[发明专利]软弱流变围岩隧道二次衬砌结构刚度及其施作时机的优选设计方法

摘要

本发明公开了一种软弱流变围岩隧道二次衬砌结构刚度及其施作时机的优选设计方法，属于土木工程技术领域。该方法采用三维粘弹/粘弹塑性数值模拟计算与“收敛—约束特征曲线法”结合，以优化设计软弱流变围岩隧道二衬结构的刚度及其施作时机。本项发明提供的方法，除理论意义外，还具有重要的工程实用价值，其经济效益将十分可观，所节约的土石方开挖量、砼和钢材耗用量以及在施工工期等主要方面，绩效都十分显著。

主权项

一种软弱流变围岩隧道二次衬砌结构刚度及其施作时机的优选设计方法，其特征在于：实施步序如下：S1：基于隧址附近的工程地质和水文地质资料，对隧道内分区段判定围岩等级类别，并分别确定不同区段隧道所不同的二次衬砌支护方案，然后得出隧址区围岩及其支衬结构的物理力学特征数据及其相应的技术参数；S2：考虑围岩的粘弹塑性流变效应，经模型本构辨识和模型参数测定后，采用幂律型蠕变模型，并根据Mohr‑Coulomb准则建立软岩三维流变数值计算模型，该模型由二维平面模型沿隧道纵向进行延伸得到，模型中设置有开挖作业面；S3：预先设定二次衬砌的施作时机和二衬初始刚度；在三维流变数值计算模型中，对不同的二衬支护时机以及不同的二衬刚度相组合的多种方案进行三维粘弹塑性非线性流变数值模拟，得到考虑围岩粘弹塑性流变效应后的围岩变形随地应力释放的收敛曲线和二衬支护变形随抗力增大的约束曲线；S4：基于围岩收敛曲线和二衬支护约束曲线，优化确定两条曲线的交会界点位置，进而经优化设计得出该软弱流变围岩隧道二衬结构的合理刚度及其最佳施作时机。