[發(fā)明專利]一種管棚加固區(qū)最優(yōu)厚度計(jì)算方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110509079.0
• 申請日: 2021-05-11
• 公開（公告）號: CN113107539B
• 公開（公告）日: 2022-07-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉志良;李亮;林后來;李東賢;袁長豐;路世豹;孟丹;裴華富;袁銘徽;寇海磊
• 申請（專利權(quán)）人: 青島理工大學(xué)
• 主分類號: E21D11/10
• 分類號: E21D11/10;E21D11/15;E21F17/00;E21F17/18;G06F30/20
• 代理公司: 北京開陽星知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11710
• 代理人: 李玉賓

1.一種管棚加固區(qū)最優(yōu)厚度計(jì)算方法，其特征為：包括如下步驟：

步驟1、通過管棚的安裝情況確定漿液最小擴(kuò)散半徑和管棚加固區(qū)最小厚度；

步驟2、設(shè)計(jì)多個(gè)管棚支護(hù)方案，在有限元軟件中建立相應(yīng)管棚加固區(qū)厚度的有限元計(jì)算模型，輸入土體參數(shù)進(jìn)行有限元計(jì)算；

步驟3、以有限元計(jì)算模型中拱頂最大變形量作為承載力極限狀態(tài)評判標(biāo)準(zhǔn)，與設(shè)計(jì)允許最大變形量進(jìn)行對比，篩選出符合要求的方案；

步驟4、以有限元計(jì)算模型中拱頂最大橫縱變形比作為正常使用極限狀態(tài)評判標(biāo)準(zhǔn)，從符合要求方案中選出拱頂最大橫縱變形比最小的方案作為最優(yōu)方案，其對應(yīng)管棚加固區(qū)厚度為最優(yōu)管棚加固區(qū)厚度，進(jìn)而計(jì)算得到相應(yīng)的漿液擴(kuò)散半徑；

所述的步驟1中，根據(jù)管棚的安裝位置利用公式(1)和公式(2)分別計(jì)算漿液最小擴(kuò)散半徑r_min和管棚加固區(qū)最小厚度h_min；

式中：D：注漿鋼管安裝間距；α：注漿鋼管安裝角度；L：注漿鋼管長度；r：漿液擴(kuò)散半徑；h：管棚加固區(qū)厚度。

2.如權(quán)利要求1所述的一種管棚加固區(qū)最優(yōu)厚度計(jì)算方法，其特征為：所述的步驟2中，根據(jù)加固區(qū)最小厚度h_min設(shè)計(jì)N組管棚支護(hù)方案，每組支護(hù)方案選取不同管棚加固區(qū)厚度，將各方案管棚加固區(qū)厚度記為h₁，h₂，……，h_N。

3.如權(quán)利要求2所述的一種管棚加固區(qū)最優(yōu)厚度計(jì)算方法，其特征為：所述的步驟2中，根據(jù)各支護(hù)方案選取的管棚加固區(qū)厚度在有限元軟件Midas GTS NX中建立相應(yīng)的有限元計(jì)算模型，輸入土體參數(shù)進(jìn)行有限元計(jì)算，得到所對應(yīng)的拱頂最大變形量s₁,s₂,……,s_N；拱頂最大橫向變形、最大縱向變形分別記為s_x1，s_x2，……，s_xN；s_y1，s_y2，……，s_yN。

4.如權(quán)利要求3所述的一種管棚加固區(qū)最優(yōu)厚度計(jì)算方法，其特征為：所述的步驟3中，根據(jù)《鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范TB 10003-2016》確定設(shè)計(jì)允許變形量s₀，若s_i＜s₀，(i＝1，2，…，N)則稱第i組管棚支護(hù)方案為符合設(shè)計(jì)要求的管棚支護(hù)方案，如此反復(fù)判斷共篩選出m組符合設(shè)計(jì)要求的管棚支護(hù)方案，篩選出的管棚支護(hù)方案對應(yīng)的管棚加固區(qū)厚度記為g₁、g₂、……、g_m，對應(yīng)的拱頂最大變形量記為d₁、d₂、……、d_m，對應(yīng)的拱頂最大橫向變形、最大縱向變形分別記為d_x1、d_x2、……、d_xm和d_y1、d_y2、……、d_ym。

5.如權(quán)利要求4所述的一種管棚加固區(qū)最優(yōu)厚度計(jì)算方法，其特征為：所述的步驟4中，計(jì)算篩選出的管棚支護(hù)方案對應(yīng)的拱頂最大橫縱變形比δ_i＝d_xi/d_yi，(i＝1，2，…，m)，利用g_i，δ_i，i＝1，2，……，m；繪制拱頂最大橫縱變形比隨管棚加固區(qū)厚度變化曲線，根據(jù)最小拱頂最大橫縱變形比查詢曲線確定最優(yōu)加固區(qū)厚度h₀。

6.如權(quán)利要求5所述的一種管棚加固區(qū)最優(yōu)厚度計(jì)算方法，其特征為：所述的步驟4中，通過公式(3)計(jì)算最優(yōu)管棚加固區(qū)厚度對應(yīng)的漿液擴(kuò)散半徑r₀：