[發明專利]高地應力條件下大型洞室軸線選擇方法

有效

• 申請號: 201611016626.7
• 申請日: 2016-11-18
• 公開（公告）號: CN106638508B
• 公開（公告）日: 2019-03-08
• 發明（設計）人: 程麗娟;廖成剛;肖平西
• 申請（專利權）人: 中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司
• 主分類號: E02B9/00
• 分類號: E02B9/00;G01V9/00
• 代理公司: 成都虹橋專利事務所(普通合伙) 51124
• 代理人: 許澤偉

1.高地應力條件下大型洞室軸線選擇方法，其特征是，包括以下步驟：

A、根據需要開挖地下洞室的規模進行工程地質勘察，獲取洞室區地應力實測資料和巖體主要結構面特性；

B、按照地應力大小將巖體分為三個等級，分別為低地應力、中地應力和高地應力；

C、在低地應力條件下，根據巖體結構面來確定洞室軸線；中地應力條件下，以巖體結構面為主，地應力為輔來確定洞室軸線；高地應力條件下，以地應力為主，巖體結構面為輔確定洞室軸線；

D、在高地應力條件下，以最大水平應力作為洞室軸線選擇的參照標準，使洞室軸線與最大水平應力方向呈小角度布置；

步驟D中的最大水平應力通過以下步驟進行計算：

假設正應力以壓為正、拉為負，剪應力以順時針旋轉為正、逆時針為負，局部坐標系定義為：X軸正方向為廠房軸線方向，Y軸正方向垂直于X向并指向上游，Z軸正方向豎直向上，定義洞室的三個典型剖面：橫剖面(YOZ平面)、縱剖面(ZOX平面)、平剖面(XOY平面)，典型剖面上的最大、最小應力可以由三個主應力及主應力方向換算得到，換算過程如下：

其中σ₁、σ₂、σ₃分別為第一主應力、第二主應力和第三主應力，l_i、m_i、n_i(i＝1,2,3)為主應力方向與OXYZ坐標系各軸夾角的三角函數，以l_i為例：

其中α為σ₁的走向，δ為NOE平面(即XOY平面)上N向順時針轉向Y軸正向的角度，β為σ₁的傾角(定義仰角為正)，m_i、n_i的表達式與l_i相同，各角度的含義對應各主應力的方位；

在平剖面上(XOY平面)，最大水平應力σ_H和最小水平應力σ_h的表達式如下：

X軸順時針轉到最大水平應力σ_H的角度θ按下式計算：

按上述步驟確定最大水平應力，高地應力條件下洞室軸線與最大水平應力方向呈小角度。

2.如權利要求1所述的高地應力條件下大型洞室軸線選擇方法，其特征是：步驟A中所勘察的巖體結構面特性包括斷層產狀、優勢節理裂隙產狀情況。

3.如權利要求1所述的高地應力條件下大型洞室軸線選擇方法，其特征是：對工程區進行地應力水平分級時采用巖石強度應力比來劃分，參照GB 50287-2006《水力發電工程地質勘察規范》中巖體初始地應力分級方式，巖石強度應力比小于4考慮為高地應力。

4.如權利要求1所述的高地應力條件下大型洞室軸線選擇方法，其特征是：步驟C中在高地應力條件下輔助考慮巖體結構面時，主要考慮地質斷層和優勢節理裂隙，以洞室軸線與斷層走向呈大角度，與優勢節理裂隙走向呈大角度布置。