大跨度深埋地下硐室围岩集成化评价体系及程序化开发.doc

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1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-date大跨度深埋地下硐室围岩集成化评价体系及程序化开发大跨度深埋地下硐室围岩集成化评价体系及程序化开发一、项目名称大跨度深埋地下硐室围岩集成化评价体系及程序化开发二、主要完成人排序及贡献姓名：申艳军，排名：1，工作单位：西安科技大学，对本项目技术创造性贡献：提出了大跨度深埋地下硐室围岩分类体系构建及评价方案，对围岩分类体系集成化建立内核关联。总体负责项目研究进度及关键技术突

2、破。姓名：徐光黎，排名：2，工作单位：中国地质大学（武汉），对本项目技术创造性贡献：对大跨度地下硐室围岩分类指标提炼，提出反映围岩分类指标体系的基础性关联指标，并对指标科学表示进行了详细理论分析。姓名：杨更社，排名：3，工作单位：西安科技大学，对本项目技术创造性贡献：提出反映大跨度、深埋特征的地下硐室围岩分类指标关联表达及关联图表，建立了围岩分类指标内在换算关系。姓名：奚家米，排名：4，工作单位：西安科技大学，对本项目技术创造性贡献：探讨工程因素在围岩分类体系中的劣化效应，提出工程因素的定量化评价方案。姓名：叶万军，排名：5，工作单位：西安科技大学，对本项目技术创造性贡献：对岩体结构精细化描述

3、体系构建提出了建设性思路，负责项目理论分析。姓名：李志鹏，排名：6，工作单位：中国地质大学（武汉），对本项目技术创造性贡献：结合开发思路，完成对集成化围岩分类系统程序编程及二次开发工作。姓名：闫蕊鑫，排名：7，工作单位：西安科技大学，对本项目技术创造性贡献：对工程因素劣化效应定量化评价计算公式进行推导，提出工程因素定量化劣化因子表达式。三、主要完成单位排序及贡献1、西安科技大学开展对西南地区大型地下硐室、陕南地区长大隧道现场围岩质量状况、围岩赋存地质环境状况、施工期工程因素分析等多项调查，实现对各评价指标的定量化表示，并基于现场调查、大样本统计及前期研究成果，提出各评价指标之间的内在关联表达式

4、或等效转换图表，实现自然状况下集成化围岩分类体系的构建；同时，进行工程因素对围岩质量评价结果的影响作用表示，提出各自的劣化系数的定量化表达式，实现将工程因素引入围岩分类体系中，提出施工期工程集成化分类体系；最后，进行工程时效性、功用性与支护补强体系关联性分析，实现对不同建筑物等级下大跨度隧道各围岩类别对应的支护类型、支护布置时机综合推荐建议。2、中国地质大学（武汉）结合西南地区大型地下硐室现场围岩质量状况、围岩赋存地质环境状况等，提出反映围岩分类指标体系的基础性关联指标，建立了集成化围岩分类体系的基础内核；并配合第一完成单位，完成了对“集成化围岩分类系统V1.0（简称：ISRCS V1.0）”

5、可视化程序的开发。四、项目简介本课题主要来源为陕西省教育厅专项科研计划项目“大跨度隧道集成化围岩分类体系构建及可视化程序实现（No.2013JK0948）”、中国水电工程顾问集团公司科技课题“高地应力区围岩精细化描述及分类方法研究（No.H2011-02）”2大课题，主要研究领域为地下岩土工程应用。随着新奥法施工工艺推广，围岩质量实时精确认知日趋重要，且随着大跨度、大断面、深埋硐室工程不断出现，人类活动对围岩质量的影响越来越大，工程开挖扰动效应日趋显著，对于大跨度地下硐室围岩质量评价，逐渐趋于考虑工程因素对围岩质量的二次劣化。目前，在工程实践中，围岩质量评价存在以下主要问题：（1）不同分类方法

6、所需参数不同，每一种方法均需繁琐参数选取、叠加换算过程，费时费力；（2）地质工程师对各围岩分类方法适用范围缺乏足够关注，对方法选取、参数确定及最终结果判定存在一定盲目性；（3）常用围岩分类方法多侧重从围岩岩体结构特征、赋存地质环境评价，依赖于初步设计阶段资料，未根据施工阶段围动态化调整，而随着地下工程规模不断扩大，布置形式日趋复杂，爆破开挖等将使围岩存在显著扰动，忽视工程因素影响会使评价结果偏向风险。故探讨有效整合常用围岩分类方法，对各分类方法构建原理、适用范围、评价指标及关联性综合研究，分析工程扰动对围岩质量劣化影响，形成集成化围岩分类体系，提出便捷化应用程序，实现“一次输入，多种分类方法结

7、果输出”目的，以满足方便、准确确定围岩类别要求，成为大跨度地下硐室围岩分类方法研究的一个重要研究课题。本项目致力于解决不同围岩分类方法评价差异性及繁琐性问题，以构建大跨度地下硐室集成化围岩分类体系研究思路及可视化程序实现为攻关重点，首先，将围岩评价指标均归为三类：围岩结构发育特征指标（内因）、赋存地质环境特征指标（外因）和工程因素指标（诱因），从理论体系上提出围岩评价指标之间的内在关联表达式或关联图表，为RMR、Q、RMi、GSI、BQ、JT等六种常用围岩分类方法评价指标转换及对照提供理论支持；接着，考虑工程因素对围岩质量的扰动影响，提出工程因素劣化系数定量化公式，实现了对开挖尺寸、开挖走向、

8、开挖方法等工程因素对围岩质量的劣化作用评价，同时探讨了开挖进度、工程重要性程度与支护体系的对应性关系，实现将工程因素引入围岩分类体系中；然后，基于评价指标内在关联理论内核，有效整合常用围岩分类方法各评价因素，汲取原有围岩分类方法的优点，形成独立的各评价因素分类体系。并通过将工程因素引入对围岩质量的劣化，实现对施工期围岩质量的动态评价。最后，应用VB.Net语言编写可视化程序，实现一次输入，多种围岩分类结果输出，可快速、准确进行大跨度地下硐室围岩质量评价。本项目通过构建集成化围岩分类体系，并开发相关可视化程序 集成化围岩分类系统V1.0可视化程序，经实践检验、优化调整后，可推广成为商业化软件或A

9、PP便携软件，大为方便地质工程师进行现场围岩质量快速评价，无需进行大量数据记录、迭代、换算，可快速、准确反馈围岩质量评价结果，实时推荐最优评价方案。此外，考虑了工程因素对围岩质量劣化效应，使得评价结果更符合实际，尤为适合受工程扰动影响显著的大跨度硐室围岩质量评价，如大型水电地下硐室、铁路客运专线特大断面双线（三线）隧道等。五、主要论文专著目录和主要知识产权证明目录5.1 主要论文专著1 申艳军，徐光黎，魏志云. 大跨度地下硐室集成化围岩分类体系构建及可视化程序实现J.现代隧道技术. 2014,51（4）：120-129.（EI:20143517882534）2 申艳军，徐光黎，宋胜武，等. 高

10、地应力区水电工程围岩分类法系统研究J.岩石力学与工程学报, 2014, 33（11）：2267-2275.（EI：201446210474）3 申艳军，徐光黎，杨更社，叶万军. 基于岩体精细化描述的围岩分类及力学参数概率分布特征分析J.岩土力学, 2014，35（2）：565-572. （EI:20141117453968）4 申艳军. 国标岩体分级标准BQ的图解法表示J.岩石力学与工程学报, 2012, 31(supp.2):3659-3666. （EI:20124715692135）5 申艳军，徐光黎，张璐，朱可俊. 基于Hoek-Brown准则的开挖扰动引起围岩变形特性研究J.岩石力学与

11、工程学报, 2010, 29(7):1355-1362.（EI: 20103213129289）6 申艳军，徐光黎，朱可俊. 基于系统评价的块体可靠度指标分析及应用J.岩土力学, 2011, 32(1):224-229.（EI：20111113755285）7 申艳军，徐光黎，董家兴，朱可俊. 节理平均迹长与统计窗选位关联性分析J.岩石力学与工程学报, 2011,30(3):596-602.（EI：20111613926591）8 Shen Yan-jun, Yang Geng-she. Revised BQ System in China and its correlation to int

12、ernational rock mass classification systemsC/The 23th World Mining Congress, 2013. 9 Tian-shun Hou, Guang-li Xu, Yan-jun Shen. Formation mechanism and stability analysis of the Houba expansive soil landslideJ.Engineering Geology，2013.（SCI：000320840600004 , IF=1.757）10 申艳军，徐光黎，张亚飞，朱可俊. 基于集对分析的可拓学方法在地

13、下洞室围岩质量分级中的应用J.地质科技情报. 2010, 29（5）：125-130.（CSCD）11 申艳军，闫蕊鑫.工程因素对施工期地下洞室围岩质量影响分析J.长江科学院院报, 2014,31（8）：66-72.（CSCD）12 申艳军. 基于分析分解模型数值试验的围岩力学参数估算J.长江科学院院报, 2014,31（7）：53-59.（CSCD）13 申艳军. 力学参数对围岩塑性变形影响的敏感性分析J.人民长江. 2013, 11（44）：85-89.（核心期刊）14 董家兴，徐光黎，李志鹏，宋胜武，张世殊，肖平西，张方涛，申艳军. 高地应力条件下大型地下洞室群围岩失稳模式分类及调控对策

14、J. 岩石力学与工程学报，2014，11:2161-2170. （EI：20144600210464）15 奚家米，杨更社，冯钢. 锚喷支护隧道围岩稳定可靠度分析J. 筑路机械与施工机械化，2008，33（9）:68-70.5.2 主要知识产权证明目录国别知识产权类别项 目 名 称申 请 号授权号(批准号)中国软件著作权登记集成化围岩分类系统V1.0（简称：ISRCS V1.0）2013R11S0174192013R11S017419中国实用新型专利便携式地质罗盘20132004956.9ZL 201320042956.9.六、客观评价等信息6.1 同行评价（1）长江科学院邬爱清教授评价：研究

15、成果，通过将繁琐的公式计算变成一目了然的图解，大大提高了BQ法的应用便捷度，是一个不错的技术创新！（2）挪威奥斯陆大学Arild Palmstrm教授回复邮件中称：As your work, I think it is a good job for the integrated rockmass classification system. , it may provide a new way for us to know the standard rock mass classification.6.2 查新结论本项目提出的科技创新成果，经煤炭信息研究院查新工作站查新，得出如下结论：该课题一

16、方面，通过提出常见工程因素（开挖尺寸、开挖走向、施工方法）的劣化系数定量表示方法，将工程因素引入围岩分类评价体系；另一方面，将围岩质量评价指标进行分类，建立评价指标内在关联表达式及图表，提出集成化围岩分类体系，并编制大跨度深埋地下硐室集成化围岩分类可视化程序。从文献综述来说，除了研究课题组成员文献报道外，未见与课题组查新点完全相同文献报道。6.3 前期报奖评价（陕西省高等学校科学技术奖）本项目依托研究课题，获得一批具有代表性的研究成果，包括多篇发表在岩石力学与工程学报、岩土力学、现代隧道技术、长江科学院院报等高水平学术论文，同时开发有商用化软件1套，获批计算机软件著作权登记及实用新型专利各1项

17、，研究成果可用于快速、准确、便捷进行大跨度地下硐室围岩质量评价，是一项非常有实用价值及理论深度的研究成果。七、推广应用情况本研究成果“集成化围岩分类系统V1.0（简称：ISRCS V1.0）”程序，实现了“一次围岩参数输入，多种围岩分类结果输出”的目的，对于快速、准确、便捷确定围岩类别具有重要参考价值，该软件已在中交第一公路勘测设计研究院、陕西省工程勘察院、中南勘察设计院等单位进行了推广、试用，目前反馈效果良好。本研究成果目前已申报软件著作权登记，且正调试、开发适应于高地应力区的围岩质量评价的“集成化围岩分类系统V2.0”程序，相关系列程序可推广成为商业化软件或APP便携软件，可广泛服务于现场地质工程师进行现场实时围岩质量评价，实现快速、准确反馈围岩质量评价结果，具有重要的经济效益与社会效益。-