[发明专利]一种适用于顺层偏压隧道的围岩荷载计算方法

说明书

本发明涉及基础设施勘察设计技术领域，特别涉及一种适用于顺层偏压隧道的围岩荷载计算方法，其包括以下步骤：S1.根据岩层厚度、结构面摩擦角及围岩摩擦角，对隧道进行分类；S2.根据隧道分类结果，计算相应的围岩荷载。本发明提供的适用于顺层偏压隧道的围岩荷载计算方法考虑了结构面摩擦角、岩层厚度、岩层倾角等参数对顺层隧道围岩荷载的影响规律，根据不同的参数选用不同的计算公式进行围岩荷载的计算，弥补了顺层偏压隧道围岩荷载计算方法的空白，能够为顺层偏压隧道的设计提供依据。

技术领域

本发明涉及基础设施勘察设计技术领域，特别涉及一种适用于顺层偏压隧道的围岩荷载计算方法。

背景技术

围岩荷载是隧道结构设计的基本要素，在进行隧道衬砌结构的设计时，首先应确定衬砌承担的围岩荷载。对于处于均匀地层中的隧道，其围岩荷载的计算方法在《公路隧道设计规范》以及《铁路隧道设计规范》中均有明确规定；处于倾斜顺层岩体中的隧道，由于结构面对岩体的分割，岩体表现出各向异性特征，故其围岩荷载与均匀地层不同，且尚无明确的计算方法。

目前，顺层偏压隧道的设计仍以经验设计为主，一般根据现场地质情况，结合监控量测数据，采取加固围岩和加强支护的方式来保证围岩的稳定性和支护结构的安全。但是，由于隧道所处地层岩性复杂多变，岩层的产状、层间参数、岩体参数离散型较大，故仅依靠经验设计具有一定的片面性，在某些地层中可能导致顺层隧道在完成初期支护后发生偏压变形，引起初支局部开裂、钢架扭曲等现象，甚至可能导致隧道后期运营期间的衬砌变形开裂。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中所存在的顺层偏压隧道中，经验设计具有一定的片面性的不足，提供一种适用于顺层偏压隧道的围岩荷载计算方法。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种适用于顺层偏压隧道的围岩荷载计算方法，包括以下步骤：

S1.根据岩层厚度、结构面摩擦角及围岩摩擦角，对隧道进行分类；

S2.根据隧道分类结果，计算相应的围岩荷载。

作为本发明的优选实施例，在所述步骤S1中：

当岩层厚度大于或等于5m，或结构面摩擦角大于或等于围岩摩擦角时，隧道被归类为A类隧道；

当岩层厚度小于5m且结构面摩擦角小于围岩摩擦角时，隧道被归类为B类隧道。

作为本发明的优选实施例，在所述步骤S2中，对于所述A类隧道，将地层视为均匀地层，按照均匀地层计算所述A类隧道的围岩荷载。

作为本发明的优选实施例，在所述步骤S1中，根据岩层倾角的大小，对B类隧道进行细化分类。

作为本发明的优选实施例，在所述步骤S1中：

当0°β≦45°，隧道被归类为B1类隧道；

当45°β≦90°，隧道被归类为B2类隧道；

当β＝0，隧道被归类为B3类隧道；

其中，β为岩层倾角。

作为本发明的优选实施例，对于B1类隧道，其围岩荷载计算公式为：

q₁＝2.5q₂

e₁＝λq₁

e₂＝λq₂