[发明专利]一种交通隧道拱顶坍塌快速识别方法

摘要

本发明属于隧道工程技术领域，涉及一种交通隧道拱顶坍塌快速识别方法,通过判断沉降值函数和沉降速率函数的增减性，有效预警隧道拱顶部坍塌模式，同时，将沉降值和沉降速率统一到一个函数模式下，使得出的结论不前后矛盾，能真正实现现场快速、有效坍塌模式识别的功能；其方法简单，原理科学，实用性强，只需要根据现场实测数据拟合得到幂指数的范围，根据判别方法就能识别拱顶部变形趋势。

主权项

1.一种交通隧道拱顶坍塌快速识别方法，其特征在于采用拱顶沉降值和拱顶沉降速率两个指标对交通隧道拱顶坍塌进行快速识别，具体过程为：(1)建立隧道拱顶沉降值函数和沉降速率函数：建立的隧道拱顶沉降值函数为幂函数，其导数函数即沉降速率函数也是幂函数，隧道拱顶沉降值函数为：s＝kx^α,x＞0则沉降速率函数为式中x＞0,式中表示在x轴正轴，x为观测时间，单位为d，k为影响系数，单位为mm/d^‑α；(2)根据现场实测数据拟合得到幂指数α的范围：在x₁时刻现场拱顶沉降监测数据为s₁，记为(x₁，s₁)，在x₂时刻现场拱顶沉降监测数据为s₂，记为(x₂，s₂)，以此类推，x_t时刻得到的数据组为(x_t，s_t),将相应数据带入origin软件，应用非线性拟合y＝ax^b模式自动得出a,b的取值，即对应的参数k,α拟合得到的值；(3)根据得到的α范围作出分析预警：当α＜0时，α‑1＜0，隧道拱顶沉降值函数为减函数，沉降速率函数也为减函数，此时隧道拱顶趋于稳定；当0＜α≤1时，α‑1≤0，隧道拱顶沉降值函数为缓慢增函数，而沉降速率函数为减函数，此时需严密关注隧道拱顶变化趋势，并采用现有技术不断优化支护和工法，使隧道拱顶不断趋于稳定，防止坍塌；当α＞1时，分为两种情况：(1)当1＜α＜2时，则0＜α‑1＜1，即隧道拱顶沉降值函数为快速增长的增函数，而沉降速率函数为缓慢增长的增函数，此时隧道开挖一段时间后易发生坍塌，需要预警；(2)当α≥2时，则α‑1≥1，即隧道拱顶沉降值函数和沉降速率函数都是快速增长的增函数，容易发生坍塌，需要立即预警。