掌子面裂隙水突出破坏的隔水层最小安全厚度的判识方法技术

本发明专利技术公开一种掌子面裂隙水突出破坏的隔水层最小安全厚度的判识方法，将掌子面轮廓简化为圆形，将隔水层视为岩梁结构，建立力学模型；通过基于尖点型突变模型的标准表达式，求出该力学模型体系的总势能，建立模型势函数表达式，通过模型势函数表达式判识所述最小安全厚度。本发明专利技术为岩溶隧道掌子面裂隙水突出破坏提供了一种判识方法，据此可以评价施工是否安全，隔水层厚度是否满足要求。

Identification method of minimum safe thickness of aquiclude for outburst failure of fracture water in face

【技术实现步骤摘要】
掌子面裂隙水突出破坏的隔水层最小安全厚度的判识方法
本专利技术属于隧道工程
，具体涉及一种掌子面裂隙水突出破坏的隔水层最小安全厚度的判识方法。
技术介绍
我国岩溶不良地质发育分布广泛，特别是西南地区岩溶极为发育，随着西部大开发的进一步实施和国民经济的快速发展，岩溶地区地下工程日益增多，施工中经常遭遇岩溶裂隙水灾害的侵扰，导致地下岩溶突水涌泥、围岩失稳坍塌、支护结构变形开裂等等，不但危及人员安全、影响施工进度，还对生态环境造成不良影响，更甚者造成隧道废弃或改线移址。岩溶裂隙水突出的问题是岩溶隧道施工中常见的主要地质灾害，深埋引水压力隧洞、水电站地下洞室围岩也可能发生裂隙岩体水力劈裂而引发工程事故。隧道防突的关键是如何确定掌子面隔水层最小安全厚度，从而指导隧道设计与施工。目前，对于隔水层最小安全厚度的隧道工程设计往往是半经验的，基于以往工程经验并给予较大的安全储备；而理论分析上，大多基于塑性区贯通进行安全厚度数值模拟计算，过程麻烦且结果合理性有待商榷。
技术实现思路
因此，为了保证岩溶区隧道的安全性，降低工程造价，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.掌子面裂隙水突出破坏的隔水层最小安全厚度的判识方法，其特征在于：将掌子面轮廓简化为圆形，将隔水层视为岩梁结构，建立力学模型；通过基于尖点型突变模型的标准表达式，求出该力学模型体系的总势能，建立模型势函数表达式，通过模型势函数表达式判识所述最小安全厚度。/n

【技术特征摘要】
1.掌子面裂隙水突出破坏的隔水层最小安全厚度的判识方法，其特征在于：将掌子面轮廓简化为圆形，将隔水层视为岩梁结构，建立力学模型；通过基于尖点型突变模型的标准表达式，求出该力学模型体系的总势能，建立模型势函数表达式，通过模型势函数表达式判识所述最小安全厚度。


2.根据权利要求1所述的判识方法，其特征在于：所述总势能由岩梁体在溶腔内填充物及岩溶水作用下的弯曲变形位能、系统势能和变形过程中岩梁体两侧压力做的功组成；由式(1)确定：
V＝U+ΔE-W(1)
式(1)中，V为系统总势能；U为岩梁的弯曲变形位能，ΔE为系统增加的势能，W为岩梁体两侧压力做的功。


3.根据权利要求2所述的判识方法，其特征在于：岩梁体的挠曲方程为：



式(2)中：ωm为隔水层中轴线处的挠度，r为隔水层任意一点到中轴线的距离，R为掌子面半径；
掌子面前方隔水层因变形而产生的弯曲变形位能U由式(3)确定：



式(3)中：EI为岩梁体的抗弯刚度，为隔水层厚度，ν为泊松比。


4.根据权利要求3所述的判识方法，其特征在于：所述系统势能包括掌子面...

【专利技术属性】
技术研发人员：张志强，许芃，琚国权，赵万强，梅志远，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川;51