一种膨胀性围岩隧道底板的设计方法技术

本发明专利技术公开了一种膨胀性围岩隧道底板的设计方法，包括步骤：1)获取在无锚杆加固作用下的围岩总变形；2)选择膨胀性围岩隧道底板采用锚杆支护；3)当锚杆支护不能接受时，选择开放式底板支护；4)当开放式底板支护不能接受时，选择柔性复合式底板支护；5)当柔性复合式底板支护不能接受时，选择刚性仰拱支护。本发明专利技术通过获取在无锚杆加固作用下的围岩变形、有锚杆加固作用下的围岩变形、以及在膨胀作用下的围岩变形，进而获得了底板荷载，通过对比底板荷载和底板失稳临界荷载，来确定底板支护的形式和参数，使得底板支护的设计参数更可靠、更合理，能提高隧道底板质量，节约底板支护建造费用。

A design method for the floor of expansive surrounding rock tunnel

The invention discloses a swelling rock tunnel floor design method comprises the following steps: 1) to get in without bolt reinforcement of surrounding rock under the action of the total deformation; 2) selection of swelling rock tunnel floor by bolting; 3) when the bolt can not accept, choose open bottom plate support; 4) when open floor support was not acceptable, flexible composite floor support; 5) when the flexible composite floor support can not accept, choose rigid inverted arch support. The present invention by obtaining without bolt reinforcement of surrounding rock deformation under the effect of rock bolt reinforcement, deformation, and the expansion of the surrounding rock deformation under the effect of the floor, and then load, by comparing the plate load and the bottom plate buckling load, to determine the form and parameters of the supporting plate, the design parameters of floor support support more reliable and more reasonable, can improve the quality of tunnel floor, floor supporting construction cost saving.

【技术实现步骤摘要】
一种膨胀性围岩隧道底板的设计方法
本专利技术涉及隧道仰拱支护
，特别涉及一种膨胀性围岩隧道仰拱支护的设计方法。
技术介绍
膨胀性岩石属于易风化和软化的软弱岩石，其膨胀特性表现为吸水后易与水发生物理化学反应，导致岩石体积增大。膨胀性围岩隧道开挖后，围岩受到扰动，膨胀岩的性状发生巨大变化，产生体积膨胀，导致围岩向洞内塑性挤出或底板隆起，同时对隧道构筑物产生膨胀压力，进而导致隧道支护结构破坏失效。现行隧道规范规定：膨胀性围岩隧道必须设置仰拱。目前膨胀性围岩隧道仰拱支护设计主要采用经验类比的方法，给出的设计参数不够可靠、合理，缺乏一种系统的、科学的、能够准确定量的膨胀性围岩隧道的底板设计方法。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种膨胀性围岩隧道底板的设计方法，以解决现有技术中膨胀性围岩隧道的底板支护设计采用经验类比的方法，设计参数不够可靠、不够合理的技术问题。本专利技术膨胀性围岩隧道底板的设计方法，其特征在于：包括以下步骤：1)获取在无锚杆加固作用下的膨胀性围岩的总变形1.1)根据膨胀性围岩变形情况，将膨胀性围岩划分为塑性区和弹-膨胀区，由圆形轴对称隧道弹-塑性解得到塑性圈的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种膨胀性围岩隧道底板的设计方法，其特征在于：包括以下步骤：1)获取在无锚杆加固作用下的膨胀性围岩的总变形1.1)根据膨胀性围岩变形情况，将膨胀性围岩划分为塑性区和弹‑膨胀区，由圆形轴对称隧道弹‑塑性解得到塑性圈的半径RP的大小如下：

【技术特征摘要】
1.一种膨胀性围岩隧道底板的设计方法，其特征在于：包括以下步骤：1)获取在无锚杆加固作用下的膨胀性围岩的总变形1.1)根据膨胀性围岩变形情况，将膨胀性围岩划分为塑性区和弹-膨胀区，由圆形轴对称隧道弹-塑性解得到塑性圈的半径RP的大小如下：式中：P0为原岩地应力力，φ为内摩擦角，c为内聚力，R0为隧道开挖半径，Ps为支护力；围岩塑性区和弹-膨胀区的交界处在弹塑性作用下的径向位移为：式中G为剪切模量；则此时，隧道临空面的径向位移Uep为：式中R0为为隧道开挖半径；1.2)获取在膨胀作用下的围岩变形由基于圆形轴对称隧道弹-膨胀围岩解析解，得到围岩塑性区和弹-膨胀区的交界处在膨胀作用下的径向位移：式中：α为线膨胀系数；Es为膨胀模量，Ee为弹性模量，W为地下水分布函数；1.3)当隧道无锚杆加固时，隧道围岩在膨胀作用下的总变形Utot为：2)选择锚杆作为膨胀性围岩隧道底部的支护2.1)获取在锚杆加固下隧道的仰拱荷载与仰拱临界失稳荷载在隧道圆周方向均匀设置锚杆，将锚杆对围岩的作用简化为一个均匀的支护应力σA；式中：r为围岩的半径；R0为锚杆内端至围岩中心的距离；A为单支锚杆的锚固力；l为锚杆长度；n为单位隧道长度的锚杆数量；通过以下公式计算在锚杆加固作用下的围岩变形Ub...

【专利技术属性】
技术研发人员：任松，赵云峰，吴建勋，姜德义，陈钒，陈结，马龙浩，欧阳汛，王乐，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50