[发明专利]软土隧道掌子面的玻璃纤维筋加固参数获取方法

说明书

本发明公开一种软土隧道掌子面的玻璃纤维筋加固参数获取方法，包括：构建隧道及其围岩在自然状态下的三维模型；进行模拟开挖，计算掌子面安全系数达到设定值时所需玻璃纤维筋的加固参数Ⅰ；进行现场试验，监测开挖每循环引起的隧道掌子面中心位置处的最大挤出变形量及变形影响深度；将试验段中每开挖循环测出的掌子面最大挤出变形量反演围岩的力学参数Ⅱ，保持玻璃纤维筋的长度不变，重新计算掌子面安全系数达到设定值时所需玻璃纤维筋的加固参数Ⅱ；进行模拟开挖，计算开挖过程中每个开挖循中环掌子面不同残留长度的玻璃纤维筋对应的掌子面最大挤出位移及安全系数；确定施工过程中玻璃纤维筋的最优搭接长度，固加参数设计考虑安全性的同时，兼顾经济性。

技术领域

本发明属于软土隧道施工技术领域，更具体地，本发明涉及一种软土隧道掌子面的玻璃纤维筋加固参数获取方法。

背景技术

目前我国的隧道多采用新奥法进行施工，以锚杆喷射混凝土的柔性支护体系为主，强调开挖后及时支护以充分发挥围岩的自承能力。但新奥法忽视了隧道超前核心土对隧道变形的控制作用，因此在软土地层中新奥法往往施工困难。而岩土体变形控制法(新意法)强调通过对隧道掌子面的超前核心土进行改良加固来维持掌子面的稳定，进而进行大断面开挖从而提高施工效率。

但对掌子面进行加固时，若使用的玻璃纤维筋数量较多，则会增加投资成本，降低施工效率。若使用的玻璃纤维长度较短，数量较少，则不利于施工安全。目前行业内对掌子面预加固所花费的成本均处于一个较高的水平，用于掌子面加固所花费的时间较多，施工效率相对低下，也不利于资源节约及环保。

发明内容

本发明提供一种软土隧道掌子面的加固玻璃纤维筋参数获取方法，旨在改善上述问题。

本发明是这样实现的，一种软土隧道掌子面的玻璃纤维筋加固参数获取方法，所述方法具体包括如下步骤：

S1、构建隧道及其围岩在自然状态下的三维模型；

S2、进行模拟开挖，计算掌子面安全系数F₁达到设定值时所需玻璃纤维筋的加固参数Ⅰ；

S3、基于玻璃纤维筋的加固参数Ⅰ进行现场试验，试验多个开挖循环，监测开挖每循环引起的隧道掌子面中心位置处的最大挤出变形量d_i及变形影响深度D_i；

S4、将试验段中每开挖循环测出的掌子面最大挤出变形量d_i反演围岩的力学参数Ⅱ，保持玻璃纤维筋的长度L₁不变、基于围岩力学参数Ⅱ重新计算掌子面安全系数达到设定值时所需玻璃纤维筋的加固参数Ⅱ；

S5、基于玻璃纤维筋的加固参数Ⅱ进行模拟开挖，基于围岩力学参数Ⅱ计算开挖过程中每个开挖循中环掌子面不同残留长度的玻璃纤维筋对应的掌子面最大挤出位移及安全系数；

S6、基于不同残留长度对应的掌子面最大挤出变形量及安全系数的关系曲线来确定施工过程中玻璃纤维筋的最优搭接长度，确定玻璃纤维筋的长度L₂，即确定玻璃纤维筋的加固参数。

进一步的，所述玻璃纤维筋的加固参数Ⅰ获取方法具体如下：

S21、设定隧道掌子面玻璃纤维筋的初始加固参数，初始加固参数的长度为L₀，环向间距为R₀；

S22、基于玻璃纤维筋的初始加固参数计算掌子面安全系数F₁；

S23、若掌子面安全系数F₁大于设定值，则增大玻璃纤维筋的环向间距R₂，执行步骤S22，若掌子面安全系数F₁小于设定值，则减小玻璃纤维筋的环向间距R₂，执行步骤S22，直至获取掌子面的安全系数F₁达到设定值时所需玻璃纤维筋的加固参数即为加固参数Ⅰ。