第3章 基于改进可拓物元理论的地下洞室围岩质量评价

3.1 概述

地下洞室围岩质量评价是客观评估围岩稳定性、确定设计开挖断面型式、选择合理施工工艺以及正确选择支护方式的重要依据。然而，地下工程所处地质环境极其复杂，对原岩应力及岩石力学参数的准确测试难度较大，且难以准确应用数学、力学知识进行计算，使得工程技术人员对围岩破坏机理认识存在不足。目前，围岩质量评价系统是对已有地下工程的地质概况、围岩地质特性对比分析以及在设计、施工和运行阶段经验总结的基础上建立起来的，其实质是广义的工程类比法。

国内外专家对围岩质量评价方法的应用主要集中于两类：一类是对影响围岩质量的评价因素进行定性描述和定量划分，例如分别在2001年、2005年颁布实施的《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB 50086—2001）和《铁路隧道设计规范》（TB 10003—2005）均采用这一类围岩评价方法，该方法相对比较灵活，且经过了长时间的工程可靠性检验，但是需要有经验的工程技术人员进行评价，因为围岩质量评价结果会随着评价人员对本行业知识储备、认知能力以及主观判断的不同而不同；另一类是定量分级，根据室内试验或者现场试验对岩体（岩石）物理力学性质进行研究，对所得数据或参数进行打分，并以计算求得的岩体质量指标进行分级。如国外Barton的Q分级、Bieniawsks的地质力学（RMR）分级、Dree的RQD值分级等方法，国内较为常用的是《工程岩体分级标准》（GB 50218—2014）。《工程岩体分级标准》（GB 50218—2014）在确定围岩等级方面考虑的因素较为全面，根据岩体基本质量指标BQ值的得分情况判断围岩质量级别，适合缺乏经验的一般工程技术人员使用，但目前这种打分方法在实际工程技术人员中的应用还不多，而且分级与实际状况还有差距，具体打分方法还需进一步研究和修正。

由于岩体所处地质环境和物理力学性质随着区域的不同而具有较大的差异性，岩体力学参数分布明显存在不均匀性，对围岩质量进行分级时仅用少数参数和某个数学公式无法准确判定围岩质量等级，因此对围岩质量评价方法进行改进成为地下工程发展的必然趋势。