[发明专利]确定岩体隧道开挖破碎区范围的方法

权利要求书

1.一种确定岩体隧道开挖破碎区范围的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)根据实测初始地应力，采用弹性力学理论解或弹性有限元法，估算洞壁最大切向应力σ_tmax，对围岩岩样做不同围压下的卸载破坏试验，得到不同围压下的卸载曲线，将最大轴压接近σ_tmax的曲线进行无量纲化处理后得破碎区计算依据曲线；

(2)将步骤(1)获得的曲线上最高点A对应围岩破碎区与塑性区边界点的应力状态，曲线平稳后最低点B对应洞壁处岩石卸载破坏的残余强度应力状态，然后将AB之间的曲线等分为n层，对应的围岩破碎区也等分为n层；

(3)根据沿着单元体径向轴上的所有力之和为零的平衡条件得：

将上式简化后得到破碎区第n层的厚度：

其中，b为洞壁半径，h_n为第n层的厚度，σ_rn为第n层上部边界径向应力，σ_rn+1为第n层下部边界径向应力，σ_θn为第n层上部边界切向应力，σ_θn+1为第n层下部边界切向应力；

(4)根据同样的平衡条件可得：在第i层，当i＜n时的厚度：

其中b为洞壁半径，h_i为第i层的厚度，σ_ri为第i层上部边界径向应力，σ_ri+1为第i层下部边界径向应力，σ_θi为第i层上部边界切向应力，σ_θi+1为第i层下部边界切向应力；

(5)根据步骤(3)和(4)将各层厚度累加可得破碎区的半径：

2.根据权利要求1所述的确定岩体隧道开挖破碎区范围的方法，其特征在于，所述步骤(1)中最大轴压在没有实测初始地应力时取2γH，其中γ为通过试验测得的岩石的重度，H为隧道埋深。

3.根据权利要求1所述的确定岩体隧道开挖破碎区范围的方法，其特征在于，所述步骤(2)中n大于等于10。

4.根据权利要求1所述的确定岩体隧道开挖破碎区范围的方法，其特征在于，所述σ_tmax小于岩体无侧限抗压强度时破碎区半径为0。