[發明專利]隧道掌子面預支護與預加固的等效參數確定方法

有效

• 申請號: 201910693040.1
• 申請日: 2019-07-30
• 公開（公告）號: CN110399687B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 安永林;李佳豪;岳健;曾賢臣;周進
• 申請（專利權）人: 湖南科技大學
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;E21D9/00
• 代理公司: 湘潭市匯智專利事務所(普通合伙) 43108
• 代理人: 宋向紅

1.一種隧道掌子面預支護與預加固的等效參數確定方法，其特征在于：根據隧道掌子面超前預支護與預加固的實際情況，結合圍巖條件，分為三種情況，其一、只預支護的情況及其等效參數確定；其二、只預加固的情況及其等效參數確定；其三、同時預支護與預加固的情況及其等效參數確定；

其一、只預支護的情況下，預支護等效參數的確定方法如下：

(1)確立如下公式：

式中，為掌子面圍巖的內摩擦角；為預支護后的等效內摩擦角；c為掌子面圍巖的黏聚力；A_b為預支護的單個橫截面積；S_x為預支護的環向間距；h₁為預支護的厚度；τ_b為預支護的抗剪強度；c'為圍巖預支護后的等效黏聚力；E為掌子面圍巖的變形模量；E'為預支護后的等效變形模量；E_b為預支護的變形模量；

(2)各參數的計算方法如下：

掌子面預支護的厚度h₁由下式計算：

h₁＝l·sina；

式中，l為預支護的長度；a為預支護的外插角；

預支護的抗剪強度τ_b由下式計算：

τ_b＝(0.5～0.6)f_y；

式中，f_y為預支護的抗壓強度；

預支護的單個橫截面積A_b由下式計算：

(a)對于預支護為超前錨桿的，

式中，d為超前錨桿直徑；

(b)對于預支護為超前小導管或超前管棚的，

式中，d₁為超前小導管或者超前管棚外徑；t為超前小導管或超前管棚的壁厚；

其二、只預加固的情況下，預加固等效參數的確定方法如下：

確立如下公式：

c'＝48.265+0.225R_c；

式中，c'為預加固后的等效黏聚力；為預加固后的等效內摩擦角；E'為預加固后的等效變形模量；R_c為預加固后的單軸抗壓強度，如果沒有做單軸抗壓強度的條件，則可根據預加固時的水灰比W/C進行估算單軸抗壓強度R_c，其按下式計算：

R_c＝7500(W/C)^-2；

式中，W/C為預加固時的水灰比；

其三、同時預支護與預加固的情況下，其等效參數的確定方法如下：

確立如下公式：

式中，c'為預支護與預加固后的等效黏聚力；為為預支護與預加固后的等效內摩擦角；E'為預支護與預加固后的等效變形模量；R_c為預加固后的單軸抗壓強度；A_b為預支護的單個橫截面積；τ_b為預支護的抗剪強度；S_x為預支護的環向間距；E_b為預支護的變形模量；h為同時預支護與預加固的厚度，其按下式取值：

h＝min(h₁,h₂)；

式中，min為取兩者中的最小值；h₁為掌子面預支護的厚度；h₂為預加固的橫向厚度，其按下式計算：

h₂＝2·[R²-(S_x/2)²]^1/2；

式中，R為預加固漿液的擴散半徑，其按下式確定：

R＝(0.6～0.7)S_x。