[发明专利]地下工程中基于位移差/梯度的锚固件长度设计方法

权利要求书

1.地下工程中基于位移差/梯度的锚固件长度设计方法，其特征在于，包括：

采用数值仿真或模型试验的方法获得地下工程处围岩的围岩参数；选取锚固件的类型，并根据锚固件类型和相应标准选取锚固件的直径和预应力；

根据地下工程的围岩参数，建立地下工程的三维模型；

采用数值仿真软件模拟地下工程开挖，得到施加不同主动支护力后任一围岩深度下，同一径向上任意围岩深度某点的位移和洞周围岩某点的位移；

根据同一径向上任意围岩深度某点的位移和洞周围岩某点的位移，计算任意围岩深度处的位移差/位移梯度；

根据同一主动支护力下的所有位移差/位移梯度，绘制同一主动支护力下洞周围岩位移差或者位移梯度变化曲线；

选取每条位移差/位移梯度变化曲线中位移差/位移梯度小于且无限接近锚固件的极限伸长量/极限延伸率的围岩深度作为锚固件长度；

在所有锚固件长度中，选取满足施加支护力和生产锚固件的最小成本原则的锚固件长度作为锚固件的设计长度。

2.根据权利要求1所述的地下工程中基于位移差/梯度的锚固件长度设计方法，其特征在于，所述位移差和位移梯度的计算公式分别为：

Δδ_x＝δ₀-δ_x，

其中，L_x为围岩深度，Δδ_x为位移差，δ₀为洞周围岩某点的位移，δ_x为任意围岩深度L_x某点的位移。

3.根据权利要求1所述的地下工程中基于位移差/梯度的锚固件长度设计方法，其特征在于，所述围岩参数包括弹性模量、泊松比、粘聚力、内摩擦角和密度；

所述弹性模量的获取方法为：选取地下工程现场的岩块制备岩样，并利用压力试验机测得岩样的弹性模量；

所述泊松比的获取方法为：根据地下工程现场围岩的岩体结构，确定地下工程围岩评定等级，之后根据围岩评定等级选取泊松比；

采用三轴试验获取地下工程现场围岩的粘聚力、内摩擦角；采用现场环刀法测得地下工程现场围岩的密度。

4.根据权利要求1所述的地下工程中基于位移差/梯度的锚固件长度设计方法，其特征在于，所述地下工程为隧道。

5.根据权利要求4所述的地下工程中基于位移差/梯度的锚固件长度设计方法，其特征在于，所述根据地下工程的围岩参数，建立地下工程的三维模型进一步包括：

建立洞径为5m的隧道洞室，隧道洞室上下左右边界长度取5倍洞径，边界条件限制左右两边界的水平位移和下边界的竖向位移；模型厚度取2m，并限定模型前后两面的水平位移。

6.根据权利要求1所述的地下工程中基于位移差/梯度的锚固件长度设计方法，其特征在于，在采用数值仿真软件模拟地下工程开挖时，围岩深度的范围为1～7m，在获取不同围岩深度的位移差/位移梯度时，围岩深度的增幅为1m。

7.根据权利要求1-6任一所述的地下工程中基于位移差/梯度的锚固件长度设计方法，其特征在于，所述锚固件为锚杆或者锚索。