一种判断不同富水程度和饱水时间下掌子面稳定性的方法技术

本发明专利技术公开了一种判断不同富水程度和饱水时间下掌子面稳定性的方法。本发明专利技术方法主要包括如下步骤：对隧道掌子面处的围岩做室内试验，获取各富水程度以及饱水时间下的强度参数，并对围岩强度与富水程度以及饱水时间关系进行拟合；根据隧道埋深、开挖尺寸等参数，确定隧道埋深、开挖尺寸与破坏范围之间的几何关系；依据能量守恒原理，求得支护力表达式；然后结合强度折减法对围岩参数进行折减，使得支护力为零，则此时的折减系数即为掌子面稳定性系数；进一步可以得到不同富水程度以及饱水时间下掌子面稳定性系数。本发明专利技术为判断富水隧道掌子面稳定性提供了计算方法，据此可以评估不同富水程度下以及不同饱水时间下掌子面的安全性。

A method for judging the stability of palm surface under different water abundance and water saturation time

The invention discloses a method for judging the stability of the palm surface under different water abundance and water saturation time. The method of the invention mainly includes the following steps: making laboratory tests on the surrounding rock at the tunnel face, obtaining the strength parameters of each water-rich degree and water-saturated time, and fitting the relationship between the strength of surrounding rock and water-rich degree and water-saturated time; determining the buried depth and excavation ruler of the tunnel according to the parameters of tunnel buried depth and excavation size, etc. Geometric relationship between inch and failure range; based on the principle of energy conservation, the expression of support force is obtained; then, the parameters of surrounding rock are reduced by strength reduction method, so that the support force is zero, then the reduction coefficient is the stability coefficient of the face of the palm; furthermore, the stability coefficient of the palm with different water-rich degree and water-saturated time can be obtained. Subsurface stability coefficient. The invention provides a calculation method for judging the stability of the face of a water-rich tunnel, and can evaluate the safety of the face under different water-rich degrees and different saturation times.

【技术实现步骤摘要】
一种判断不同富水程度和饱水时间下掌子面稳定性的方法
本专利技术属于隧道施工
，具体涉及一种判断不同富水程度和饱水时间下掌子面稳定性的方法。
技术介绍
掌子面附近围岩稳定性是目前隧道工程，特别是软弱破碎段富水隧道及水下隧道施工面临的关键问题和核心控制因素。因掌子面不稳定而发生的坍方事故常见报道，如长沙营盘路隧道掌子面坍方、杀虎口隧道坍方、南山隧道坍方等事故；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亟待解决。目前对盾构法隧道开挖面稳定的研究很多，主要是采用降低支护压力比、极限分析上限法和极限平衡法等；而对矿山法隧道掌子面的稳定研究还不多，特别是富水地层的研究很少。这种状况不能满足我国现在有很多富水地层及水下隧道修建的现实需求。同时，由于春节或者其他方面的原因，一些隧道会停工，掌子面刚开始稳定；等到复工时，却发生了坍方。这个就涉及到饱水围岩随时间软化导致掌子面失稳的问题，因此开展饱水时间对掌子面稳定性的影响分析，有重要的工程现实意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术存在的上述技术问题，提供一种判断不同富水程度和饱水时间下掌子面稳定性的方法。该可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种判断不同富水程度和饱水时间下掌子面稳定性的方法，其特征在于包括如下步骤：(一)确定围岩黏聚力和围岩内摩擦角与围岩含水量或与围岩饱水时间的关系式，它包括如下两种方法：(a)采用室内实验方法；对于非饱和围岩，采用围岩强度参数是围岩含水量的函数，对于饱和围岩，则采用围岩强度参数是围岩饱水时间的函数，函数形式采用常系数+负指数的形式；对于非饱和围岩：

【技术特征摘要】
1.一种判断不同富水程度和饱水时间下掌子面稳定性的方法，其特征在于包括如下步骤：(一)确定围岩黏聚力和围岩内摩擦角与围岩含水量或与围岩饱水时间的关系式，它包括如下两种方法：(a)采用室内实验方法；对于非饱和围岩，采用围岩强度参数是围岩含水量的函数，对于饱和围岩，则采用围岩强度参数是围岩饱水时间的函数，函数形式采用常系数+负指数的形式；对于非饱和围岩：对于饱和围岩：式中，w为围岩含水量；c为围岩黏聚力；为围岩内摩擦角；t为饱和围岩饱水时间；a1～a4、b1～b4、c1～c4为拟合系数；(b)如果实验条件有限，则可根据围岩软化系数以及Hoek-Brown准则，确定围岩不同饱和度下的围岩强度参数，具体步骤如下：(Ⅰ)岩石浸水饱和后强度降低的性质，称为软化性，用软化系数ηc表示，即岩石试件的饱和抗压强度σcsat与干抗压强度σc0的比值，即：岩石不同饱和度与岩石单轴抗压强度的拟合公式为：σc(Sr)＝f1+f3·exp(-f2·Sr)(6)；式中，σc(Sr)为不同饱和度下的岩石单轴抗压强度；Sr为岩石的饱和度；f1、f2和f3为拟合参数，由下式确定：f1＝σc0-f3(9)；综合式(6)、式(7)、式(8)、式(9)，可以由软化系数试验，得到不同岩石饱和度下岩石的单轴抗压强度；(Ⅱ)Hoek-Brown岩石破坏准则的表达式为：式中，σ1和σ3分别为破坏时的最大、最小主应力；mb，s和a是量纲为一的材料常数，由下式确定：式中，GSI为地质强度指标；mi为岩石的材料常数；DIS为节理岩体扰动系数；(Ⅲ)依据等面积思想，将曲线形的Hoek-Brown围岩破坏准则转化为线性的Mohr-Coulomb准则，围岩的黏聚力c和内摩擦角可由下式确定：式中，σ3max为侧限应力的上限值，由下式确定：式中，k和b...

【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