[发明专利]一种挤压性围岩隧道结构的设计方法

权利要求书

1.一种挤压性围岩隧道结构的设计方法，其特征在于，包括：

确定挤压性围岩隧道结构设计的关键影响因子为围岩强度应力比R_cm/P₀、隧道开挖跨度B_t及隧道埋深H；

以所述围岩强度应力比R_cm/P₀为横坐标x、所述隧道开挖跨度B_t及隧道埋深H的函数为纵坐标y，建立坐标系，确定横坐标x和纵坐标y的取值范围；

以结构荷载取值作为设计分区的依据，基于横坐标x和纵坐标y的取值范围确定结构荷载q取值范围；基于结构荷载q的取值范围，确定结构荷载q的特征值，将x、y图表分为7个设计分区；基于结构荷载q的特征值和横坐标x和纵坐标y的取值，确定分界线位置；

基于历史统计数据、现场测试数据和推荐的结构设计参数，确定各设计分区的结构设计参数、断面曲率优化措施和辅助结构措施；

完成挤压性围岩隧道结构设计图表。

2.如权利要求1所述的设计方法，其特征在于，所述确定挤压性围岩隧道结构设计的关键影响因子为围岩强度应力比R_cm/P₀、隧道开挖跨度B_t及隧道埋深H；包括：

考虑挤压性围岩隧道特点，采用地层结构法进行隧道结构稳定性分析，并采用荷载结构法进行结构承载能力检算，分析各影响因素的影响程度；其中，所述影响因素包括地质因素和工程因素，所述地质因素包括围岩岩性、初始地应力P₀、围岩强度R_cm、弹性模量E、泊松比μ、内聚力c、内摩擦角完整程度K_v和围岩强度应力比R_cm/P₀，所述工程因素包括隧道断面形状、隧道开挖跨度B_t、开挖高度H_t、隧道埋深H、支护刚度K、支护时机t和支护相对变形u/a；

基于各影响因素的影响程度大小，确定挤压性围岩隧道结构设计的关键影响因子为围岩强度应力比R_cm/P₀、隧道开挖跨度B_t及隧道埋深H。

3.如权利要求1所述的设计方法，其特征在于，所述纵坐标y的取值范围为0.8～1.6，所述横坐标x的取值范围为0～0.5。

4.如权利要求3所述的设计方法，其特征在于，所述以所述围岩强度应力比R_cm/P₀为横坐标x、所述隧道开挖跨度B_t及隧道埋深H的函数为纵坐标y，建立坐标系，确定横坐标x和纵坐标y的取值范围；包括：

以所述围岩强度应力比x＝R_cm/P₀为横坐标、所述隧道开挖跨度B_t及隧道埋深H的函数y＝f(B_t,H)为纵坐标，建立坐标系；

根据挤压性围岩隧道垂直均布压力表达式，得到纵坐标函数表达式；其中，

纵坐标函数表达式为：

式中，

B_t为隧道开挖跨度(m)；

H为隧道埋深(m)；

e为自然常数；

取开挖跨度B_t＝3～25m，隧道埋深H＝100～2000m，得y＝0.831～1.593，确定纵坐标y取值为0.8～1.6；

根据大变形等级S与强度应力比R_cm/P₀的对应关系，确定横坐标x的取值范围为0～0.5。

5.如权利要求3所述的设计方法，其特征在于，结构荷载q取值范围为0.17～1.89MPa；

结构荷载q的特征值为0.3、0.4、0.55、0.8、1.1、1.5MPa。