一种富水砂化白云岩地层隧道稳定性评价方法技术

本发明专利技术提供了一种富水砂化白云岩地层隧道稳定性评价方法，包括：对目标区域进行现场调查，得到地质情况信息；基于所述地质情况信息，依据施工设计图纸结合现场施工方案构建计算模型；基于所述计算模型确定渗流作用下的砂化白云岩地层掌子面变形特征；基于所述计算模型确定渗流作用下的砂化白云岩地层掌子面区压力拱特征；根据所述砂化白云岩地层掌子面变形特征和所述砂化白云岩地层掌子面区压力拱特征进行深埋隧道掌子面极限平衡分析，得到分析结果；根据所述分析结果进行所述目标区域的稳定性评价。本发明专利技术针对富水砂化白云岩地层的掌子面稳定性展开分析，能够提高相应的施工控制措施的针对性和施工效果。制措施的针对性和施工效果。制措施的针对性和施工效果。

【技术实现步骤摘要】
一种富水砂化白云岩地层隧道稳定性评价方法


[0001]本专利技术涉及地址稳定性评价
，特别是涉及一种富水砂化白云岩地层隧道稳定性评价方法。

技术介绍

[0002]白云岩由于其砂化的特殊性，故在隧道施工过程面临着巨大的风险。在富水区、破碎段、岩溶区的复杂地层中隧道修建极易发生突水突砂，结构灾变破坏等事故。国内外学者针对隧道灾变问题开展了相关研究。
[0003]现有技术中运用突变理论探讨了深埋隧道失稳的机制，根据总势能原理，建立了隧道失稳的尖点突变模型，导出了失稳的力学判断条件。现有技术中还借助系统能量的理论，运用突变理论的原理，得到了能够作为岩体开挖系统失稳破坏判据的能量突变法则，并将其与有限元数值计算结合起来对岩体系统失稳的可能性进行判断。
[0004]目前国内外学者已对隧道突水机理及失稳特征作了一定研究，但是研究的对象主要是一般性岩溶隧道。针对于富水破碎震旦系白云岩这一特殊地质条件的隧道灾变机理及模式却鲜有研究，对于富水砂化白云岩地层隧道稳定性就更未提及。

技术实现思路

[0005]为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种富水砂化白云岩地层隧道稳定性评价方法。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0007]一种富水砂化白云岩地层隧道稳定性评价方法，包括：
[0008]对目标区域进行现场调查，得到地质情况信息；
[0009]基于所述地质情况信息，依据施工设计图纸结合现场施工方案构建计算模型；
[0010]基于所述计算模型确定渗流作用下的砂化白云岩地层掌子面变形特征；
[0011]基于所述计算模型确定渗流作用下的砂化白云岩地层掌子面区压力拱特征；
[0012]根据所述砂化白云岩地层掌子面变形特征和所述砂化白云岩地层掌子面区压力拱特征进行深埋隧道掌子面极限平衡分析，得到分析结果；
[0013]根据所述分析结果进行所述目标区域的稳定性评价。
[0014]优选地，对目标区域进行现场调查，得到地质情况信息，包括：
[0015]采用地质雷达以及瞬变电磁的手段对所述目标区域的灾变段隧道围岩状况以及富水情况进行调查，得到所述地质情况信息。
[0016]优选地，基于所述地质情况信息，依据施工设计图纸结合现场施工方案构建计算模型，包括：
[0017]依据施工设计图纸结合现场施工方案进行模型建立，得到初始模型；
[0018]根据圣维南原理对所述初始模型的模型尺寸进行设计，得到计算模型；所述计算模型的左右两侧边界分别施加水平向约束，所述计算模型的底面施加竖向约束，所述计算
模型的正面、后面沿隧道轴向进行约束；所述所述计算模型的采用三台阶施工工法，台阶步距为10m，初期支护由钢拱架、注浆锚杆、C25喷射混凝土组成。
[0019]优选地，所述计算模型的计算参数包括：弹性模量、泊松比、内摩擦角、粘聚力、密度、渗透率和孔隙率。
[0020]优选地，所述砂化白云岩地层掌子面变形特征包括掌子面挤出变形和掌子面竖向变形。
[0021]优选地，基于所述计算模型确定渗流作用下的砂化白云岩地层掌子面区压力拱特征，包括：
[0022]根据所述计算模型确定压力拱判据；
[0023]根据所述压力拱判据进行压力拱分析，得到砂化白云岩地层掌子面区压力拱特征。
[0024]优选地，根据所述砂化白云岩地层掌子面变形特征和所述砂化白云岩地层掌子面区压力拱特征进行深埋隧道掌子面极限平衡分析，得到分析结果，包括：
[0025]根据所述地质情况信息提取掌子面剪切应变云图；
[0026]根据所述掌子面剪切应变云图进行掌子面失稳区形态分析；
[0027]基于极限平衡理论进行掌子面稳定性计算，得到计算结果；
[0028]根据所述计算结果进行掌子面稳定性分析，得到所述分析结果。
[0029]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
[0030]本专利技术提供了一种富水砂化白云岩地层隧道稳定性评价方法，包括：对目标区域进行现场调查，得到地质情况信息；基于所述地质情况信息，依据施工设计图纸结合现场施工方案构建计算模型；基于所述计算模型确定渗流作用下的砂化白云岩地层掌子面变形特征；基于所述计算模型确定渗流作用下的砂化白云岩地层掌子面区压力拱特征；根据所述砂化白云岩地层掌子面变形特征和所述砂化白云岩地层掌子面区压力拱特征进行深埋隧道掌子面极限平衡分析，得到分析结果；根据所述分析结果进行所述目标区域的稳定性评价。本专利技术针对富水砂化白云岩地层的掌子面稳定性展开分析，能够提高相应的施工控制措施的针对性和施工效果。
附图说明
[0031]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0032]图1为本专利技术实施例提供的方法流程图；
[0033]图2为本专利技术实施例提供的数值模型示意图；
[0034]图3为本专利技术实施例提供的不同砂化程度地层在不同水位埋深作用下掌子面挤出变形云图；其中图3(a)为弱等砂化白云岩掌子面挤出变形示意图；图3(b)为中砂化白云岩掌子面挤出变形；图3(c)为强砂化白云岩掌子面挤出变形；图3(d)为掌子面挤出变形曲面图；
[0035]图4为本专利技术实施例提供的不同砂化程度地层在不同水位埋深作用下掌子面竖向
沉降云图；
[0036]图5为本专利技术实施例提供的挤出变形与竖向变形对比图；
[0037]图6为本专利技术实施例提供的极限平衡分析模型示意图；
[0038]图7为本专利技术实施例提供的太沙基松动土压力计算模型示意图；
[0039]图8为本专利技术实施例提供的楔形体切片受力模型示意图。
具体实施方式
[0040]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0041]本专利技术的目的是提供一种富水砂化白云岩地层隧道稳定性评价方法，针对富水砂化白云岩地层的掌子面稳定性展开分析，能够提高相应的施工控制措施的针对性和施工效果。
[0042]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0043]图1为本专利技术实施例提供的方法流程图，如图1所示，本专利技术提供了一种富水砂化白云岩地层隧道稳定性评价方法，包括：
[0044]步骤100：对目标区域进行现场调查，得到地质情况信息；
[0045]步骤200：基于所述地质情况信息，依据施工设计图纸结合现场施工方案构建计算模型；<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种富水砂化白云岩地层隧道稳定性评价方法，其特征在于，包括：对目标区域进行现场调查，得到地质情况信息；基于所述地质情况信息，依据施工设计图纸结合现场施工方案构建计算模型；基于所述计算模型确定渗流作用下的砂化白云岩地层掌子面变形特征；基于所述计算模型确定渗流作用下的砂化白云岩地层掌子面区压力拱特征；根据所述砂化白云岩地层掌子面变形特征和所述砂化白云岩地层掌子面区压力拱特征进行深埋隧道掌子面极限平衡分析，得到分析结果；根据所述分析结果进行所述目标区域的稳定性评价。2.根据权利要求1所述的富水砂化白云岩地层隧道稳定性评价方法，其特征在于，对目标区域进行现场调查，得到地质情况信息，包括：采用地质雷达以及瞬变电磁的手段对所述目标区域的灾变段隧道围岩状况以及富水情况进行调查，得到所述地质情况信息。3.根据权利要求1所述的富水砂化白云岩地层隧道稳定性评价方法，其特征在于，基于所述地质情况信息，依据施工设计图纸结合现场施工方案构建计算模型，包括：依据施工设计图纸结合现场施工方案进行模型建立，得到初始模型；根据圣维南原理对所述初始模型的模型尺寸进行设计，得到计算模型；所述计算模型的左右两侧边界分别施加水平向约束，所述计算模型的底面施加竖向约束，所述计算模型的正面、后面沿隧道轴向进...

【专利技术属性】
技术研发人员：王武现，闫肃，齐永立，冯义涛，晋刘杰，董海成，邓中伟，
申请(专利权)人：中铁十六局集团有限公司，
类型：发明
国别省市：