[发明专利]一种基于I-V类围岩超欠挖最优时间控制方法

说明书

本发明涉及隧道工程建设技术领域，具体涉及一种基于I‑V类围岩超欠挖最优时间控制方法，包括测定钻孔深度和欠挖段为长度以及炮钎的最大倾角，计算出超挖段长度，按照最优时间控制法可以确定出超欠挖的总作业时间与钻孔深度和欠挖段为长度之间的关系，设定超挖与欠挖作业速度之比，用最小值原理求解确定超欠挖时间为最小值，即完成隧道超欠挖最优时间控制；根据钻孔深度和欠挖段为长度以及隧道围岩的欠挖等级所对应的修正系数进而合理确定出超欠挖最优时间控制方法，有效地控制了隧道的超欠挖时间，减少了爆破对围岩的扰动，加快掘进速度，控制了施工成本，避免了隧道开挖受作业人员的业务水平的限制影响，为隧道工程施工提高控制依据。

技术领域

本发明涉及隧道工程建设技术领域，具体涉及一种基于I-V类围岩超欠挖最优时间控制方法。

背景技术

隧道超欠挖现象对围岩的稳定性将产生不良影响。隧道开挖出现超欠挖现象使得隧道轮廓面凹凸不平，不圆顺，容易产生应力集中现象，致使隧道易发生坍塌、片帮等危害，还有部分超挖现象为装药量过大造成，此时，爆破产生的冲击作用可能引起围岩的松弛，不利于保护围岩原来的承载能力。当发生超挖现象时，回填质量在实际施工过程难以得到有效的保证。尤其对于隧道拱顶、拱腰部位，由于施工原因很难做到回填密实，其结果是支护与围岩之间接触不密实，存在空隙，甚至较大的空洞。这些空隙和空洞使得围岩与支护处于点接触状态，难以起到限制围岩变形的作用，从而引起围岩的过度变形甚至坍塌。

目前工程中通过以下方法控制隧道超欠挖：

1.及时调整爆破参数；

2.提高钻孔精度；

3.提高测量放线的精度；

4.采用合理的爆破技术。

但是，目前的隧道超欠挖控制很容易造成成本过高，或者对围岩的扰动过大，影响整个工程的进度。

发明内容

为了克服现有技术存在的不足，本发明提供一种基于I-V类围岩超欠挖最优时间控制方法，能够根据挖土量准确预判隧道超欠挖情况发生，有效地控制隧道的超欠挖，减少爆破对围岩的扰动，加快了掘进速度。

本发明所采用的技术方案是：

一种基于I-V类围岩超欠挖最优时间控制方法，其包括以下步骤：

(1)测定钻孔深度L和欠挖段为长度Y以及炮钎的最大倾角θ，计算出超挖段长度＝L-Y；

(2)按照最优时间控制法可以确定出超欠挖的总作业时间与钻孔深度L和欠挖段为长度Y之间的关系为下式(1)所示：

T＝S₁×v₁+S₂×v₂＝0.5v₁tanθ[(1+b)Y²-2bLY+bL²]

其中，S₁为欠挖段的面积，cm²；S₂为超挖段的的面积，cm²；v₁为欠挖作业速度，v₂为超挖作业速度；

(3)设定超挖与欠挖作业速度之比为v₂/v₁＝b，用最小值原理求解上式(1)确定出当时，超欠挖时间T为最小值，即完成隧道超欠挖最优时间的控制。

Ⅰ～Ⅴ围岩超挖与欠挖作业速度之比值b分别为：

Ⅰ～Ⅲ类围岩b＝(0.65～1.0)；

Ⅳ类围岩b＝(1.0～1.35)；

Ⅴ类围岩b＝(1.35～1.6)。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：