[發明專利]一種考慮時間效應的TBM隧道初期支護受力計算方法

有效

• 申請號: 202210808289.4
• 申請日: 2022-07-11
• 公開（公告）號: CN115168952B
• 公開（公告）日: 2023-03-10
• 發明（設計）人: 吳圣智;趙洪海;王晨光;王浩爽;劉秀芝;李曉靜;謝宏強;劉越
• 申請（專利權）人: 山東建筑大學;中鐵十四局集團有限公司;山東建筑大學工程鑒定加固研究院有限公司
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F30/20;G06F111/10;G06F119/14
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 趙敏玲

1.一種考慮時間效應的TBM隧道初期支護受力計算方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）收集隧道設計參數及地質參數；

（2）確定需要計算初期支護的時間節點t；

（3）根據隧道縱向變形曲線確定圍巖壓力修正系數k，所述的圍巖壓力修正系數k取開挖面后方變形釋放系數u^*(x)，所述的開挖面后方變形釋放系數u^*(x)計算式如下：

；

式中u₀^*為開挖處變形釋放系數，u^*(x)為開挖面后方變形釋放系數，R為隧道半徑，單位為：m；x為距開挖面距離，單位為：m；其中，R ^*=R_p/R，x^*=x/R，u_∞、R_p分別為無支護力作用下圍巖最大變形值和最大塑性區半徑；所述的x 的計算式如下：

；

其中，v為開挖速率；t為施工時間；以此時間節點t下計算圍巖壓力的垂直壓力和水平壓力；不同時間節點的圍巖壓力表示為：

；

q(t)為不同時間節點的圍巖垂直壓力，單位為：kPa；e(t)為不同時間節點的圍巖水平壓力，單位為：kPa；K為圍巖壓力修正系數，γ為圍巖容重，單位為：kN/m³；s為圍巖等級；w為寬度影響系數；λ為側壓力系數；

（4）根據試驗或規范確定時間節點t下噴射混凝土的彈性模量，并確定考慮噴射混凝土時效特性的初期支護截面抗彎剛度；

（5）建立荷載-結構數值模型，輸入時間節點t下圍巖壓力和初期支護截面抗彎剛度；

（6）計算得出初期支護彎矩、軸力。

2.如權利要求1所述的考慮時間效應的TBM隧道初期支護受力計算方法，其特征在于，所述的隧道設計參數及地質參數包括：隧道開挖跨度、半徑、圍巖等級、重度、內摩擦角、粘聚力、泊松、抗力系數和原巖應力。

3.如權利要求1所述的考慮時間效應的TBM隧道初期支護受力計算方法，其特征在于，所述的R_p的計算式如下：

；

式中p₀為原巖應力，單位為：kPa，可通過測試獲得；c為圍巖的粘聚力，單位為：kPa；為圍巖的內摩擦角，單位為：度。