鐵路勘察設(shè)計論文范文

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第1篇

1.1案件信息管理（1）案件信息登記該模塊主要用于向基層警隊提供錄入案件現(xiàn)場勘查的詳細(xì)情況，包括勘查地點、勘查時間等。系統(tǒng)根據(jù)案件基本信息的層次結(jié)構(gòu)，將整個案件基本信息分為案件索引主庫、勘查警員信息庫、見證人信息庫、物證庫、附件庫等5個主從庫，使之更符合案件現(xiàn)場信息的組織結(jié)構(gòu)。該模塊分列表選擇和輸入拼音碼兩種方式提供編輯功能；可按勘驗時間、勘查地點等關(guān)鍵字提供數(shù)據(jù)檢索功能；對于基本信息填寫后，半個月內(nèi)未上傳附件的，系統(tǒng)可提供自動提醒功能；警隊委托的鑒定完成后，系統(tǒng)可向所隊用戶提醒移交信息。（2）案件信息導(dǎo)出該模塊按勘驗時間、勘查地點等提供數(shù)據(jù)檢索功能，并對檢索出來的信息提供到電子表格的數(shù)據(jù)導(dǎo)出功能。（3）數(shù)據(jù)上報該模塊可將現(xiàn)場勘查的案件信息以列表的方式顯示出來，用戶可按照“上傳案件基本信息”和“上傳附件”兩種方式，從列表中挑選已經(jīng)立案的勘察信息上傳公安處

1.2鑒定信息管理（1）委托鑒定信息登記該模塊用于記錄基層所隊或個人委托公安處、以及公安處委托上級單位進行活體、尸體、物證鑒定等信息，包括委托單位、委托日期等。（2）活體檢驗鑒定該模塊用于記錄法醫(yī)出具的活體檢驗報告，內(nèi)容包括委托單位、委托事由、案情概述、傷者信息、活體檢查狀況等信息，并提供原電子文檔的保存功能。（3）尸體檢驗鑒定該模塊用于記錄法醫(yī)出具的尸體檢驗報告，內(nèi)容包括案情簡介、死者信息、尸表檢驗、尸體解剖等信息，并提供原電子文檔的保存功能。（4）未知名尸體勘驗信息登記該模塊根據(jù)現(xiàn)場勘查情況用于記錄未知名尸體勘驗信息，包括案件編號、勘驗日期、勘驗單位等信息，并提供原電子文檔的保存功能。（5）未知名尸體登記信息撤銷該模塊根據(jù)查明的情況，用于記錄未知名尸體登記撤銷的原因及部分原始登記信息，包括原勘驗信息、查明單位等信息，并提供原電子文檔的保存功能。（6）鑒定信息導(dǎo)出該模塊按案件編號、登記編號、送檢單位等提供數(shù)據(jù)檢索功能，并對檢索出來的信息提供到電子表格的數(shù)據(jù)導(dǎo)出功能。（7）數(shù)據(jù)通用查詢接口該模塊提供公安處具有一定數(shù)據(jù)庫SQL語言基礎(chǔ)的技術(shù)人員直接和數(shù)據(jù)庫對話的查詢接口，方便這些技術(shù)人員對系統(tǒng)所提供的案件鑒定信息查詢功能之外的檢索需求。

1.3人員信息管理（1）人員學(xué)歷登記該模塊用于記錄警隊技術(shù)人員的學(xué)歷信息，包括姓名、編號、所在學(xué)校、專業(yè)、畢業(yè)時間、學(xué)位等信息。（2）人員培訓(xùn)登記該模塊用于記錄公安處技術(shù)人員的歷次培訓(xùn)信息，包括姓名、編號、學(xué)校名稱、起止時間等。（3）工作簡歷登記該模塊用于記錄警隊技術(shù)人員的工作簡歷信息，包括姓名、編號、工作單位、職務(wù)、起止時間等信息。（4）警銜晉級登記該模塊用于記錄警隊技術(shù)人員的歷次警銜晉級信息，包括姓名、編號、警銜級別、授予時間等信息。（5）職稱晉級登記該模塊用于記錄警隊技術(shù)人員的歷次職稱晉級信息，包括姓名、編號、技術(shù)職稱、授予時間等信息。（6）行政晉級登記該模塊用于記錄警隊技術(shù)人員的歷次行政晉級信息，包括姓名、編號、行政級別、晉級時間等信息。（7）立功受獎登記該模塊用于記錄警隊技術(shù)人員的歷次立功受獎信息，包括姓名、編號、頒獎單位、獎項、獲獎時間等信息。（8）受罰情況登記該模塊用于記錄警隊技術(shù)人員的歷次受到處分的信息，包括姓名、編號、批評單位、處分決定、時間等信息。（9）休假情況登記該模塊用于記錄警隊技術(shù)人員的歷次休假情況，包括姓名、編號、假期理由、起止時間等信息。（10）人員信息導(dǎo)出該模塊按身份證號、姓名、單位名稱、表類型提供數(shù)據(jù)檢索功能，并對檢索出來的信息提供到電子表格的數(shù)據(jù)導(dǎo)出功能。以上各個模塊的信息登記，均可通過身份證的表間關(guān)聯(lián)，系統(tǒng)可將人員的關(guān)鍵登記信息和基礎(chǔ)字典中的人員基本資料進行連接。

1.4統(tǒng)計分析管理（1）案件類別統(tǒng)計該模塊分一般、重大、特大3種情況統(tǒng)計指定時間段內(nèi)，各個警隊以及整個公安處所處理的各類現(xiàn)場勘驗案件的案件類別情況。系統(tǒng)提供時間段參數(shù)設(shè)置。（2）七率統(tǒng)計該模塊統(tǒng)計各個警隊和整個公安處指定時間段內(nèi)用于計算勘驗率、痕跡物證提取率、現(xiàn)場書面分析率、現(xiàn)場勘驗檢查記錄制作率、現(xiàn)場痕跡物證建檔率、刑事科學(xué)技術(shù)檢驗鑒定率、刑事科學(xué)技術(shù)起關(guān)鍵作用率。和基層警隊系統(tǒng)類似，由于立案總數(shù)、刑事科學(xué)技術(shù)在破案或處理作案人中起關(guān)鍵作用的10類案件數(shù)等數(shù)據(jù)無法由系統(tǒng)自身提供，比率值仍需操作人員根據(jù)實際情況輸入以上數(shù)值后，系統(tǒng)才能根據(jù)既定的計算公式進行計算。（3）技術(shù)人員工作量該模塊統(tǒng)計指定時間段內(nèi)，各個警隊技術(shù)員出警、制作筆錄、拍照、繪圖、錄像、錄音、制作檢驗鑒定書的數(shù)量情況。系統(tǒng)提供時間段參數(shù)設(shè)置。（4）案別物證該模塊統(tǒng)計指定時間段內(nèi)，公安處在各種案別中提取的各類別物證的數(shù)量情況。（5）所隊提取物證該模塊統(tǒng)計指定時間段內(nèi)，各個警隊和整個公安處提取、保存的各類別物證的數(shù)量情況。（6）鑒定類別該模塊統(tǒng)計指定時間段內(nèi)，各個警隊委托各種鑒定類別的數(shù)量情況。（7）案別鑒定該模塊統(tǒng)計指定時間段內(nèi)，公安處所有警隊在各種案件級別所作的各類鑒定的數(shù)量情況。（8）技術(shù)人員工齡該模塊用于統(tǒng)計各個警隊技術(shù)人員每個工齡段人員的匯總信息。（9）技術(shù)人員職稱該模塊用于統(tǒng)計各個警隊技術(shù)人員各種技術(shù)職稱人員的匯總信息。（10）技術(shù)人員年齡該模塊用于統(tǒng)計各個警隊技術(shù)人員各個年齡段人員的匯總信息。

1.5基礎(chǔ)數(shù)據(jù)字典管理該部分信息用于系統(tǒng)中使用到的各種相關(guān)字典類型的定義，主要是方便操作者利用拼音碼或者列表選擇等快捷輸入方式。包括：案件類型字典、案件級別字典、鑒定類型字典、警銜類型字典、學(xué)歷類型字典、民族類型字典、行政級別字典、職稱類型字典、附件類型字典、物證類型字典、勘查工作類型字典、死亡類型字典、警隊資料字典、人員基本資料管理等。

1.6后臺管理（1）角色權(quán)限定義該模塊用于預(yù)定義能夠操作該系統(tǒng)的角色名稱及相應(yīng)的權(quán)限信息，即可設(shè)置某個角色能夠操縱那些具體功能模塊。（2）系統(tǒng)用戶定義根據(jù)預(yù)先設(shè)置好的角色，該模塊用于定義可以操縱本系統(tǒng)的用戶名稱、口令、角色名，如果該用戶是基層警隊用戶的話，還必須設(shè)置該用戶所在警隊的授權(quán)計算機IP地址。系統(tǒng)將根據(jù)這些信息判斷試圖登錄的用戶是否為合法用戶。（3）操作軌跡管理系統(tǒng)對可能影響到原始數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的關(guān)鍵操作在后臺自動進行記錄。本功能提供對這些操作信息的查詢、追蹤功能，包括操作人、操作日期、所操作的數(shù)據(jù)表、操作內(nèi)容等信息。

2系統(tǒng)特點

2．1系統(tǒng)設(shè)置參數(shù)化系統(tǒng)的所有設(shè)置全部以參數(shù)的形式保存，有足夠權(quán)限的用戶可以自由進行配置。保證系統(tǒng)了在設(shè)計上的靈活性，用戶可以根據(jù)使用情況變化對系統(tǒng)的參數(shù)進行配置，而無須修改程序。

2．2創(chuàng)建自主學(xué)習(xí)型的鐵路刑事技術(shù)專有信息庫系統(tǒng)首次在鐵路公安系統(tǒng)中實現(xiàn)了自主學(xué)習(xí)型的鐵路刑事技術(shù)專有信息知識庫，可以通過系統(tǒng)的自學(xué)習(xí)功能，不斷補充完善鐵路刑事技術(shù)專有信息，分類整理，規(guī)劃文檔目錄，從而為鐵路公安相關(guān)技術(shù)人員完成刑偵工作所需要的專有知識庫的采集、查閱及維護。

2．3系統(tǒng)操作分級限制系統(tǒng)用戶可以為共同使用該系統(tǒng)的多個用戶設(shè)置不同的使用級別，不同級別的用戶在進入系統(tǒng)后有不同的功能范圍，從而實現(xiàn)系統(tǒng)的安全性及用戶權(quán)限的管理。

3結(jié)語

第2篇

關(guān)鍵詞：LiDAR；鐵路勘察設(shè)計，DEM；DLG

中圖分類號：TN958.98文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1007-9599 (2011) 03-0000-02

Airborne LIDAR Technology in Railway Survey and Design Application and Benefit Analysis

Han Zujie

(Railway Third Survey and Design Institute Group Co.,Ltd.,Tianjin300142,China)

Abstract:Airborne laser radar technology (LiDAR) is a new remote sensing technology,because of its high precision and efficiency,in terms of rapid development of topographic mapping,currently nearly 20 sets of LiDAR systems.This paper studies LiDAR technology in railway engineering survey and design the content,products,and effects,on the basis of aerial photogrammetry and traditional methods are compared to prove LiDAR technology in the railway survey and design of the feasibility and superiority.

Keywords:LiDAR;Railway survey and design;DEM;DLG

一、引言

機載激光雷達技術(shù)（LiDAR）是一種全新的遙感技術(shù)，自上世紀(jì)90年代在德國首次出現(xiàn)商用樣機系統(tǒng)以來，因其高精度和高效率，在地形測繪方面得到快速發(fā)展。目前，全球已經(jīng)有幾十套商用系統(tǒng)在使用，主要實用系統(tǒng)有：Topscan、Optech、TopEye、Saab、Fli-map、TopoSys、HawkEye、Leica ALS50/60系列、Falcon等。

上世紀(jì)90年代中后期至今，美國、德國、加拿大、澳大利亞、瑞典和芬蘭等國家，先后成功應(yīng)用這項技術(shù)進行了地形測量、森林資源調(diào)查與評估、三維城市建模等試驗與工程實踐。特別是芬蘭和德國，已經(jīng)采用這項技術(shù)建立了全國或者大部分國土的DEM，達到了理想的效果。目前在國內(nèi)已經(jīng)有接近20套LiDAR設(shè)備，其中，北京星天地信息科技有限公司、山西亞太數(shù)字遙感新技術(shù)有限公司、廣西桂能信息工程有限公司、廣州建通測繪技術(shù)開發(fā)有限公司以及東方道邇公司等單位已經(jīng)先后開展了實驗和工程飛行，主要用于生產(chǎn)數(shù)字高程模型（DEM）、正射影像（DOM），進而制作線劃圖（DLG）等。本研究將使用LiDAR技術(shù)對鐵路勘察工程設(shè)計進行研究與試驗，介紹其主要產(chǎn)品及應(yīng)用并對經(jīng)濟效益進行評價。

二、機載激光雷達技術(shù)系統(tǒng)構(gòu)成與工作原理

（一）機載激光雷達技術(shù)簡介

LiDAR系統(tǒng)是一種新型的綜合應(yīng)用激光測距儀、IMU、GPS的快速測量系統(tǒng)，可以直接測得地面物體各個點的三維坐標(biāo)。機載的激光雷達系統(tǒng)通常還集成高分辨率數(shù)碼相機，用于獲取目標(biāo)影像。從功能上看，機載激光掃描系統(tǒng)是基于激光測距技術(shù)、GPS技術(shù)和慣性導(dǎo)航技術(shù)這三種技術(shù)集成的一個軟硬件系統(tǒng)，其主要目的是為了獲取高精度的數(shù)字表面模型（DSM）。

目前，LiDAR提供的直接數(shù)據(jù)產(chǎn)品為：點云數(shù)據(jù)，DSM，DEM，DOM。經(jīng)過后處理可以快速生成等高線、高程點、橫縱斷面圖，完成路線設(shè)計需要的專項測繪內(nèi)容（如架空管線的凈空、交叉角度測繪等），并提供工程設(shè)計模型和景觀設(shè)計模型等。

（二）LiDAR的主要系統(tǒng)構(gòu)成

主要系統(tǒng)構(gòu)成包括：

1.掃描儀組件：激光發(fā)射器、激光信號接收器、機械組件、掃描鏡及窗口、接口板。

2.設(shè)備支持系統(tǒng)：系統(tǒng)控制器、飛機位置及姿態(tài)測量系統(tǒng)、檢流控制器、激光電源、電源分配器、控制計算機、連接電纜。

3.附屬軟件：包括項目飛行設(shè)計及對記錄數(shù)據(jù)進行后處理（濾波、分類等）處理。

4.控制/顯示器：激光發(fā)射指標(biāo)器、音頻告警器、電路熔斷器、系統(tǒng)診斷數(shù)據(jù)輸出、控制接口。

（三）主要工作原理

通過DGPS（或PPP）和IMU求得航機線上任意采樣時刻激光發(fā)射中心的空間坐標(biāo)和設(shè)備的空間姿態(tài)，內(nèi)插后能夠獲取任意時刻激光光束的姿態(tài)和發(fā)射中心的空間坐標(biāo)，通過激光測量激光發(fā)射中心到地面的距離，可以求得每一個激光腳點的空間三維坐標(biāo)。另外，利用DGPS/IMU可以直接獲取每一張照片的外方位元素，可以快速制作DOM成果。最后將激光點數(shù)據(jù)和數(shù)碼影像進行聯(lián)合處理得到高精度的正射影像和數(shù)字高程模型。

三、機載激光雷達的應(yīng)用

機載激光雷達能夠快速獲取數(shù)字地表模型（DSM），同時，配套的中畫幅數(shù)碼相機可以獲得同步的數(shù)碼相片，經(jīng)過加工處理可獲得數(shù)字高程模型、分類信息、航空相片的立體像對和正射影像圖。目前還沒有成熟的專業(yè)接口供鐵路勘察設(shè)計工程中使用機載激光雷達成果，因此，如何將機載激光雷達勘測成果與眾多設(shè)計專業(yè)手段無縫結(jié)合，從海量基礎(chǔ)信息中快速提取或檢索有用的信息為各專業(yè)設(shè)計所用，是機載激光雷達技術(shù)應(yīng)用于鐵路勘察設(shè)計的關(guān)鍵。

結(jié)合鐵路勘察設(shè)計特點和工程應(yīng)用實踐，一方面將機載激光雷達技術(shù)成果進行加工，提供滿足專業(yè)應(yīng)用的專題成果，另一方面，改進專業(yè)設(shè)計勘察設(shè)計流程，提出新的設(shè)計理念，以便更加有效地利用海量的基礎(chǔ)信息，提高設(shè)計質(zhì)量和設(shè)計效率。

利用機載激光雷達技術(shù)提供的高精度、高分辨率數(shù)字地面模型和正射影像圖，結(jié)合鐵路專業(yè)設(shè)計要求，主要生產(chǎn)以下幾種產(chǎn)品（見圖4）：

1.工點地形圖。它是針對鐵路設(shè)計的控制工點，在施工圖階段做的更加詳細(xì)的勘測工作，以保證設(shè)計資料的精度和準(zhǔn)確性。如：橋址地形、隧道進出口等；

2.斷面圖。主要包括縱斷面和橫斷面，一般它們的精度高于地形圖的精度。主要用于保證設(shè)計線路的平順性和計算工程數(shù)量的準(zhǔn)確性；

3.數(shù)字正射影像地形圖。這是線劃圖的替代產(chǎn)品，通過將正射影像圖疊加等高線、專業(yè)調(diào)查的地質(zhì)界線、自然保護區(qū)等矢量信息，而形成的一種地形圖，它的信息量更加豐富，更加直觀；

4.專項測繪。針對特殊的專業(yè)需求而進行的詳細(xì)勘測工作。如：水文斷面、涵軸測量、電線垂度等；

5.工程中的土石方自動計算、坡度、坡向的計算等；

6.快速構(gòu)建三維虛擬場景，城市建模等。

此外，還可利用高分辨率的影像進行專業(yè)調(diào)查、地質(zhì)判視等，便于指導(dǎo)外業(yè)工作，提高外業(yè)勘測的針對性和合理性。

四、技術(shù)、經(jīng)濟效益和推廣應(yīng)用前景

（一）機載激光雷達測量技術(shù)與常規(guī)航測方法的經(jīng)濟比較

1.兩種技術(shù)手段外業(yè)控制測量的比較。LIDAR所需的外業(yè)控制點與常規(guī)航測外控的比較，以II級地形1：2000航測地形圖測繪（常規(guī)航測單航帶100km）為例。

（1）首級平面和高程控制網(wǎng)工作內(nèi)容和數(shù)量是基本相同的。

（2）LIDAR系統(tǒng)要求每5-7km測量一個平面和高程控制點，每30km測量一處高程校正區(qū)，這樣100km線路需要布設(shè)平高控制點17個，高程校正區(qū)3個。而常規(guī)航測方法，采用150mm焦距的航攝儀拍攝，需要75個平高控制點；采用210mm焦距的航攝儀拍攝，需要150個平高控制點。

（3）LIDAR系統(tǒng)不因地形等級的變化而改變外業(yè)平高控制點的數(shù)量（適當(dāng)?shù)膶挾龋绮淮笥?0km）。而常規(guī)航測方法會隨著寬度的增加而成倍增加外控點的數(shù)量。

2.橫斷面切繪的經(jīng)濟比較。以張?zhí)畦F路定測為例，相對于采用Lidar技術(shù)平均1000-1200個橫斷面/人天的工作效率，常規(guī)航測方法每人每天只能切繪300-400個橫斷面，可見工作效率提高了3-4倍，對企業(yè)發(fā)展帶來了巨大的經(jīng)濟效益。

3.地形圖制作的經(jīng)濟比較。以II級地形1：2000地形圖測繪為例。

因為LIDAR具有高效生成DEM的優(yōu)勢，所以在生成等高線、高程點等具有高程信息的地形信息時具有更高的效率，在這個方面，采用Lidar技術(shù)平均效率為12-15平方公里/（人.天），常規(guī)航測方法每人每天只能測繪2-3平方公里；

航測方法在立體模型下獲取（除等高線、高程點之外）矢量信息具有更大的優(yōu)勢，而LIDAR則因其自身離散性獲取能力比較弱，適合于小面積的（除等高線、高程點之外）矢量信息獲取。

（二）成功案例及分析

經(jīng)過試驗與實踐，LiDAR技術(shù)已成功用于多個鐵路項目的勘測設(shè)計項目，減少了內(nèi)業(yè)制圖的壓力，縮短了項目工期，在鐵路各專業(yè)使用中反映良好，取得了顯著的經(jīng)濟效益。以某工程為例，泛亞鐵路某段全長257Km，由于距離遙遠(yuǎn)，地處國外，而且鐵路過境區(qū)域存在大量地雷區(qū)域，給外業(yè)工作帶來極大不便。考慮到地理因素和方案局部變動的因素，項目在實際操作中拋棄傳統(tǒng)外業(yè)測量加航測制圖的作業(yè)方式，直接采用機載激光雷達系統(tǒng)，一次性獲取鐵路過境區(qū)域長257km，寬4km的雷達點云數(shù)據(jù)和數(shù)碼影像數(shù)據(jù)，利用該數(shù)據(jù)圓滿完成了無外業(yè)控制測量情形的1：10000和1：2000的地形圖成圖任務(wù)，不僅避免了人力物力消耗和地雷區(qū)作業(yè)的危險性，而且在內(nèi)業(yè)成圖中，大膽使用數(shù)字正射影像地形圖代替?zhèn)鹘y(tǒng)的DLG，取得了制作者和使用者均滿意的雙贏局面。

（三）推廣應(yīng)用前景

機載激光雷達測量技術(shù)具有巨大的發(fā)展空間和潛力，作為一種新技術(shù)，還有許多發(fā)展空間，特別是在數(shù)據(jù)處理算法以及軟件和系統(tǒng)的開發(fā)等方面。隨著用戶數(shù)量的增加，其應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒃絹碓綇V，特別是隨著激光技術(shù)的進一步發(fā)展，將促進機載激光雷達技術(shù)的革新。在鐵三院于2009年率先在國內(nèi)將機載激光雷達技術(shù)應(yīng)用于鐵路勘察設(shè)計并取得巨大成功后，今年鐵一院、鐵二院、鐵四院都陸續(xù)定購了機載激光雷達并加大了人力投入，可見由于其精度高、成本低、周期短等特點在鐵路行業(yè)已經(jīng)被廣泛關(guān)注。鐵路行業(yè)之外，水利、公路、電力、農(nóng)林等行業(yè)也在積極開展相關(guān)的研究和應(yīng)用。

參考文獻：

[1]孟憲軍.鐵路勘察設(shè)計虛擬現(xiàn)實技術(shù)的研究[J].高速鐵路精密測量理論及測繪新技術(shù)應(yīng)用國際學(xué)術(shù)研討會論文集

[2]王長進.基于機載激光雷達的鐵路勘測技術(shù)研究[J].高速鐵路精密測量理論及測繪新技術(shù)應(yīng)用國際學(xué)術(shù)研討會論文集

[3]高文峰,王長進.鐵路勘測中使用機載激光雷達測繪橫斷面相關(guān)問題的探討[J].鐵路航測,2010

[4]高文峰,王長進.GPS基站布設(shè)對機載激光雷達精度影響的研究[J].高速鐵路精密測量理論及測繪新技術(shù)應(yīng)用國際學(xué)術(shù)研討會論文集

[5]徐祖艦.機載激光雷達測量技術(shù)及工程應(yīng)用實踐[M].武漢:武漢大學(xué)出版社,2009

第3篇

關(guān)鍵詞：高速；鐵路；隧道；圍巖分級

由于當(dāng)前國內(nèi)外盛行的隧道圍巖分級，大多僅適用于長度及埋深較小或勘探工程量很多、或開挖有導(dǎo)洞等條件的圍巖分級。我國多年的勘探設(shè)計資料表明，在勘察階段，其工程量是比較少的，特別是深埋長大隧道，即或有較多的勘探工程量，但與埋深和長度相比較，其控制程度遠(yuǎn)不如一般的地下洞室，仍是很有限的。在此情況下，如何做好深埋長大隧道的圍巖分級、評價是相當(dāng)關(guān)鍵的。為此，必須對隧道全線工程地質(zhì)條件做全面、深入的了解，進而尋求一些新的方法去獲得巖石的RQD值、結(jié)構(gòu)面狀態(tài)、巖體完整性等資料。

另外，高速鐵路隧道與其他隧道相比有各自的特點。水電隧洞雖然規(guī)模大，但勘探工作十分詳細(xì)，而且其位置本身就是選地質(zhì)構(gòu)造、地層巖性相對優(yōu)良的地區(qū)。鐵路因為展線的需要則有時不得不穿越地質(zhì)條件很差的地段。所以，在施工過程中因圍巖級別的諸多問題（如設(shè)計中確定圍巖級別與實際圍巖級別的差異、按照規(guī)范確定的圍巖級別進行支護仍然滿足不了要求等）而往往延誤工期，提高工程造價甚至發(fā)生工程事故。作者參與了正在建設(shè)的云桂高鐵（昆明到南寧高速鐵路）的施工，在施工中最為棘手的問題就是前期勘察設(shè)計階段對隧道地質(zhì)情況了解不全面，導(dǎo)致工程進度困難、造價調(diào)整、事故頻發(fā)、高頻率的設(shè)計變更等諸多問題。

因此，根據(jù)高速鐵路隧道的特點盡快建立有效的圍巖分級方法已成為廣大高鐵建設(shè)者的強烈愿望，也成為高鐵工程地質(zhì)研究急需解決的課題。我認(rèn)為，所謂有效的圍巖分級就是技術(shù)上可行，能充分利用勘察設(shè)計、施工階段的工作信息，逐步由粗到細(xì)的一種分級，并能立即用于指導(dǎo)施工的分級。本論文就是沿著上述思路開展研究工作的。

1 基于TSP探測成果的圍巖分級

根據(jù)設(shè)計階段的地質(zhì)勘察工作成果可以對隧道的圍巖進行分級，這一分級結(jié)果對于指導(dǎo)設(shè)計和招標(biāo)、投標(biāo)均能起到一定的作用。但是，由于勘察工作的現(xiàn)場調(diào)查是在地表進行的，對隧道的圍巖分級帶有很大的推測性；鉆探雖然深達隧道位置，但鉆孔數(shù)量有限；物探雖然也是進行深部探測，但難以對圍巖的頻繁變化做出較為準(zhǔn)確的探測；這種分級的準(zhǔn)確性和精度都難以保證，而地質(zhì)條件本身的復(fù)雜性又使其更為困難。所以，更靠近隧道的、更為準(zhǔn)確的分級就成為隧道設(shè)計、施工人員的迫切需要。

TSP和其它反射地震波方法一樣，采用了回聲測量原理。根據(jù)對TSP探測資料的解釋，每次可得到掌子面前方150m左右的范圍內(nèi)圍巖的地質(zhì)狀況，并由巖性變化、巖體中富水性強弱程度和換算出的圍巖力學(xué)，參數(shù)按照《鐵路隧道設(shè)計規(guī)范》進行圍巖分級。根據(jù)TSP探測結(jié)果所得的圍巖分級結(jié)果這與勘察階段的圍巖分級結(jié)果基本一致。但是，根據(jù)TSP探測的圍巖分級與勘察階段的圍巖分級相比，又有一定的差別，表現(xiàn)在各類圍巖的距離較短，顯然更為精確，將其直接應(yīng)用于指導(dǎo)設(shè)計和施工更為可靠。另外，同一級圍巖中包括了不同的軟硬程度的巖石，或者巖性類似，但富水情況不同，這顯然更為接近圍巖實際，使設(shè)計和施工人員有了更為可靠的依據(jù)，也為施工過程中的變更設(shè)計提供了極有價值的資料。

2 基于超期水平鉆孔的圍巖分級

利用超前鉆孔確定掌子面前方圍巖級別主要是依據(jù)鉆速的快慢機鉆孔中回水的顏色來判斷前方掌子面圍巖的巖性、構(gòu)造及巖石的破碎程度，進而判斷圍巖級別。其工作程序是，首先對掌子面圍巖特征進行描述，作掌子面地質(zhì)素描圖，然后進行鉆探，在鉆進過程中記錄鉆進速度、回水的顏色、從鉆孔沖出的巖石顆粒大小等，最后對這些資料進行整理分析，確定圍巖級別。在被鉆的圍巖開挖過程中對圍巖進行詳細(xì)描述，并作開挖面地質(zhì)素描圖，一方面為了驗證分級結(jié)果，另一方面，為后續(xù)的圍巖分級積累經(jīng)驗。當(dāng)然，由于目前還沒有根據(jù)鉆進資料進行圍巖分級的定量指標(biāo)體系，所以，根據(jù)我們的經(jīng)驗，這種分級應(yīng)該是在一個隧道掘進過程中，特別是在掘進初期就不斷總結(jié)完善十分重要。實踐證明，在掘進到幾十米后即可通過信息反饋總結(jié)出一些規(guī)律。

從云南山區(qū)多座隧道的圍巖分級實例發(fā)現(xiàn)，不同級別的圍巖在鉆進過程中表現(xiàn)出不同的特征，這些特征就是區(qū)分圍巖級別的依據(jù)。通過觀察總結(jié)，對于鉆進工程中的現(xiàn)象得出如下認(rèn)識：

（1）鉆進正常表明圍巖節(jié)理少，巖體完整；卡鉆表明圍巖破碎，往往是幾組節(jié)理交匯的反映，而且顯示節(jié)理較為密集；吃鉆表明是從堅硬巖層突然進入軟弱巖層，而且軟弱巖層一般出露寬度大于20cm。

（2）鉆進過程中流出的液體顏色是巖性的反映。

（3）從鉆孔中沖出的巖粉粗表明巖石軟弱或破碎，巖粉細(xì)表明巖石堅硬或完整。

（4）從鉆孔中流出的水流量越大，表明巖體中裂隙越發(fā)育。

（5）鉆進速度快表明巖石軟弱，鉆進速度慢表明巖石堅硬，但對因裂隙發(fā)育而出現(xiàn)的卡鉆現(xiàn)象或巖石軟弱出現(xiàn)吃鉆現(xiàn)象的情況需區(qū)別分析。鉆速忽快忽慢表明圍巖變化頻繁。由于對于指導(dǎo)施工來說圍巖級別不宜變化頻繁，特別是不宜在1～2m左右變化，所以，根據(jù)鉆速變化進行圍巖分級時必須結(jié)合其他現(xiàn)象綜合考慮。

3 基于監(jiān)控量測資料的圍巖分級

雖然已經(jīng)有不少的研究者已經(jīng)提到應(yīng)用監(jiān)控量測資料進行判斷圍巖性質(zhì)，進而確定下一工序的支護參數(shù)，但截至目前還沒有一個判斷標(biāo)準(zhǔn)，甚至用哪些指標(biāo)來判斷也沒有形成統(tǒng)一的認(rèn)識。而應(yīng)用監(jiān)控量測數(shù)據(jù)進行圍巖分級則一方面開展的較少，另一方面研究程度更低。

總所周知，圍巖級別不同，隧道開挖后圍巖的松動范圍大小不同，圍巖應(yīng)力調(diào)整時間的長短不同，圍巖施加在襯砌上的荷載（特別是施加在初期支護上的荷載）大小也不同。所以，根據(jù)以上認(rèn)識，通過對圍巖與初期支護直接的接觸壓力的分析，我們提出以圍巖與初期支護直接的接觸壓力趨于穩(wěn)定的時間（d）、圍巖與初期支護直接的接觸壓力變化速率（MPa/d）（監(jiān)控量測數(shù)據(jù)穩(wěn)定之前）兩個指標(biāo)作為圍巖分級的依據(jù)。

綜上所述，高速鐵路隧道圍巖分級雖然已經(jīng)進行了很多的研究工作，然而，研究工作是沒有止境的，有些問題，限于資料不足，加之作者才學(xué)疏淺，目前尚無力進行研究，即使本論文討論的問題，也難免有不盡人意之處，因此，作者懇切希望得到師友們的批評指正。

參考文獻