[发明专利]考虑施工水平的隧道围岩形变荷载计算方法

权利要求书

1.一种考虑施工水平的隧道围岩形变荷载计算方法，其特征在于，包括

收集大型机械化施工的实测形变荷载数据，通过多元非线性回归方法，得到形变荷载计算公式，其中，

竖向形变荷载计算公式为

式1中：q—竖向形变荷载；s—围岩级别；B—隧道跨度(m)；H—隧道埋深(m)；α—修正系数，α＝1.2；

水平向形变荷载计算公式为

e＝λq 式2

式2中：e—水平向形变荷载；λ—侧压力系数；

将所述大型机械化施工的实测形变荷载数据与常规机械化施工实测形变荷载数据的对比分析，获得不同施工水平下各围岩等级的形变荷载影响系数；

将所述形变荷载影响系数引入所述竖向形变荷载计算公式，得到修正后的竖向形变荷载计算公式，所述修正后的竖向形变荷载计算公式为

式3中，K_c—形变荷载影响系数。

2.根据权利要求1所述的考虑施工水平的隧道围岩形变荷载计算方法，其特征在于，当采用大型机械化施工时，k_c＝1；当采用常规施工时，k_c＝1.0～1.15。

3.根据权利要求2所述的考虑施工水平的隧道围岩形变荷载计算方法，其特征在于，所述常规施工包括人工分块法施工、小型机械分块法施工或单工序机械台阶法施工。

4.根据权利要求1所述的考虑施工水平的隧道围岩形变荷载计算方法，其特征在于，所述形变荷载计算公式的确定包括如下步骤：

基于所述大型机械化施工的实测形变荷载数据，根据围岩级别、隧道跨度以及施工方法分别将所述大型机械化施工的实测形变荷载数据进行分类，并分别按照不同围岩级别、不同隧道跨度区间以及不同施工方法统计样本占比；

根据所述大型机械化施工的实测形变荷载数据分析IV、V级围岩形变荷载分布；

根据面积等效原则将所述大型机械化施工的实测形变荷载数据中的围岩形变载荷数据分解成竖向、水平均布荷载进行计算并按照均布等效荷载模式进行分布，

其中，竖向形变荷载为：

式1-1中：

水平向形变荷载为：

式中：

β₃＝σ₁+σ₅ 式1-7

侧压力系数为

λ＝e/q 式1-8

以上各式中，σ₁、σ₂、σ₃、σ₄、σ₅为实测径向围岩荷载值，θ为径向荷载方向与竖向的夹角，h为隧道高度，B为隧道跨度，λ为侧压力系数；

通过数理统计方法，分析形变荷载与各因素之间的相互关系及变化规律并得出形变荷载随围岩级别拟合公式、形变荷载随隧道跨度拟合公式以及形变荷载随隧道埋深拟合公式；

根据围岩形变荷载侧压力系数的概率密度函数求取各概率条件下的侧压力系数范围；

对所述侧压力系数范围进行修正得到最终侧压力系数；

通过多因素分析方法，考虑隧道围岩级别、隧道跨度、隧道埋深影响因素，推导建立围岩竖向形变荷载计算公式。