The invention discloses a design method for tunnel face support and reinforcement parameters. The method of the invention mainly includes the following steps: (1) according to the parameters of tunnel burial depth and excavation size, the geometric relationship among tunnel burial depth, excavation size and damage scope is determined; (2) according to the principle of energy conservation, the pressure of surrounding rock of the face of the face of the face of the face of the face of the face of the face of the face of the face of the face of the face of the face of the face of the face of the face of the face of the face of the face of the face of the face of the face of Bolt resistance. (4) Comparing the surrounding rock pressure of the face and the resistance of the face support, we can judge whether the support and reinforcement is safe or not, and further optimize the design parameters of the face support and reinforcement. The invention provides a calculation method for judging the safety of tunnel face support and reinforcement parameters, changes the current situation that the design of tunnel face support and reinforcement relies on experience for a long time, and realizes the quantitative design of tunnel face support and reinforcement parameters.
【技术实现步骤摘要】
一种隧道掌子面支护加固参数设计方法
本专利技术涉及隧道施工
,具体涉及一种隧道掌子面支护加固参数设计方法。
技术介绍
因隧道掌子面不稳定而发生的隧道坍方事故常见报道,如云桂铁路富宁1号隧道发生垮塌等事故,因此,越来越多地引起了学术界和工程界的高度关注,很多基础和应用问题也亟待解决。目前,对于隧道支护结构参数的设计主要还是在经验的基础上按工程类比法进行,如公路和铁路隧道的规范设计中,首先将围岩级别分为Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级、Ⅳ级、Ⅴ级、Ⅵ级,然后再根据隧道跨度以及相应围岩级别给定了初期支护设计参数;对于掌子面的支护加固的参数,规范尚没有给定相应的支护参数表;实际设计以及施工中,大多根据工程师的经验确定,因此难以保证隧道掌子面的施工安全。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术中存在的上述问题,提供一种判断掌子面支护加固是否安全,并进一步优化掌子面支护加固设计参数的隧道掌子面支护加固参数设计方法。本专利技术为判断隧道掌子面支护加固参数的安全性提供了计算方法,改变了目前隧道掌子面支护加固的设计长期依赖于经验的现状,实现了隧道掌子面支护加固参数的定量化设计。本专利技术的上述目的是通过如下的技术方案来实现的:本专利技术的隧道掌子面支护加固参数设计方法,包括如下步骤:(1)确定围岩破坏体波及到地表的范围与隧道开挖高度和隧道埋深各参数之间的几何关系如下:其中,D为隧道开挖高度;r0为掌子面顶部前方破裂的宽度;为围岩不同富水程度下的内摩擦角;h为隧道拱部以上破坏体的高度;H为隧道埋深,即地表到隧道拱顶的垂直距离;lB为围岩破坏体波及到地表的范围;(2)确定掌子面处围岩 ...
【技术保护点】
1.一种隧道掌子面支护加固参数设计方法,其特征在于包括如下步骤:(1)确定围岩破坏体波及到地表的范围与隧道开挖高度和隧道埋深各参数之间的几何关系如下:
【技术特征摘要】
1.一种隧道掌子面支护加固参数设计方法,其特征在于包括如下步骤:(1)确定围岩破坏体波及到地表的范围与隧道开挖高度和隧道埋深各参数之间的几何关系如下:其中,D为隧道开挖高度;r0为掌子面顶部前方破裂的宽度;为围岩不同富水程度下的内摩擦角;h为隧道拱部以上破坏体的高度;H为隧道埋深,即地表到隧道拱顶的垂直距离;lB为围岩破坏体波及到地表的范围;(2)确定掌子面处围岩压力的公式如下:p=γDNγ+σsNs-cNc;其中,p为掌子面处围岩压力;γ为围岩重度;D隧道开挖高度;σs为地表超载;c为围岩黏聚力;Nγ、Ns、Nc分别为围岩重度、地表超载和围岩黏聚力的承载系数;Nγ、Ns、Nc分别由下式确定:若p>0,表示掌子面不能自稳,需要支护加固,掌子面围岩如若不支护,则会坍方;若p≤0,表示不需要支护力,即掌子面围岩可以自稳;(3)步骤(2)中,当p>0时,掌子面需要支护加固,其支护加固参数的确定步骤如下:(a)对于采取单独喷射混凝土,则喷射混凝土的强度等级及厚度必须满足以下关系式:式中:ps为喷射混凝土剪切面的抗剪阻力;αs为喷射混凝土的剪切角,αs=30°;τs为喷射混凝土的抗剪强度,取τs=0.43σc,σc为喷射混凝土的抗压强度,可以根据喷射混凝土的强度等级获取;ds为喷射混凝土的厚度;若喷射混凝土的抗压强度已知,则可以求得满足掌子面...
【专利技术属性】
技术研发人员:安永林,欧阳鹏博,岳健,胡文轩,
申请(专利权)人:湖南科技大学,
类型:发明
国别省市:湖南,43
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