[發明專利]一種基于I-V類圍巖超欠挖最優時間控制方法

有效

• 申請號: 202011449490.5
• 申請日: 2020-12-11
• 公開（公告）號: CN112554890B
• 公開（公告）日: 2023-02-07
• 發明（設計）人: 鄭俞;陳加寶;張利斌;孫喜松;楊剛平
• 申請（專利權）人: 中交二公局第六工程有限公司
• 主分類號: E21D9/00
• 分類號: E21D9/00;F42D1/00;F42D3/04
• 代理公司: 西安佩騰特知識產權代理事務所(普通合伙) 61226
• 代理人: 曹宇飛

本發明涉及隧道工程建設技術領域，具體涉及一種基于I?V類圍巖超欠挖最優時間控制方法，包括測定鉆孔深度和欠挖段為長度以及炮釬的最大傾角，計算出超挖段長度，按照最優時間控制法可以確定出超欠挖的總作業時間與鉆孔深度和欠挖段為長度之間的關系，設定超挖與欠挖作業速度之比，用最小值原理求解確定超欠挖時間為最小值，即完成隧道超欠挖最優時間控制；根據鉆孔深度和欠挖段為長度以及隧道圍巖的欠挖等級所對應的修正系數進而合理確定出超欠挖最優時間控制方法，有效地控制了隧道的超欠挖時間，減少了爆破對圍巖的擾動，加快掘進速度，控制了施工成本，避免了隧道開挖受作業人員的業務水平的限制影響，為隧道工程施工提高控制依據。

技術領域

本發明涉及隧道工程建設技術領域，具體涉及一種基于I-V類圍巖超欠挖最優時間控制方法。

背景技術

隧道超欠挖現象對圍巖的穩定性將產生不良影響。隧道開挖出現超欠挖現象使得隧道輪廓面凹凸不平，不圓順，容易產生應力集中現象，致使隧道易發生坍塌、片幫等危害，還有部分超挖現象為裝藥量過大造成，此時，爆破產生的沖擊作用可能引起圍巖的松弛，不利于保護圍巖原來的承載能力。當發生超挖現象時，回填質量在實際施工過程難以得到有效的保證。尤其對于隧道拱頂、拱腰部位，由于施工原因很難做到回填密實，其結果是支護與圍巖之間接觸不密實，存在空隙，甚至較大的空洞。這些空隙和空洞使得圍巖與支護處于點接觸狀態，難以起到限制圍巖變形的作用，從而引起圍巖的過度變形甚至坍塌。

目前工程中通過以下方法控制隧道超欠挖：

1.及時調整爆破參數；

2.提高鉆孔精度；

3.提高測量放線的精度；

4.采用合理的爆破技術。

但是，目前的隧道超欠挖控制很容易造成成本過高，或者對圍巖的擾動過大，影響整個工程的進度。

發明內容

為了克服現有技術存在的不足，本發明提供一種基于I-V類圍巖超欠挖最優時間控制方法，能夠根據挖土量準確預判隧道超欠挖情況發生，有效地控制隧道的超欠挖，減少爆破對圍巖的擾動，加快了掘進速度。

本發明所采用的技術方案是：

一種基于I-V類圍巖超欠挖最優時間控制方法，其包括以下步驟：

(1)測定鉆孔深度L和欠挖段為長度Y以及炮釬的最大傾角θ，計算出超挖段長度＝L-Y；

(2)按照最優時間控制法可以確定出超欠挖的總作業時間與鉆孔深度L和欠挖段為長度Y之間的關系為下式(1)所示：

T＝S₁×v₁+S₂×v₂＝0.5v₁tanθ[(1+b)Y²-2bLY+bL²]

其中，S₁為欠挖段的面積，cm²；S₂為超挖段的的面積，cm²；v₁為欠挖作業速度，v₂為超挖作業速度；

(3)設定超挖與欠挖作業速度之比為v₂/v₁＝b，用最小值原理求解上式(1)確定出當時，超欠挖時間T為最小值，即完成隧道超欠挖最優時間的控制。

Ⅰ～Ⅴ圍巖超挖與欠挖作業速度之比值b分別為：

Ⅰ～Ⅲ類圍巖b＝(0.65～1.0)；

Ⅳ類圍巖b＝(1.0～1.35)；

Ⅴ類圍巖b＝(1.35～1.6)。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：