈之下，許沁寫下了還款計劃，答應(yīng)一個月內(nèi)歸還款或退貨。

BQ=90+3Rc+250Kv

表3 隧址區(qū)地應(yīng)力水平(MPa)

注：自重應(yīng)力按巖石的上覆重量計算，其巖石容重取為25 000 N/m3。鉆孔穩(wěn)定水位為(距孔口)0 m。

圖2 隧道場地地應(yīng)力變化曲線Fig.2 Change cuyve of geostress in tunnel site

最大水平主應(yīng)力：σH=0.027 7H-0.316 9

(1)

最小水平主應(yīng)力：σh=0.022 1H+0.262 2

(2)

垂直應(yīng)力：σv=0.024 5H+0.230 1

由于地理位置、開發(fā)條件和國家政策的原因，西沙群島群島郵輪旅游僅?？咳粛u、銀嶼島和鴨公島三座島嶼，線路單一。因全富島、銀嶼島和鴨公島三座島嶼面積小，成熟開發(fā)的旅游產(chǎn)品少，游客體驗好感度下降。加之西沙群島的地理位置，極易受臺風影響，郵輪旅游產(chǎn)業(yè)脆弱性高。

(3)

Kv=0.04Rc+0.4Kv<0.04Rc+0.4

2 圍巖分級

2.1 BQ法

根據(jù)公路隧道設(shè)計規(guī)范中的規(guī)定，BQ分級法分2步計算：①確定圍巖質(zhì)量指標BQ，如式(4)～(6)所示；②考慮地下水、地應(yīng)力和軟弱結(jié)構(gòu)面對圍巖質(zhì)量的影響，計算修正后的指標[BQ]，如式(7)所示。

有著教學的傳統(tǒng)和基因，齊魯醫(yī)院歷屆領(lǐng)導班子都重視住培工作，并將這項工作納入醫(yī)院的整體布局和長期規(guī)劃去抓、去投入、去支持。盡管1998年齊魯醫(yī)院成為山東省首批住培試點基地，但早在1993年，該院就有專人負責住培工作。該院住院醫(yī)生規(guī)培辦公室代管著山東省內(nèi)住培相關(guān)事務(wù)。

由表3可知，試驗區(qū)側(cè)壓系數(shù)λ=σH/σv隨，深度的變化而變化(圖2a)。試驗區(qū)側(cè)壓系數(shù)為1.00～1.20，均大于1.00。因此，試驗區(qū)內(nèi)地應(yīng)力以構(gòu)造應(yīng)力為主。另外，試驗區(qū)測得的最大水平主應(yīng)力為9.20 MPa，最大水平主應(yīng)力方向約NW334°，與隧道走向夾角89°。由實測地應(yīng)力隨圍巖深度變化的情況(圖2b)可知，試驗地區(qū)的地應(yīng)力值σH、σh和σv沿深度方向可分別以式(1)～(3)計算。

(4)

Rc=90Kv+30Rc>90Kv+30

(5)

式中：H為圍巖埋深。硐身最大埋深為460 m，根據(jù)公式(1)～(3)計算，謝元隧道最大埋深處σH、σh和σv分別為12.43 MPa、10.43 MPa和11.50 MPa。試驗結(jié)果顯示完整基巖的單軸飽和抗壓強度大于100 MPa。

(6)

[BQ]=BQ-100×(K1+K2+K3)

(7)

式中：Rc為實測的巖石單軸抗壓強度，體現(xiàn)巖石堅硬程度。Kv為巖體完整性指標(無量綱)，可以根據(jù)巖體體積節(jié)理數(shù)(Jv)確定。K1、K2和K3分別為地下水修正系數(shù)、主要軟弱結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀修正系數(shù)和初始應(yīng)力狀態(tài)修正系數(shù)。

計算得到修正后的指標[BQ]后，圍巖等級可確定(表4)。

在兒童護理實踐中，由于雙方溝通能力的不對稱，評判性思維能力顯得尤為重要。為了尋找培養(yǎng)護生評判性思維能力的有效方法，為兒童護理專業(yè)人才培養(yǎng)模式、課程設(shè)置等教學策略提供依據(jù)，我們將PBL教學法應(yīng)用于兒童護理學教學中，現(xiàn)報告如下。

表4 工程巖體質(zhì)量分級標準[4]

2.2 Q法

根據(jù)巴頓提出的Q法規(guī)定，以指標Q作為巖體質(zhì)量標準，可由式(8)計算。

(8)

式中：RQD為巖體質(zhì)量指標；Jn、Ja、Jw和Jt均為節(jié)理系數(shù)，系數(shù)分別考慮節(jié)理組數(shù)、粗糙程度、蝕變程度和折減(無量綱)；SRF為地應(yīng)力系數(shù)(無量綱)。

1.1一般資料2015年1月至2017年1月對我院的乙肝病毒患者350例進行研究分析,共有男性190例,女性160例,年齡5至79歲,平均42歲。

無論是“千人千面”技術(shù)，還是“大數(shù)據(jù)殺熟”手段。“大數(shù)據(jù)”在電子商務(wù)企業(yè)運營下始終是一把雙刃劍，企業(yè)如何恰當?shù)氖褂冒央p刃劍，在消費者權(quán)益不被破壞的情況下利用大數(shù)據(jù)將企業(yè)利益最大化。如何不過分依賴于大數(shù)據(jù)的使用。這是對企業(yè)的考驗，也是對消費者維權(quán)之路的擔憂。

根據(jù)鉆探揭露及地質(zhì)測量得出，隧址區(qū)表層大部分出露第四系坡殘積層，進口段較厚，為5～8 m，其余地段較薄，其中硐門處中風化花崗巖裸露，隧址區(qū)下伏基巖主要為震旦系建甌群迪口組變粒巖、燕山早期黑云母花崗巖及其風化層，局部見輝綠巖侵入。

2.3 圍巖分級

首先對不同地段的圍巖進行取樣試驗和室內(nèi)巖石試驗，根據(jù)圍巖指數(shù)Rc和Kv計算巖體的基本質(zhì)量指標BQ(表5)。同時，根據(jù)不同地段巖體的鉆探試驗，得出巖體質(zhì)量指標(RQD)。然后，根據(jù)周圍含水層的抽水、注水試驗，得到了各含水層的滲透系數(shù)和修正系數(shù)(K1)；根據(jù)測定的軟弱結(jié)構(gòu)面確定修正系數(shù)(K2)和4個節(jié)理系數(shù)Jn、Ja、Jw、Jt；根據(jù)水壓致裂法進行地應(yīng)力試驗，并以印模器記錄的裂紋破裂方向確定最大主應(yīng)力方向，得出修正系數(shù)(K3)和地應(yīng)力系數(shù)SRF。謝元隧道σH和σv分別為12.43 MPa和11.50 MPa，均小于20 MPa，屬于一般地應(yīng)力地區(qū)[7]，修正系數(shù)(K3)和地應(yīng)力系數(shù)(SRF)可分別取0和1。K1、K2的取值如表5所示。最后，結(jié)合式(7)～(8)計算圍巖質(zhì)量指標[BQ]和Q?？紤]到地應(yīng)力較小、軟弱結(jié)構(gòu)面不復雜的地段，多因素分級法較為準確。

表5 特殊地段圍巖分級結(jié)果

注：①圍巖指標為巖石單軸抗壓強度；②K1取值：本段有水文試驗孔，按注水、抽水試驗結(jié)果，沒有水文試驗鉆孔的，按相鄰試驗孔結(jié)果平均。

BQ法和Q法的分級結(jié)果基本一致?？梢?，此研究在圍巖分級過程中，鉆探試驗、含水層水文試驗和地應(yīng)力試驗等結(jié)果較可靠，試驗的測點誤差、測量誤差及其他主觀誤差對分級結(jié)果的影響較小。其中，節(jié)理密集帶的圍巖級別以Ⅳ～Ⅴ級為主。ZK37+840～ ZK37+890段，圍巖級別為II級；ZK36+730～ZK37+840和ZK40+100～ZK40+115段，圍巖級別為IV級；ZK36+710～ ZK36+730和ZK40+040～ ZK40+100段，圍巖級別為V級。

1.2.1.2 穴位按摩的目的、作用及意義。操作者指甲修剪平整。在患者足部穴位(雙側(cè)足三里、三陰交、涌泉)進行按摩治療,每個穴位按摩2分鐘,采用補法,即用輕手法順時針方向揉,用力宜輕,以患者感到酸脹為宜。操作過程中詢問患者對手法的感受以便及時調(diào)整。

3 分級誤差修正與分級方法改進建議

3.1 分級誤差修正

為了驗證多因素分級法是否存在誤差，在隧道施工過程中設(shè)置了多處驗槽，將地質(zhì)驗槽結(jié)果與BQ法分級結(jié)果進行比較并得到圍巖分級誤差(表6)。

表6 圍巖分級誤差

在隧道節(jié)理密集帶，BQ法的判別結(jié)果與圍巖實際等級存在一定誤差。其中，在ZK36+730～ZK36+755(隧道進口)段，評價顯示圍巖為IV級，而驗槽結(jié)果為V級。在ZK37+840～ZK37+890段，評價顯示為II級圍巖，而驗槽結(jié)果為III級。可見，BQ法的分級誤差主要在巖層節(jié)理發(fā)育位置。BQ法中，主要通過軟弱結(jié)構(gòu)面修正系數(shù)(K2)考慮節(jié)理發(fā)展對圍巖等級的影響，K2的取值范圍較寬，且只考慮節(jié)理傾向、傾角與洞軸線夾角等因素的綜合影響，可能是導致分級誤差的主要原因(表7)。

表7 修正系數(shù)(K2)取值范圍[7]

3.2 分級優(yōu)化建議

RSR法和RMR法主要以巖體構(gòu)造或巖性特征為分級依據(jù)，2種分級方法在計算時對圍巖節(jié)理進行了充分考慮，其中，RSR法根據(jù)節(jié)理間距(密集程度)、走向、傾角及洞軸線夾角將節(jié)理修正系數(shù)分為48個級別(表8)。RMR法根據(jù)節(jié)理走向、傾角及洞軸線夾角將節(jié)理修正系數(shù)分為7個級別(表9)。

研究結(jié)合RSR法、RMR法及工程分級結(jié)果，對修正系數(shù)(K2)的取值進行了細化，并考慮了掘進方向的影響。結(jié)合3種方法中節(jié)理傾向?qū)鷰r評價的影響可知，可以將傾向劃分為4個等級，分別為平緩(傾角小于20°)、較傾斜(傾角在20°～45°)、傾斜(傾角在45°～75°)和陡傾(傾角大于75°)。在考慮結(jié)構(gòu)面走向與洞軸線夾角對圍巖分級的影響時，3種方法也存在相同特點。例如，夾角在20°以內(nèi)時，3種方法均認為巖體的穩(wěn)定性差。而結(jié)構(gòu)面傾角又進一步影響圍巖穩(wěn)定，傾角越大圍巖穩(wěn)定性越差。考慮到洞頂圍巖的穩(wěn)定對施工影響最大，所以BQ法在考慮結(jié)構(gòu)面傾斜角對K2的影響時應(yīng)取較大值，當結(jié)構(gòu)面走向與洞軸線夾角20°～50°，掘進方向與傾向?qū)鷰r分級的影響相對較小。結(jié)構(gòu)面傾角小于75°時，可以不考慮掘進方向與傾向與圍巖級別的關(guān)系。當結(jié)構(gòu)面走向與洞軸線夾角大于60°，圍巖穩(wěn)定性相對較好。此時，掘進方向也會對圍巖穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。當結(jié)構(gòu)面傾向與掘進方向同向，傾角越大圍巖穩(wěn)定性越好，K2應(yīng)取較小值，同時，當結(jié)構(gòu)面傾向與掘進方向相反，圍巖穩(wěn)定性相對更差，則K2應(yīng)取較大值(表10)。

實踐教學是教學質(zhì)量的重要落腳點和計算思維能力培養(yǎng)的重要體現(xiàn)，因此，在課程實踐項目的設(shè)計與實現(xiàn)方面，盡可能多地設(shè)置綜合設(shè)計型和研究創(chuàng)新型實驗項目[6]。利用計算機仿真、虛擬現(xiàn)實、多媒體和人機交互等技術(shù)手段開設(shè)線上虛擬仿真實驗項目，例如模擬硬件組裝，演示抽象概念，將知識性與趣味性融于一體，提供給學生反復實踐的機會，引導學生進行自主學習。同時，在實踐環(huán)節(jié)設(shè)置一些相關(guān)思考題，使學生養(yǎng)成“要動手，先動腦”的習慣。

表8 RSR法中的節(jié)理修正系數(shù)

表9 RMR法中節(jié)理產(chǎn)狀對隧道影響的評價[5]

表10 修正系數(shù)(K2)優(yōu)化

4 結(jié)論

將多因素組合法中的BQ法和Q法應(yīng)用于福建南平高速公路隧道圍巖分級中，并將判定結(jié)果與地質(zhì)驗槽結(jié)果比較。然后，結(jié)合分級誤差與實際地質(zhì)條件，分析算法中存在的局限與誤差可能產(chǎn)生的原因，并提出了合理的修正建議。

(1)結(jié)合BQ法和Q法的分級結(jié)果發(fā)現(xiàn)，2種分級結(jié)果基本一致，試驗的測點誤差、測量誤差及其他主觀誤差對分級結(jié)果的影響較小。

(2)BQ法的分級誤差主要在巖層節(jié)理發(fā)育位置，主要通過軟弱結(jié)構(gòu)面修正系數(shù)(K2)考慮節(jié)理發(fā)展對圍巖等級的影響。而K2的取值范圍較寬，且只考慮節(jié)理傾向、傾角與洞軸線夾角等因素的綜合影響，是導致分級誤差的主要原因。

(3)以RSR法、RMR法及工程分級結(jié)果為依據(jù)，綜合考慮節(jié)理特征與掘進方向?qū)鷰r穩(wěn)定的影響，對K2進行了細化。采用優(yōu)化后的K2對謝元隧道進行圍巖分級，分級結(jié)果與驗槽結(jié)果一致，更能準確體現(xiàn)節(jié)理發(fā)育對隧道圍巖的影響。優(yōu)化后的K2可為類似工程提供參考。