[发明专利]高地应力软弱围岩隧道开挖预留变形量确定方法

摘要

本发明公开了一种高地应力软弱围岩隧道开挖预留变形量确定方法，包括步骤：一、试验段开挖：沿隧道纵向延伸方向由后向前对所施工软弱围岩隧道的试验段进行开挖；开挖过程中，由后向前对开挖形成的隧道洞进行初期支护，并获得隧道洞的初期支护结构；二、变形监测：对试验段内N个隧道监测断面上的拱顶沉降值和水平净空收敛值分别进行监测，并获得分别与N个所述隧道监测断面对应的N组变形监测数据；三、基于保证率的预留变形量范围确定：所确定预留变形量范围包括隧道拱部预留变形量范围和隧道边墙预留变形量范围；四、预留变形量确定。本发明方法步骤简单、实现方便且投入成本低、使用效果好，能有效解决高地应力软弱围岩隧道的预留变形量确定难题。

主权项

一种高地应力软弱围岩隧道开挖预留变形量确定方法，其特征在于该方法包括以下步骤：步骤一、试验段开挖：沿隧道纵向延伸方向，由后向前对所施工软弱围岩隧道的试验段进行开挖；开挖过程中，由后向前对开挖形成的隧道洞(1)进行初期支护，并获得隧道洞(1)的初期支护结构(2)；所施工软弱围岩隧道为高地应力软岩隧道且其分为所述试验段和位于所述试验段前侧的后续施工段；步骤二、变形监测：对所述试验段内N个隧道监测断面上的拱顶沉降值和水平净空收敛值分别进行监测，并获得分别与N个所述隧道监测断面对应的N组变形监测数据；每组所述变形监测数据均包括监测得到的一个所述隧道监测断面上初期支护结构(2)的拱顶沉降值和水平净空收敛值；其中，N为正整数且N≥100；N个所述隧道监测断面沿所施工软弱围岩隧道的纵向延伸方向由后向前进行布设，每个所述隧道监测断面均为所施工软弱围岩隧道的一个隧道横断面；步骤三、基于保证率的预留变形量范围确定：所确定的预留变形量范围包括隧道拱部预留变形量范围和隧道边墙预留变形量范围；其中，隧道拱部预留变形量范围记作C_1m～C_1M，隧道边墙预留变形量范围记作C_2m～C_2M；C_1m为拱部预留变形量最小值，C_1M为拱部预留变形量最大值，C_2m为隧道边墙预留变形量最小值，C_2M为隧道边墙预留变形量最大值，C_1m、C_1M、C_2m和C_2M的单位均为mm且其数值均为正整数；其中，对C_1m进行确定时，根据步骤二中N组所述变形监测数据中的N个所述拱顶沉降值，并结合公式L₁₁≥L_m (1)和L₁₂＜L_m (2)进行确定；公式(1)和(2)中，L_m为预先设定的保证率阈值且L_m＝88％～92％；L₁₁为隧道拱部预留变形量为C_1m时的保证率，且N₁₁为N个所述拱顶沉降值中小于C_1m的所有拱顶沉降值的总数量；L₁₂为隧道拱部预留变形量为C_1m’时的保证率，且N₁₂为N个所述拱顶沉降值中小于C_1m’的所有拱顶沉降值的总数量，C_1m’＝C_1m‑1mm；对C_1M进行确定时，根据步骤二中N组所述变形监测数据中的N个所述拱顶沉降值，并结合公式L₁₃≥100％ (3)和L₁₄＜100％ (4)进行确定；公式(3)中，L₁₃为隧道拱部预留变形量为C_1M时的保证率，且N₁₃为N个所述拱顶沉降值中小于C_1M的所有拱顶沉降值的总数量；公式(4)中，L₁₄为隧道拱部预留变形量为C_1M’时的保证率，且N₁₄为N个所述拱顶沉降值中小于C_1M’的所有拱顶沉降值的总数量，C_1M’＝C_1M‑1mm；对C_2m进行确定时，根据步骤二中N组所述变形监测数据中的N个所述水平净空收敛值，并结合公式L₂₁≥L_m (5)和L₂₂＜L_m (6)进行确定；公式(5)和(6)中，L_m为预先设定的保证率阈值且L_m＝88％～92％；L₂₁为隧道边墙预留变形量为C_2m时的保证率，且N₂₁为N个所述水平净空收敛值中小于C_2m的所有水平净空收敛值的总数量；L₂₂为隧道边墙预留变形量为C_2m’时的保证率，且N₂₂为N个所述水平净空收敛值中小于C_2m’的所有水平净空收敛值的总数量，C_2m’＝C_2m‑1mm；对C_2M进行确定时，根据步骤二中N组所述变形监测数据中的N个所述水平净空收敛值，并结合公式L₂₃≥100％ (7)和L₂₄＜100％ (8)进行确定；公式(7)中，L₂₃为隧道边墙预留变形量为C_2M时的保证率，且N₂₃为N个所述水平净空收敛值中小于C_2M的所有水平净空收敛值的总数量；公式(8)中，L₂₄为隧道边墙预留变形量为C_2M’时的保证率，且N₂₄为N个所述水平净空收敛值中小于C_2M’的所有水平净空收敛值的总数量，C_2M’＝C_2M‑1mm；步骤四、预留变形量确定：根据步骤三中所确定的隧道拱部预留变形量范围，对所施工软弱围岩隧道的隧道拱部预留变形量C₁进行确定，其中C₁＝C_1m～C_1M；同时，根据步骤三中所确定的隧道边墙预留变形量范围，对所施工软弱围岩隧道的隧道边墙预留变形量C₂进行确定，其中C₂＝C_2m～C_2M。