[发明专利]全断面开挖软土隧洞掌子面玻璃纤维锚杆设计方法

权利要求书

1.一种全断面开挖软土隧洞掌子面玻璃纤维锚杆设计方法，其特征是，所述方法包括以下步骤：

步骤1，根据施工要求，计算隧洞全断面开挖条件的掌子面安全系数达到1.5时,所需要的玻璃纤维锚杆的数量N、长度L₁以及要求的搭接长度L₂；

步骤2，确定连续开挖的试验段I和试验段II，所述试验段I和试验段II的总长度为L＝3L₁–2L₂，开挖过程中试验段I和试验段II中分别布置玻璃纤维锚杆，所述试验段I中布置玻璃纤维锚杆数量为N，所述试验段II中布置玻璃纤维锚杆数量为0.5N，并在试验段I和试验段II中预埋反测头多点位移计，在每个开挖循环过程中，持续采集监测数据；

步骤3，根据试验段I和试验段II的反测头多点位移计的监测数据，采用有限元或者有限差分数值方法反演土体的强度参数；

步骤4，根据反演的土体的强度参数，采用基于强度折减数值方法，模拟掌子面开挖分台阶开挖形式，计算掌子面安全系数为1.3时所需的玻璃纤维锚杆数量，并以该数量作为全断面开挖的超前核心土支护的玻璃纤维锚杆的最终确定数量。

2.根据权利要求1所述的全断面开挖软土隧洞掌子面玻璃纤维锚杆设计方法，其特征是，所述步骤2包括以下步骤：

步骤201，确定连续的试验段I和试验段II，所述试验段I和试验段II的总长度L＝3L₁–2L₂，所述试验段I和试验段II采用全断面开挖的方式，试验段I和试验段II的总长度L＝3L₁–2L₂；

步骤202，安装试验段I的第一批数量为N的玻璃纤维锚杆，安装后在隧洞中心点安装反测头多点位移计；

步骤203，开挖隧洞，单个进尺不宜超过1m，并每个开挖循环过程中，获取反测头多点位移计各测点的监测数据；

步骤204，试验段I开挖至搭接长度区域L₃＝L₁-L₂时，安装第二批数量为N的玻璃纤维锚杆，继续开挖至试验段II；

步骤205，继续开挖至试验段II，安装试验段II的反测头多点位移计，试验段II布置数量为0.5N的玻璃纤维锚杆，密度减半稀疏布置，维持试验段I的开挖进尺不变，获取反测头多点位移计各测点的监测数据。

3.根据权利要求1所述的全断面开挖软土隧洞掌子面玻璃纤维锚杆设计方法，其特征是，所述步骤3中反演土体的强度参数中，若土体为粘性土仅反演粘聚力c，若土体为非粘性土仅反演摩擦角f。

4.根据权利要求1或2所述的全断面开挖软土隧洞掌子面玻璃纤维锚杆设计方法，其特征是，反测头多点位移计沿着试验段I和试验段II的开挖面侧壁中部均匀间隔布置且布置范围包括整个试验段I和试验段II，反测头多点位移计的每个测点之间的间距为1m。

5.根据权利要求1或2所述的全断面开挖软土隧洞掌子面玻璃纤维锚杆设计方法，其特征是，开挖试验段I和试验段II的开挖进尺相同，单个进尺小于或等于1m。

6.根据权利要求1所述的全断面开挖软土隧洞掌子面玻璃纤维锚杆设计方法，其特征是，所述步骤1进一步包括：

根据掌子面支护压力计算公式获取掌子面所需支护压力s，根据掌子面玻璃纤维锚杆数量计算公式，计算掌子面在全断面开挖条件下安全系数达到1.5时满足所述掌子面所需支护压力s时的玻璃纤维锚杆数量N，搭接长度L₂取0.7倍的隧洞直径L₂＝0.7D，计算过程中根据预估的日平均进尺，选择土体的排水强度公式或者不排水强度公式。