一种考虑全参数影响的隧道工程初期设计方法技术

本发明专利技术实施例提供了一种考虑全参数影响的隧道工程初期设计方法，包括：根据规范中对隧道预留变形量的规定和隧道纵向的位移计算结果，获取初期设计的隧道纵向不同变形阶段的变形控制值；综合考虑隧道施工中隧道变形的时间变化规律，获取考虑了隧道变形全参数影响的隧道纵向不同变形阶段的变形值；将考虑了隧道变形全参数影响的隧道纵向不同变形阶段的变形值与所述初期设计的隧道纵向不同变形阶段的变形控制值进行比较，根据比较结果确定所述隧道的初期设计方案的合理性。本发明专利技术实施例基于现有隧道的设计规范制定控制标准，考虑了隧道施工的时间效应，计算结果与实际情况一致性更好，同时可实现设计、施工一体化，提高隧道设计的科学性。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑全参数影响的隧道工程初期设计方法
本专利技术涉及隧道工程设计
，尤其涉及一种考虑全参数影响的隧道工程初期设计方法。
技术介绍
目前我国铁路隧道数量、总长度均居世界第一，铁路隧道建设取得了举世瞩目的成就。但是，从众多铁路隧道工程设计、施工来看，目前隧道的结构设计普遍采用基于经验的工程类比方法，现有的数值计算也未能考虑隧道变形的时空特性，难以做到科学化设计。同时，由于隧道围岩-支护相互作用的不确定性、地质条件的多变性及缺乏系统理论指导的现状，隧道的初期设计方案往往造成在某些条件下过于保守，造成浪费，然而在另外一些条件下又由于隧道结构设计过于薄弱而存在较大的安全隐患，给隧道工程的建设和后期的运营造成较大的安全风险。因此，现有隧道工程的初期设计方法存在主观性强、科学性差，容易造成浪费或安全风险较大的缺点。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供了一种考虑全参数影响的隧道工程初期设计方法，以实现对隧道工程进行有效的初期设计。一种考虑全参数影响的隧道工程初期设计方法，包括：根据规范中对隧道预留变形量的规定和隧道纵向位移的计算结果，获取初期设计的隧道纵向不同变形阶段的变形控制值；综合考虑隧道施工中隧道变形的时间变化规律，获取考虑了隧道变形全参数影响的隧道纵向不同变形阶段的变形值；将考虑了隧道变形全参数影响的隧道纵向不同变形阶段的变形值与所述初期设计的隧道纵向不同变形阶段的变形控制值进行比较，根据比较结果确定所述隧道的初期设计方案的合理性。所述的方法还包括：将隧道纵向不同变形阶段划分为：隧道工程超前段、未支护段、安全距离段和后续阶段。所述的根据规范中对隧道预留变形量的规定和隧道纵向位移的计算结果，获取初期设计的隧道纵向不同变形阶段的变形控制值，包括：根据勘查结果确定隧道工程所赋存围岩的物理力学参数、岩土体结构面的力学特性和分布特征及水文地质条件，确定围岩级别，结合包括隧道功能、长度、埋深在内的基本设计信息，对隧道工程进行综合评定；根据隧道工程的综合评定结果和类似工程设计经验，确定隧道工程的支护措施、支护结构物理力学参数及初期支护未支护段长度和二次衬砌与初期支护之间安全距离的长度；根据规范中对隧道预留变形量的规定和隧道工程综合评定结果确定隧道的最终变形控制值，根据数值计算结果确定隧道纵向不同变形阶段的变形控制值。所述的隧道纵向不同变形阶段的变形控制值包括：隧道工程超前段变形控制值C1、未支护段变形控制值C2、安全距离段变形控制值C3和后续阶段变形控制值C4。所述的综合考虑隧道施工中隧道变形的时间变化规律，获取考虑了隧道变形全参数影响的隧道纵向不同变形阶段的变形值，包括：采用大型三维数值仿真方法，综合考虑隧道初期支护喷射混凝土和二次衬砌模筑混凝土的时间硬化特性、隧道开挖速度、初期支护施做速度、二次衬砌施做速度及围岩、支护结构的物理力学参数，得到考虑了全参数影响的隧道纵向不同变形阶段的变形值，其中包括：考虑了全参数影响的隧道工程超前段变形值A1、未支护段变形值A2、安全距离段变形值A3和后续阶段变形值A4。所述的将考虑了隧道变形全参数影响的隧道纵向不同变形阶段的变形值与所述初期设计的隧道纵向不同变形阶段的变形控制值进行比较，根据比较结果确定所述隧道的初期设计方案的合理性，包括：将所述C1与所述A1进行比较，所述C2与所述A2进行比较，所述C3与所述A3进行比较，所述C4与所述A4进行比较；如果满足A1≤C1，A2≤C2，A3≤C3，A4≤C4，则确定所述隧道的初期设计方案符合要求；如果不满足A1≤C1，A2≤C2，A3≤C3，A4≤C4，则将初期设计的各个变形控制值之和与考虑了全参数影响的各个变形值之和进行比较，根据比较结果确定所述隧道的初期设计方案的合理性。所述的将初期设计的各个变形控制值之和与考虑了全参数影响的各个变形值之和进行比较，根据比较结果确定所述初期设计的隧道纵向不同变形阶段的变形控制值是否满足要求，包括：如果满足A1+A2+A3+A4≤C1+C2+C3+C4，则确定所述隧道的初期设计方案符合要求；如果不满足A1+A2+A3+A4≤C1+C2+C3+C4，则确定所述初期设计的隧道纵向不同变形阶段的变形控制值不符合要求，根据各阶段变形特点分析变形超标原因并调整相应的设计参数，重复以上步骤直至隧道的初期设计方案符合要求。由上述本专利技术的实施例提供的技术方案可以看出，本专利技术实施例基于现有隧道的设计规范制定控制标准，容易被设计人员理解和接受，该方法可考虑隧道施工的时间效应，计算结果与实际情况一致性更好，同时可实现设计、施工一体化，提高隧道设计的科学性，优化采用经验类比法制定的初设方案，有利于避免浪费、消除施工安全风险。本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例一提供的一种考虑全参数影响的隧道工程初期设计方法的处理流程图。图2为本专利技术实例中隧道纵向不同变形阶段的划分示意图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能解释为对本专利技术的限制。本
技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本专利技术的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。本
技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本专利技术所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。为便于对本专利技术实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本专利技术实施例的限定。实施例一本专利技术实施例基于现有隧道设计规范和工程经验，全面考虑隧道施工影响下变形发展全过程，可实现隧道工程的动态化初期设计。本专利技术首先根据地质勘查资料和项目需求目标，采用经验类比法确定隧道的几何尺寸设计参数。其次根据规范对隧道预留变形量的要求确定出隧道最终变形控制值，再通过数值计算确定超前变形控制值、未支护段变形控制值、安全距离段变形控制值和后续变形控制值四个阶段变形控制值。然后采用大型三维数值仿真技术，进行精细化动态模拟，该模拟可评本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种考虑全参数影响的隧道工程初期设计方法，其特征在于，包括：根据规范中对隧道预留变形量的规定和隧道纵向位移的计算结果，获取初期设计的隧道纵向不同变形阶段的变形控制值；综合考虑隧道施工中隧道变形的时间变化规律，获取考虑了隧道变形全参数影响的隧道纵向不同变形阶段的变形值；将考虑了隧道变形全参数影响的隧道纵向不同变形阶段的变形值与所述初期设计的隧道纵向不同变形阶段的变形控制值进行比较，根据比较结果确定所述隧道的初期设计方案的合理性。

【技术特征摘要】
1.一种考虑全参数影响的隧道工程初期设计方法，其特征在于，包括：根据规范中对隧道预留变形量的规定和隧道纵向位移的计算结果，获取初期设计的隧道纵向不同变形阶段的变形控制值,将隧道纵向不同变形阶段划分为：隧道工程超前段、未支护段、安全距离段和后续阶段；综合考虑隧道施工中隧道变形的时间变化规律，获取考虑了隧道变形全参数影响的隧道纵向不同变形阶段的变形值；将考虑了隧道变形全参数影响的隧道纵向不同变形阶段的变形值与所述初期设计的隧道纵向不同变形阶段的变形控制值进行比较，根据比较结果确定所述隧道的初期设计方案的合理性；所述的根据规范中对隧道预留变形量的规定和隧道纵向的位移计算结果，获取初期设计的隧道纵向不同变形阶段的变形控制值，包括：根据勘查结果确定隧道工程所赋存围岩的物理力学参数、岩土体结构面的力学特性和分布特征及水文地质条件，确定围岩级别，结合包括隧道功能、长度、埋深在内的基本设计信息，对隧道工程进行综合评定；根据隧道工程的综合评定结果和类似工程设计经验，确定隧道工程的支护措施、支护结构物理力学参数及初期支护未支护段长度和二次衬砌与初期支护之间的安全距离；根据规范中对隧道预留变形量的规定和隧道工程综合评定结果确定隧道的最终变形控制值，根据数值计算结果确定隧道纵向不同变形阶段的变形控制值；根据《铁路隧道设计规范》(TB10003—2005)对隧道衬砌预留变形量的规定，确定隧道的最终变形控制值，采用数值模拟方法对隧道变形进行分析，确定沿隧道纵向的位移分布情况。2.根据权利要求1所述的考虑全参数影响的隧道工程初期设计方法，其特征在于，所述的隧道纵向不同变形阶段的变形控制值包括：隧道工程超前段变形控制值C1、未支护段变形控制值C2、安全距离段变形控制值C3和后续阶段变形控制值C4。3.根据权利要求2所述的考虑全参数影响的隧道工程初期设计方法，其特征在于，所述的综合考虑隧道施工中隧道变形的时间...

【专利技术属性】
技术研发人员：张顶立，于富才，房倩，台启民，孟猛，宋浩然，陈立平，董飞，
申请(专利权)人：北京交通大学，中国铁路总公司，
类型：发明
国别省市：北京;11