[發明專利]一種隧道懸臂掘進機施工適應性分級方法

有效

• 申請號: 201710636209.0
• 申請日: 2017-08-01
• 公開（公告）號: CN107478803B
• 公開（公告）日: 2023-07-04
• 發明（設計）人: 張乾國;陳發達;宋戰平;高志勇;王祥;涂文良;田小旭
• 申請（專利權）人: 貴陽市城市軌道交通有限公司
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24;G06F30/20
• 代理公司: 西安研創天下知識產權代理事務所(普通合伙) 61239
• 代理人: 郭璐

一種隧道懸臂掘進機施工適應性分級方法，其特征在于方法步驟如下：第一步；建立BQ與Q的相關關系；第二步；建立起關于懸臂掘進機的圍巖分級模型“BQsubgt;機/subgt;”，具體為；第三步；建立鉆掘率(PR)、前進速率(AR)與BQsubgt;機/subgt;的相關性；第四步；按修正的巖體基本質量系數(BQsubgt;機/subgt;)分級；第五步；對BQsubgt;機/subgt;及對衰減率進行微調；第六步；圍巖分級。本發明的優點：能夠有效的限制掌子面前方未開挖巖體對掌子面的擠壓變形和掌子面的收斂變形，在圍巖級別不是很差的情況不用進行超前支護，節約隧道開挖成本，以及提高懸臂掘進機的掘進效率。并根據此圍巖分級預測懸臂掘進機的掘進速度、前進速度和開挖進尺。

技術領域

本發明涉及地下工程巖體分級方法，特別涉及城市地鐵區間隧道懸臂掘進機施工適應性分級方法。

背景技術

地下巖體是復雜的地質體，地質環境充滿差異性和隨機性，導致地下工程的設計施工環境遠比地面工程復雜。圍巖分級和圍巖力學參數的確定是地下工程設計施工的基本前提。當前我國規范中，圍巖分級方法主要有兩類:一類是定性分級方法，主要有《鐵路隧道設計規范》和《錨桿噴射混凝土支護技術規范》等，其應用范圍較廣；另一類是定性與定量相結合的分級方法，主要有《工程巖體分級標準》和《公路隧道設計規范》等，其便于操作且適用于經驗不多的工程人員。目前，不同工程單位都依據自身工程特點，提出了一些不同地質條件下的圍巖分級方法，如適應于巖溶隧道、高地應力隧道、黃土隧道、碳酸鹽隧道、板巖隧道、公路隧道等方面的分級標準。以上這些圍巖分級方法都是基于傳統的爆破開挖隧道進行分級的，但是懸臂掘進機開挖隧道與爆破開挖有本質的區別，這使得采用傳統的圍巖分級方法將不在適用于懸臂掘進機開挖隧道，這就需要建立一個以懸臂掘進機為核心、考慮機械-巖體相互作用的圍巖分級。

當今流行的隧道圍巖分級方法，大多數都是以爆破破巖為核心，針對隧道圍巖穩定性等級劃分而提出的。但是懸臂掘進機開挖隧道與爆破開挖隧道有本質的區別，更多強調的是圍巖與機械的相互作用。因此圍巖分級不僅要考慮圍巖的穩定性，而且要重點考慮圍巖的可掘性。所以隧道圍巖懸臂掘進機適用性的分級主要是針對隧道工程的可掘性，即主要根據影響圍巖可掘性的主要地質因素與懸臂掘進機施工效率的關系來劃分。所以純粹的套用以評價圍巖穩定性為主的隧道圍巖分級方法來進行隧道圍巖懸臂掘進機工作條件分級顯然是不恰當的。本發明的目的為建立一個既考慮圍巖穩定性又考慮機械-巖體相互作用的圍巖分級方法。

發明內容

本發明旨在于解決城市地鐵隧道懸臂掘進機施工圍巖分級問題。近年來懸臂掘進機在地鐵隧道中的得到大量的使用，但是隧道圍巖懸臂掘進機施工圍巖尚沒有成熟和統一的分級方法。基于目前圍巖分級方法的不足，本發明提出一個公認的隧道圍巖懸臂掘進機工作條件分級方法，并根據此圍巖分級預測懸臂掘進機的掘進速度、前進速度和開挖進尺。

本發明采用的技術方案如下：一種隧道懸臂掘進機施工適應性分級方法，方法步驟如下：

第一步；建立BQ與Q的相關關系；具體為：

BQ＝61.934ln(Q)+177.96??????????????????(1)

或者Q＝0.057e^0.016BQ(2)

第二步；建立起關于懸臂掘進機的圍巖分級模型“BQ_機”，具體為：

即

P為懸臂掘進機的功率；SIGMA由下式計算：

SIGMA＝5γQ_C^1/3????????????????????????(5)

式中：γ巖體的重度；