[發明專利]一種限量排水方法及其優化隧道注漿圈厚度的方法

有效

• 申請號: 202010516039.4
• 申請日: 2020-06-09
• 公開（公告）號: CN111577385B
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發明（設計）人: 何本國;李紅普;馮夏庭;李輝;張羽;劉恩榕
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: E21F16/02
• 分類號: E21F16/02;G06F30/13;G06F30/20;G06F119/14;G06F111/10
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 李在川

1.采用限量排水方法優化隧道注漿圈厚度的方法，其特征在于：包括如下步驟：

步驟1：假設各圍巖是均質且各向同性的，均勻的水壓作用在圍巖的外邊界上，在穩態的條件下，推導初期支護區域、注漿圈區域和圍巖含水層區域的孔隙水壓力變化的表達式；

步驟2：結合達西定律，得到初期支護外邊界處、漿圈內邊界處、注漿圈外邊界處和圍巖內邊界處的流速；

步驟3：根據多孔介質滲流原理，噴射混凝土和注漿圈之間的邊界處的水流速度相同、注漿圈和圍巖之間的邊界處的流速相同的原理，從而推導出初期支護區域的流速與初期支護滲透系數、注漿圈滲透系數、圍巖含水層滲透系數、圍巖含水層外半徑、初始水壓、初期支護內半徑、注漿圈內半徑、注漿圈外半徑和初期支護的內邊界處水壓P₁之間的關系，過程如下：

步驟3.1：噴射混凝土和注漿圈之間的邊界處的水流速度相同、注漿圈和圍巖之間的邊界處的流速相同的原理：

步驟3.2：對方程(17)和方程(18)進行求解，得到初期支護外邊界水壓為：

P₂＝{[k₁k₂ln(R/r₃)+k₁k₃ln(r₃/r₂)]P₁+k₂k₃ln(r₂/r₁)P_i}/A (19)

同理，注漿圈外邊界處水壓：

P₃＝{[k₁k₃ln(r₃/r₂)+k₂k₃ln(r₂/r₁)]P_i+k₁k₂ln(R/r₃)P₁}/A (20)

其中：

步驟3.3：把公式(19)代入公式(9)和(13)中，得到初期支護的流速：

其中，r₁≤r≤r₂；

步驟3.4：通過初期支護的水流流速和圓形開口處r＝r₁的周長的乘積求得隧道的涌水量：

其中，Q為隧道的涌水量；步驟4：給定隧道的涌水量，在初期支護滲透系數、注漿圈滲透系數、圍巖含水層滲透系數、圍巖含水層外半徑、初始水壓、初期支護內半徑、注漿圈內半徑一定的情況下，根據初期支護的內邊界處水壓P₁的承受能力，設計注漿圈外半徑的大小，實現隧道注漿圈厚度的優化。