对向开挖隧道掌子面支护压力确定方法、系统和介质技术方案

本发明专利技术公开了一种对向开挖隧道掌子面支护压力确定方法，包括以下步骤：S1、建立对向开挖隧道掌子面土体主动破坏模式，所述主动破坏模式包括两掌子面前方的对数螺旋楔形滑移面破坏体和两掌子面前上方的柱形坍塌体；S2、确定主动破坏模式的几何关系，基于极限平衡法得到对数螺旋楔形滑移面破坏体和柱形坍塌体的力矩平衡方程；S3、根据力矩平衡方程反向推导计算得到对向开挖隧道掌子面的临界支护力P。本发明专利技术的主动破坏模式和计算得到的临界支护力P结果可靠合理。力P结果可靠合理。力P结果可靠合理。

【技术实现步骤摘要】
对向开挖隧道掌子面支护压力确定方法、系统和介质


[0001]本专利技术涉及隧道支护与安全评价领域，尤其涉及一种对向开挖隧道掌子面支护压力确定方法、系统和介质。

技术介绍

[0002]在隧道开挖过程中，具有高效施工优点的对向开挖方法得到了广泛应用。然而，当对向开挖隧道的两个掌子面之间的距离小于某一临界值时，两个对向开挖形成的隧道掌子面将会相互扰动，导致在隧道掌子面前方形成双重扰动区域。为了避免在对向开挖隧道掌子面前方形成双重扰动区域，相关规范规定对向开挖隧道掌子面之间的最小距离不得小于隧道直径的数十倍。然而，许多研究结果表明规范规定的对向开挖隧道掌子面之间的临界距离过大，对向开挖隧道后期，过早将对向开挖施工工艺调整为单向施工工艺，导致施工进度减缓，施工周期过长。合理的支护压力在对向开挖隧道掌子面稳定性控制具有重要作用，但是现有技术没有针对对向开挖隧道掌子面稳定性问题，提供合理的支护压力。基于上述原因，针对对向开挖隧道掌子面稳定性问题，急需给出一个合理的支护压力，确保对向开挖隧道掌子面在双重扰动作用下掌子面的稳定性。
[0003]数值模拟是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种对向开挖隧道掌子面支护压力确定方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、建立对向开挖隧道掌子面土体主动破坏模式，所述主动破坏模式包括两掌子面前方的对数螺旋楔形滑移面破坏体和两掌子面前上方的柱形坍塌体；S2、确定主动破坏模式的几何关系，基于极限平衡法得到对数螺旋楔形滑移面破坏体和柱形坍塌体的力矩平衡方程；S3、根据力矩平衡方程反向推导计算得到对向开挖隧道掌子面的临界支护力P。2.根据权利要求1所述的对向开挖隧道掌子面支护压力确定方法，其特征在于：所述步骤S2中，所述力矩平衡方程如式(1)所示上式中，M
WO
为对数螺旋楔形滑移面破坏体的重力矩、为柱形坍塌体作用在对数螺旋楔形滑移面破坏体上的荷载σ
v
产生的力矩，为在主动破坏模式范围内的地下水对旋转中心O的力矩、M
PO
为作用在隧道掌子面上的均匀支护力P对旋转中心O的力矩，M
RO
为对数螺旋楔形滑移面破坏体的对数螺旋破坏面上的切向力对旋转中心O的力矩。3.根据权利要求2所述的对向开挖隧道掌子面支护压力确定方法，其特征在于：所述对向开挖隧道掌子面的临界支护力P如式(2)所示：γ为土体单位重度，σ
v
为柱形破坏体的重力，c为黏聚力，γw为水的重度，γw为水的重度，r0为对数螺旋楔形滑移面破坏体的对数螺旋滑移面的起始半径，θ为起始半径r0绕着旋转中心O旋转的角度，L为两隧道掌子面之间的水平距离，α为起始半径r0与终了半径之间的夹角，δ为对数螺旋楔形滑移面破坏体面积计算辅助角，D为隧道直径,为起始半径r0与水平线之间的夹角,线之间的夹角,线之间的夹角,线之间的夹角,
l
OE
为隧道掌子面与旋转中心O之间的水平距离。4.根据权利要求3所述的对向开挖隧道掌子面支护压力确定方法，其特征在于：采用式(3)得到M
WO
：M
WO
＝M
WO1
+M
WO2
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)式(3)中，对数螺旋楔形滑移面破坏体包括第一破坏体和...

【专利技术属性】
技术研发人员：常彦博，刘智振，谢渭平，李晴，邓星垠，高晨，敬涛，曹平，赵庆雄，刘涛影，曾彬峻，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：