(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211188694.7 (22)申请日 2022.09.27 (71)申请人 中国科学院武汉岩土力学研究所 地址 430071 湖北省武汉市武昌区水果湖 街小洪山2号 申请人 中铁二院工程 集团有限责任公司 (72)发明人 田洪铭　徐正宣　陈卫忠　谭贤君　 王栋　贾哲强　周云　 (74)专利代理 机构 北京众达德权知识产权代理 有限公司 1 1570 专利代理师 王春艳 (51)Int.Cl. G01N 3/08(2006.01) G06F 30/20(2020.01) (54)发明名称 一种基于围岩扩容规律的开挖扰动岩体质 量分级方法 (57)摘要 本发明提供一种基于围岩扩容规律的开挖 扰动岩体质量分级方法。 方法包括： 针对隧道的 岩石进行三轴压缩试验， 以获得荷载作用下岩石 强度和体应变的演化规律； 根据隧道 地质情况和 设计参数， 建立隧道开挖扰动效应分析模型。 并 对隧道开挖过程进行数据仿真； 确定隧道周边围 岩体应变分布 规律； 基于计算结果和开挖扰动系 数， 进行开挖扰动影响分区， 并根据扰动区分区 范围确定考虑开挖扰动影 响的岩体质量分级。 因 考虑了开挖扰动的影响， 使 得高地应力隧道围岩 分级更为合理， 避免高地应力隧道岩体质量分级 与掌子面揭露岩体情况存在较大差异的情况的 发生。 权利要求书2页 说明书8页 附图6页 CN 115508202 A 2022.12.23 CN 115508202 A 1.一种基于围岩扩容 规律的开挖扰动岩体质量分级方法， 其特 征在于， 包括： 针对隧道的岩石进行三轴压缩试验， 以获得荷载作用下关于岩石强度和体应变的演化 规律的试验结果， 所述试验结果包括： 岩石峰值 点对应的体 应变 εvA和残余应力对应点 εvB； 根据隧道地质资料和设计参数， 建立隧道开挖扰动效应分析计算模型； 基于所述计算模型和所述试验结果， 对隧道开挖过程进行数据仿真， 以获得隧道周边 围岩体应变 εv的分布规 律； 将所述隧道周边考虑开挖扰动影响下的岩石的各部分的体应变 εv与所述岩石峰值点对 应的体应变εvA以及残余应力对应点εvB进行数值对比， 确定隧道周边考虑开挖扰动影响的 分区及其分布范围； 基于隧道周边开挖扰动前的岩体质量等级、 考虑开挖影响的扰动系数、 所述隧道周边 考虑开挖扰动影响的分区及其分布范围， 确定考虑开挖扰动影响的岩体质量分级。 2.如权利要求1所述的基于围岩扩容 规律的开挖扰动岩体质量分级方法， 其特 征在于， 所述针对隧道的岩石 进行三轴压缩试验， 以获得 试验结果， 包括： 根据所述隧道的现场地应力大小， 确定所述 三轴压缩试验的试验围压； 在所述试验过程中， 记录岩石的强度、 轴向应变、 侧向应变以及体应变随偏应力的变化 规律， 以获得 所述试验结果。 3.如权利要求2所述的基于围岩扩容规律的开挖扰动岩体质量分级方法， 其特征在于， 所述计算模型 是二维计算模型或三维计算模型。 4.如权利要求1至3任一项所述的基于围岩扩容规律的开挖扰动岩体质量分级方法， 其 特征在于， 所述确定隧道周边 考虑开挖扰动影响的分区及其分布范围， 包括： 对于 εv≥εvB的情况， 确定隧道周边 开挖扰动影响的分区的分布范围为第一分区d1； 对于εvB＞εv≥εvA的情况， 确定隧道周边开挖扰动影响的分区的分布范围为第二分区 d2； 对于 εv＜ εvA的情况， 确定隧道周边 开挖扰动影响的分区的分布范围为第三分区d3。 5.如权利要求4所述的基于围岩扩容规律的开挖扰动岩体质量分级方法， 其特征在于， 所述确定考虑开挖扰动影响的岩体质量分级， 包括： 获取隧道周边开挖扰动前的岩体质量等级Q， 将其与所述分布规律相结合以确定所述 开挖扰动影响下的岩体质量分级QD＝(1‑D)Q， 其中D为所述 考虑开挖影响的扰动系数。 6.如权利要求5所述的基于围岩扩容规律的开挖扰动岩体质量分级方法， 其特征在于， 所述扰动系数根据下述方式确定： 对于所述隧道周边开挖扰动影响的分区的分布范围为第 一分区的情况， 确定扰动系数 DⅠ的取值范围为0.5～1.0； 对于所述隧道周边开挖扰动影响的分区的分布范围为第 二分区的情况， 确定扰动系数 DⅡ的取值范围为0.25～0.5； 对于所述隧道周边开挖扰动影响的分区的分布范围为第 三分区的情况， 确定扰动系数 DⅢ为0。 7.如权利要求6所述的基于围岩扩容规律的开挖扰动岩体质量分级方法， 其特征在于， 所述确定考虑开挖扰动影响的岩体质量分级， 包括： 利用如下公式确定所述考虑开挖扰动 影响的岩体质量分级：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115508202 A 28.一种基于围岩扩容 规律的开挖扰动岩体质量分级装置， 其特 征在于， 包括： 试验模块， 用于针对隧道的岩石进行三轴压缩试验， 以获得荷载作用下关于岩石强度 和体应变的演化规律的试验结果， 所述试验结果包括： 岩石峰值点对应的体应变εvA和残余 应力对应点 εvB； 模型构建模块， 用于根据隧道地质资料和设计参数， 建立隧道开挖效应分析计算模型； 仿真模块， 用于基于所述计算模型和所述试验结果， 对隧道开挖过程进行数据仿真， 以 获得隧道周边围岩体 应变 εv的分布规 律； 范围确定模块， 用于将所述隧道周边考虑开挖扰动影响下的岩石的各部分 的体应变εv 与所述岩石峰值点对应的体应变εvA以及残余应力对应点εvB进行数值对比， 确定隧道周边 考虑开挖扰动影响的分区及其分布范围； 分级确定模块， 用于基于 隧道周边开挖扰动前的岩体质量等级、 考虑开挖影响的扰动 系数、 所述隧道周边考虑开挖扰动影响的分区及其分布范围， 确定考虑开挖扰动影响的岩 体质量分级。 9.一种电子设备， 其特征在于， 包括处理器和存储器， 其中， 所述存储器中存储有计算 机程序指 令， 所述计算机程序指 令被所述处理器运行时用于执行如权利要求 1至7任一项 所 述的基于围岩扩容 规律的开挖扰动岩体质量分级方法。 10.一种存储介质， 在所述存储介质上存储了程序指令， 所述程序指令在运行时用于执 行如权利要求1至7任一项所述的基于围岩扩容 规律的开挖扰动岩体质量分级方法。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115508202 A 3