隧道围岩超挖的分形特征研究.pdf

收稿日期“ ; 6 B C B P 8E G ; SS S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S “ 文章编号 B H R 7 XF 9 J N M N 9 ; B C B P 8 /f M J g J ; P G , h i j k l 4 m k R 9 M B ; 7 N F N J B ;7 9 M 9 M N 9 F B G L G N J B ;L G C N J B ; G N G B cJ ; PH F B c N 9 F M M J H H M F M ; N N G N J B ; q N J 7 L M F J H J M N 9 G N N 9 M J 7 N F J n G L G N J B ;L G C G N J B ; TcM G 7 N G C 在地下工程中/超欠挖是一种比较普遍的现 象超欠挖影响坑道的外观形状x造成衬砌施工困 难/增加施工成本所以在地下结构的施工质量检 测x验收中/对超欠挖都有严格的规定近年来随着 公路x铁路隧道建设的展开/隧道的超欠挖对衬砌 结构稳定性影响/引起了学者的关注文献y 62 - 6 4 的,-分布“其中自由度是由统计分布的参 数所决定的“若分布的参数都不是通过实测的数据 估计的“则自由度 4 ; “ 7 F4“ 47G 7B H I J “ 1 2 式中 74“ 7-“ 5“ 7B为按照升序排列后的样本数 据OD7 DOP A ,1 7 2;AB1 7 2 PD K B“ 1 Q 2 则认为在显著水平上假设的分布是不能拒绝的“ 否则应该拒绝该假设“式中为显著水平上的临界 值“ K B值某种置信度下的临界值“ 可以通过查表得 到 超挖随机特征 上面在假设条件下推出了双对数图线性关系 结论为了验证这种关系和分析各类岩体隧道的超 挖性质本文以湘中某矿业集团一地下开采矿山地 下总运输系统的 如果在该断面内有明显的 最大超挖凹点则量取凹点作为最大超挖值表6 数据是D类围岩隧道中量测得到的6 .个最大超 挖数据该矿地面标高为 A 1表6数据所在隧 道位于/6 6 . 1 A 6 .6 6 A I 1 6 I A ’ 6 6 8 . A A6 16 . A 1 8 ’ ’ A A 6 ’ 8 I A 8 1 1 8I I 1 1 ’ . 6 8 8 6 ’ 6 I 8 6 8 A 8 ’ 8 1I A . 8 8 ’ 6 8 ’ I 6 ’ 8 6 8 I . 6 8 ’ .6 8 1 I ’ 61 ’ . ’ A I 6 . 6 I 1 6 6 6 .6 A I 6I 第6期苏永华等2隧道围岩超挖的分形特征研究 万方数据 图断面测点布置示意图 “ 在正态分布 E cG d b E b b cG d b b cG d b e f b cg d h cg dE bBBh b cg dE fef E cG he 图E K类隧道围岩最大超挖值分形统计结果 “ E - 2 / * / F 0 / 0 * / F 2 0 1 F 0 , - i 0 , j 2 k l * / j / , 3j / F 1 3 K 2 / m , - 0 1 2 2 , 1 3 m 3 2 , * ’ 回归方程分别为 n o E p E e f q ;I h 5 式中r n oF , HGI G 5 s q oF , G 根据分形维数估计 原理;双对数回归直线的斜率就是分形图形的维 数所以我们可以得到K类隧道围岩最大超挖值分 布 曲 线 的 分 形 维 数 m Go E e f 根 据F , G和 F , HGI G 5的数据;可以求得双对数图中F , G和 F , HGI G 5 离散点的相关系数为b h B 双对数 离散点基本上在一条直线上;其相关系数达到 b h B ;这说明K类隧道围岩最大超挖值分布 曲线具有很强的自相似性;从定量方面反映了分布 曲线具有良好的分形特性t B u C; D类最大超挖值统计结果见表第三和第 四栏;其双对数图见图f ; 根据同样的分析方法; C类 围 岩 隧 道 最 大 超 欠 挖 值 分 维 数 为m Go B E E ;相关系数为b E fE f ;线性回归方程为 n oE b fp B E E q I B 5 D类 围 岩 隧 道 最 大 超 挖 值 分 布 分 维 数m Go E Bf B ;相应相关系数为b E E ;线性回归方 程为 n oE b h B p E Bf B q I 5 可见;对于K; C; D类围岩中隧道的最大超挖值; 符合分形分布规律而且随着围岩类别的增大;分 数维有增大的趋势 图f C类隧道围岩最大超挖值分形统计结果 “ f - 2 / * / F 0 / 0 * / F 2 0 1 F 0 , - i 0 , j 2 k l * / j / , 3 j / F 1 3C 2 / m , - 0 1 2 2 , 1 3 m 3 2 , * ’ 图 D类隧道围岩最大超挖值分形统计结果 “ - 2 / * / F 0 / 0 * / F 2 0 1 F 0 , - i 0 , j 2 k l * / j / , 3 j / F 1 3D 2 / m , - 0 1 2 2 , 1 3 m 3 2 , * ’ v 结论 隧道轮廓的超挖增加工程量;影响施工安全和 外观形状及衬砌结构的受力;是施工控制的难题; 也是地下结构研究者比较关注的一个问题本文采 集了有关K; C; D类岩体中的隧道超挖数据;统计 中国矿业大学学报第E 卷 万方数据 研究表明它们的分布在统计上是一个分形这一 结论为进一步掌握超挖规律研究超挖对围岩的影 响及围岩的稳定可靠性提供了依据“ 参考文献 4 5 3 4 7 9 ; 5 A 9 / 9 B 4 A 4 3 54 5 CD 5 C 9 / 9 B 4 A 4 3 5 D D 5 C 3 5 6 E G 9 H 5 6 3 5 9 9 3 5 6 * , - . / . “ D “N A 9 / 9 B 4 A 4 3 5 O 9 D 5 C 3 5 6 E ’ 3 5 4’ D 5 4 7 4 C I I . I - J , / I “ * 3 “S 4 3 3 ; 4 4 9 3 3 9 9 4 ; / 9 B 4 A 4 3 5 4 5 C D 5 C 9 / 9 B 4 A 4 3 5 ; 3 6 ; 4 C D 5 5 9 7 ’ / 9 B 4 A 4 3 54 5 CD 5 C 9 / 9 B 4 A 4 3 53 5 D D 5 C 3 5 6 E 4 C D 5 5 9 7 4 5 C 3 9 9 9 ’ 3 5 9 9’ D 5 4 7 3 5 6 I I . I - J * / J J “ R 4 G ;3 55 9 ]1D 4 7 3 4 5 D 3 59 ; C ’ / 9 B 4 A 4 3 5 4 5 C D 5 C 9 / 9 B 4 A 4 3 5 3 5 D 5 5 9 7 5 D 9 C [ \ [ 7 4 3 5 6 9 ; C ’ 5 6 / ; D 3 012K’ 3 4 / ; 9 5 “ ‘ 4 4 7 D C \ 5 4 EC 3 3 [ D 3 53 5 D 5 5 9 7 D [ / 7 9 A 9 7 4 A 3 5 63 5 3 5 6 ’ 3 5 4 P 4 7 S 3 9 \ I I J * * - R / R . “ J 9 4 4 7 3 5 9 9 5 5 4 7 3 5 6 “ - * Z / * . “ 责任编辑 陈其泰- *I 第期苏永华等隧道围岩超挖的分形特征研究 万方数据