[发明专利]一种基于隧道场解重构理论的隧道围岩支护方法及系统

说明书

本发明属于隧道围岩支护技术领域，公开了一种基于隧道场解重构理论的隧道围岩支护方法及系统，基于隧道场解重构理论的隧道围岩支护方法包括：隧道场的建立，隧道场的解构，隧道场的重构。本发明提供的基于隧道场解重构理论的隧道围岩支护方法，通过对隧道场的重构，能够提高岩土体的储能能力，尽量减少支护体所需要吸收的能量是控制的目标，提高隧道场的岩土体储能能力，确保支护体系能够吸收多余的能量且稳定，达到降低隧道场的能量释放率，减少“拱架+喷射混凝土”吸能量的目的。同时，本发明提供的主动支护，可以使隧道场岩土体的储能能力得到显著提高，从而降低隧道场解构的能量释放率，是控制隧道变形在允许范围内主要技术手段。

技术领域

本发明属于隧道围岩支护技术领域，尤其涉及一种基于隧道场解重构理论的隧道围岩支护方法及系统。

背景技术

目前，随着我国的日益强盛，各项建设都在飞速蓬勃发展，越来越多的大型深部矿井巷道以及长大深埋隧道等地下工程已经或将纳入国家重大工程规划，其中在地形、地貌及地质条件复杂的地方修建大型长大深埋隧道工程等地下工程将会遇到很多问题，如地应力增大、水头压力增大、地温升高等恶劣的地质条件加快了复杂地质条件隧道破坏速度，隧道变形程度剧烈，破碎岩体也随之增加。为有效防止隧道顶部坍塌、破碎岩体垮落等事故的发生，隧道支护作业的设备使用量巨大。但在实际的隧道支护施工过程中，传统隧道围岩支护方法灵活性和可靠性相对较差，传统的新奥法理念，荷载结构模型、地层结构模型，已难以满足复杂地质条件下隧道修建要求。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：新奥法理念：充分发挥围岩自身承载力为核心，根据围岩-支护特性曲线确定合理的支护时机，从而优化支护参数，节约成本；缺点是：支护时机确定非常困难，施工中难以把控，围岩物理力学参数的不确定性对支护参数的设计影响很大，这一难题目前还非常突出。

荷载结构模型：通过不同的方法(如太沙基荷载模型、库伦土压力模型、经验公式等)确定围岩的荷载，将荷载作用在支护结构上，计算结构的内力，从而实现结构的设计和优化。缺点是：确定荷载的方法尚不成熟，荷载误差较大，对计算结果有很大影响。

地层结构法：将围岩地层和支护结构视为共同作用的两个结构体系，围岩荷载作用到支护结构上，支护结构变形后的对围岩有一个方向的抵抗作用，直至围岩和支护结构两者受力达到平衡状态，在地层结构法中，应力释放率对结构设计优化的影响较大，目前工程界很难测试或者把控应力释放率，因此在实际工程中应用较少。

解决以上问题及缺陷的难度为：围岩刚度建立困难，能量场的测试、围岩介质劣化的量化模型比较困难。

解决以上问题及缺陷的意义为：对岩土体不确定性的认知，加上其建设过程中的变异性，期望用纯力学方法地解决隧道工程问题是不现实的。

解重构理念：将围岩和支护视为一个整体系统，支护仅仅作为这个系统中的构件，因此不同于传统的隧道设计理念方法。对围岩物理力学参数的敏感性不强，无需精确的围岩参数，对支护时机的硬性要求不高，主要通过信息化监控数据来调整支护参数以改善围岩的整体刚度，施工中便于应用。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于隧道场解重构理论的隧道围岩支护方法及系统。形成了“以锚为主、主动控变”的主动支护理念；实现了新奥法理念向协同支护的解重构理论的重大转变。

本发明是这样实现的，一种基于隧道场解重构理论的隧道围岩支护方法，包括以下步骤：

步骤一，隧道场的建立；

步骤二，隧道场的解构；

步骤三，隧道场的重构。

进一步，步骤一中，所述隧道场的建立，包括：

将隧道考虑为岩土体的一部分，弱化“荷载”与“围岩”的概念，进而提出基于地质域的隧道场概念。