[发明专利]一种隐伏溶洞与新建山岭隧道间安全距离确定方法

说明书

技术领域

本发明涉及隧道工程技术领域，具体涉及一种隐伏溶洞与新建山岭隧道间安全距离确定方法。 

背景技术

当前有关岩溶隧道建设方面的研究在不断深入，岩溶区隧道建设正在蓬勃发展，当隧道周围有隐伏溶洞存在时，如何合理确定两者间安全距离是个相当棘手的技术难题，它关系到隧道能否顺利施工和安全运营，并且在一定程度上决定了隧道长度及埋深，两者距离越小，隧道避绕溶洞的距离越小，隧道越短，工程造价就越低，但隧道失稳的危险性也越大。 

目前，对于隐伏溶洞与隧道间安全距离的工程设计往往是半经验的，基于以往工程经验并给予较大的安全储备，工程实例甚多，而理论研究甚少；大多基于塑性区贯通进行安全距离数值模拟计算，过程麻烦且结果合理性有待商榷。 

为了保证岩溶区隧道的安全性，降低工程造价，提高岩溶区隧道设计水平与施工技术，有必要提出一种快速、合理的确定隐伏溶洞与隧道间安全距离的方法。 

发明内容

本发明的目的在解决上述技术问题而提供一种隐伏溶洞与新建山岭隧道间安全距离确定方法，旨在解决现有基于塑性区贯通进行隐伏溶洞与隧道间安全距离值模拟计算过程麻烦的技术问题。 

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案： 

一种隐伏溶洞与隧道间安全距离确定方法，其特征在于，包括以下步骤： 

一、利用ANSYS软件建立隐伏溶洞与隧道间距离为h_i的有限元模型； 

二、模拟隧道施工顺序，利用ANSYS软件进行隧道施工过程数值模拟； 

三、计算每次折减距离后对应隐伏溶洞与隧道间岩层的塑性应变能，建立隐伏溶洞与隧道间距离h_i与隐伏溶洞与隧道间岩层塑性应变能变化序列；即，计算隐伏溶洞与隧道间中夹岩柱发生塑性应变单元的总应变能

式中，为隐伏溶洞与隧道间岩层的每一个进人塑性变形单元的塑性应变能，m为单元编号，h_k为隐伏溶洞与隧道间距离，σ_ij为单元应力，ε_ij,p为单元塑性应变，v_m为m单元体积，n为隐伏溶洞与隧道间岩层中发生塑性应变的单元个数； 

四、利用Matlab采用最小二乘法拟合建立隐伏溶洞与隧道间岩层能量4次多项式函数关系式E(h)=a₀+a₁h+a₂h²+a₃h³+a₄h⁴，式中a₀，a₁，a₂，a₃，a₄待拟合参数，采用广义线性回归模型，由最小二乘法求得拟合参数{a}=([H]^T[H])^-T[H]^T{E}；