【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于斜井施工，具体涉及一种评估斜井掌子面稳定性的计算方法。
技术介绍
1、交通强国，铁路先行。随着高铁的持续推进建设，为了缩短线路长度以及行驶的平顺性，必将会有越来越多的超特长隧道修建，如在建的大瑞铁路高黎贡山隧道长达34.5km，是世界第七长大隧道、亚洲最长铁路山岭隧道、中国最长铁路隧道。修建时为了加快施工进度采用了贯通平导+1座斜井+2座竖井等辅助通道。斜井施工时，如何保证掌子面的稳定是参建各方单位非常关注的，若掌子面不稳定，则会诱发塌方，甚至会造成生命财产安全。因此，开展斜井掌子面稳定研究具有十分重要的工程意义与科学价值。
2、目前关于斜井掌子面稳定性的研究很少，既有少量文献或专利是采用数值模拟分析不同斜井倾角下的掌子面稳定性以及采用具体的工程加固措施等，未能提供一种理论上的分析方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种评估斜井掌子面稳定性的计算方法。本专利技术可以判断斜井掌子面是否满足安全要求，进而可以确定斜井不同开挖高度与不同围岩参数下的稳定安全系数，从而为斜井安全施工与预加固等提供依据。
2、本专利技术的评估斜井掌子面稳定性的计算方法，包括如下顺序的步骤：
3、(1)斜井掌子面破坏面尺寸之间的几何与角度关系：
4、；
5、；
6、；
7、；
8、 ；
9、；
10、；
11、；
12、；
13、
14、(2)确定掌子面各破坏块体速度关系：
15、；
16、；
17、；
18、；
19、；
20、式中： v1为块体oab的速度； v0为破坏块体abe的速度； v0,1为块体abe相对于块体oab的相对速度； a6为速度 v0与速度 v0,1的夹角； a7为速度 v1与速度 v0,1的夹角； a8为速度 v0与速度 v1的夹角；
21、(3)围岩重力外力做功功率，其包括如下步骤：
22、（ⅰ）根据上述计算块体各边长关系得到各块体的面积：
23、；
24、；
25、式中：soab为块体oab的面积；sabe为块体abe的面积；
26、（ⅱ）围岩重力外力功率为各块体重力与速度竖向分量的乘积，则根据上述得到块体的面积与速度可以得到：
27、；
28、式中：wγ为围岩重力外力功率；γ为围岩重度；
29、(4)围岩内能耗散功率为：
30、；
31、式中： ed为围岩内能耗散功率； c为围岩黏聚力；
32、(5)稳定安全系数为：
33、；
34、式中：fos为稳定安全系数；
35、(6)判断斜井掌子面是否稳定安全：
36、若，则斜井掌子面稳定，施工安全；
37、若，则斜井掌子面不稳定，施工不安全；
38、式中：[fos]为允许稳定安全系数。
39、本专利技术与现有技术和研究方法相比，具有如下的优点：
40、目前关于斜井掌子面稳定性的研究很少，既有少量文献或专利是采用数值模拟分析不同斜井倾角下的掌子面稳定性以及采用具体的工程加固措施等，未能提供一种理论上的分析方法。
41、本专利技术为评估斜井掌子面的稳定性提供了计算方法；据此可以评价掌子面是否稳定安全；进而可以确定不同斜井开挖高度以及不同围岩参数下的稳定安全系数，从而为斜井安全施工以及掌子面围岩的预加固等提供依据。本专利技术的方法，亦可以应用于采矿巷道、水工隧洞等采用斜井辅助通道施工时掌子面稳定性评价以及预加固措施的分析等。
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1.一种评估斜井掌子面稳定性的计算方法，其特征在于包括如下顺序的步骤：
【技术特征摘要】
1.一种评估斜井掌子面稳定性的计算方...
【专利技术属性】
技术研发人员：安永林，周鲁云，李生辉，刘文娟，郭晋东，
申请(专利权)人：湖南科技大学，
类型：发明
国别省市：
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