一种小净距节理化围岩塑性大变形控制方法技术

本发明专利技术公开了一种小净距节理化围岩塑性大变形控制方法，包括：选取小净距节理化围岩隧道的典型节理化围岩区域；依据所述典型节理化围岩区域，构建负泊松比锚索与桁架联合支护数值模拟模型；基于所述数值模拟模型，获取最优变形控制方案；实施所述最优变形控制方案，对隧道关键部位的形变进行控制

【技术实现步骤摘要】
一种小净距节理化围岩塑性大变形控制方法


[0001]本专利技术属于隧道
，尤其涉及一种小净距节理化围岩塑性大变形控制方法
。

技术介绍

[0002]西南区域内地壳构造运动活跃，产生的大量断层破碎带和节理化岩体，给隧道交通建设带来极大地障碍
。
此外，不少双线隧道受现实因素影响只能设计成小净距隧道，但小净距隧道的互扰现象较一般设计的隧道更为严重，因而使用传统支护方法已无法满足小净距节理化围岩塑性大变形的控制要求，重制约了区域现代化进程
。
因此开展小净距隧道节理化围岩塑性破坏特征及其控制研究具有重要的现实意义
。

技术实现思路

[0003]为解决上述技术问题，本专利技术提出了一种小净距节理化围岩塑性大变形控制方法，利用超常支护效果的负泊松比锚索与桁架联合支护方法：在小净距节理化隧道围岩的大范围实施桁架支护的基础上，在关键部位施加超常支护力的负泊松比锚索，从而实现有效变形控制，为节理化围岩塑性流动大变形控制提供一种新方法
。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供了一种小净距节理化围岩塑性大变形控制方法，包括：
[0005]选取小净距节理化围岩隧道的典型节理化围岩区域；
[0006]依据所述典型节理化围岩区域，构建负泊松比锚索与桁架联合支护数值模拟模型；
[0007]基于所述数值模拟模型，获取最优变形控制方案；
[0008]实施所述最优变形控制方案，对隧道关键部位的形变进行控制
。
[0009]可选的，选取小净距节理化围岩隧道的典型节理化围岩区域前还包括：
[0010]判断隧道是否为小净距节理化围岩隧道
。
[0011]可选的，判断隧道是否为小净距节理化围岩隧道包括：
[0012]判断节理化围岩的节理条数是否达到预设节理条数；
[0013]若达到所述预设节理条数，则是所述小净距节理化围岩隧道；
[0014]否则，不是所述小净距节理化围岩隧道
。
[0015]可选的，选取所述典型节理化围岩区域包括：
[0016]获取所述小净距节理化围岩隧道的预设特性节理化围岩区域；
[0017]基于所述预设特性节理化围岩区域，选取所述典型节理化围岩区域
。
[0018]可选的，所述预设特性节理化围岩区域包括：
[0019]普通变形区域
、
断层破碎带影响区域
、
断层破碎区域
、
富水断层破碎区域
。
[0020]可选的，基于所述预设特性节理化围岩区域，选取所述典型节理化围岩区域包括：
[0021]在所述预设特性节理化围岩区域中选取能够体现出节理化软岩塑性流动大变形
的区域或者在工程力驱动下的泥质岩板结构挠曲挤压大变形的区域为所述典型节理化围岩区域
。
[0022]可选的，构建负泊松比锚索与桁架联合支护数值模拟模型包括：
[0023]搭建隧道围岩基础数值模拟模型；
[0024]基于荷载加载方法和原理，搭建偏应力载荷模型；
[0025]基于所述数值模拟模型和偏应力载荷模型，进行负泊松比锚索与桁架联合支护
。
[0026]可选的，获取所述最优变形控制方案包括：
[0027]对所述数值模拟模型调试优化，并进行最优参数设计，获取最佳联合支护方案；
[0028]基于所述最佳联合支护方案，通过数值模拟计算获得所述最优变形控制方案
。
[0029]与现有技术相比，本专利技术具有如下优点和技术效果：
[0030]1)
本专利技术基于小净距节理化围岩塑性大变形控制方法，负泊松比锚索与桁架联合支护方法可维持隧道围岩的稳定，达到均匀强化隧道的效果
。
[0031]2)
本专利技术基于小净距节理化围岩塑性大变形控制方法，负泊松比锚索相较于传统支护材料，有吸能特性，即可释放围岩的变形能，又可保持较高的预紧力来控制围岩的稳定性，具有较高的承载能力和可变形能力
。
[0032]3)
本专利技术基于小净距节理化围岩塑性大变形控制方法，基于
PFC
‑
FLAC
耦合模拟的支护方案设计，为小净距节理化围岩的支护减少反复试错的人力与物力，提高了极大的经济效益
。
附图说明
[0033]构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定
。
在附图中：
[0034]图1为本专利技术实施例的小净距节理化围岩塑性大变形控制方法的流程示意图；
[0035]图2为本专利技术实施例的
NPR
锚索桁架联合支护颗粒位移示意图；
[0036]图3为本专利技术实施例的
NPR
锚索桁架联合支护后的围岩变形数据分析示意图
。
具体实施方式
[0037]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合
。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请
。
[0038]需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤
。
[0039]本专利技术提出了一种小净距节理化围岩塑性大变形控制方法，如图1所示，包括：步骤1：根据勘察设计资料与现场工况，以
《
公路工程地质勘察规范
》(JTG C20
‑
2011)
及
《
公路隧道设计细则
》(JTG/T D70
‑
2010)
为参考，判定是否为小净距节理化围岩隧道
。
[0040]步骤2：依据第三方沉降量和先行洞开挖过程中围岩塑形变形程度，将隧道划分为不同破坏特性区域带，如普通变形区
、
断层破碎带影响区
、
断层破碎带
、
富水断层破碎带等
。
[0041]步骤3：在显著破碎带中选取隧道典型塑性大变形工程段，选取典型节理化围岩区域包括以下两类：
[0042]第一类：体现出节理化软岩塑性流动大变形的区域
。
具体表现为掌子面围岩以泥质板岩为主，受断层破碎带影响围岩呈无序状，工程力驱动下，支护体与围岩整体收缩变形
。
[0043]第二类：在工程力驱动下的泥质岩板结构挠曲挤压大变形的区域
。
具体表现为掌子面围岩相对较好，有一定的层理倾角，泥质板岩呈中风化状态，工程力作用下掌子面围岩沿着岩层倾角发生渐进性式破坏
。
[0044]步骤4：以典型工程段参数为原型构建负泊松比锚索与桁架联合支护方法的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种小净距节理化围岩塑性大变形控制方法，其特征在于，包括：选取小净距节理化围岩隧道的典型节理化围岩区域；依据所述典型节理化围岩区域，构建负泊松比锚索与桁架联合支护数值模拟模型；基于所述数值模拟模型，获取最优变形控制方案；实施所述最优变形控制方案，对隧道关键部位的形变进行控制
。2.
根据权利要求1所述的一种小净距节理化围岩塑性大变形控制方法，其特征在于，选取小净距节理化围岩隧道的典型节理化围岩区域前还包括：判断隧道是否为小净距节理化围岩隧道
。3.
根据权利要求2所述的一种小净距节理化围岩塑性大变形控制方法，其特征在于，判断隧道是否为小净距节理化围岩隧道包括：判断节理化围岩的节理条数是否达到预设节理条数；若达到所述预设节理条数，则是所述小净距节理化围岩隧道；否则，不是所述小净距节理化围岩隧道
。4.
根据权利要求1所述的一种小净距节理化围岩塑性大变形控制方法，其特征在于，选取所述典型节理化围岩区域包括：获取所述小净距节理化围岩隧道的预设特性节理化围岩区域；基于所述预设特性节理化围岩区域，选取所述典型节理化围岩区域
。5.
根据权利要求4所述的一种小净距节理化围岩塑性大...

【专利技术属性】
技术研发人员：周孝武，马治国，蒋晨晨，徐海斌，洪陈杰，霍树森，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，
类型：发明
国别省市：