[發(fā)明專利]一種水下礦山法隧道合理埋深計(jì)算方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010211304.8
• 申請(qǐng)日: 2020-03-24
• 公開（公告）號(hào): CN111441822A
• 公開（公告）日: 2020-07-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賀維國(guó);范國(guó)剛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中鐵第六勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司;中鐵（天津）隧道工程勘察設(shè)計(jì)有限公司
• 主分類號(hào): E21F17/00
• 分類號(hào): E21F17/00;G06F17/10;G06Q50/02
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明公開了一種水下礦山法隧道合理埋深計(jì)算方法，包括以下步驟：通過(guò)地質(zhì)鉆探探明，得到淤泥層或軟土層厚度、基巖表層既有裂隙深度，計(jì)算出隧道結(jié)構(gòu)頂部軟弱土質(zhì)覆蓋層和基巖表面既有裂隙深度；測(cè)量水頭高度、隧道拱腰最大寬度，根據(jù)巖層隔水和滲透作用系數(shù)、巖石的堅(jiān)固性系數(shù)、安全余量，計(jì)算出考慮巖層隔水和滲透作用的安全保護(hù)層厚度；根據(jù)地基系數(shù)、單個(gè)最危險(xiǎn)藥包的最小抵抗線，計(jì)算出鉆爆引起的圍巖松動(dòng)圈導(dǎo)水裂隙長(zhǎng)度；計(jì)算出礦山法隧道合理埋深。本發(fā)明在確保隧道頂部覆蓋層安全的前提下，使礦山法隧道施工期間防水、排水不再是影響隧道施工進(jìn)度的主要因素之一，也可大大降低隧道運(yùn)營(yíng)期間排水費(fèi)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及隧道施工領(lǐng)域，尤其涉及一種水下礦山法隧道合理埋深計(jì)算方法。

背景技術(shù)

中國(guó)是一個(gè)海洋大國(guó)，擁有1.8萬(wàn)km的海岸線和1.4萬(wàn)km的島嶼岸線。我國(guó)海岸線橫跨22個(gè)緯度帶，擁有島嶼超過(guò)6500個(gè)，并且擁有渤海海峽、臺(tái)灣海峽、瓊州海峽等世界著名海峽。修建跨海通道突破海洋的天然屏障，拓寬國(guó)防縱深，是國(guó)家長(zhǎng)治久安的戰(zhàn)略需求。

我國(guó)江河眾多，水系發(fā)達(dá)，內(nèi)地河流總長(zhǎng)達(dá)43萬(wàn)公里，長(zhǎng)度在1000公里以上的河流就有20多條。中國(guó)口過(guò)百萬(wàn)的城市超過(guò)百座，其中90％以上都是依江河而建，但河流也將城市分割，阻斷了江河兩岸道路，這一定程度上制約了國(guó)家整體交通路網(wǎng)的形成和城市快速發(fā)展。

水下隧道具有全天候、大運(yùn)量、交通快捷、對(duì)航運(yùn)及環(huán)境影響小的特點(diǎn)，是有效解決水域兩岸受江河阻隔的主要方式之一。礦山法是隧道修建的主流工法之一，在隧道設(shè)計(jì)過(guò)程中，要求避免水下礦山法隧道埋深過(guò)大，使隧道增長(zhǎng)、造價(jià)提高、運(yùn)營(yíng)成本增加；又要防止埋深不足，導(dǎo)致水潰入隧道影響工程安全。如何綜合考慮經(jīng)濟(jì)、安全兩方面因素，確定礦山法海底隧道的最小埋深，是海底隧道修建的最大難點(diǎn)之一。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種水下礦山法隧道合理埋深計(jì)算方法，綜合考慮了礦山法隧道結(jié)構(gòu)頂部軟弱覆蓋層和基巖表面既有裂隙深度、考慮巖層隔水和滲透作用的安全保護(hù)層厚度、鉆爆引起的圍巖松動(dòng)圈導(dǎo)水裂隙長(zhǎng)度等關(guān)鍵參數(shù)確定的合理埋深計(jì)算方法，在確保隧道頂部覆蓋層安全的前提下，使礦山法隧道施工期間防水、排水不再是影響隧道施工進(jìn)度的主要因素之一，也可大大降低隧道運(yùn)營(yíng)期間排水費(fèi)用。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一種水下礦山法隧道合理埋深計(jì)算方法的具體技術(shù)方案為：

一種水下礦山法隧道合理埋深計(jì)算方法，包括：

步驟一：通過(guò)地質(zhì)鉆探探明，得到淤泥層或軟土層厚度、基巖表層既有裂隙深度，計(jì)算出隧道結(jié)構(gòu)頂部軟弱土質(zhì)覆蓋層和基巖表面既有裂隙深度；

步驟二：測(cè)量水頭高度、隧道拱腰最大寬度，根據(jù)巖層隔水和滲透作用系數(shù)、巖石的堅(jiān)固性系數(shù)、安全余量，計(jì)算出考慮巖層隔水和滲透作用的安全保護(hù)層厚度；

步驟三：根據(jù)地基系數(shù)、單個(gè)最危險(xiǎn)藥包的最小抵抗線，計(jì)算出鉆爆引起的圍巖松動(dòng)圈導(dǎo)水裂隙長(zhǎng)度；

步驟四，通過(guò)計(jì)算出的隧道結(jié)構(gòu)頂部軟弱土質(zhì)覆蓋層和基巖表層既有裂隙深度、考慮巖層隔水和滲透作用的安全保護(hù)層厚度、鉆爆引起的圍巖松動(dòng)圈導(dǎo)水裂隙長(zhǎng)度，計(jì)算出礦山法隧道合理埋深。

本發(fā)明的一種水下礦山法隧道合理埋深計(jì)算方法的優(yōu)點(diǎn)在于：

1)本發(fā)明適用于所有巖質(zhì)地層水下礦山法隧道，綜合考慮了礦山法隧道結(jié)構(gòu)頂部軟弱覆蓋層和基巖表面既有裂隙深度、考慮巖層隔水和滲透作用的安全保護(hù)層厚度、鉆爆引起的圍巖松動(dòng)圈導(dǎo)水裂隙長(zhǎng)度等關(guān)鍵參數(shù)確定的合理埋深計(jì)算方法；

2)避免了傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)類比法確定的隧道埋深受主觀性影響較大的缺點(diǎn)；通過(guò)本發(fā)明方法確定的水下礦山法隧道埋深統(tǒng)籌考慮了圍巖能隔水，但仍然有滲透性的特點(diǎn)，在確保隧道頂部覆蓋層安全的前提下，使礦山法隧道施工期間防水、排水不再是影響隧道施工進(jìn)度的主要因素之一，也可大大降低隧道運(yùn)營(yíng)期間排水費(fèi)用。