[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

本發明公開了一種隧道掌子面預支護與預加固的等效參數確定方法。本發明主要是，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。本發明為隧道掌子面預支護與預加固的等效參數，提供了一種計算方法，解決了以往確定其等效參數的人為隨意性問題。還可進一步判斷所設計施工的預支護與預加固參數是否合適，并為優化設計施工提供參考。

技術領域

本發明屬于隧道施工技術領域，具體涉及隧道掌子面預支護與預加固的等效參數確定方法。

背景技術

隧道工程施工時會遇到許多不良地質條件。在砂土質地層、強流變性地層、強膨脹性地層、裂隙發育的巖體、斷層破碎帶和淺埋有顯著偏壓等情況時，常常會使得掌子面及其周圍圍巖的穩定性降低，從而導致隧道塌方、突水(泥、石)和冒頂等現象。這些現象不僅僅增加施工難度，而且還會影響工程質量、延誤工期、經濟損失，甚至有可能造成人員傷亡。為了增強掌子面及其周圍圍巖的穩定性，減少上述現象發生的幾率，我們需要采用輔助施工方法，預支護與預加固，如管棚超前支護前方圍巖、注漿加固圍巖和堵水等。在施工過程中,方法的選用應視圍巖地質條件、地下水情況等而定。

目前在對預支護與預加固進行等效模擬分析時，其等效參數如何確定，常帶有人為主觀性，而參數的大小將直接影響數值分析的結果，并影響預支護與預加固的參數設計。如何合理設計預支護與加固參數，從而達到安全經濟的效果，是目前設計單位以及施工單位所關注的，也是建設單位關心的。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術存在的上述技術問題，提供一種隧道掌子面預支護與預加固的等效參數確定方法。

本發明的上述目的是通過如下的技術方案來實現的：

該隧道掌子面預支護與預加固的等效參數確定方法，是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；Eb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；