[发明专利]一种岩石地层盾构法隧道围岩压力计算方法

权利要求书

1.一种岩石地层盾构法隧道围岩压力计算方法，其特征在于，所述方法包括：

计算围岩径向位移△i、与开挖面距离L以及支护力Pi三者之间的关系曲线③；

计算同步注浆体和管片衬砌作为支护结构体系的特征曲线⑥；

根据围岩稳定性状态，结合所述关系曲线③和特征曲线⑥计算围岩压力，具体为：若所述围岩为稳定地层，且围岩收敛后最终径向位移小于盾构机锥度△1时，则根据关系曲线③和特征曲线⑥的交点得出围岩压力；

其中，计算围岩径向位移△i、与开挖面距离L以及支护力Pi三者的关系曲线③具体包括：

采用三维数值模拟计算全断面开挖、应力全部释放且无支护条件下断面的围岩径向位移△i与该断面至开挖面距离L的关系曲线①；

根据不同的应力释放率α，采用反转应力释放法对开挖边界面施加支护力Pi，得出支护力Pi与围岩径向位移△i的关系曲线，即围岩的特征曲线②；

根据关系曲线①中开挖面不同距离断面处围岩径向位移与关系曲线②中的围岩径向位移相符合，得出Pi、L以及△i三者的关系曲线③；

其中，计算注浆体、管片衬砌和围岩共同组成的支护结构体系的特征曲线⑥具体包括：

根据盾构施工同步注浆材料凝结时间t、凝结过程中的弹性模量、凝结后的弹性模量参数，并根据施工平均掘进速度v及关系曲线①，得出与开挖面距离L处同步注浆体的变形与支护力的关系曲线④；

根据管片衬砌的变形与支护力关系，得出管片衬砌的特征曲线⑤；

将所述同步注浆体和管片衬砌作为支护结构体系，并根据关系曲线④和特征曲线⑤得出支护结构体系的特征曲线⑥。

2.根据权利要求1所述的岩石地层盾构法隧道围岩压力计算方法，其特征在于，若所述围岩为稳定地层，且盾构机体区围岩径向位移大于盾构机锥度△1时，计入盾壳的支护作用，将盾壳视为刚性支撑，对围岩的关系曲线③进行修正，得到考虑盾构壳体锥度的围岩的特征曲线⑦，最后根据特征曲线⑦和支护结构体系的特征曲线⑥的交点得出围岩压力。

3.根据权利要求1所述的岩石地层盾构法隧道围岩压力计算方法，其特征在于，若所述围岩为不稳定地层时，则计算断面设置不同应力释放率下的围岩是否稳定，如果稳定，则按照该应力释放的围岩为稳定地层的方法计算围岩压力。

4.根据权利要求3所述的岩石地层盾构法隧道围岩压力计算方法，其特征在于，如果断面设置应力释放率下的围岩不稳定，则计算围岩刚好达到稳定时的临界应力释放率，根据临界应力释放率计算塑性区范围，并把塑性区边界作为新的开挖断面修正围岩的关系曲线③的后半段，得到考虑塑性区的围岩特征曲线⑧，并将塑性区围岩作为坍塌体，与同步注浆、管片衬砌形成新的支护体系，坍塌围岩的支护力与变形关系为关系曲线⑨，对特征曲线⑥进行修正，得到考虑围岩作为支护结构的支护结构体系特征曲线⑩，新的围岩特征曲线⑧和支护结构体系特征曲线⑩的交点为围岩形变压力，塑性区围岩作为坍塌体的荷载与围岩形变压力之和为最终围岩压力。

5.根据权利要求1所述的岩石地层盾构法隧道围岩压力计算方法，其特征在于，所述方法还包括：采用三维数值模拟对全断面开挖、应力全部释放且无支护条件下断面的围岩稳定性进行计算，确定围岩稳定性状态。

6.根据权利要求5所述的岩石地层盾构法隧道围岩压力计算方法，其特征在于，围岩不稳定的判别方法如下：

a，围岩变形不收敛；

b，隧道拱顶塑性区平均高度大于20%隧道洞径；

c，围岩最大应变超过岩体极限应变的2-3倍；

d，浅埋隧道岩层塑性区贯通至地表或上覆土层；

出现上述一或多种情况说明围岩不稳定，未出现上述情况则围岩稳定。