[发明专利]一种复合地层浅埋小净距隧道围岩压力的确定方法

说明书

本发明提供一种复合地层浅埋小净距隧道围岩压力的确定方法，包括：第一步、获取隧道岩土体划分信息、岩土体物理力学参数及隧道结构设计信息；第二步、确定两隧道岩土体破裂面的位置及围岩破坏模式；第三步、根据破坏模式确定计算参数；第四步、根据破坏模式确定隧道拱顶分布荷载；第五步、根据破坏模式确定隧道水平压力。本发明将复合地层中小净距隧道的围岩破坏分为两种滑动破裂模式，即A破坏模式和B破坏模式；考虑了复合地层和隧道开挖顺序对围岩压力的影响，提出了复合地层条件下的浅埋小净距隧道的竖向拱顶压力和侧向水平压力的确定方法，所述方法简单，应用性强。

技术领域

本发明涉及一种建筑工程技术领域的方法，具体地，涉及一种复合地层浅埋小净距隧道围岩压力的确定方法。

背景技术

在隧道建设过程中，由于开挖的扰动，隧道周围围岩会产生变形、松弛、错动、挤压、断裂等现象。为防止围岩产生较大的变形，保证工程安全可靠，隧道施工需要架设永久或临时性结构对围岩进行支护。支护结构的合理设计，关键在于对围岩应力进行准确确定。大部分国内外学者仅对单一地层中隧道围岩压力的计算进行研究，但实际工程情况中往往是多层复合地层，单一地层围岩压力的确定方法并不适用于实际复合地层的围岩压力计算。

经对现有技术文献检索发现，谢家杰于1964年在《土木工程学报》06期第 58页上发表的《浅埋隧道的地层压力》一文中综合了国内外400余座隧道的1025 个塌方资料后提出半经验半理论的围岩压力计算方法，采用极限平衡方法对两侧破裂面的角度进行确定，但该方法并没有考虑隧道开挖顺序对围岩的影响。龚建伍于2010年在《岩石力学与工程学报》第29期增2卷上发表的《浅埋小净距隧道围岩压力计算与监测分析》一文中对浅埋小净距隧道开挖顺序产生的相互影响进行了探讨，并对隧道埋深以及隧道净距大小对围岩压力的影响规律分别进行了分析，提出了围岩滑动破坏模型和围岩压力的确定方法。但是，该方法假定隧道均为全断面开挖方式，仅考虑单一地层条件，与实际工程中情况不完全相符，难以用于指导实际工程。

因此，需要寻找一种可应用于复合地层中考虑开挖顺序的隧道围岩压力的确定方法，以解决上述的问题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种复合地层浅埋小净距隧道围岩压力的确定方法，为隧道断面结构的设计提供可靠的理论基础，减小因采用简单的单一地层围岩压力理论所带来的误差。

为实现以上目的，本发明提供一种复合地层浅埋小净距隧道围岩压力的确定方法，所述方法是在谢家杰公式和龚建伍公式的基础上，对复合地层中小净距隧道围岩应力的计算方法上进行假定、推导，并假定复合地层中浅埋的小净距隧道滑动破坏模式。

所述方法包括如下步骤：

第一步、获取隧道岩土体划分信息、岩土体物理力学参数及隧道结构设计信息，即：通过钻孔取土方法获取隧道场地的岩土体划分信息，通过室内试验获取地层物理力学参数，通过设计方案获取隧道结构设计信息。

优选地，第一步中，所述钻孔取土方法是指：在隧道设计深度范围内，利用厚壁取土器选取土样，以不少于三个试件为宜。

优选地，第一步中，所述岩土体划分信息为上层岩土体的厚度h₁和下层岩土体厚度h₂。

优选地，第一步中，所述室内试验是指密度试验和三轴压缩试验。

优选地，第一步中，所述岩土体物理力学参数包括：复合地层中上层岩土体的天然容重γ₁、下层岩土体的天然容重γ₂、上层岩土体内摩擦角下层岩土体内摩擦角围岩级别，上层岩土体折减内摩擦角θ₁值，下层岩土体折减内摩擦角θ₂值。

更优选地，所述上层岩土体折减内摩擦角θ₁值是指：