[发明专利]隧道的支护结构选择方法及装置

说明书

本申请公开了一种隧道的支护结构选择方法及装置。该方法包括：选择计算模型，获取待修建隧道地区的围岩的围岩分级；根据围岩分级获取该围岩分级所对应的多种支护结构；将多种支护结构进行排列组合得到多组支护结构组合；将每一组支护结构组合和围岩分级所对应的参数输入到计算模型中进行计算得到每一组支护结构的计算结果；从计算结果中选择出一组或多组支护结构组合，根据选择出的支护结构组合进行实体模型搭建；在搭建的实体模型上进行力学实验验证，选择符合要求的支护组合。通过本申请解决了相关技术中依赖经验搭建支护结构有可能带来存在安全隐患或资源浪费的问题，进而提高了支护结构选择的可靠性。

技术领域

本申请涉及工程领域，具体而言，涉及隧道的支护结构选择方法及装置。

背景技术

在修建公路铁路等基础工程的时候，经常需要挖掘隧道，对于隧道的挖掘一般需要使用支护结构来进行支护。

支护结构在隧道挖掘的过程中起到了非常重要的作用，其中支护结构承担的最重要的两个作用如下：

作用一：承受可能出现的各种荷载。在开挖隧道前围岩处于初始状态下，开挖后围护稳定状态受到破坏，围岩受力平衡状态被打破，支护结构应能使岩体重新回到新的平衡状态，承受各种可能的荷载。在深埋隧道中，支护结构能承受围岩卸载拱范围内的松弛荷载的作用；在浅埋软弱地层中，支护结构应能承受上方土柱的垂直压力。另外支护结构还应承受各种开挖工况下可能的荷载情况，应能承受一定的水压力，并能保持较小的变形。

作用二：使隧道支护体系有足够的安全度。在隧道设计中，支护结构(初期支护)通常被看作是临时结构，不考虑其在长期工况下的作用或进行刚度折减；而在隧道施工中，初期支护的施作环境很差，施作时间要求较短，施作质量很难得到保证。但作为隧道支护结构其必须能保证在施工期间稳定且具有足够的承载力，不发生较大变形，在短期内(一个月甚至一年内)不衬砌不会产生事故的能力。

支护结构有很多种类型，搭建支护结构的方法也有很多。在隧道施工的时候，一般情况话，会有专家组选择支护结构来进行搭建，这基本上依赖于专家的经验，通过在稳定地层这种依照经验搭建的方式是没有问题的，但是施工的情况多种多样，在遇到不稳定的地层的时候，基本上目前的做法是尽量把所有能用的支护手段都加上，这一方面会存在安全隐患，另一方面也有可能会造成资源浪费。

针对相关技术中依赖经验搭建支护结构有可能带来存在安全隐患或资源浪费的问题，目前没有较好的解决方案。

发明内容

本申请提供了隧道的支护结构选择方法及装置，以解决针对相关技术中依赖经验搭建支护结构有可能带来存在安全隐患或资源浪费的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种隧道的支护结构选择方法，包括：第一选择步骤：选择计算模型，其中，所述计算模型包括：结构力学计算模型或者岩体力学计算模型，所述结构力学计算模型是：支护结构为正在承载主体，围岩作为荷载来源的计算模型；所述岩体力学计算模型是：将支护结构和围岩共同作为一个承载体系，其中围岩作为直接承载体，支护结构作为间接承载体的计算模型；第一获取步骤：获取待修建隧道地区的围岩的围岩分级，其中，所述围岩分级是至少根据岩体完整程度和岩石强度将围岩划分的级别，所述围岩分级用于指示该围岩的稳定程度；第二获取步骤：根据所述围岩分级获取该围岩分级所对应的多种支护结构，其中，所述围岩分级对应多种支护结构，所述围岩分级所用的支护结构为预先配置的；组合步骤：将所述多种支护结构进行排列组合得到多组支护结构组合；计算步骤：将每一组支护结构组合和所述围岩分级所对应的参数输入到所述计算模型中进行计算得到每一组支护结构的计算结果；第二选择步骤：从所述计算结果中选择出一组或多组支护结构组合，根据选择出的支护结构组合进行实体模型搭建，其中，所述实体模型按照围岩的参数和该组支护结构的参数按照比例缩小搭建；验证步骤：在搭建的实体模型上进行力学实验验证，选择符合要求的支护结构组合。