公路隧道支护体系综合评价方法技术

技术编号:39828644 阅读:7 留言:0更新日期:2023-12-29 16:05
本发明专利技术公开了属于公路隧道支护体系评价技术领域,具体公开了一种公路隧道支护体系综合评价方法,包括:获取工程现场支护结构的锚杆轴力

【技术实现步骤摘要】
公路隧道支护体系综合评价方法


[0001]本专利技术涉及公路隧道支护体系评价
,尤其涉及一种公路隧道支护体系综合评价方法


技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息,不必然构成在先技术

[0003]隧道支护是指在隧道施工过程中采取的一系列措施,保证隧道的稳定性和安全性,主要包括锚杆支护

钢筋混凝土衬砌

喷射混凝土支护等支护方式

[0004]隧道施工的安全性是决定项目质量的重要因素

随着社会经济的不断发展,隧道建设项目越来越多

但在施工过程中,由于隧道结构形式复杂

地质条件

施工条件等不确定性因素,事故危险性极高

因此,有必要进行隧道支护评价,评估隧道支护结构的合理性和可靠性,找出可能存在的问题和风险

[0005]随着隧道工程技术日渐成熟,各种复杂地质条件下的隧道相继建成并投入运营

由于不同地质条件下设计方案和施工工艺区别巨大,支护手段需要根据工程现场实际情况设计施工,往往处于主

被动耦合支护情况



被动耦合支护是指在隧道施工或运营过程中,主动支护系统与被动支护系统相结合的一种支护方式

主动支护系统通常是指采用预应力锚杆等主动力学效应的支护结构,能够主动对围岩施加荷载等外力作用,保持隧道的稳定

被动支护系统则是指利用土体的作用与支护结构的被动性质形成的支护结构,如钢拱架等

[0006]主

被动耦合支护需要考虑主动

被动支护体系单独作用时的力学性能与主

被动耦合支护条件下的力学性能

[0007]但是,现有的隧道支护评价方法,往往仅考虑单一的主动支护评价指标,而无法将二者相结合综合考虑其在实际工程中的耦合作用性能,难以有效评价主

被动耦合支护体系性能优劣并提供合理支护方案优化建议


技术实现思路

[0008]为了解决上述问题,本专利技术提出了一种公路隧道支护体系综合评价方法,能够对主

被动支护耦合结构的性能进行综合全面评价

[0009]在一些实施方式中,采用如下技术方案:
[0010]一种公路隧道支护体系综合评价方法,包括:
[0011]获取工程现场支护结构的锚杆轴力

钢拱架受力以及混凝土喷层受力参数数据;
[0012]分别进行标准锚杆

围岩耦合预紧力加载试验和标准锚杆

防护网

围岩耦合预紧力加载试验,得到相应实验下的标准最大压应力值和压应力作用范围;结合现场预紧力条件下的锚杆

围岩耦合预紧力加载试验和锚杆

防护网

围岩耦合预紧力加载试验,计算得到主动支护效率系数;
[0013]分别进行标准钢拱架加载试验和标准固定混凝土喷层厚度下的钢拱架

混凝土喷层耦合加载试验,得到相应实验下的标准最大翼缘应力安全系数;结合现场拱架截面条件下的室内钢拱架加载试验和现场混凝土喷层厚度下的钢拱架

混凝土喷层耦合加载试验,计算得到被动支护效率系数;
[0014]选取主动支护效率系数和被动支护效率系数最高的支护结构进行耦合,作为最优耦合结构;基于最优耦合结构屈服荷载和现场主

被动支护结构屈服荷载,计算主

被动支护耦合支护效率系数;
[0015]基于主动支护效率系数

被动支护效率系数和主

被动支护耦合支护效率系数,计算主

被动支护体系评价系数;基于所述评价系数对工程现场支护效果进行评价

[0016]还包括:基于工程现场支护结构的锚杆轴力

钢拱架受力以及混凝土喷层受力参数数据,进行单一主动支护和单一被动支护结构稳定性评价;
[0017]若各参数数据应满足如下条件:
[0018]①
工程现场支护结构的锚杆轴力值不大于锚杆屈服强度;
[0019]②
工程现场支护结构的钢拱架受力值不大于钢拱架屈服强度;
[0020]③
工程现场支护结构的混凝土喷层受力值不大于混凝土喷层屈服强度;
[0021]则说明现场单一主动支护和单一被动支护结构稳定,进行主

被动支护耦合稳定性评价;否则,说明工程现场支护结构不稳定

[0022]在对工程现场支护效果进行评价之后,还包括:
[0023]基于评价结果对现场支护体系进行优化反馈,通过调整优化主

被动支护结构设计方案,使得评价系数置于安全区间内且在满足经济要求下保有最高荷载安全空间

[0024]与现有技术相比,本专利技术的有益效果是:
[0025](1)
本专利技术在工程施工阶段等距布设监测断面,对锚杆轴力

拱架变形与受力以及混凝土衬砌变形与受力开展持续监测,得到工程现场实际支护结构性能参数,能够进行现场单一主动支护和单一被动支护结构稳定性评价;若评价稳定,进一步进行主

被动耦合稳定性评价;若任一支护结构评价不稳定,则直接判定支护体系不稳定

[0026](2)
本专利技术分别开展主动支护结构力学性能测试

被动支护结构力学性能测试以及耦合支护体系对比测试,结合现场工程条件,通过测试分别得到主动支护效率系数

被动支护效率系数和主

被动支护耦合支护效率系数;基于这些系数计算评价系数,实现对主

被动耦合支护结构的综合评价,具有很好的普适性

[0027](3)
本专利技术将评价系数与安全区间进行对比,基于对比结果对现场支护体系进行优化反馈,通过调整优化主

被动支护结构设计方案,使得评价系数置于安全区间内且在满足经济要求下保有最高荷载安全空间

[0028]本专利技术的其他特征和附加方面的优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本方面的实践了解到

附图说明
[0029]图1为本专利技术实施例中进行单一条件下支护体系的稳定性评价过程示意图;
[0030]图2为本专利技术实施例中进行主

被动耦合支护结构的综合评价过程示意图

具体实施方式
[0031]应该指出,以下详细说明都是例示性的,旨在对本申请提供进一步的说明
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...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种公路隧道支护体系综合评价方法,其特征在于,包括:获取工程现场支护结构的锚杆轴力

钢拱架受力以及混凝土喷层受力参数数据;分别进行标准锚杆

围岩耦合预紧力加载试验和标准锚杆

防护网

围岩耦合预紧力加载试验,得到相应实验下的标准最大压应力值和压应力作用范围;结合现场预紧力条件下的锚杆

围岩耦合预紧力加载试验和锚杆

防护网

围岩耦合预紧力加载试验,计算得到主动支护效率系数;分别进行标准钢拱架加载试验和标准固定混凝土喷层厚度下的钢拱架

混凝土喷层耦合加载试验,得到相应实验下的标准最大翼缘应力安全系数;结合现场拱架截面条件下的室内钢拱架加载试验和现场混凝土喷层厚度下的钢拱架

混凝土喷层耦合加载试验,计算得到被动支护效率系数;选取主动支护效率系数和被动支护效率系数最高的支护结构进行耦合,作为最优耦合结构;基于最优耦合结构屈服荷载和现场主

被动支护结构屈服荷载,计算主

被动支护耦合支护效率系数;基于主动支护效率系数

被动支护效率系数和主

被动支护耦合支护效率系数,计算主

被动支护体系评价系数;基于所述评价系数对工程现场支护效果进行评价
。2.
如权利要求1所述的一种公路隧道支护体系综合评价方法,其特征在于,还包括:基于工程现场支护结构的锚杆轴力

钢拱架受力以及混凝土喷层受力参数数据,进行单一主动支护和单一被动支护结构稳定性评价;若各参数数据应满足如下条件:

工程现场支护结构的锚杆轴力值不大于锚杆屈服强度;

工程现场支护结构的钢拱架受力值不大于钢拱架屈服强度;

工程现场支护结构的混凝土喷层受力值不大于混凝土喷层屈服强度;则说明现场单一主动支护和单一被动支护结构稳定,进行主

被动支护耦合稳定性评价;否则,说明工程现场支护结构不稳定
。3.
如权利要求1所述的一种公路隧道支护体系综合评价方法,其特征在于,在对工程现场支护效果进行评价之后,还包括:基于评价结果对现场支护体系进行优化反馈,通过调整优化主

被动支护结构设计方案,使得评价系数置于安全区间内且在满足经济要求下保有最高荷载安全空间
。4.
如权利要求1所述的一种公路隧道支护体系综合评价方法,其特征在于,计算得到主动支护效率系数,具体为:通过标准锚杆

围岩耦合预紧力加载试验计算预应力效果参数
γ
a
;通过标准锚杆

防护网

围岩耦合预紧力加载试验计算预应力效果参数
γ
a

;选取
γ
a
最大时对应的预应力作为第一最优标准组,
γ
a

最大时对应的预应力作为第二最优标准组;计算第一最优标准组的第一最大压应力值和第一压应力作用范围,以及第二最优标准组的第二最大压应力值和第二压应力作用范围;通过现场预紧力条件下的锚杆

围岩耦合预紧力加载试验确定第三最大压应力值和第三压应力作用范围;通过现场预紧力条件下的锚杆

防护网

围岩耦合预紧力加载试验确定第四最大压应力值和第四压应力作用范围;基于计算得到的各个最大压应力值和压应力作用范围,计算主动支护效率系数

5.
如权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员:刘乐民江贝徐长靖徐传杰王鹏程高红科郭光明黄玉兵满新杰王明法王帅姜维亮刘源
申请(专利权)人:中国矿业大学北京北京力岩科技有限公司
类型:发明
国别省市:

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