[發明專利]一種基于近似冪函數的隧道局部存水凍脹力計算方法及其應用

有效

• 申請號: 202010575576.6
• 申請日: 2020-06-22
• 公開（公告）號: CN111753359B
• 公開（公告）日: 2023-05-12
• 發明（設計）人: 王道遠;崔光耀;欒永軍;朱永全;崔海龍;孫梁;孫永杰;王悅;袁金秀;孫明磊;皮陽陽;陳春星
• 申請（專利權）人: 河北交通職業技術學院;河北建設集團股份有限公司;石家莊鐵道大學
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F111/10;G06F119/14
• 代理公司: 北京權智天下知識產權代理事務所(普通合伙) 11638
• 代理人: 王新愛

本發明涉及一種基于近似冪函數的隧道局部存水凍脹力計算方法及其應用，該方法根據圍巖等級確定圍巖影響系數；然后根據積冰深度、圍巖彈性抗力系數、冰體彈性抗力系數、襯砌彈性抗力系數、冰的凍脹率，計算季凍區隧道局部存水凍脹力。本發明給出的一種隧道局部存水凍脹力計算方法、計算系統、季凍區隧道襯砌凍脹設計方法，對于隧道工程施工和設計具有重要意義。

技術領域

本發明專利涉及巖土領域，即公路或者鐵路隧道設計領域(對應分類號：E02D29/045)，具體地涉及一種基于近似冪函數的隧道局部存水凍脹力計算方法及其應用。

背景技術

申請人同日申請“一種隧道局部存水凍脹力計算方法、計算系統、季凍區隧道襯砌凍脹設計方法”，基于半橢球體的存水空間形式，給出了一種隧道局部存水凍脹力計算方法；通過與數值計算結果相比，該方法的計算精度更準，且計算結果更加保守。然而，該公式較為復雜，不利于工程技術人員的應用。

對此，如何研究一種形式簡便、方便工程技術人員使用的計算隧道局部存水凍脹力的方法，對于工程技術人員而言，是一個亟待解決的問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于近似冪函數的隧道局部存水凍脹力計算方法及其應用。

本發明的技術方案是：

一種隧道局部存水凍脹力計算方法，凍脹力P采用下式計算：

式中：

t——積冰深度(m)；

K_r——圍巖彈性抗力系數(MPa/m)；

K_i——冰體彈性抗力系數(MPa/m)；

K_l——襯砌彈性抗力系數(MPa/m)；

其中，a，b均為圍巖影響參數。

進一步，當圍巖等級為I級時，a＝0.039,b＝0.889。

進一步，當圍巖等級為II級時，a＝0.034,b＝0.840。

進一步，當圍巖等級為III級時，a＝0.028,b＝0.743。

進一步，當圍巖等級為IV級時，a＝0.022,b＝0.563。

進一步，當圍巖等級為V級時，a＝0.020,0.408。

一種考慮凍脹力的季凍區隧道襯砌設計方法，其包括以下步驟：

第一，施工過程中，通過現場勘測得出由于施工塌方以及超挖產生的存水空間的積冰深度值以及對應的位置(隧道設計施工采用新奧法，即邊設計-邊施工的方式)；

第二，在襯砌結構的計算中，對應于第一步的施工塌方以及超挖產生存水空間的位置增加局部存水凍脹力，進行安全性驗算；

其中，第二步中的局部存水凍脹力是前述的隧道局部存水凍脹力計算方法計算而得到，隧道局部存水凍脹力計算方法中所需要的積冰深度采用第一步的現場勘測得出由于施工塌方以及超挖產生存水空間的積冰深度值。

一種計算系統，包括：數據輸入模塊、圍巖等級確定模塊、局部凍脹力計算模塊、顯示模塊；

數據輸入模塊的輸出端分別與圍巖等級確定模塊、局部凍脹力計算模塊的輸入端連接；

圍巖等級確定模塊的輸出端與局部凍脹力計算模塊的輸入端連接；

局部凍脹力計算模塊的輸出端與顯示模塊的輸入端連接；