[发明专利]一种偏压隧道初期支护参数的量化设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种隧道支护参数的设计方法，具体涉及一种偏压隧道初期支护参数的定量化设计方法。

背景技术

偏压隧道是指由于地形、地质构造、施工等种种原因引起的围岩压力呈明显的不对称性，从而使支护结构承受偏压荷载的隧道。由于作用在支护结构上的荷载呈不对称分布，从而使得支护结构受力极不均衡，在隧道施工过程中极易出现坍塌、冒顶、地表塌陷等工程灾害。

目前国内外对于偏压隧道初期支护的参数的设计主要还是在经验的基础上按工程类比法进行，公路和铁路隧道设计规范首先将围岩级别分为六级，而后给定了每一级别围岩的初期支护设计参数。然而，一方面隧道围岩的级别是由地质工程师根据其个人的经验进行判定的，不同的工程师对围岩级别的判定会存在一定的偏差，另一方面由于围岩级别总共为六级，同一级别围岩其内部也会存在一定的差异，采用相同的设计参数必然会使某些地段在施工中存在风险，而在另一些地段则又偏于保守。此外，设计规范也提出了采用数值计算方法对隧道的初期支护参数进行计算分析，但众所周知，数值计算方法难以对初期支护的实际作用效果进行准确模拟，初期支护体系中锚杆、喷射混凝土、钢架等所起的作用在数值计算中都难以得到充分体现。而且，偏压隧道的荷载呈现明显的不对称性，其支护参数采用相应的不对称设计才能更好的发挥支护体系的支护效果，但是目前以经验为主的设计方法，无法根据这种不对称性进行量化设计。

总体来说，偏压隧道初期支护的参数的设计目前还停留在经验的基础上，难以保证偏压隧道的施工安全。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有偏压隧道初期支护参数的设计长期依赖于经验的现状，提供一种设计参数的确定完全通过理论计算得到，使得得到的设计参数更能满足现场工程施工要求，从而一方面可保证隧道的施工安全，另一方面也可降低工程造价的偏压隧道初期支护参数的量化设计方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供的偏压隧道初期支护参数的量化设计方法，隧道施工过程中初期支护的破坏性态主要是剪切破坏，按抗剪破坏对偏压隧道的初期支护参数进行设计，不考虑二次衬砌的抗剪支护作用，隧道施工过程中的抗剪支护阻力完全由初期支护体系承担。

偏压隧道施工过程中的剪切滑移力按照极限分析方法进行求解：

选取隧道左半侧进行受力分析，对多边形AA₁O₁O₂进行受力分析有：

水平方向有：

N0+τ10sin(π-Σi-1mβi-arctanbf-θ2)+T1sinφ]]>

(1)