[发明专利]一种挤压性变形隧道支护结构的验算方法

说明书

本发明是提供一种使挤压性变形隧道支护体系的设计计算更加可靠、准确的挤压性变形隧道支护结构验算方法，涉及隧道支护体系技术领域。一种挤压性变形隧道支护结构的验算方法，所述方法包括根据所述隧道挤压性变形的等级确定最大变形量值；利用所述物理力学参数计算不同抗力下的隧道位移值，作出隧道开挖后的抗力与位移的关系曲线，将其设定为第一曲线；根据每层结构提供的最大支护抗力、变形量值和施工间隔时间内的变形量值，作出支护结构的抗力与位移曲线，并将其设定为第二曲线；将所述第一曲线和所述第二曲线交点的位移值与所述最大变形量值对比，判断出隧道支护结构是否满足要求。本发明可以提高隧道支护结构的安全性。

技术领域

本发明涉及隧道支护体系技术领域，尤其涉及一种挤压性变形隧道支护结构的验算方法。

背景技术

合理地设计支护结构对隧道工程质量具有重要影响。但在高能地质环境中的隧道工程，由于高地应力作用，软弱围岩隧道开挖会引起较大挤压变形，就目前的技术现状而言，挤压变形的量值、不同挤压变形量值下验算支护结构是否满足要求的方法仍未出现。

常规的隧道支护结构设计一是根据松散荷载的坍落拱高度进行计算，根据围岩级别、隧道跨度，采用规范中的计算公式即可计算坍落拱高度，在将坍落拱高度范围内的围岩自重荷载施加到结构上即可计算结构需要的厚度值；另一种计算方法为采用软件进行数值模拟，建立围岩-隧道结构的有限元模型，通过模型中的单元“杀死”、“激活”模拟隧道开挖，提取计算结果，判断结构的受力状态，经过不断调整计算参数得到最终满足要求的支护体系参数。

但在挤压性变形隧道中，围岩变形以塑性剪切变形为主，变形的主要方向为左右两侧的收敛变形(不同于常规隧道的上部拱顶沉降变形)，采用规范的坍落拱高度计算显然不合适，两者的变形机理也截然不同，而采用数值模拟计算时，现有的计算软件中采用的常规摩尔-库伦本构模型不能反映挤压性变形隧道的流变情况。因此，上述两种方法运用在挤压性变形隧道支护结构验算时误差大，存在不能准确验算隧道支护结构的设计是否满足要求的问题，存在安全风险。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种使挤压性变形隧道支护体系的设计计算更加可靠、准确的挤压性变形隧道支护结构的验算方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种挤压性变形隧道支护结构的验算方法，所述方法包括以下步骤：

确定隧道围岩的物理力学参数以及隧道挤压性变形的等级；

根据所述隧道挤压性变形的等级确定最大变形量值；

利用所述隧道围岩的物理力学参数计算不同抗力下的隧道位移值，作出隧道开挖后的抗力与位移的关系曲线，将其设定为第一曲线；

根据隧道支护结构的形式、结构参数，计算每层结构提供的最大支护抗力和变形量值，同时根据每层支护的施做时间，计算出各施工间隔时间内的变形量值；

根据每层结构提供的最大支护抗力、变形量值和施工间隔时间内的变形量值，作出支护结构的抗力与位移曲线，并将其设定为第二曲线；

将所述第一曲线和所述第二曲线交点的位移值与所述最大变形量值对比，判断出隧道支护结构是否满足要求。

进一步地，通过荷载结构法计算得出每层结构提供的最大支护抗力和变形量值。

进一步地，所述支护结构的形式包括：初期支护结构层数和结构断面形状。

进一步地，所述支护结构的结构参数包括：每层的喷混凝土等级和厚度、钢架型号和间距。

进一步地，所述隧道围岩的物理力学参数通过工程勘察资料确定。

进一步地，利用所述隧道围岩的物理力学参数采用ANSYS软件计算不同抗力下的隧道位移值。