[發(fā)明專利]一種高地應(yīng)力因素主導(dǎo)下地下洞室縱軸線布置方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911182405.0
• 申請日: 2019-11-27
• 公開（公告）號: CN110747832B
• 公開（公告）日: 2021-05-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 侯東奇;金偉;張順利;劉瑞雪;楊英;魏映瑜
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電建集團(tuán)成都勘測設(shè)計研究院有限公司
• 主分類號: E21D9/14
• 分類號: E21D9/14;E02B9/00;G01V9/00
• 代理公司: 成都虹橋?qū)＠聞?wù)所(普通合伙) 51124
• 代理人: 陳仁平

本發(fā)明公開了一種高地應(yīng)力因素主導(dǎo)下地下洞室縱軸線布置方法，屬于巖石力學(xué)地下工程洞室布置設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域，用以解決高地應(yīng)力因素主導(dǎo)下的地下洞室縱軸線布置優(yōu)化設(shè)計問題，減輕或規(guī)避因洞室圍巖偏壓而引起的嚴(yán)重變形破壞風(fēng)險。本發(fā)明提出以主應(yīng)力空間π平面法向的水平投影方向?yàn)閰⒖挤较颍垢叩貞?yīng)力條件下洞室的縱軸線盡量與上述水平投影方向呈較小夾角甚至重合的方向進(jìn)行布置，可有效地提高洞室縱向壓縮效應(yīng)，減小洞室橫向剪切變形效應(yīng)，以充分利用高地應(yīng)力引起的高圍壓增加圍巖自承載能力，同時限制圍巖橫向剪切變形破壞，實(shí)現(xiàn)提升洞室圍巖穩(wěn)定狀態(tài)和降低開挖支護(hù)工程投資的目的。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及巖石力學(xué)地下工程洞室布置設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高地應(yīng)力因素主導(dǎo)下的地下洞室縱軸線布置優(yōu)化設(shè)計方法。

背景技術(shù)

在地下洞室布置設(shè)計中，縱軸線選擇是關(guān)鍵的考量因素之一，它與洞室施工期和運(yùn)行維護(hù)期的安全穩(wěn)定密切相關(guān)，而復(fù)雜地質(zhì)條件是影響地下洞室縱軸線選擇的關(guān)鍵條件之一。

隨著我國地下工程建設(shè)的飛速發(fā)展，高地應(yīng)力因素引起的洞室破壞和圍巖穩(wěn)定安全問題日趨突出，高地應(yīng)力環(huán)境中賦存的地下洞室圍巖穩(wěn)定性問題逐漸成為地下洞室工程領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)問題。針對“如何在高地應(yīng)力環(huán)境中開展地下洞室布置設(shè)計，選擇安全、經(jīng)濟(jì)、合理的縱軸線”這一問題，人們進(jìn)行了多方面的研究，如現(xiàn)行的《水電站廠房設(shè)計規(guī)范》(NB35011-2016)和申請?zhí)枮镃N201310234638.7的發(fā)明專利文獻(xiàn)中所公開的“大型地下洞室群布置設(shè)計方法”，給出最大主應(yīng)力方向與洞室縱軸線的方向呈小角度布置的參考基準(zhǔn)；申請?zhí)枮镃N201611016626.7的發(fā)明專利文獻(xiàn)中所公開的“高地應(yīng)力條件下大型洞室軸線選擇方法”，給出以布置洞室縱軸線與對應(yīng)地質(zhì)巖體的最大水平應(yīng)力方向呈較小夾角為參考基準(zhǔn)。

工程實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，高地應(yīng)力因素主導(dǎo)條件下，當(dāng)?shù)貞?yīng)力場中的第二和第三主應(yīng)力量值較大時，參照上述基準(zhǔn)設(shè)計和施工的數(shù)個大型地下洞室出現(xiàn)了不同程度的偏壓破壞現(xiàn)象，引發(fā)了人們對于高地應(yīng)力因素主導(dǎo)下，大型地下洞室縱軸線選擇優(yōu)化問題的深入思考。即高地應(yīng)力因素主導(dǎo)條件下，洞室縱軸線選擇尚應(yīng)關(guān)注第二、第三主應(yīng)力和第一(最大)主應(yīng)力之間的作用平衡關(guān)系，減輕或規(guī)避洞室開挖后應(yīng)力調(diào)整引起的偏壓破壞。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：本發(fā)明基于上述背景技術(shù)中所述的情況，提出以主應(yīng)力空間π平面法向的水平投影方向?yàn)閰⒖挤较颍垢叩貞?yīng)力條件下地下洞室的縱軸線盡量與上述水平投影方向呈較小夾角甚至重合，以解決高地應(yīng)力因素引起的洞室偏壓破壞問題；通過對高地應(yīng)力因素主導(dǎo)條件下的地下洞室縱軸線的選擇優(yōu)化，減輕或規(guī)避洞室開挖后應(yīng)力調(diào)整引起的偏壓破壞現(xiàn)象。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種高地應(yīng)力因素主導(dǎo)下地下洞室縱軸線布置方法，包括如下步驟：

步驟一、開展地質(zhì)勘測，獲取n個測點(diǎn)O_i的地應(yīng)力實(shí)測結(jié)果；

步驟二、根據(jù)每個測點(diǎn)O_i的地應(yīng)力實(shí)測結(jié)果，獲取每個測點(diǎn)O_i對應(yīng)的主應(yīng)力空間π平面法向的水平投影方向∠A_i；

步驟三、將多個測點(diǎn)O_i對應(yīng)的主應(yīng)力空間π平面法向的水平投影方向∠A_i取平均值后獲得擬合方向∠A₀，即；

步驟四、布置洞室縱軸線方向與所述擬合方向呈小夾角或重合；

其中：n為測點(diǎn)的數(shù)量，且n≥1；i為測點(diǎn)的序號。

進(jìn)一步的是：在步驟四中，布置洞室縱軸線方向與所述擬合方向之間的夾角不大于30°。

進(jìn)一步的是：在步驟四中，布置洞室縱軸線方向時，還要求考慮地質(zhì)結(jié)構(gòu)面的影響，洞室縱軸線方向與主要地質(zhì)結(jié)構(gòu)面之間的夾角大于45°。

進(jìn)一步的是：在步驟一中，測點(diǎn)O_i位于預(yù)開挖洞室所對應(yīng)的地質(zhì)區(qū)域。