[发明专利]一种深埋圆隧开挖围岩-衬砌受力与变形的预测方法

摘要

本发明属于隧道建设技术领域，并公开了一种深埋圆隧开挖围岩‑衬砌受力与变形的预测方法。该方法包括下列步骤：(a)获取待挖深埋圆隧道的相关参数；(b)计算待挖隧道外塑性区域的半径、待挖隧道的洞壁围岩最大径向变形、弹性区域和塑性区域交界处的径向应力和径向变形；(c)计算获得衬砌安装处的围岩初始径向变形；(d)构建隧道力学模型，计算衬砌与围岩的径向力达到平衡时对应的半径r、围岩径向变形和径向应力；(e)计算衬砌安装处衬砌的径向应力和径向变形，以及围岩的最终径向应力和径向变形，以此实现衬砌和围岩受力和变形的预测。通过本发明，方便快捷地获得预测结果，过程简单且结果准确、并且能在工程中广泛运用。

主权项

1.一种深埋圆隧开挖围岩‑衬砌受力与变形的预测方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：(a)对于待挖深埋圆隧道，获取其相关参数，该相关参数包括岩块的单轴抗压强度、岩体的初始地应力、霍克‑布朗强度参数、弹性模量、泊松比、待挖隧道半径和用于支护待挖隧道所需衬砌的刚度；(b)利用步骤(a)中获取的所述相关参数，计算所述待挖隧道外塑性区域的半径、待挖隧道的洞壁围岩最大径向变形、弹性区域和塑性区域交界处的径向应力和径向变形；(c)根据所述待挖隧道半径、塑性区域的半径、洞壁围岩最大径向变形构建待挖深埋圆隧道的横截面与开挖面之间的距离与围岩径向变形之间的曲线，即围岩纵向变形曲线，利用该纵向变形曲线获取衬砌安装处对应的围岩初始径向变形；(d)构建隧道力学模型，该隧道力学模型中半径为r处为衬砌与围岩的径向力达到平衡的状态，该衬砌与围岩的径向力达到平衡的状态与衬砌安装处对应，利用衬砌安装处的切向应变和衬砌与围岩的径向力达到平衡状态时的切向应变相等关系构建方程，以此计算衬砌与围岩的径向力达到平衡时对应的隧道力学模型中的半径r、围岩径向应力；(e)利用衬砌与围岩的径向力达到平衡的状态与衬砌安装处的对应关系，获得衬砌安装处衬砌的径向应力和径向变形，根据衬砌安装处围岩的最终径向应力和径向变形与衬砌径向应力和径向变形之间的关系，计算获得衬砌安装处围岩的最终径向应力和径向变形，以此实现待挖深埋圆隧道在衬砌安装处衬砌和围岩受力和变形的预测。