[發(fā)明專利]一種管棚支護最優(yōu)加固粘聚力計算方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 202110509089.4 | 申請日： | 2021-05-11 |
| 公開（公告）號： | CN113107540B | 公開（公告）日： | 2022-07-01 |
| 發(fā)明（設(shè)計）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 |
| 地址： | 266555 山東*** | 國省代碼： | 山東;37 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 支護 最優(yōu) 加固 粘聚力 計算方法 | ||
一種管棚支護最優(yōu)加固粘聚力計算方法，涉及安全風(fēng)險評估技術(shù)領(lǐng)域，包括如下步驟：步驟1、由注漿鋼管面積比和注漿量系數(shù)確定管棚支護加固粘聚力增強系數(shù)；步驟2、在有限元軟件中建立有限元計算模型，輸入相應(yīng)粘聚力增強系數(shù)所對應(yīng)的土體參數(shù)進行有限元計算；步驟3、以有限元計算模型拱頂最大變形量作為評判標準，與設(shè)計允許的最大變形量進行對比，求出對應(yīng)的安全系數(shù)；步驟4、根據(jù)安全性、經(jīng)濟性原則得到最優(yōu)粘聚力增強系數(shù)，進而得到最優(yōu)加固粘聚力。本發(fā)明提出了一種管棚支護最優(yōu)加固粘聚力計算方法，該方法從控制變形的角度出發(fā)，確定合理的管棚支護加固巖土體參數(shù)。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及安全風(fēng)險評估技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種管棚支護最優(yōu)加固粘聚力計算方法。
背景技術(shù)
在軟弱圍巖尤其是砂卵巖層中修建隧道時，由于巖土體粘聚力非常低、整體性差，存在較大的開挖時隧道坍塌的安全隱患。對此，選擇施作管棚進行注漿預(yù)加固巖土體是一種非常有效的防護措施，可以有效保證隧道后續(xù)開挖時圍巖的相對穩(wěn)定，減少安全隱患。
對于管棚注漿加固的效果，現(xiàn)行設(shè)計研究等多關(guān)注其加固后巖土體的承載力，通過注漿結(jié)束后的現(xiàn)場取樣、實驗來測定其承載力等參數(shù)；而缺少對隧道后續(xù)開挖時管棚加固區(qū)及隧道拱頂變形，以及注漿加固對巖土體各參數(shù)影響的關(guān)注。關(guān)注管棚加固區(qū)及隧道拱頂變形可以有效降低隧道的安全風(fēng)險；確定注漿加固對巖土體各參數(shù)影響可以幫助確定合理的注漿參數(shù)，輔助施工從而幫助控制隧道變形，降低隧道安全風(fēng)險。這就需要一種考慮隧道開挖時管棚加固區(qū)變形控制的加固后巖土體參數(shù)的確定方法。
發(fā)明內(nèi)容
為了解決這些問題，本發(fā)明提出了一種管棚支護最優(yōu)加固粘聚力計算方法，該方法從控制變形的角度出發(fā)，確定合理的管棚支護加固巖土體參數(shù)。
為達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：
一種管棚支護最優(yōu)加固粘聚力計算方法，包括如下步驟：步驟1、由注漿鋼管面積比和注漿量系數(shù)確定管棚支護加固粘聚力增強系數(shù)；步驟2、在有限元軟件中建立有限元計算模型，輸入相應(yīng)粘聚力增強系數(shù)所對應(yīng)的土體參數(shù)進行有限元計算；步驟3、以有限元計算模型拱頂最大變形量作為評判標準，與設(shè)計允許的最大變形量進行對比，求出對應(yīng)的安全系數(shù)；步驟4、根據(jù)安全性、經(jīng)濟性原則得到最優(yōu)粘聚力增強系數(shù)，進而得到最優(yōu)加固粘聚力。
優(yōu)選的，所述的步驟1中，設(shè)計N組管棚支護方案，每組支護方案包括兩個參數(shù)，即注漿鋼管面積比rp和注漿量系數(shù)δq，注漿鋼管面積比rp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)δq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)rp和δq確定管棚支護加固粘聚力增強系數(shù)kc＝1.0+rp×δq，N組管棚支護方案參數(shù)記為(rp1、δq1)、(rp2、δq2)、……、(rpN、δqN)，相應(yīng)的粘聚力增強系數(shù)記為kc1,kc2,……,kcN。
優(yōu)選的，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算模型，根據(jù)粘聚力增強系數(shù)和初始粘聚力c0計算加固粘聚力c＝kc×c0；kc1,kc2,……,kcN所對應(yīng)的加固粘聚力記為c1,c2,……,cN；分別將c1,c2,……,cN輸入有限元計算模型進行有限元計算，得到所對應(yīng)的拱頂最大變形量s1,s2,……,sN。
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