[發(fā)明專(zhuān)利]一種擠壓性變形隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)的驗(yàn)算方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110738707.2
• 申請(qǐng)日: 2021-06-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113360994B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-07-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陶偉明;唐思聰;湯印;范雲(yún)鶴;曹彧;匡亮;鄭長(zhǎng)青;黎旭;吳林;周路軍;余剛;粟威;曹吉;張遷;華陽(yáng);汪輝武;辜英晗;劉志強(qiáng);朱建林
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司
• 主分類(lèi)號(hào): G06F30/13
• 分類(lèi)號(hào): G06F30/13;G06F119/14
• 代理公司: 成都希盛知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51226
• 代理人: 胡德平;何強(qiáng)

本發(fā)明是提供一種使擠壓性變形隧道支護(hù)體系的設(shè)計(jì)計(jì)算更加可靠、準(zhǔn)確的擠壓性變形隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)驗(yàn)算方法，涉及隧道支護(hù)體系技術(shù)領(lǐng)域。一種擠壓性變形隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)的驗(yàn)算方法，所述方法包括根據(jù)所述隧道擠壓性變形的等級(jí)確定最大變形量值；利用所述物理力學(xué)參數(shù)計(jì)算不同抗力下的隧道位移值，作出隧道開(kāi)挖后的抗力與位移的關(guān)系曲線，將其設(shè)定為第一曲線；根據(jù)每層結(jié)構(gòu)提供的最大支護(hù)抗力、變形量值和施工間隔時(shí)間內(nèi)的變形量值，作出支護(hù)結(jié)構(gòu)的抗力與位移曲線，并將其設(shè)定為第二曲線；將所述第一曲線和所述第二曲線交點(diǎn)的位移值與所述最大變形量值對(duì)比，判斷出隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)是否滿(mǎn)足要求。本發(fā)明可以提高隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及隧道支護(hù)體系技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種擠壓性變形隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)的驗(yàn)算方法。

背景技術(shù)

合理地設(shè)計(jì)支護(hù)結(jié)構(gòu)對(duì)隧道工程質(zhì)量具有重要影響。但在高能地質(zhì)環(huán)境中的隧道工程，由于高地應(yīng)力作用，軟弱圍巖隧道開(kāi)挖會(huì)引起較大擠壓變形，就目前的技術(shù)現(xiàn)狀而言，擠壓變形的量值、不同擠壓變形量值下驗(yàn)算支護(hù)結(jié)構(gòu)是否滿(mǎn)足要求的方法仍未出現(xiàn)。

常規(guī)的隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一是根據(jù)松散荷載的坍落拱高度進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)圍巖級(jí)別、隧道跨度，采用規(guī)范中的計(jì)算公式即可計(jì)算坍落拱高度，在將坍落拱高度范圍內(nèi)的圍巖自重荷載施加到結(jié)構(gòu)上即可計(jì)算結(jié)構(gòu)需要的厚度值；另一種計(jì)算方法為采用軟件進(jìn)行數(shù)值模擬，建立圍巖-隧道結(jié)構(gòu)的有限元模型，通過(guò)模型中的單元“殺死”、“激活”模擬隧道開(kāi)挖，提取計(jì)算結(jié)果，判斷結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)，經(jīng)過(guò)不斷調(diào)整計(jì)算參數(shù)得到最終滿(mǎn)足要求的支護(hù)體系參數(shù)。

但在擠壓性變形隧道中，圍巖變形以塑性剪切變形為主，變形的主要方向?yàn)樽笥覂蓚?cè)的收斂變形(不同于常規(guī)隧道的上部拱頂沉降變形)，采用規(guī)范的坍落拱高度計(jì)算顯然不合適，兩者的變形機(jī)理也截然不同，而采用數(shù)值模擬計(jì)算時(shí)，現(xiàn)有的計(jì)算軟件中采用的常規(guī)摩爾-庫(kù)倫本構(gòu)模型不能反映擠壓性變形隧道的流變情況。因此，上述兩種方法運(yùn)用在擠壓性變形隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)驗(yàn)算時(shí)誤差大，存在不能準(zhǔn)確驗(yàn)算隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是否滿(mǎn)足要求的問(wèn)題，存在安全風(fēng)險(xiǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種使擠壓性變形隧道支護(hù)體系的設(shè)計(jì)計(jì)算更加可靠、準(zhǔn)確的擠壓性變形隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)的驗(yàn)算方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：一種擠壓性變形隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)的驗(yàn)算方法，所述方法包括以下步驟：

確定隧道圍巖的物理力學(xué)參數(shù)以及隧道擠壓性變形的等級(jí)；

根據(jù)所述隧道擠壓性變形的等級(jí)確定最大變形量值；

利用所述隧道圍巖的物理力學(xué)參數(shù)計(jì)算不同抗力下的隧道位移值，作出隧道開(kāi)挖后的抗力與位移的關(guān)系曲線，將其設(shè)定為第一曲線；

根據(jù)隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)的形式、結(jié)構(gòu)參數(shù)，計(jì)算每層結(jié)構(gòu)提供的最大支護(hù)抗力和變形量值，同時(shí)根據(jù)每層支護(hù)的施做時(shí)間，計(jì)算出各施工間隔時(shí)間內(nèi)的變形量值；

根據(jù)每層結(jié)構(gòu)提供的最大支護(hù)抗力、變形量值和施工間隔時(shí)間內(nèi)的變形量值，作出支護(hù)結(jié)構(gòu)的抗力與位移曲線，并將其設(shè)定為第二曲線；

將所述第一曲線和所述第二曲線交點(diǎn)的位移值與所述最大變形量值對(duì)比，判斷出隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)是否滿(mǎn)足要求。

進(jìn)一步地，通過(guò)荷載結(jié)構(gòu)法計(jì)算得出每層結(jié)構(gòu)提供的最大支護(hù)抗力和變形量值。

進(jìn)一步地，所述支護(hù)結(jié)構(gòu)的形式包括：初期支護(hù)結(jié)構(gòu)層數(shù)和結(jié)構(gòu)斷面形狀。

進(jìn)一步地，所述支護(hù)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)包括：每層的噴混凝土等級(jí)和厚度、鋼架型號(hào)和間距。

進(jìn)一步地，所述隧道圍巖的物理力學(xué)參數(shù)通過(guò)工程勘察資料確定。

進(jìn)一步地，利用所述隧道圍巖的物理力學(xué)參數(shù)采用ANSYS軟件計(jì)算不同抗力下的隧道位移值。