隧道喷射混凝土-拱架结构施工安全评价方法技术

本发明专利技术属于隧道工程领域，具体涉及隧道喷射混凝土

【技术实现步骤摘要】
隧道喷射混凝土
‑
拱架结构施工安全评价方法


[0001]本专利技术属于隧道工程领域，具体涉及一种隧道喷射混凝土
‑
拱架结构施工安全评价方法。

技术介绍

[0002]隧道复合式衬砌一般由初期支护、防水隔离层和二次衬砌共同组成，其中初期支护作为主要承载结构，在隧道开挖后及时施作，并承担着大部分围岩荷载，因此喷射混凝土
‑
拱架结构作为隧道初期支护的一种形式，对其进行安全性评价是必要的。现阶段常用的初期支护结构安全性分析方法主要有，工程类比法、荷载结构法、地层结构法、特征曲线法等。其中荷载结构法因计算理论较易理解，计算手段较为简便而在隧道工程中得到了广泛的应用。而采用荷载结构进行初期支护安全性评价时的两大关键因素为围岩压力和初期支护结构计算参数。
[0003]但大量围岩压力实测数据显示，围岩压力在开挖后不会立即稳定，而是随着时间的推移逐渐释放完成直至达到最终稳定状态。因此在围岩压力达到稳定状态之前，若仍采用最终稳定状态时的围岩压力对结构的安全性进行分析，显然会产生一定的误差。同时，喷射混凝土
‑
拱架结构施作后，由于喷射混凝土具有一定的时效性，也不会立即达到设计强度和弹性模量，采用最终的设计强度和弹性模量值进行安全性评价，同样会产生一定的误差。由此可知，若不考虑围岩压力及喷射混凝土的时间效应，则无法对隧道施工过程中的安全性进行评价。
[0004]因此，需要一种同时考虑围岩压力及喷射混凝土时间效应的隧道喷射混凝土
‑
拱架结构施工安全评价方法。

技术实现思路

[0005]为解决上述问题，本专利技术的目的是提供一种隧道喷射混凝土
‑
拱架结构施工安全评价方法。
[0006]为实现上述专利技术目的，本专利技术所采用的技术方案是：隧道施工安全评价方法，根据围岩压力实测值，获得围岩压力
‑
时间函数；根据喷射混凝土强度与弹性模量实测数据，获得喷射混凝土强度
‑
龄期函数、弹性模量
‑
龄期函数；基于围岩压力
‑
时间函数、喷射混凝土强度
‑
龄期函数、弹性模量
‑
龄期函数，利用破损阶段截面强度安全性评价方法，评价隧道施工安全性。
[0007]优选的：包括以下步骤，
[0008]步骤101：获取不同隧道、不同围岩级别下的现场围岩压力实测值，对所述围岩压力实测值进行曲线拟合，获得围岩压力
‑
时间函数；
[0009]步骤102：获取喷射混凝土强度及弹性模量现场实验实测值，对所述喷射混凝土强度及弹性模量实测值进行曲线拟合，获得喷射混凝土强度
‑
龄期函数、弹性模量
‑
龄期函数；
[0010]步骤103：基于围岩压力
‑
时间函数、喷射混凝土强度
‑
龄期函数、弹性模量
‑
龄期函
数，利用破损阶段截面强度安全性评价方法，对隧道喷射混凝土
‑
拱架结构的施工全过程安全性进行评价。
[0011]优选的：所述步骤101包括，
[0012]步骤1011：获取大量现场围岩压力实测值，将不同隧道围岩压力实测值按不同围岩级别分类，将实测围岩压力转化为竖向压力和水平压力，得出各围岩级别下竖向压力和水平压力时程曲线包络线；
[0013]步骤1012：基于竖向压力和水平压力时程曲线包络线，对所述围岩压力实测值的竖向压力和水平压力进行曲线拟合，得出竖向压力和水平压力随时间变化规律。
[0014]优选的：所述步骤1012中，采用多种函数进行数据拟合，选取最优拟合函数作为水平压力
‑
时间函数、竖向压力
‑
时间函数。
[0015]优选的：所述步骤102包括，
[0016]步骤1021：进行喷射混凝土强度及弹性模量的现场测定实验，得到喷射混凝土强度及弹性模量随龄期变化的实测数据；
[0017]步骤1022：基于现场喷射混凝土强度及弹性模量实测值，对该步骤中得到的实测值进行曲线拟合，得出喷射混凝土强度及弹性模量随龄期变化规律。
[0018]优选的：所述步骤1022中，采用指数函数对现场喷射混凝土强度及弹性模量实测值进行拟合分析。
[0019]优选的：所述喷射混凝土强度的拟合函数：
[0020]σ
t
＝σ
c，0
(1
‑
e
‑
βt
)
[0021]所述喷射混凝土弹性模量的拟合函数：
[0022]E
t
＝E
shot，0
(1
‑
e
‑
αt
)
[0023]E
shot，σ
、σ
c，0
分别为喷混凝土最终弹性模量和单轴抗压强度值；α、β为时间常数。
[0024]优选的：所述步骤103包括，
[0025]步骤1031：明确隧道所处围岩级别，计算该围岩级别下的围岩压力理论最终值，基于所述围岩压力随时间增长变化规律，得到不同天数下的围岩压力值；
[0026]步骤1032：明确喷射混凝土强度等级，获得该强度等级下的喷射混凝土强度及弹性模量理论最终值，基于所述喷射混凝土强度及弹性模量随龄期变化规律，得到不同龄期下喷射混凝土强度及弹性模量值；
[0027]步骤1033：建立隧道荷载
‑
结构模型，赋予所述荷载
‑
结构模型不同天数下的围岩压力值、不同龄期下喷射混凝土强度及弹性模量值，计算喷射混凝土
‑
拱架结构施作后不同天数下的结构内力；
[0028]步骤1034：基于步骤1033获得的喷射混凝土
‑
拱架结构内力，利用破损阶段截面强度安全性评价方法，对喷射混凝土
‑
拱架结构进行施工全过程安全性评价。
[0029]相应的：一种电子设备，包括：
[0030]一个或多个处理器；
[0031]存储装置，用于存储一个或多个程序；
[0032]当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现隧道施工安全评价方法。
[0033]相应的：一种计算机可读介质，所述可读介质存储有计算机程序，所述计算机程序
被处理器执行时实现隧道施工安全评价方法。
[0034]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0035]基于现场围岩压力实测值，采用多种函数形式对数据进行拟合分析，得出围岩压力随时间增长变化规律；根据喷射混凝土强度与弹性模量现场实验实测数据，采用指数函数对数据进行拟合分析，得出喷射混凝土强度及弹性模量随龄期变化规律；基于围岩压力随时间增长变化规律，以及喷射混凝土强度、弹性模量随龄期变化规律，利用破损阶段截面强度安全性评价方法本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.隧道喷射混凝土
‑
拱架结构施工安全评价方法，其特征在于：根据围岩压力实测值，获得围岩压力
‑
时间函数；根据喷射混凝土强度与弹性模量实测数据，获得喷射混凝土强度
‑
龄期函数、弹性模量
‑
龄期函数；基于围岩压力
‑
时间函数、喷射混凝土强度
‑
龄期函数、弹性模量
‑
龄期函数，利用破损阶段截面强度安全性评价方法，评价隧道施工安全性。2.根据权利要求1所述的隧道喷射混凝土
‑
拱架结构施工安全评价方法，其特征在于：包括以下步骤，步骤101：获取不同隧道、不同围岩级别下的现场围岩压力实测值，对所述围岩压力实测值进行曲线拟合，获得围岩压力
‑
时间函数；步骤102：获取喷射混凝土强度及弹性模量现场实验实测值，对所述喷射混凝土强度及弹性模量实测值进行曲线拟合，获得喷射混凝土强度
‑
龄期函数、弹性模量
‑
龄期函数；步骤103：基于围岩压力
‑
时间函数、喷射混凝土强度
‑
龄期函数、弹性模量
‑
龄期函数，利用破损阶段截面强度安全性评价方法，对隧道喷射混凝土
‑
拱架结构的施工全过程安全性进行评价。3.根据权利要求2所述的隧道喷射混凝土
‑
拱架结构施工安全评价方法，其特征在于：所述步骤101包括，步骤1011：获取大量现场围岩压力实测值，将不同隧道围岩压力实测值按不同围岩级别分类，将实测围岩压力转化为竖向压力和水平压力，得出各围岩级别下竖向压力和水平压力时程曲线包络线；步骤1012：基于竖向压力和水平压力时程曲线包络线，对所述围岩压力实测值的竖向压力和水平压力进行曲线拟合，得出竖向压力和水平压力随时间变化规律。4.根据权利要求3所述的隧道喷射混凝土
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拱架结构施工安全评价方法，其特征在于：所述步骤1012中，采用多种函数进行数据拟合，选取最优拟合函数作为水平压力
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时间函数、竖向压力
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时间函数。5.根据权利要求2所述的隧道喷射混凝土
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拱架结构施工安全评价方法，其特征在于：所述步骤102包括，步骤1021：进行喷射混凝土强度及弹性模量的现场测定实验，得到喷射混凝土强度及弹性模量随龄期变化的实测数据；步骤1022：基于现场喷射混凝土强度及弹性模量实测值，对该步骤中得到的实测值进行曲线拟合...

【专利技术属性】
技术研发人员：童建军，王志坚，金强国，王明年，赵思光，易文豪，
申请(专利权)人：中国国家铁路集团有限公司武九铁路客运专线湖北有限责任公司，
类型：发明
国别省市：