[发明专利]一种土质地层浅埋不等跨隧道围岩压力确定方法

说明书

本发明公开了一种土质地层浅埋不等跨隧道围岩压力确定方法，它主要包括如下步骤：建立土质地层浅埋不等跨隧道破坏模式；计算黏聚力由非线性破坏准则得到；计算各个破坏块体之间的速度关系与边长关系；计算土质围岩重力做功功率；计算土质围岩内能耗散功率；计算支护反力做功功率；根据能量守恒原理，并结合约束条件，求解支护反力，即可得到围岩压力。本发明为确定浅埋不等跨隧道的围岩压力提供了计算方法，且能考虑两个隧道相对大小的影响，以及相对位置的影响，弥补了目前铁路/公路隧道设计规范、地下铁道设计规范等地下工程相关规范中没有不等跨隧道围岩压力确定方法的不足，可以为土质地层不等跨隧道衬砌设计与安全评估提供依据。

技术领域

本发明属于隧道设计与施工技术领域，具体涉及一种土质地层浅埋不等跨隧道围岩压力确定方法。

背景技术

在隧道开挖中，施加在支护结构上的围岩压力极为重要。确定隧道开挖后围岩压力的大小，可保障隧道施工安全，并减少不必要的安全冗余，节省施工开支。对于分岔隧道来说，其断面情况复杂，小净距段的两隧道净距不断变化，且两隧道断面根据需要会出现不等跨的情况，规范中对此未有明确的设计标准，前人在此方面的研究也较少。

目前，对围岩压力的研究主要集中在单洞隧道以及等跨隧道的情况，且铁路隧道设计规范、公路隧道涉及规范均有提及单洞或等跨双洞的，但规范却没有涉及到不等跨隧道围岩压力的，至于如何计算浅埋不等跨隧道的围岩压力相关文献很少。而围岩压力是隧道设计与施工的基础参数之一，也是影响隧道稳定的重要因素。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中存在的上述技术问题，提供一种土质地层浅埋不等跨隧道围岩压力确定方法。

本发明的上述目的是通过如下的技术方案来实现的：

本发明的土质地层浅埋不等跨隧道围岩压力确定方法，包括如下顺序的步骤：

(1)建立T₁洞与T₂洞土质浅埋不等跨隧道围岩压力破坏模式；该破坏模式中，由于浅埋，围岩破坏到地表；该破坏模式可以考虑两个隧道跨度不相等、埋深不相等的情况，即T₁洞与T₂洞跨度不同，T₁洞与T₂洞的埋深不同；其中，T₁洞为大跨洞，T₂洞为小跨洞；

(2)土质围岩采用非线性破坏准则，其中，计算黏聚力由下式确定：

式中，c_t为计算黏聚力；m为非线性系数；c₀为土体初始黏聚力；σ_t为轴向拉应力；为计算摩擦角；

(3)计算各个破坏块体之间的速度关系与边长关系，其包括如下步骤：

(Ⅰ)确定各破坏块体部分的速度场；

T₁洞上部破坏块体由矩形块体AB₁J₁J₂、矩形块体AJ₂J₃D、矩形块体DJ₃J₄C₁组成，各矩形块体速度v₀，竖直向下；T₁洞左侧由各三角形块体ΔAB_i-1B_i组成，其中，i＝2,3,...,n，为T₁洞左侧三角形块体个数；各三角形块体移动速度v_,i，相对速度v_i-1,i；各三角形块体之间速度矢量与间断线夹角即计算摩擦角其单块块体的各个速度满足矢量闭合；对矩形块体AB₁J₁J₂与三角形块体ΔAB₁B₂隔离体进行分析；