[發(fā)明專利]一種管棚支護(hù)最優(yōu)加固粘聚力計(jì)算方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110509089.4
• 申請(qǐng)日: 2021-05-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113107540B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-07-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉志良;李亮;林后來(lái);李東賢;袁長(zhǎng)豐;路世豹;孟丹;裴華富;袁銘徽;寇海磊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 青島理工大學(xué)
• 主分類號(hào): E21D11/10
• 分類號(hào): E21D11/10;E21D11/15;E21F17/00;E21F17/18;G06F30/20
• 代理公司: 北京開(kāi)陽(yáng)星知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11710
• 代理人: 李玉賓

1.一種管棚支護(hù)最優(yōu)加固粘聚力計(jì)算方法，其特征為：包括如下步驟：步驟1、由注漿鋼管面積比和注漿量系數(shù)確定管棚支護(hù)加固粘聚力增強(qiáng)系數(shù)；步驟2、在有限元軟件中建立有限元計(jì)算模型，輸入相應(yīng)粘聚力增強(qiáng)系數(shù)所對(duì)應(yīng)的土體參數(shù)進(jìn)行有限元計(jì)算；步驟3、以有限元計(jì)算模型拱頂最大變形量作為評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，與設(shè)計(jì)允許的最大變形量進(jìn)行對(duì)比，求出對(duì)應(yīng)的安全系數(shù)；步驟4、根據(jù)安全性、經(jīng)濟(jì)性原則得到最優(yōu)粘聚力增強(qiáng)系數(shù)，進(jìn)而得到最優(yōu)加固粘聚力；

所述的步驟1中，設(shè)計(jì)N組管棚支護(hù)方案，每組支護(hù)方案包括兩個(gè)參數(shù)，即注漿鋼管面積比r_p和注漿量系數(shù)δ_q，注漿鋼管面積比r_p表示單位面積土體中所使用的鋼管面積與單位面積的比值，注漿量系數(shù)δ_q表示單位體積土體所注入漿液量與單位體積的比值，根據(jù)r_p和δ_q確定管棚支護(hù)加固粘聚力增強(qiáng)系數(shù)k_c=1.0+r_p×δ_q，N組管棚支護(hù)方案參數(shù)記為（r_p1、δ_q1）、（r_p2、δ_q2）、……、（r_pN、δ_qN），相應(yīng)的粘聚力增強(qiáng)系數(shù)記為k_c1,k_c2,……,k_cN；

所述的步驟2中，在有限元軟件Midas GTS NX中建立管棚注漿加固有限元計(jì)算模型，根據(jù)粘聚力增強(qiáng)系數(shù)和初始粘聚力c₀計(jì)算加固粘聚力c=k_c×c₀；k_c1,k_c2,……,k_cN所對(duì)應(yīng)的加固粘聚力記為c₁,c₂,……,c_N；分別將c₁,c₂,……,c_N輸入有限元計(jì)算模型進(jìn)行有限元計(jì)算，得到所對(duì)應(yīng)的拱頂最大變形量s₁,s₂,……,s_N。

2.如權(quán)利要求1所述的一種管棚支護(hù)最優(yōu)加固粘聚力計(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_is₀，(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(duì)應(yīng)的粘聚力增強(qiáng)系數(shù)記為g_c1、g_c2、……、g_cm，對(duì)應(yīng)的拱頂最大變形量記為d₁、d₂、d₃、……、d_m，計(jì)算對(duì)應(yīng)的安全系數(shù)f_si=s₀/d_i，(i=1,2,…,m)。

3.如權(quán)利要求2所述的一種管棚支護(hù)最優(yōu)加固粘聚力計(jì)算方法，其特征為：所述的步驟4中，利用g_ci, f_si，i=1,2,……,m繪制安全系數(shù)隨粘聚力增強(qiáng)系數(shù)變化曲線，根據(jù)期望最優(yōu)安全系數(shù)Fs查詢曲線確定最優(yōu)粘聚力增強(qiáng)系數(shù)k_a，根據(jù)公式 c_a=k_a×c₀計(jì)算最優(yōu)加固粘聚力。