[發(fā)明專利]一種導流隧洞直柱形堵頭長度設計方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711125138.4
• 申請日: 2017-11-14
• 公開（公告）號: CN107908866B
• 公開（公告）日: 2023-05-30
• 發(fā)明（設計）人: 徐唐錦;翁永紅;漆祖芳;饒志文;李蘅;胡田清;熊焰
• 申請（專利權(quán)）人: 長江勘測規(guī)劃設計研究有限責任公司
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/13;G06T17/20
• 代理公司: 武漢開元知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42104
• 代理人: 陳家安

1.一種導流隧洞直柱形堵頭長度設計方法，其特征在于：它包括如下步驟：

①、采用剛體極限平衡法計算得出常規(guī)楔形堵頭(2)計算長度L₀；

②、采用三維有限元法對直柱形堵頭(3)和所述的常規(guī)楔形堵頭(2)分別進行計算分析，得出在所述的常規(guī)楔形堵頭(2)計算長度L₀條件下，楔形效應所提供的安全儲備P₀；

③、綜合考慮所述的直柱形堵頭(3)所在的地質(zhì)條件、施工條件，初步擬定可增加所述的直柱形堵頭(3)安全儲備的結(jié)構(gòu)措施，所述的結(jié)構(gòu)措施包括：圍巖支護錨桿(6)和堵頭下游段襯砌(1)、堵頭長度增加段(7)；

④、計算得出所述的圍巖支護錨桿(6)結(jié)構(gòu)措施所提供的安全儲備P_m，P_m計算公式為：

式(I)中，R_m(·)為堵頭段所述的圍巖支護錨桿(6)抗力函數(shù)；S(·)為所述的直柱形堵頭(3)運行期作用效應函數(shù)；n為所述的圍巖支護錨桿(6)根數(shù)；A_s為所述的圍巖支護錨桿(6)單根橫截面積(mm²)；f_gv為所述的圍巖支護錨桿(6)設計抗剪強度(MPa)；∑P_R為所述的直柱形堵頭(3)滑動面上承受的全部切向作用之和(kN)；

⑤、計算得出所述的直柱形堵頭(3)堵頭下游段襯砌(1)結(jié)構(gòu)措施所提供的安全儲備P_c，P_c計算公式為：

式(II)中，R_c(·)為所述的堵頭下游段襯砌(1)抗剪出抗力函數(shù)；S(·)為堵頭運行期作用效應函數(shù)；f_c為所述的堵頭下游段襯砌(1)設計抗剪強度(MPa)；A_L為所述的堵頭下游段襯砌(1)剪切破裂面面積(mm²)；S_L為所述的堵頭下游段襯砌(1)中心線環(huán)向周長(m)；B為所述的堵頭下游段襯砌(1)厚度(m)；β為所述的堵頭下游段襯砌(1)剪切破裂面與水平面夾角；∑P_R為所述的直柱形堵頭(3)滑動面上堵頭承受的全部切向作用之和(kN)；

⑥、計算得出所述的圍巖支護錨桿(6)和堵頭下游段襯砌(1)結(jié)構(gòu)措施所提供的安全儲備之和P₁，P₁計算公式為：

P₁＝P_m+P_cIII

式(III)中，P_m為所述的圍巖支護錨桿(6)結(jié)構(gòu)措施所提供的安全儲備；P_c為所述的堵頭下游段襯砌(1)結(jié)構(gòu)措施所提供的安全儲備；

⑦、對比所述的常規(guī)楔形堵頭(2)楔形效應所提供的安全儲備P₀與所述的圍巖支護錨桿(6)和堵頭下游段襯砌(1)結(jié)構(gòu)措施所提供的安全儲備之和P₁，若P₁大于或等于P₀，則取所述的直柱形堵頭(3)計算長度L_j＝L₀；若P₁小于P₀，則其差額通過所述的堵頭長度增加段(7)結(jié)構(gòu)措施來提供；

⑧、計算得出所述的堵頭長度增加段(7)計算長度L，L計算公式為：

式(IV)中，P₀為所述的楔形效應所提供的安全儲備；P₁為所述的圍巖支護錨桿(6)和堵頭下游段襯砌(1)結(jié)構(gòu)措施所提供的安全儲備之和；L₀為所述的常規(guī)楔形堵頭(2)計算長度；

⑨、取所述的直柱形堵頭(3)計算長度為L_j＝L₀+ΔL；

⑩、取所述的直柱形堵頭(3)設計長度L_z≥L_j。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種導流隧洞直柱形堵頭長度設計方法，其特征在于：采用三維有限單元法計算出所述的常規(guī)楔形堵頭(2)楔形效應所提供的安全儲備P₀；采用剛體極限平衡法計算出所述的圍巖支護錨桿(6)和堵頭下游段襯砌(1)結(jié)構(gòu)措施所分別提供的安全儲備P_m、P_c，及其之和P₁。