[發明專利]一種復合地層淺埋小凈距隧道圍巖壓力的確定方法

有效

• 申請號: 201810108562.6
• 申請日: 2018-02-02
• 公開（公告）號: CN108362562B
• 公開（公告）日: 2019-08-13
• 發明（設計）人: 楊晨;呂海敏;張寧;沈水龍;許燁霜;吳懷娜
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08
• 代理公司: 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 徐紅銀

本發明提供一種復合地層淺埋小凈距隧道圍巖壓力的確定方法，包括：第一步、獲取隧道巖土體劃分信息、巖土體物理力學參數及隧道結構設計信息；第二步、確定兩隧道巖土體破裂面的位置及圍巖破壞模式；第三步、根據破壞模式確定計算參數；第四步、根據破壞模式確定隧道拱頂分布荷載；第五步、根據破壞模式確定隧道水平壓力。本發明將復合地層中小凈距隧道的圍巖破壞分為兩種滑動破裂模式，即A破壞模式和B破壞模式；考慮了復合地層和隧道開挖順序對圍巖壓力的影響，提出了復合地層條件下的淺埋小凈距隧道的豎向拱頂壓力和側向水平壓力的確定方法，所述方法簡單，應用性強。

技術領域

本發明涉及一種建筑工程技術領域的方法，具體地，涉及一種復合地層淺埋小凈距隧道圍巖壓力的確定方法。

背景技術

在隧道建設過程中，由于開挖的擾動，隧道周圍圍巖會產生變形、松弛、錯動、擠壓、斷裂等現象。為防止圍巖產生較大的變形，保證工程安全可靠，隧道施工需要架設永久或臨時性結構對圍巖進行支護。支護結構的合理設計，關鍵在于對圍巖應力進行準確確定。大部分國內外學者僅對單一地層中隧道圍巖壓力的計算進行研究，但實際工程情況中往往是多層復合地層，單一地層圍巖壓力的確定方法并不適用于實際復合地層的圍巖壓力計算。

經對現有技術文獻檢索發現，謝家杰于1964年在《土木工程學報》06期第 58頁上發表的《淺埋隧道的地層壓力》一文中綜合了國內外400余座隧道的1025 個塌方資料后提出半經驗半理論的圍巖壓力計算方法，采用極限平衡方法對兩側破裂面的角度進行確定，但該方法并沒有考慮隧道開挖順序對圍巖的影響。龔建伍于2010年在《巖石力學與工程學報》第29期增2卷上發表的《淺埋小凈距隧道圍巖壓力計算與監測分析》一文中對淺埋小凈距隧道開挖順序產生的相互影響進行了探討，并對隧道埋深以及隧道凈距大小對圍巖壓力的影響規律分別進行了分析，提出了圍巖滑動破壞模型和圍巖壓力的確定方法。但是，該方法假定隧道均為全斷面開挖方式，僅考慮單一地層條件，與實際工程中情況不完全相符，難以用于指導實際工程。

因此，需要尋找一種可應用于復合地層中考慮開挖順序的隧道圍巖壓力的確定方法，以解決上述的問題。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種復合地層淺埋小凈距隧道圍巖壓力的確定方法，為隧道斷面結構的設計提供可靠的理論基礎，減小因采用簡單的單一地層圍巖壓力理論所帶來的誤差。

為實現以上目的，本發明提供一種復合地層淺埋小凈距隧道圍巖壓力的確定方法，所述方法是在謝家杰公式和龔建伍公式的基礎上，對復合地層中小凈距隧道圍巖應力的計算方法上進行假定、推導，并假定復合地層中淺埋的小凈距隧道滑動破壞模式。

所述方法包括如下步驟：

第一步、獲取隧道巖土體劃分信息、巖土體物理力學參數及隧道結構設計信息，即：通過鉆孔取土方法獲取隧道場地的巖土體劃分信息，通過室內試驗獲取地層物理力學參數，通過設計方案獲取隧道結構設計信息。

優選地，第一步中，所述鉆孔取土方法是指：在隧道設計深度范圍內，利用厚壁取土器選取土樣，以不少于三個試件為宜。

優選地，第一步中，所述巖土體劃分信息為上層巖土體的厚度h₁和下層巖土體厚度h₂。

優選地，第一步中，所述室內試驗是指密度試驗和三軸壓縮試驗。

優選地，第一步中，所述巖土體物理力學參數包括：復合地層中上層巖土體的天然容重γ₁、下層巖土體的天然容重γ₂、上層巖土體內摩擦角下層巖土體內摩擦角圍巖級別，上層巖土體折減內摩擦角θ₁值，下層巖土體折減內摩擦角θ₂值。

更優選地，所述上層巖土體折減內摩擦角θ₁值是指：