[发明专利]一种大型地下洞室群布置设计方法

权利要求书

1.一种大型地下洞室群布置设计方法，其特征在于，

在确定主洞室群纵轴线方位、主洞室的洞形和尺寸、洞室间距的基础上，综合考虑岩石强度应力比、场址区地应力场特征、洞室群效应、主洞室尺寸这些影响地下洞室群布置的关键因素，进一步确定主洞室群谷坡侧岩体厚度和上覆岩体厚度；

具体包括步骤：

a.首先通过现场勘探、测试和分析，获得施工地具有代表性的地应力测试点的地应力测试成果；

b.根据地应力测试成果，建立三维数值模型，反演河谷谷坡的地应力场，分析河谷谷坡地应力场特征，计算岩石强度应力比指标RSS；

c.确定主洞室群纵轴线方位；

d.确定主洞室的洞形和尺寸；

e.确定主洞室间距；

f.考虑洞室群效应，根据岩石强度应力比、谷坡侧应力集中区的中心位置、主洞室最大跨度、谷坡侧主洞室高度确定洞室群谷坡侧岩体厚度；

g.考虑洞室群效应，根据岩石强度应力比确定洞室群上覆岩体厚度。

2.如权利要求1所述的一种大型地下洞室群布置设计方法，其特征在于，步骤a中，所述地应力测试点的数量在6个以上。

3.如权利要求1所述的一种大型地下洞室群布置设计方法，其特征在于，步骤b中，对地应力反演的三维数值模型的要求为：长度、宽度、高度均应达到1000m以上，且满足主洞室群的上、下游和左、右两侧均有400m以上平面空间，主洞室底部以下的岩体高度大于400m；且模型应考虑计算范围内已揭示的主要一级结构面，包括断层、规模较大的错动带。

4.如权利要求1所述的一种大型地下洞室群布置设计方法，其特征在于，步骤b中，所述反演河谷谷坡的地应力场包括：垂直于河谷谷坡面走向作多个剖面，给出第一主应力、第二主应力和第三主应力的应力等值线图、应力矢量图。

5.如权利要求1所述的一种大型地下洞室群布置设计方法，其特征在于，步骤b中，所述分析河谷谷坡地应力场特征包括：在应力等值线图上，通过主洞室顶部、中部和顶部高程处分别作一水平线，该水平线与应力等值线相交的交点对应的应力量值即为相应位置的地应力量值；以所作水平线与谷坡的交点为原点，以水平位置为横坐标，以交点应力量值为纵坐标，即可作出相应高程处的应力与位置关系曲线，对某一高程的应力与位置关系曲线而言，谷坡面附近曲线最高点对应位置即为应力集中区的中心，谷坡内侧曲线最低点对应位置即应力稳定区外缘。

6.如权利要求1所述的一种大型地下洞室群布置设计方法，其特征在于，步骤f中，所述确定洞室群谷坡侧岩体厚度的具体方法为：

若主洞室纵轴线与谷坡面走向垂直L_r＝Ｌ_１十mＢ＋c

若主洞室纵轴线与谷坡面走向平行L_r＝L₁+mH+c

式中：L_r为待定的谷坡侧岩体厚度；L₁为主洞室顶部高程谷坡侧应力集中区的中心至谷坡面的水平距离；B为主洞室最大跨度；H为谷坡侧主洞室高度；c为预留水平距离，可取30～50m；m为应力影响深度系数，根据岩石强度应力比RSS取值：RSS≥7时取1.0；4≤RSS＜7时取1.0～1.5；2≤RSS＜4时取1.5～2.0；RSS＜2时取值2.0～2.5；可中间插值。

7.如权利要求1所述的一种大型地下洞室群布置设计方法，其特征在于，步骤g中，所述确定洞室群上覆岩体厚度的具体方法为：

设洞室群上覆岩体厚度以H_c表示，

当RSS≥7时，H_c≥较大洞室跨度的2倍或洞室群宽度的0.5倍；4≤RSS＜7时，H_c取洞室群宽度的0.5～1.0倍；2≤RSS＜4时，H_c取洞室群宽度的1.0～1.5倍；RSS＜2时，H_c取洞室群宽度的1.5～2.0倍。