[發明專利]一種隧道極限位移的確定方法

有效

• 申請號: 201910259749.0
• 申請日: 2019-04-02
• 公開（公告）號: CN109948294B
• 公開（公告）日: 2022-09-27
• 發明（設計）人: 高嶺;曹正波;張舉智;李煒;馮明月;史彥照;馬壯;李建朋;張紅強;母煥勝;劉磊;梁敬軒;趙娜;李智慧;廖志紅;王玨;霍君英;曹書芹
• 申請（專利權）人: 河北省交通規劃設計研究院有限公司
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F30/23;G06F111/10;G06F119/14
• 代理公司: 石家莊海天知識產權代理有限公司 13101
• 代理人: 孟樹勛

一種隧道極限位移的確定方法，包括建立有限元數值模型；確定圍巖主要力學參數；隧址區地應力采用自重地應力場；確定關鍵監測點；模擬開挖與支護過程；校核模型合理性；將圍巖強度除以折減系數，模擬開挖與支護過程；若計算未達到停止條件，則返回上一步并將折減系數增大，直至達到停止條件；提取達到停止條件的前一個折減步的關鍵點位移；將所得的關鍵點位移乘以可量測系數作為隧道極限位移，供監控量測預警使用。本發明通過圍巖強度折減獲得隧道圍巖的極限狀態和極限位移，易操作、可靠，成本低，能考慮隧道斷面型式、埋深、施工工序與支護結構等因素對隧道極限位移的影響，為研究隧道極限位移和建立監控量測預警標準提供了必要的技術支撐。

技術領域

本發明涉及一種隧道極限位移的確定方法，屬于隧道監控量測技術領域。

背景技術

在隧道工程施工過程中所進行的圍巖變形監控量測，是新奧法隧道施工技術的重要組成部分。隧道圍巖變形監測成果，不僅可用于反饋修正支護參數，而且對于評價圍巖穩定性、保障現場人員與設備的安全具有重要意義。以隧道圍巖位移為判據的隧道圍巖穩定性分析，是將現場量測的圍巖位移量和某一極限位移的比較來進行隧道圍巖穩定性的判別，其關鍵和難點是隧道圍巖及支護系統極限位移的確定。當前，隧道極限位移的確定方法主要有理論分析、現場調查和室內試驗等。然而，以上各方法均存在一定局限性：理論分析需要對隧道的斷面、地質條件等因素進行簡化，難以考慮非圓形斷面、復雜地質條件和具體施工方法對隧道極限位移的影響；現場調查需要統計隧道破壞狀態下的實際量測資料，但破壞狀態的隧道監控量測資料極難收集；隧道現場破壞試驗和室內模型試驗是獲得隧道極限位移較為可靠的方法，但這些試驗造價昂貴，受制于成本因素難以多次開展，僅能針對某些典型的圍巖狀態、斷面形狀、支護型式和施工方法等條件開展研究，其成果難以適用于隧道現場的真實情況。因此，發明一種能考慮隧道實際斷面、圍巖狀態和施工條件的極限位移確定方法，具有重大的理論價值和工程實踐意義。

發明人檢索到以下相關專利文獻：CN102221334A公開了一種用于隧道工程中準確測量圍巖內部位移的方法，利用多點位移計得到圍巖內部的位移值，利用全站型電子速測儀，測量多點位移計孔口測讀裝置處與隧道中線的水平角，測量多點位移計孔口測讀裝置處與全站儀的平距；得到多點位移計孔口測讀裝置處相對于隧道中線的位移值；在計算圍巖內部位移時用多點位移計的測量值減去多點位移計孔口測讀裝置處的位移值，得到準確的圍巖內部位移值。CN104142135A公開了一種基于無線傾角傳感器的隧道水平位移的監測方法及裝置，所述的方法包括以下步驟：(1)沿盾構隧道縱向在隧道側壁上布設管道，并每間隔一定距離將管道與隧道側壁相同高度處固定連接；(2)監測小車在管道內向前運動，每運行一定距離監測小車對小車所處位置相對于垂直面的傾角進行測量，并將測量到的傾角數據采用無線傳輸方式傳送至遠程數據分析站；(3)遠程數據分析站對接收到的傾角數據分析處理，得出隧道縱向水平位移曲線。

以上技術對于如何使隧道極限位移的確定方法做到能實現考慮隧道實際斷面、圍巖狀態、支護結構和施工工序下的隧道極限位移的確定，進而可幫助建立隧道變形預警機制，并未給出具體的指導方案。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于提供一種隧道極限位移的確定方法，該方法簡單實用，能考慮到隧道實際斷面、圍巖狀態、支護結構和施工工序等條件對隧道極限位移的影響，有助于完善隧道變形預警機制，從而保障隧道施工過程中現場人員與設備的安全。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案如下：