[发明专利]一种基于围岩结构性的隧道锚固体系设计方法及系统

说明书

本发明公开一种基于围岩结构性的隧道锚固体系设计方法及系统。方法包括：获取隧道围岩最大变形量和隧道围岩极限变形量；判断所述隧道围岩最大变形量是否小于所述隧道围岩极限变形量；若是，则对隧道正常施工；若否，则获取围岩松动范围和锚杆支护范围；判断所述围岩松动范围是否小于所述锚杆支护范围；若是，则仅采用锚杆支护；若否，则采用锚杆和锚索协同支护。采用本发明的基于围岩结构性的隧道锚固体系设计方法或系统能够实现隧道设计的科学化和精细化。

技术领域

本发明涉及隧道设计领域，特别是涉及一种基于围岩结构性的隧道锚固体 系设计方法及系统。

背景技术

隧道穿越复杂围岩进行施工时，为了维持隧道围岩稳定性，锚固体 系得到了广泛应用。隧道锚固体系由锚杆支护和锚索支护组成，工程实 践表明，其可有效改善隧道围岩的受力状态，控制围岩变形能力较强， 且适用于多种工程地质条件，其应用前景十分可观。而现有设计方法忽 略了隧道围岩本身的结构性，不能很好地体现隧道围岩的渐进破坏行为 对锚固体系作用及受力特性的影响，且缺乏对于锚固体系协同作用的评 价方法，因此目前多基于工程经验确定锚固体系支护参数。而由于隧道 工程的复杂性和围岩条件的多变性，基于工程经验的隧道锚固体系设计 方案往往造成在某些条件下过于强调安全性造成材料浪费，而在另外一 些条件下又由于过分强调经济性而存在较大的安全隐患，为隧道工程施 工和运营带来较大的安全风险。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于围岩结构性的隧道锚固体系设计方法及系 统，能够实现隧道设计的科学化和精细化。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于围岩结构性的隧道锚固体系设计方法，所述方法包括：

获取隧道围岩最大变形量和隧道围岩极限变形量；

判断所述隧道围岩最大变形量是否小于所述隧道围岩极限变形量；

若所述隧道围岩最大变形量小于所述隧道围岩极限变形量，则对隧道正常 施工；

若所述隧道围岩最大变形量大于或等于所述隧道围岩极限变形量，则获取 围岩松动范围和锚杆支护范围；

判断所述围岩松动范围是否小于所述锚杆支护范围；

若所述围岩松动范围小于所述锚杆支护范围，则仅采用锚杆支护；

若所述围岩松动范围大于或等于所述锚杆支护范围，则采用锚杆和锚索协 同支护。

可选的，所述采用锚杆支护，具体包括：

获取锚杆支护参数范围；

采用参数敏感性分析法优化所述参数范围，得到锚杆支护参数最优解集；

根据所述锚杆支护参数最优解集确定锚杆作用下隧道围岩变形量；

判断所述隧道围岩变形量是否小于所述隧道极限变形量；

若是，则所述锚杆支护参数最优解集作为锚杆支护参数；

若否，则调整锚杆支护参数范围，并返回至采用参数敏感性分析法优化所 述参数范围，得到锚杆支护参数最优解集。

可选的，所述采用锚杆和锚索协同支护，具体包括：

通过工程类比、现场实测和模型试验的方法初步拟定组合方案；

获取所述组合方案中的围岩变形量和协同度；

根据各所述组合方案中的围岩变形量和协同度确定最优的组合支护方案。

可选的，所述获取隧道围岩最大变形量，具体包括：

通过数值模拟方法确定隧道围岩最大变形量。