软弱流变围岩隧道二次衬砌结构刚度及其施作时机的优选设计方法技术

本发明专利技术公开了一种软弱流变围岩隧道二次衬砌结构刚度及其施作时机的优选设计方法，属于土木工程技术领域。该方法采用三维粘弹/粘弹塑性数值模拟计算与“收敛—约束特征曲线法”结合，以优化设计软弱流变围岩隧道二衬结构的刚度及其施作时机。本项发明专利技术提供的方法，除理论意义外，还具有重要的工程实用价值，其经济效益将十分可观，所节约的土石方开挖量、砼和钢材耗用量以及在施工工期等主要方面，绩效都十分显著。

The optimum design method for the stiffness of the two lining structure and the timing of its application in the weak and rheological surrounding rock tunnel

The invention discloses a optimum design method for the stiffness of the two lining structure of a weak and rheological surrounding rock tunnel and the timing of its application, which belongs to the field of civil engineering technology. The 3D viscoelastic / visco plastic numerical simulation is combined with the convergence constraint characteristic curve method to optimize the stiffness and timing of the two lining structure of the weak rheological surrounding rock tunnel. Besides the theoretical significance, the method provided by this invention has important engineering practical value, and its economic benefits will be considerable. The performance of earthwork, excavation and consumption of concrete and steel, as well as the duration of construction, will be very significant.

【技术实现步骤摘要】
软弱流变围岩隧道二次衬砌结构刚度及其施作时机的优选设计方法
本专利技术属于土木工程
，具体涉及一种软弱流变围岩隧道二衬结构刚度及其施作时机的优选设计方法。
技术介绍
进入21世纪以来，我国越岭隧道及各类岩石地下工程得到了前所未有的快速发展，但工程设计中存在的，诸如：对隧道衬砌结构各受力变形阶段其力学特征的模糊性及其随机变化的不确定性、山体荷载的不确知性、地下工程施工信息的不完备性等等，均有待深入系统探究，以实现设计安全、合理、适用和经济的基本要求。加之，现场施工条件的诸多复杂性和为了施工组织的安排方便，隧道施工中经常出现难以按理论和设计要求合理施作二次衬砌的情况。有如：施工中为了防止软岩隧道初期支护发生过大变形，二次衬砌经常是紧跟“初支”之后就立即施作(或反之，又失之施作过晚)、围岩变形位移尚未有一定释放(或又因围岩变形释放过度导致洞周围岩已发生松动)的情况下施作二次衬砌。在上述二者均不合适的情况下，将极有可能导致隧道二衬结构因不合理地承担过大的围岩荷载而出现不允许的内力和变形位移，致衬砌砼产生不允许的裂缝扩展、甚或局部失稳等危象。当前，在国内外都已不只是个别出现上类情况，此时本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种软弱流变围岩隧道二次衬砌结构刚度及其施作时机的优选设计方法，其特征在于：实施步序如下：S1：基于隧址附近的工程地质和水文地质资料，对隧道内分区段判定围岩等级类别，并分别确定不同区段隧道所不同的二次衬砌支护方案，然后得出隧址区围岩及其支衬结构的物理力学特征数据及其相应的技术参数；S2：考虑围岩的粘弹塑性流变效应，经模型本构辨识和模型参数测定后，采用幂律型蠕变模型，并根据Mohr‑Coulomb准则建立软岩三维流变数值计算模型，该模型由二维平面模型沿隧道纵向进行延伸得到，模型中设置有开挖作业面；S3：预先设定二次衬砌的施作时机和二衬初始刚度；在三维流变数值计算模型中，对不同的二衬支护时机以及不...

【技术特征摘要】
1.一种软弱流变围岩隧道二次衬砌结构刚度及其施作时机的优选设计方法，其特征在于：实施步序如下：S1：基于隧址附近的工程地质和水文地质资料，对隧道内分区段判定围岩等级类别，并分别确定不同区段隧道所不同的二次衬砌支护方案，然后得出隧址区围岩及其支衬结构的物理力学特征数据及其相应的技术参数；S2：考虑围岩的粘弹塑性流变效应，经模型本构辨识和模型参数测定后，采用幂律型蠕变模型，并根据Mohr-Coulomb准则建立软岩三维流变数值计算模型，该模型由二维平面模型沿隧道纵向进行延伸得到，模型中设置有开挖作业面；S3：预先设定二次衬砌的施作时机和二衬初始刚度；在三维流变数值计算模型中，对不同的二衬支护时机以及不同的二衬刚度相组合的多种方案进行三维粘弹塑性非线性流变数值模拟，得到考虑围岩粘弹塑性流变效应后的围岩变形随地应力释放的收敛曲线和二衬支护变形随抗力增大的约束曲线；S4：基于围岩收敛曲线和二衬支护约束曲线，优化确定两条曲线的交会界点位置，进而经优化设计得出该软弱流变围岩隧道二衬结构的合理刚度及其最佳施作时机。2.如权利要求1所述的软弱流变围岩隧道二次衬砌结构刚度及其施作时机...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈孟冲，孙钧，朱汉华，荣耀，张承客，
申请(专利权)人：宁波市交通规划设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33