[發(fā)明專利]一種偏壓隧道初期支護參數(shù)的量化設計方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201110286713.5 | 申請日： | 2011-09-23 |
| 公開（公告）號： | CN102392658A | 公開（公告）日： | 2012-03-28 |
| 發(fā)明（設計）人： | 施成華;彭立敏;雷明鋒;楊偉超;劉正初 | 申請（專利權(quán)）人： | 中南大學 |
| 主分類號： | E21D11/10 | 分類號： | E21D11/10;E21D20/00;G06F17/50 |
| 代理公司： | 長沙市融智專利事務所 43114 | 代理人： | 鄧建輝 |
| 地址： | 410083 湖南*** | 國省代碼： | 湖南;43 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 偏壓 隧道 初期 支護 參數(shù) 量化 設計 方法 | ||
1.一種偏壓隧道初期支護參數(shù)的量化設計方法，其特征在于：隧道施工過程中初期支護的破壞性態(tài)主要是剪切破壞，按抗剪破壞對偏壓隧道的初期支護參數(shù)進行設計，不考慮二次襯砌的抗剪支護作用，隧道施工過程中的抗剪支護阻力完全由初期支護體系承擔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏壓隧道初期支護參數(shù)的量化設計方法，其特征在于：偏壓隧道施工過程中的剪切滑移力按照極限分析方法進行求解：
選取隧道左半側(cè)進行受力分析，對多邊形AA1O1O2進行受力分析有：
水平方向有：
(1)
豎直方向：
(2)
Ti＝c+/Ni?tanφ(i＝0，1)??????(3)
式中：T0——隧道中線處所受到的剪切力；
N0——隧道中線處所受到的水平壓力；
T1——滑裂面AA1上所受到的剪切力；
N1——滑裂面AA1上所受到的壓力；
τ10——滑塊O1A1A2對滑塊AA1O1O2的剪力；
N10——滑塊O1A1A2對滑塊AA1O1O2的壓力；
G0——滑塊AA1O1O2的重力；
θ2——∠DO1D1的大小；
b——隧道開挖寬度；
f——隧道開挖弧形高度；
γ——圍巖的重度；
c——圍巖粘聚力；
——四邊形AA1O1O2的面積；
對于滑塊AiO1Ai+1(i＝1，2，Λ，m)進行受力分析有：
水平方向：
豎直方向：
Ti＝c+Ni?tanφ(i＝2，Λ，m)(8)
Ni，j＝Nj，i?τi，j＝τj，i(9)
對滑塊AmO1DD1進行受力分析有：
水平方向：
豎直方向：
對滑塊DDiDi+1(i＝m，Λ，m+n-1)進行受力分析有：
水平方向：
豎直方向：
對ΔDDn-1F進行受力分析有：
水平方向：
Tm+nsinαm+n+τm+n-1，m+nsinβm+n+Nm+n-1，m+mcosβm+n＝Nm+ncosαm+n?????????(15)
豎直方向：
Nm+nsinαm+n+Tm+ncosαm+n+τm+n-1，m+ncosβm+n＝Nm+n-1，m+nsinβm+n+Gm+n????(16)
式中：Gi——滑塊AiO1Ai+1的重力；
——滑塊AiO1Ai+1的面積；
Ni，j——滑塊j受到對滑塊i的壓力；
τi，j——滑塊j受到對滑塊i的剪力；
Ti+1——滑裂面AiAi+1上所受到的剪切力；
Ni+1——滑裂面AiAi+1上所受到的壓力；
聯(lián)立以上方程組進行求解，即可求得潛在滑移面的剪切滑移力。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏壓隧道初期支護參數(shù)的量化設計方法，其特征在于：初期支護的抗剪支護阻力由組成初期支護體系的錨桿、噴射混凝土、鋼架所提供的抗剪支護阻力進行疊加得到：
噴射混凝土的支護阻力可如下確定，設沿噴層剪切面的抗剪阻力為ps，則：
式中：αs、τs、ds——噴層的剪切角、抗剪強度及厚度；
鋼架即鋼筋網(wǎng)、鋼拱支撐的支護阻力可根據(jù)同樣的方法求出，即
式中：αst、τst、Fst——噴層內(nèi)鋼材的破壞剪切角、抗剪強度及每米隧道的鋼材當量面積；
錨桿所提供的支護阻力pA計算如下：
設錨桿間距為e和t，則錨桿的平均徑向支護阻力qA為
式中：FA——錨桿斷面積；
σA——錨桿抗拉強度；
如若為砂漿錨桿，則可能沿孔壁粘結(jié)破壞，故用下式計算：
式中：A——錨桿的抗拔力。
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