[发明专利]一种隧道深浅埋荷载转换方法和系统

说明书

本发明涉及一种隧道深浅埋荷载转换方法和系统，属于交通工程技术领域，本发明通过改善围岩力学参数，使得浅埋转变成深埋隧道，以达到围岩荷载减小的目的，且深埋隧道顶部地面可以复耕或恢复植被，从而也达到了有效利用土地的目的。

技术领域

本发明属于交通工程技术领域，具体涉及一种隧道深浅埋荷载转换方法和系统。

背景技术

目前执行的公路、铁路规范，隧道围岩荷载的计算根据埋深H和深埋隧道垂直荷载计算高度h_a的关系，分为超浅埋(H≤h_a)、浅埋(h_a＜H≤2.0-2.5h_a)和深埋(2.0-2.5h_a＜H)。深埋隧道时，洞顶垂直均布压力(q)为深埋隧道垂直荷载计算高度h_a和洞顶围岩重度(γ)的乘积即：q＝γh_a；浅埋时，洞顶垂直荷载q＝1.0-2.5Kγh_a，此式中K是由埋深、洞宽、围岩综合摩擦角等计算得出的系数，由规范公式不难得出1.0-2.5K的计算结果会出现大于1的情况，也就可以得出浅埋较深埋隧道围岩荷载更大的情况。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明提供了一种隧道深浅埋荷载转换方法和系统，可以通过改善围岩力学参数，使得浅埋转变成深埋隧道，以达到围岩荷载减小的目的，且深埋隧道顶部可以复耕或恢复植被，从而也达到了减少永久用地的目的。

为实现上述目的，本发明是通过如下技术方案实现的：

一种隧道深浅埋荷载转换方法，包括以下步骤：

步骤(1)根据隧道围岩级别和坑道宽度计算得出深埋隧道垂直荷载计算高度h_a；

步骤(2)判别隧道埋深H是否满足浅埋条件：h_a＜H≤2.0-2.5h_a；

步骤(3)如上述条件满足，选用复合地基处理方法处理隧道顶H₁深度范围内围岩，处理宽度为隧道底边外缘与水平夹β角画直线与H₁处水平线的交点之间的距离，β为产生最大推力的破裂角；

步骤(4)根据处理后围岩重新计算围岩的摩擦角和黏聚力：

C′＝mC₁+(1-m)C₀

式中，C′：处理后围岩重新计算围岩的摩擦角和黏聚力；

m：复合地基置换率；

C₁：复合地基增强体的摩擦角和黏聚力；

C₀：复合地基增强体间土体的摩擦角和黏聚力。

步骤(5)根据处理后围岩的摩擦角和黏聚力重新确定围岩级别S′；

步骤(6)根据新的隧道围岩级别计算得出深埋隧道垂直荷载计算高度；

步骤(7)判别隧道埋深H是否满足深埋条件：2.0-2.5h′_a＜H。

进一步地，步骤(1)中，根据隧道围岩级别和坑道宽度计算得出深埋隧道垂直荷载计算高度，具体按以下进行：

h_a＝0.45×2^S-1[1+0.1(B-5)]

式中，h_a：深埋隧道垂直荷载计算高度；

S：隧道围岩级别；

B：坑道宽度，B＞5m。

进一步地，步骤(3)中，β值通过下式计算：