【技术实现步骤摘要】
基于纵向变形曲线确定隧道洞壁围岩位移的方法及设备
本专利技术属于隧道建设
,更具体地,涉及一种隧道洞壁围岩位移的方法,尤其涉及一种基于岩质圆形隧道纵向变形曲线新解求取隧道洞壁围岩位移的方法及设备。
技术介绍
在岩体中进行隧道建设时,准确获取洞壁围岩位移,既可以预测围岩的稳定性,判别建设过程是否安全,又可以为支护假设的时机和受力大小提供基础。隧道开挖过程中,开挖面沿纵断面的“半圆弯”约束和横断面的“环形”约束的耦合作用,使得隧道横截面的径向位移并不是立刻完全释放,而是随着开挖面的推进,径向位移逐步释放,称之为开挖面的空间约束效应。由于空间约束效应的存在,必然导致与开挖面距离不同的横断面围岩位移值的不同,这种沿隧道轴线纵向变化的规律可以通过纵向变形曲线得以体现。因而,通过纵向变形曲线可准确计算出隧道各截面围岩位移,这可为事先预测洞壁收敛以及支护设计提供理论指导。既有的方法主要有现场实测法和数值模拟法,现场实测虽然能够获得真实的围岩位移,但并不能达到事先预测及施工前进行支护设计的目的,且实测过程耗时耗力;数值模拟方法通过数值软件建模分析,虽然能够准确模拟开挖工序,得到围岩位移,但专业要求高,操作复杂·,工程人员较难使用。此外,也有学者提出计算围岩位移的纵向变形曲线计算公式,但都是基于某一种特定工况,未综合考虑不同围岩质量和初始地应力的共同影响;即使考虑了共同影响,但由于未运用岩体的原始参数,限制了求解方法的适用性,准确性不强。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求,本专利技术提供了一种基于纵向变形曲线确定隧道洞壁围岩位移的方法,其目的在于,通过运用岩 ...
【技术保护点】
1.一种基于纵向变形曲线求取隧道洞壁围岩位移的方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1:获得施工现场完整岩块的单轴抗压强度、岩体的初始地应力、霍克‑布朗强度参数、弹性模量、泊松比及隧道半径;步骤2:根据步骤1中获得的岩块单轴抗压强度、岩体初始地应力、霍克‑布朗强度参数计算弹性与塑性区域交界处径向应力;步骤3:根据步骤1中获得的岩块单轴抗压强度、岩体初始地应力、霍克‑布朗强度参数、弹性模量、泊松比、隧道半径以及步骤2得到的弹性与塑性区域交界处径向应力确定围岩塑性区域半径;步骤4:根据步骤1中获得的岩块单轴抗压强度、岩体初始地应力、霍克‑布朗强度参数、弹性模量、泊松比、隧道半径、步骤2得到的弹性与塑性区域交界处径向应力以及步骤3得到的围岩塑性区域半径确定洞壁围岩最大径向位移;步骤5:根据步骤1中获得的隧道半径对开挖面距离及步骤3得到的围岩塑性区半径进行无量纲化处理,进而确定纵向变形曲线;步骤6:根据步骤4得到的洞壁围岩最大径向位移及步骤5得到的纵向变形曲线,确定隧道洞壁围岩位移。
【技术特征摘要】
1.一种基于纵向变形曲线求取隧道洞壁围岩位移的方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1:获得施工现场完整岩块的单轴抗压强度、岩体的初始地应力、霍克-布朗强度参数、弹性模量、泊松比及隧道半径;步骤2:根据步骤1中获得的岩块单轴抗压强度、岩体初始地应力、霍克-布朗强度参数计算弹性与塑性区域交界处径向应力;步骤3:根据步骤1中获得的岩块单轴抗压强度、岩体初始地应力、霍克-布朗强度参数、弹性模量、泊松比、隧道半径以及步骤2得到的弹性与塑性区域交界处径向应力确定围岩塑性区域半径;步骤4:根据步骤1中获得的岩块单轴抗压强度、岩体初始地应力、霍克-布朗强度参数、弹性模量、泊松比、隧道半径、步骤2得到的弹性与塑性区域交界处径向应力以及步骤3得到的围岩塑性区域半径确定洞壁围岩最大径向位移;步骤5:根据步骤1中获得的隧道半径对开挖面距离及步骤3得到的围岩塑性区半径进行无量纲化处理,进而确定纵向变形曲线;步骤6:根据步骤4得到的洞壁围岩最大径向位移及步骤5得到的纵向变形曲线,确定隧道洞壁围岩位移。2.根据权利要求1所述的基于纵向变形曲线求取隧道洞壁围岩位移的方法,其特征在于,步骤1中获取的霍克-布朗强度参数为mb、s、α。3.根据权利要求2所述的基于纵向变形曲线求取隧道洞壁围岩位移的方法,其特征在于,步骤2中确定弹性与塑性区域交界处径向应力σr2的方法如下:按照如下步骤进行牛顿-拉弗森迭代:初始时,令σr2(0)=σ0,按照下式更新σr2(i):当σr2(i)-σr2(i-1)≤Δ时,令σr2(i)=σr2;其中:σr2(0)是弹性与塑性区域交界处径向应力的迭代初始值;σr2(i)是弹性与塑性区域交界处径向应力的第i次迭代值;△为指定精度,无量纲;σ0为岩体初始地应力,单位是MPa;σci为岩石单轴抗压强度,单位是MPa。mb、s、α是霍克-布朗强度参数,无量纲。4.根据权利要求3所述的基于纵向变形曲线求取隧道洞壁围岩位移的方法,其特征在于,步骤3中确定围岩塑性区域半径RP的方法如下:其中:RP、R0分别是围...
【专利技术属性】
技术研发人员:沈强,崔岚,郑俊杰,付海平,潘雨,崔博,
申请(专利权)人:华中科技大学,
类型:发明
国别省市:湖北,42
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