[发明专利]一种软岩隧道沉降量的计算方法

说明书

一种软岩隧道沉降量的计算方法，涉及铁路隧道施工领域。包括以下几个步骤：确定软岩隧道沉降量计算的可能影响因子；建立软岩隧道实测隧道沉降的数据库；确定影响隧道沉降计算的关键影响因子；确定软岩隧道沉降量最大值的表达式。本发明提出影响隧道预留沉降量的围岩强度R_b、围岩裂隙间距J、地下水水量L、变形等级S、隧道开挖跨度B、拱架材料惯性矩I 6个关键影响因子，这6个影响因子对软岩隧道沉降量的单因素影响规律与实际工程相符。本发明可计算软岩隧道未开挖地段的预留沉降量。减少因材料超耗造成的成本浪费。

技术领域

本发明涉及铁路隧道施工领域，具体涉及一种软岩隧道沉降量的计算方法。

背景技术

在山岭隧道修建的过程中，由于地质条件极其复杂，环境敏感，生态脆弱，隧址区存在大量软弱围岩，软弱围岩分布范围广、岩体条件差、互层现象严重，层间连接差，遇水易软化，具有明显的各向异性及流变特性，并且由于隧道埋深大，将产生极高的初始地应力，在上述不利因素的叠加作用下，软岩隧道会发生不同程度的大变形，大变形的沉降量远大于预留沉降量，造成初支剥落、边墙鼓包、变形过大会导致严重侵限等问题，严重侵限下必须更换初期支护，给施工人员、设备安全以及施工进度等带来了非常不利的影响，因而针对大变形隧道，有必要确定预留沉降量来有效预防初支侵限，保证施工安全和施工进步。

目前关于软岩大变形隧道的发明与研究，大多是提出控制大变形的一种新的超前加固方式或是支护加固装置及方法，也有少数根据经验公式、数值模拟或者数学模型对大变形隧道进行分级预测的，但未有系统的针对不同大变形等级隧道沉降量进行预测和判断。目前一般采用在基于上一段相同掌子面围岩下，对上一段的变形情况进行总结，对下一段的未开挖地段的支护参数及预留沉降量进行调整，属于不断试错的过程，造成成本浪费。为此，为需要一种更好的方式去确定支护参数措施和预留沉降量等参数，保证施工进度、成本和安全。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种软岩隧道沉降量的计算方法，其涉及到软岩隧道沉降量的计算方法和计算公式为围岩压力和初期支护拱架承载力的共同作用。

本发明提供一种软岩隧道沉降量的计算方法，其特征在于，包括以下几个步骤：

步骤一：确定软岩隧道沉降量计算的可能影响因子，所述可能影响因子包括:围岩强度R_b、围岩节理面个数M、围岩裂隙间距J、地下水水量L、隧道开挖跨度B、拱架材料惯性矩I、喷射混凝土厚度P、变形等级S、隧道埋深H、隧道形状；

步骤二：建立全线已支护完成的软岩隧道沉降量的数据库，所述数据库中的数据包括:不同断面累计沉降量、围岩强度R_b、围岩节理面个数M、围岩裂隙间距J、地下水水量L、隧道开挖跨度B、拱架材料惯性矩I、喷射混凝土厚度P、变形等级S、隧道埋深H、隧道形状；

步骤三：确定影响软岩隧道沉降量计算的关键影响因子，具体包括：分析步骤二中各可能影响因子与软岩隧道沉降量的线性或非线性关系表达式的相关系数，获得与软岩隧道沉降量相关系数最大的6个影响因子：围岩强度R_b、围岩裂隙间距J、地下水水量L、变形等级S、隧道开挖跨度B、拱架材料惯性矩I；

步骤四：确定软岩隧道沉降量最大值的表达式，具体包括：

通过对步骤二数据库中隧道不同断面累计沉降量实测数据的散点拟合，优化步骤三中影响隧道沉降的关键影响因子与隧道不同断面累计沉降量的线性或非线性关系式，寻求6个关键影响因子组合后的表达式，获得软岩隧道沉降量的计算关系式：