基于GSI分级的小断面引水隧洞超欠挖预测与钻爆参数优化研究

作     者：罗钰博 阳军生 詹双桥 张庆彬 陈运财 张聪 

作者机构：中南大学土木工程学院 湖南省水利水电勘测设计规划研究总院有限公司 长沙理工大学土木工程学院 中南林业科技大学土木工程学院 

出 版 物：《岩石力学与工程学报》 (Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：081401[工学-岩土工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 

基　　金：犬木塘水库工程科技创新项目(W–2022–72 QMT-KY/YB04–2022) 

主　　题：隧道工程 引水隧洞 GSI分级 超欠挖 爆破效果预测 爆破优化 

摘      要：为解决小断面引水隧洞开挖过程中因围岩等级频繁变更导致爆破超欠挖难以控制的问题，本研究依托犬木塘引水隧洞工程，开展爆破损伤量化预测与效果优化研究。基于图像三维重建技术，建立超欠挖与GSI分级间的关系，以实际炮孔位置建立数值模型，通过量化的GSI分级方法与Hoek-Brown准则计算数值模拟中不断变化的围岩力学参数，模拟爆破损伤，并将损伤结果与实际超欠挖进行对比分析。然后，基于该方法对超欠挖进行预测并优化钻爆参数。研究结果表明，爆破数值损伤轮廓与实际开挖轮廓基本吻合，模拟的每延米超挖体积与现场实测每延米超挖体积和喷射混凝土量的平均误差仅为2.54%和5.20%。通过预测不同周边眼间距下岩体损伤，对周边眼间距进行优化，优化后无欠挖产生，且超挖控制在设计允许范围内。通过关联GSI值与BQ值，计算研究段隧洞穿越的Ⅱ～Ⅴ级围岩力学参数范围，预测不同周边眼间距下各级岩体超欠挖，得到对Ⅱ～Ⅲ级围岩和Ⅳ～Ⅴ级围岩建议周边孔间距分别为55和50 cm。